放し飼いの動物における空間認知を研究するために薬理学的操作と高精度ラジオテレメトリーを使用しました
Summary
本稿では、ナビゲーションにおける認知の役割を文書化し、定量化するために、メモリやラジオテレメトリの薬理学的操作を組み合わせた新たなプロトコルを記述します。
Abstract
知覚とその環境について学習する動物の能力は、ナビゲーション、移行、分散および採食を含む多くの行動プロセスにおいて重要な役割を果たしています。しかし、ナビゲーション戦略、これらの戦略の根底にあるメカニズムの発展における認知の役割の理解は、認知を操作し、野生動物を追跡し、監視に関わる方法論的困難さによって制限されます。本研究では、高精度の無線遠隔測定と行動の薬理学的操作を組み合わせたナビゲーションにおける認知の役割に対処するためのプロトコルについて説明します。アプローチは、認知空間の能力を操作するために、スコポラミン、ムスカリン性アセチルコリン受容体拮抗薬を使用しています。処理された動物は、リモート三角測量を介して高周波数と高空間分解能で監視されています。このプロトコルは、人が住んでいる東ニシキガメ（ ニシキガメ ）の集団内で適用されました正確な（±3.5メートル）を使用して、遠いソース間の移動〜100年間の季節はかない水源は、複合体（ すなわち 、複数の生息地を横断高い屈曲度と非線形）、および予測可能なルートは4歳前に学びました。本研究では、これらのカメが使用するプロセスが空間記憶の形成とリコールと一致していることを示しました。一緒に、これらの結果は、複雑なナビゲーションにおける空間認知の役割と一致していると認知とナビゲーションの研究で生態学的および薬理学的技術の統合を強調表示します。
Introduction
認知（本明細書では「取得、保存、および環境からの情報の使用に関連するすべてのプロセス」と定義は、1）複雑なナビゲーションタスク2の配列の中心です。例えば、サンドヒルクレーン（ つる座カナデンシス）が孵化としての出生のビーチでマークされた経験を3と渡り鳥の精度の向上、およびウミガメの種のインプリントを示し、大人4-6として返します。同様に、移行が成功し、分散、およびそれらの空間的環境7,8に関する情報を収集するために、動物の能力にヒンジを採餌。いくつかの動物は、特定の景観の特徴9に関連して、ナビゲーションのルートを学ぶために表示され、営巣や採餌エリア10間を移動するときの空間認知を使用してもよいです。東ニシキガメ（ ニシキガメ ）に関する最近の研究は、成人としての高地生息地の成功ナビゲーションはユーベにかかっナビゲーションにおける重要な期間を、示唆しています（11月13日 <4才）狭い年齢範囲内のナイルの経験。一緒にこれらの研究は、ナビゲーション4-6、14-16で学習の役割を理解してなされたもので進捗状況を実証するが、そのような行動の根底にあるメカニズムやナビゲーションにおける認知の完全な役割は17、特に脊椎動物8に、謎のまま、18。
ナビゲーションにおける認知の役割への現地調査は、主に、監視に関わる方法論的困難さに起因する2、8、18は 、操作、および野生動物を追跡稀です。例えば、多くの動物は、多くの場合、これらの動物は、潜在的に学び、どのようにその情報が取得されている情報の両方のタイプを調査妨げる大きな空間的・時間的スケールをナビゲートするに。実験者は、多くの場合、それによって種類を制限する、このような大規模なエリアや時間枠にわたって行動を監視する場合、動物を検出し、位置の物流困難に直面します収集可能なデータと引き出すことができる結論の。動物に取り付けられた全地球測位システム（GPS）レコーダーの使用は、広範囲の動物の検出確率を向上させることができるが、これらの手段によって収集された空間データは、一般的に非常に粗い分解能であり、詳細な行動の成分を欠いています。したがって、このような状況下で収集することができるデータは、異なるグループまたは実験的治療の間での動作の微妙な変化を調べるために限られた値です。同様に、ターゲットの行動を直接、制御された操作は、多くの場合、ナビゲーション行動の典型的なだけでなく、フィールド調査の固有の物流制約によって、空間的・時間的スケールで禁止されています。 、彼らの自然の生息地で動物を見つけるキャッチし、それらを操作してから、うっかりスプリアス挙動を生じることなく行動データを収集するフィールドに、動物での作業の大きな課題となっています。したがって、FR上の実験の設計EE-範囲の動物は、多くの場合、拘束されているとナビゲーションにおける認知の役割を厳格に制御フィールド実験を実施する能力が限られています。
本研究は、フィールド条件下での薬理学的操作と自由に移動する動物の高解像度の追跡の新規な組み合わせを使用してフィールドの認知とナビゲーションとの間の関係を調査した以前の困難の多くを回避します。スコポラミン、ムスカリン性アセチルコリン受容体（のmAChR）のアンタゴニストは、脊椎動物の分類群18〜24の種々の脳におけるコリン作動性活性を遮断することによって、空間記憶の形成およびリコールを遮断することが示されています。スコポラミンは、現場条件11、18下放し飼いの動物で効果的に使用し、マークされますが、一時的な効果があり得る（ 例えば 、6 -爬虫類で8時間）。メチルスコポラミン、血液脳関門19-21と交差しないのmAChRアンタゴニストは、を制御するために使用することができスコポラミンのと行動11の非認知的な側面のための可能な末梢効果。薬理学を直接受容体に影響を与えることにより、認知の正確な操作を可能にし、高精度な無線遠隔測定は、行動上の結果として生じる効果の観察を可能にします。 （2.5メートル±）高い空間および時間（15分）の解像度の両方でリモート三角測量を介して得られる測定値は、認知の実験的操作に動物行動の相対的な正確な文書化および定量化を可能にします。
この研究11はチェサピーク農場、ケント株式会社は、MDで3300エーカーの野生動物管理と農業研究領域、USA（39.194°N、76.187°W）で月と2013年8月と2014年の間に実施されました。 （1）動物を捕獲および取り扱い（2）貼付無線送信機（3）の薬剤を準備する（4）動物の動きを監視し、操作、および（5）ANA：プロトコルは、主に5つのステップが含まれ空間データを溶菌。東に本明細書に記載され焦点を当てた研究はカメ（ ニシキガメ）を描きました。焦点人口カメでは、彼らは彼らの家の池を離れ、4非常に、（3.5メートルを±）精密、複雑、かつ高度に予測可能なルート11、12のいずれかを使用して代替水生生息地に移動した年次陸上運動に従事。の動物の薬理学的操作高解像度の無線遠隔測定とペアになって、このシステムは自由に野生動物をナビゲートにおける認知の役割に光を当てます。
Protocol
Representative Results
Discussion
ここで紹介するプロトコルは、実験者は、ナビゲーションにおける認知の役割を文書化し、定量化することができます。ほとんどのアプローチは、動物の行動の特定の側面が操作されているかを知ることができない実験者を残すようにフィールドに認知を操作することは、困難であることが判明しました。しかし、ここで紹介するプロトコルは、実験者が正確に操作するため、ナビゲーショ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This research was funded by Washington College’s Provost’s Office, Middendorf Fund, Hodson Trust, and Franklin and Marshall’s Hackman Fund and College of Grants. We thank E. Counihan, S. Giordano, F. Rauh, and A. Roth for assistance in the field. We thank M. Conner, R. Fleegle, and D. Startt at Chesapeake Farms, and Chino Farms for permission and access. The Washington College GIS Program helped with the preparation of maps.
Materials
| Scopolamine bromide | Sigma | S0929 | USP |
| Scopolamine methylbromide | Sigma | S8502, 1421009 | USP and non USP versions |
| Saline | Hanna Pharmaceutical Supply Co., Inc. | 409488850 | USP, formulated as an injectable |
| Syringe filter | Fisher | 09-720-004 | |
| Syringe | Fisher | 14-823-30 | |
| Hypodermic needle | Fisher | 14-823-13 | |
| Antenna | Wildlife Materials | 3 Element Folding Yagi | Antennae with additional elements are available, but can be cumbersome in the field. |
| Radio Receiver | Wildlife Materials | TRX-2000S | Water resistant models are also available. |
| Compass | Brunton | Truarc 15 | |
| Radio transmitters | Holohil Inc. | BD-2, PD-2, RI-2B | Transmitter models vary in lifespan and signal output as a function of battery size and pulse rate settings, which can be customized based on the study question and organism. |
| GPS | Garmin | eTrex Venture | |
| Coaxial cable | newegg.com | C2G 40026 | BNC connections are necessary. |
| Hoop net | Memphis Net and Twine | TN325 | Net mesh size should be chosen based on the minimum size of the target animal. |
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