Mit Pharmakologische Manipulation und Hochpräzisions-Radiotelemetrie die Spatial Cognition in frei lebenden Tiere zu studieren

Cognition (hier als "alle Prozesse in den Erwerb beteiligt, Speicherung und Verwendung von Informationen aus der Umwelt" definiert ¹⁾ ist von zentraler Bedeutung für eine Reihe von komplexen Navigationsaufgaben ^2. Zum Beispiel Kraniche (Grus canadensis) zeigen eine deutliche Verbesserung der Migrations Präzision mit Erfahrung ³ und Meeresschildkrötenarten Abdruck auf ihrer Geburts- Strände wie Schlüpflinge und zurück , wie Erwachsene ^4-6. Ähnlich erfolgreiche Migration, Ausbreitung und Nahrungssuche Scharnier auf die Fähigkeit des Tieres Informationen über ihre räumliche Umgebung ^7,8 zu sammeln. Einige Tiere scheinen Navigationsrouten in Bezug auf bestimmte Landschaftselemente ⁹ lernen und kann eine räumliche Wahrnehmung verwenden , wenn zwischen Brut- und Nahrungsgebiete ¹⁰ zu bewegen. Neuere Arbeiten über Eastern Gemalten Schildkröten (Chrysemys picta) schlägt vor , eine kritische Periode in der Navigation, wo eine erfolgreiche Navigation in Hochland Lebensraum als Erwachsene auf juve Scharnierennil Erfahrung in einem engen Altersbereich (<4 Jahre alt ^11-13). Obwohl zusammen den Fortschritt diese Studien zeigen , dass ^4-6 in das Verständnis der Rolle des Lernens in die Navigation durchgeführt ^{wurde, 14-16,} die Mechanismen, die ein solches Verhalten und die volle Rolle der Kognition in Navigations zugrunde liegen bleiben rätselhaft, vor allem in Vertebraten ^{8, 17 , 18.}

Felduntersuchungen in die Rolle der Kognition in der Navigation sind selten ^{2, 8, 18,} was vor allem mit der methodischen bei der Überwachung der Schwierigkeiten, Bearbeitung und Verfolgung wilde Tiere. Zum Beispiel sind die großen räumlichen und zeitlichen Skalen, auf denen viele Tiere oft navigate ausschließen beide Arten von Informationen zu untersuchen, dass diese Tiere möglicherweise lernen und wie diese Informationen erfasst werden. Experimentatoren stehen oft die logistischen Schwierigkeiten zu erkennen und zu Tieren Ortung, wenn Verhalten über solche großen Flächen und Zeitrahmen überwacht wird, wodurch die Art Begrenzungvon Daten, die gesammelt werden können, und die Schlussfolgerungen, die gezogen werden kann. Obwohl die Verwendung von Tier montierten Global Positioning System (GPS) Recordern die Wahrscheinlichkeit der Detektion von weit reich Tiere verbessern kann, auf diese Weise gesammelten räumlichen Daten sind im allgemeinen von sehr groben Auflösung und es fehlt ihnen eine detaillierte Verhaltenskomponente. Folglich, dass die Daten unter solchen Umständen gesammelt sind von beschränktem Wert für die Prüfung subtile Veränderung im Verhalten zwischen verschiedenen Gruppen oder experimentelle Behandlungen. In ähnlicher Weise wird die direkte, kontrollierte Manipulation von Zielverhalten oft von den räumlichen und zeitlichen Skalen verboten typische Verhaltensweisen von Navigation, sowie durch inhärente logistischen von Feldstudien. Die Suche nach Tiere in ihrem natürlichen Lebensraum, zu fangen und zu manipulieren sie, und dann ohne Verhaltensdaten zu sammeln versehentlich produzieren falsche Verhaltensweisen sind wichtige Herausforderungen im Bereich der Arbeit mit Tieren. Daher ist die Gestaltung von Experimenten an free reich Tiere ist oft eingeschränkt und die Fähigkeit, strengen, kontrollierten Feldversuchen über die Rolle der Kognition in der Navigation zu führen, ist begrenzt.

Die vorliegende Studie umgeht viele der bisherigen Schwierigkeiten bei der die Beziehung zwischen Kognition und Navigation auf dem Gebiet der Untersuchung durch eine neuartige Kombination von pharmakologischen Manipulation und hochauflösende Verfolgung von frei navigieren Tiere unter Feldbedingungen. Scopolamin, ein Muscarin – Acetylcholin – Rezeptor (mAChR) -Antagonisten, räumliche Gedächtnisbildung und Rückruf gezeigt zu blockieren durch die Blockierung cholinerge Aktivität im Gehirn von einer Vielzahl von Wirbel Taxa ^18-24 wurde. Scopolamin kann ^11, effektiv auf Bedingungen , unter Feld frei lebenden Tieren verwendet werden ¹⁸ und hat einen deutlichen , aber vorübergehende Wirkung (zB 6 – 8 h bei Reptilien). Methylscopolamin, einem mAChR – Antagonisten , die die Blut-Hirn-Schranke ^19-21 nicht kreuzt, kann verwendet werden , um zu steuern ,die möglichen peripheren Wirkungen von Scopolamin und für nicht-kognitiven Aspekte des Verhaltens ^11. Pharmacology ermöglicht die präzise Manipulation des Erkennens von direkt beeinflussen Rezeptoren und hochgenauen Funktelemetrie ermöglicht die Beobachtung der resultierenden Auswirkungen auf das Verhalten. Messungen über Remote – Triangulation genommen sowohl mit hoher räumlicher (± 2,5 m) und zeitliche (15 min) Auflösung für die präzise Dokumentation und Quantifizierung von Tierverhalten in Bezug auf die experimentelle Manipulation der Erkenntnis ermöglichen.

Diese Studie ¹¹ wurde zwischen Mai und August 2013 und 2014 in Chesapeake Farms, einem 3.300 Acre Wildtiermanagement und Landwirtschaft Forschungsgebiet in Kent Co., MD, USA (39,194 ° N, 76,187 ° W) durchgeführt. Das Protokoll umfasst fünf Hauptschritte: (1) die Erfassung und Handhabung Tiere (2) Anbringen von Funksendern (3), um die pharmakologische Wirkstoffe Herstellung von (4) Überwachung und Tierbewegungen zu manipulieren, und (5) analyzing Geodaten. Die Studie hier beschriebene konzentrierte sich auf den östlichen gemalten Schildkröte (Chrysemys picta). Schildkröten in der Brenn Bevölkerung engagieren sich in jährlichen Überland Bewegungen , in denen sie ihre Heimat Teiche verlassen und alternative aquatische Lebensräume navigieren mit einer von vier sehr präzise (± 3,5 m), komplex und in hohem Maße vorhersehbar Strecken ^{11, 12.} Pharmakologische Manipulation von Tieren in dieses System gepaart mit hochauflösenden Radiotelemetrie wirft ein Licht auf die Rolle der Kognition bei Wildtieren frei navigieren.