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Arterial baroreceptor control of the circulation during forced dives in ducks (Anas Platyrhynchos var.) Smith, Frank Melvin 1987

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ARTERIAL BARORCEPTOR CONTROL OF THE CIRCULATION DURING FORCED DIVES IN DUCKS (ANAS PLATYRHYNCHOS var.) by FRANK M. SMITH B. Sc., The University of B r i t i s h Columbia, 1976 M. Sc., The University of B r i t i s h Columbia, 1980 A THESIS SUBMITTED IN PARTIAL FULFILLMENT OF THE REQUIREMENTS FOR THE DEGREE OF DOCTOR OF PHILOSOPHY in THE FACULTY OF GRADUATE STUDIES Department of Zoology We accept t h i s thesis as conforming to the required standard THE UNIVERSITY OF BRITISH COLUMBIA September 1987 ©Frank M., Smith I987 In presenting this thesis in partial fulfilment of the requirements for an advanced degree at the University of British Columbia, I agree that the Library shall make it freely available for reference and study. I further agree that permission for extensive copying of this thesis for scholarly purposes may be granted by the head of my department or by his or her representatives. It is understood that copying or publication of this thesis for financial gain shall not be allowed without my written permission. Department of The University of British Columbia 1956 Main Mall Vancouver, Canada V6T 1Y3 DE-6(3/81) ABSTRACT i i When d a b b l i n g ducks are i n v o l u n t a r i l y submerged, a r t e r i a l v a s o c o n s t r i c t i o n produces a l a r g e i n c r e a s e i n the p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e t o bloo d flow which i s balanced by a decrease i n output of the he a r t , and a r t e r i a l blood p r e s s u r e i s maintained. A r t e r i a l b a r o r e c e p t o r s sense systemic b l o o d pr e s s u r e , and p r o v i d e the a f f e r e n t i n f o r m a t i o n t o the b a r o r e f l e x f o r p r e s s u r e r e g u l a t i o n . The e f f e c t o r limbs of the b a r o r e f l e x are the same as those i n v o l v e d i n the d i v i n g responses, and the b a r o r e c e p t o r s are l i k e l y t o be important i n t he i n t e g r a t i o n of the c a r d i o v a s c u l a r responses t o d i v i n g . The purpose of t h i s study was t o i n v e s t i g a t e the r o l e of the a r t e r i a l b a r o r e c e p t o r s i n m a i n t a i n i n g b l o o d p r e s s u r e d u r i n g d i v i n g , and i n the i n i t i a t i o n and maintenance of the d i v i n g responses. B a r o r e c e p t o r f u n c t i o n was s t u d i e d by d i v i n g ducks a t v a r i o u s times a f t e r b a r odenervation, and by e l e c t r i c a l l y s t i m u l a t i n g the c e n t r a l end of one b a r o r e c e p t o r nerve i n bar o r e c e p t o r - d e n e r v a t e d animals t o simulate a c o n t r o l l e d b a r o r e c e p t o r i n p u t b e f o r e and d u r i n g submersion. I n t a c t b a r o r e c e p t o r i n n e r v a t i o n was not necessary f o r the development of p e r i p h e r a l v a s o c o n s t r i c t i o n , but l o s s of the b a r o r e c e p t o r s m o d i f i e d the c a r d i a c response t o submersion by impairing the vagally mediated bradycardia. There was no e f f e c t of baroreceptor nerve stimulation on peripheral resistance during diving, and the baroreflex operated v i a the heart rate i n modulating blood pressure early in the dive. Later i n the dive, stimulation was i n e f f e c t i v e i n a l t e r i n g either heart rate or blood pressue. Strong chemoreceptor drive r e s u l t s from decreased blood oxygen and increased carbon dioxide l e v e l s i n the dive, and the results of experiments to determine the mechanism of baroreflex attenuation showed that an i n t e r a c t i o n between chemoreceptor and baroreceptor inputs may be at least p a r t l y responsible fo r reducing baroreflex effectiveness. The main conclusion from t h i s work i s that the a r t e r i a l baroreceptors contribute to the diving responses through modulation of heart rate, to help balance the f a l l i n cardiac output against the baroreceptor-independent peripheral vasoconstriction i n the f i r s t minute of forced dives. i v TABLE OF CONTENTS A b s t r a c t i i T a b l e of C o n t e n t s i v L i s t of T a b l e s v L i s t of F i g u r e s v i Acknowledgements v i i i G e n e r a l I n t r o d u c t i o n 1 S e c t i o n I . C a r d i o v a s c u l a r Responses t o A o r t i c Nerve S t i m u l a t i o n D u r i n g D i v i n g i n A c u t e l y B a r o d e n e r v a t e d Ducks I n t r o d u c t i o n Methods R e s u l t s D i s c u s s i o n S e c t i o n I I . C a r d i o v a s c u l a r Changes i n t h e T r a n s i t i o n from A cute t o C h r o n i c B a r o d e n e r v a t i o n I n t r o d u c t i o n 51 Methods 57 R e s u l t s 76 D i s c u s s i o n 102 S e c t i o n I I I . C a r d i o v a s c u l a r Responses t o D i v i n g i n t h e T r a n s i t i o n from A c u t e t o C h r o n i c B a r o d e n e r v a t i o n I n t r o d u c t i o n 115 Methods 116 R e s u l t s 119 D i s c u s s i o n 131 S e c t i o n IV. C a r d i o v a s c u l a r Responses t o A o r t i c Nerve S t i m u l a t i o n D u r i n g D i v i n g i n t h e T r a n s i t i o n from A c u t e t o C h r o n i c B a r o d e n e r v a t i o n I n t r o d u c t i o n Methods R e s u l t s D i s c u s s i o n 22 24 35 44 138 143 163 197 V G e n e r a l D i s c u s s i o n 205 B i b l i o g r a p h y 238 A p p e n d i x 251 LIST OF TABLES v i T a b l e 1. E f f e c t s of c o n t i n u o u s a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n on c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s d u r i n g d i v i n g i n a c u t e b a r o d e n e r v a t e s 37 T a b l e 2. A r t e r i a l b l o o d gas t e n s i o n s and pH d u r i n g d i v i n g i n a c u t e b a r o d e n e r v a t e s 38 T a b l e 3. E f f e c t s of i n t e r m i t t e n t s t i m u l a t i o n on c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s d u r i n g d i v i n g i n a c u t e b a r o d e n e r v a t e s 42 T a b l e 4. E f f e c t s of i n t r a v e n o u s p h e n y l e p h r i n e on b l o o d p r e s s u r e and h e a r t r a t e b e f o r e and a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n 77 T a b l e 5. E f f e c t s of b i l a t e r a l b a r o d e n e r v a t i o n on b l o o d gases and pH d u r i n g d i v i n g 128 T a b l e 6. E f f e c t s of b e t a - a d r e n e r g i c b l o c k a d e on p r e d i v e and d i v e h e a r t r a t e i n i n t a c t and a c u t e l y b a r o d e n e r v a t e d ducks 130 T a b l e 7. A r t e r i a l b l o o d gases and pH d u r i n g d i v i n g and r e c o v e r y i n u n i l a t e r a l and b i l a t e r a l b a r o d e n e r v a t e s 175 T a b l e 8. A r t e r i a l b l o o d gases and pH b e f o r e and d u r i n g oxygen d i v e s i n b a r o d e n e r v a t e d ducks 186 T a b l e 9. A r t e r i a l b l o o d gases and pH d u r i n g a i r b r e a t h i n g and d u r i n g h y p o x i c hypercapnea 193 V l l LIST OF FIGURES F i g u r e 1. V e n t r a l v iew of the l a r g e a r t e r i e s i n t h e a n t e r i o r t h o r a x of a female whi te P e k i n duck \ 26 F i g u r e 2. Schemat ic d iagram of the s y m p a t h e t i c g a n g l i o n c h a i n on the l e f t s i d e i n the p e l v i c r e g i o n of the duck 70 F i g u r e 3. A r t e r i a l b l o o d p r e s s u r e responses t o p h e n y l e p h r i n e i n the same an imal b e f o r e and a f t e r b i l a t e r a l b a r o d e n e r v a t i o n 79 F i g u r e 4. Immediate e f f e c t s of b i l a t e r a l b a r o d e n e r v a t i o n on c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s 82 F i g u r e 5. C a r d i o v a s c u l a r a d a p t a t i o n s t o b i l a t e r a l b a r o d e n e r v a t i o n 86 F i g u r e 6. E f f e c t s of s y m p a t h e t i c g a n g l i o n c h a i n s t i m u l a t i o n on h i n d l imb v a s c u l a r r e s i s t a n c e 92 F i g u r e 7. Photographs of s e c t i o n s of the i s c h i a t i c a r t e r i e s from a normotens ive and a h y p e r t e n s i v e duck 95 F i g u r e 8. R e l a t i o n s h i p between i n s i d e d iameter and w a l l c r o s s - s e c t i o n a l a r e a f o r h i n d l imb a r t e r i e s i n i n t a c t and b a r o d e n e r v a t e d ducks 98 F i g u r e 9. I n s i d e d iameters and w a l l c r o s s - s e c t i o n a l areas f o r two ranges of h i n d l i m b a r t e r i e s 100 F i g u r e 10. A r t e r i a l p r e s s u r e and h i n d l i m b b l o o d f low r e c o r d i n g s d u r i n g d i v i n g i n the same duck b e f o r e and a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n 121 F i g u r e 11. C a r d i o v a s c u l a r responses d u r i n g d i v i n g and r e c o v e r y i n the t r a n s i t i o n from acute t o c h r o n i c b a r o d e n e r v a t i o n 123 F i g u r e 12. M e d i a l v iew of the l e f t a o r t i c nerve and s u r r o u n d i n g t i s s u e i n a duck 146 F i g u r e 13. Schemat ic v iew of the r e g i o n of the l e f t common c a r o t i d a r t e r y i n a duck 158 v i i i F i g u r e 14. Schematic of c a r o t i d body p e r f u s i o n a p p a r a t u s 160 F i g u r e 15. A r t e r i a l p r e s s u r e and h i n d l i m b b l o o d f l o w r e c o r d i n g s d u r i n g d i v i n g and a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n i n a c u t e l y b a r o d e n e r v a t e d duck 164 F i g u r e 16. P r e s s u r e and f l o w r e c o r d i n g s d u r i n g d i v i n g and s t i m u l a t i o n i n c h r o n i c a l l y b a r o d e n e r v a t e d duck 167 F i g u r e 17. C a r d i o v a s c u l a r r e s p o n s e s t o d i v i n g and a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n i n t h e t r a n s i t i o n from a c u t e t o c h r o n i c b a r o d e n e r v a t i o n 169 F i g u r e 18. C a r d i a c and p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e r e s p o n s e s t o a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n i n b a r o d e n e r v a t e d ducks b e f o r e and d u r i n g d i v i n g 181 F i g u r e 19. C a r d i o v a s c u l a r r e s p o n s e s t o a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n d u r i n g oxygen d i v e s . 188 F i g u r e 20. N o r m a l i z e d b l o o d p r e s s u r e r e s p o n s e s t o a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n i n normoxia and h y p o x i c hypercapnea 191 F i g u r e 21. E f f e c t s of i s o l a t e d c a r o t i d body p e r f u s i o n w i t h venous b l o o d on a r t e r i a l p r e s s u r e r e s ponse t o a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n 195 F i g u r e 22. E f f e c t of b a r o d e n e r v a t i o n on t h e r e l a t i o n s h i p between mean a r t e r i a l p r e s s u r e and h e a r t r a t e a t r e s t 208 F i g u r e 23. Comparison of t h e e f f e c t s of v a r i o u s methods of b a r o d e n e r v a t i o n on c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s 227 F i g u r e A l . E l e c t r o d e s f o r s t i m u l a t i o n of t h e l e f t a o r t i c n erve i n ducks (Appendix) 253 ACKNOWLEDGEMENTS I am g r a t e f u l t o my s u p e r v i s o r , Dr. D a v i d R. J o n e s , f o r h i s p a t i e n c e and g u i d a n c e t h r o u g h o u t t h i s s t u d y , f o r h i s v a l u a b l e comments d u r i n g t h e p r e p a r a t i o n of t h i s m a n u s c r i p t , and f o r h i s e f f o r t s i n s e c u r i n g me f i n a n c i a l s u p p o r t . I am i n d e b t e d t o t h e N a t i o n a l S c i e n c e s and E n g i n e e r i n g R e s e a r c h C o u n c i l of Canada and t o t h e B r i t i s h Columbia H e a r t F o u n d a t i o n f o r t h e i r s u p p o r t of my r e s e a r c h p r o j e c t t h r o u g h g r a n t s t o Dr. Jones. I am g r a t e f u l t o t h e members of my r e s e a r c h committee, Dr. J . R. Ledsome, Dr. W. K. Milsom, Dr. D. J . R a n d a l l and Dr. J . S t e e v e s f o r d i s c u s s i o n s of my d a t a and f o r t h e i r a d v i c e d u r i n g t h e p r e p a r a t i o n of my t h e s i s . I would a l s o l i k e t o t h a n k Dr. G. R. J . Gabbott f o r h i s r e n d e r i n g of F i g u r e s 1, 2, 12, 13 and 14, and f o r d i s c u s s i o n of my d a t a . I thank Dr. W. V o g l f o r t h e use of t h e equipment t o make t h e photographs i n F i g u r e 7. To my w i f e , Sarah, I w i s h t o e x p r e s s my g r a t i t u d e f o r h e r h e l p and s u p p o r t t h r o u g h o u t t h i s s t u d y . I am t h a n k f u l t o t h e Department of Zoology f o r s u p p o r t i n t h e form of T e a c h i n g A s s i s t a n t s h i p s d u r i n g my Ph. D. program. The e x p e r i m e n t s i n S e c t i o n I were performed i n c o l l a b o r a t i o n w i t h D. R. Jones and W. K. Milsom. 1 G E N E R A L INTRODUCTION T h e c a r d i o v a s c u l a r a d j u s t m e n t s i n d i v i n g a n i m a l s d u r i n g s u b m e r s i o n a r e t h e r e s u l t o f an i n t e g r a t e d s e t o f r e f l e x r e s p o n s e s w h i c h r e d u c e c a r d i a c o u t p u t a n d r e d i s t r i b u t e i t t o t h o s e o r g a n s , t h e h e a r t a n d t h e b r a i n , w h i c h c a n n o t f u n c t i o n w i t h o u t o x y g e n . C a r d i a c o u t p u t may f a l l b y 8 0 - 9 0 %. , w h i l e v a s o c o n s t r i c t i o n i n p e r i p h e r a l v a s c u l a r b e d s , s u c h a s s k i n , s k e l e t a l m u s c l e , g u t a n d k i d n e y may e l e v a t e p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e b y a f a c t o r o f 10 o r m o r e . I n t h e f a c e o f t h e s e c h a n g e s , a r t e r i a l b l o o d p r e s s u r e i s m a i n t a i n e d d u r i n g d i v i n g , w h i c h e n s u r e s a d e q u a t e s u p p l i e s o f n u t r i e n t s t o t h o s e o r g a n s w h i c h r e m a i n p e r f u s e d . T h e b a r o s t a t i c r e f l e x , o r b a r o r e f l e x , w h i c h b u f f e r s s h o r t - t e r m c h a n g e s i n b l o o d p r e s s u r e , o p e r a t e s t h r o u g h t h e same e f f e c t o r arms a s t h e d i v i n g r e s p o n s e , a n d t h u s t h e a r t e r i a l p r e s s u r e r e c e p t o r s , o r b a r o r e c e p t o r s , may h a v e an i m p o r t a n t r o l e i n c o n t r o l o f t h e c i r c u l a t i o n d u r i n g d i v i n g . T h e s y s t e m i c a r t e r i a l b a r o r e c e p t o r r e f l e x , o r b a r o r e f l e x , i s t h e c o l l e c t i v e name f o r t h e c h a n g e s i n s y s t e m i c v a s c u l a r c a l i b r e a n d c a r d i a c o u t p u t o c c u r r i n g i n r e s p o n s e t o c h a n g e s i n i n p u t f r o m b a r o r e c e p t o r s , l o c a t e d i n t h e w a l l s o f l a r g e a r t e r i e s , w h i c h s e n s e a r t e r i a l b l o o d p r e s s u r e i n t h e c e n t r a l c i r c u l a t i o n . T h e b a r o r e f l e x o p e r a t e s a s a n e g a t i v e - f e e d b a c k s y s t e m i n t h e awake , i n t a c t a n i m a l , r a p i d l y c o r r e c t i n g m o d e r a t e d i s p l a c e m e n t s o f b l o o d p r e s s u r e 2 from the c u r r e n t mean. The b a r o r e c e p t o r s themselves are sensory nerve endings i n t e r l e a v e d w i t h the s t r u c t u r a l elements of the a r t e r i a l w a l l s of the b a r o r e c e p t o r zones. When the v e s s e l w a l l s are s t r e t c h e d c i r c u m f e r e n t i a l l y , due t o a r i s e i n bloo d p r e s s u r e , these nerve endings respond by g e n e r a t i n g p o t e n t i a l s which t r i g g e r impulse f i r i n g i n the b a r o r e c e p t o r nerve f i b r e s (Brown, 1980). These a f f e r e n t f i b r e s e n t e r the brainstem where they u l t i m a t e l y e x e r t t h e i r i n f l u e n c e on the vasomotor and cardiomotor neuron pools which c o n t r o l c a r d i a c output and the h y d r a u l i c r e s i s t a n c e of the v a s c u l a r t r e e (Spyer, 1981). An i n c r e a s e i n v e s s e l w a l l s t r e t c h a t the b a r o r e c e p t o r zones, as bloo d p r e s s u r e r i s e s , r e s u l t s i n r e f l e x r e d u c t i o n s i n c a r d i a c output and i n the p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e t o blood flow. Blood p r e s s u r e i s thus r e s t o r e d t o the l e v e l b e f o r e the d i s t u r b a n c e . The d i r e c t i o n of vaso- and cardiomotor e f f e c t s i s r e v e r s e d i n the b a r o r e f l e x responses t o a f a l l i n bloo d p r e s s u r e . Paul B e r t , i n 1870, e s t a b l i s h e d the importance of c a r d i o v a s c u l a r adjustments i n p r o l o n g i n g the underwater endurance of d i v e r s when he found t h a t ducks developed a pronounced b r a d y c a r d i a d u r i n g f o r c e d submersion and chickens d i d not. The n e u r a l mechanisms s u b s e r v i n g the d i v i n g responses was not addressed d i r e c t l y u n t i l Huxley (1913) obt a i n e d a d i v i n g b r a d y c a r d i a i n decere b r a t e ducks, thus d e l i m i t i n g t h i s c a r d i a c r e f l e x pathway t o the brainstem. T h i s work was l a t e r confirmed and extended by Andersen 3 (1963b), a l s o i n d e c e r e b r a t e ducks. That t h e vagus i s t h e e f f e r e n t pathway f o r c a r d i a c r e t a r d a t i o n i n d i v i n g ducks was f i r s t d emonstrated by R i c h e t (1899), who used t h e c h o l i n e r g i c b l o c k i n g d r ug a t r o p i n e t o p r e v e n t b r a d y c a r d i a . T h i s o b s e r v a t i o n has s i n c e been c o n f i r m e d , by vagotomy and p h a r m a c o l o g i c a l means, i n a l l o t h e r v e r t e b r a t e d i v e r s w h i c h have been examined (see B u t l e r and Jones, 1982 f o r summary). Some a u t h o r s have r e p o r t e d a r e s i d u a l b r a d y c a r d i a a f t e r a t r o p i n i z a t i o n i n ducks ( H o l l e n b e r g and Uvnas, 1963; Folkow, N i l s s o n and Yonce, 1967) and coypu (Folkow, L i s a n d e r and Oberg, 1971) whi c h was e l i m i n a t e d i n ducks by s y m p a t h e t i c b e t a - a d r e n e r g i c b l o c k a d e (Folkow e t a l . , 1967). The engagement of t h e s y m p a t h e t i c c a r d i a c n e r v e s i n c o n t r o l of t h e a v i a n h e a r t d u r i n g d i v i n g i s c o n t r o v e r s i a l , however, s i n c e t h e r e s u l t s of Folkow e t a l . (1967) c o u l d n o t be c o n f i r m e d by B u t l e r and Jones (1971). On t h e o t h e r hand, t h e r e i s no doubt t h a t t h e p e r i p h e r a l v a s o c o n s t r i c t i o n accompanying submergence r e s u l t s from i n c r e a s e s i n s y m p a t h e t i c v a s o c o n s t r i c t o r - f i b r e t o n e , as i n d i c a t e d by p h a r m a c o l o g i c a l s t u d i e s i n b i r d s ( D j o j o s u g i t o , Folkow and Yonce, 1969; K o b i n g e r and Oda, 1969; Andersen and B l i x , 1974; and B u t l e r and Jo n e s , 1971) and i n mammals (Folkow e t a l . . 1971). The s u b j e c t of t h e a f f e r e n t pathways w h i c h e n t r a i n t h e d i v i n g r e s p o n s e has g e n e r a t e d a g r e a t d e a l of c o n t r o v e r s y i n th e y e a r s s i n c e t h e work of B e r t and R i c h e t , w i t h much of t h e 4 d i s a g r e e m e n t p r o b a b l y stemming from s p e c i e s d i f f e r e n c e s . The i m p o r t a n c e of apnea i n t h e d i v i n g r e s p o n s e i n b i r d s was r e c o g n i z e d by t h e e a r l y i n v e s t i g a t o r s , b u t t h e r e f l e x o g e n i c zone f o r apnea was n o t l o c a t e d u n t i l Andersen (1963a, b) and B u t l e r and Jones (1968) found, i n d a b b l i n g ducks, t h a t s t i m u l a t i o n of r e c e p t o r s i n and around t h e n o s t r i l s , n a s a l c a v i t y and i n t e r n a l r e s p i r a t o r y passages of t h e head w i t h w a t e r i n i t i a t e d b r e a t h - h o l d i n g . F e i g l and Folkow (1963) c o n c l u d e d t h a t apnea a l o n e was n o t enough, however, t o produce b r a d y c a r d i a i n d a b b l i n g ducks; t h e r e must a l s o be subsequent r e d u c t i o n i n a r t e r i a l oxygen t e n s i o n and i n c r e a s e d C02 t e n s i o n , sensed by chemoreceptors i n t h e b l o o d s t r e a m , f o r t h e f u l l e x p r e s s i o n of t h i s r e s ponse. T h i s was c o n f i r m e d by Bamford and Jones (1974). H o l l e n b e r g and Uvnas (1963) d e s c r i b e d e x p e r i m e n t s i n w h i c h t h e t i s s u e s s u r r o u n d i n g t h e c a r o t i d b o d i e s i n ducks were l i g a t e d and d i v i d e d s u r g i c a l l y i n an attempt t o d e n e r v a t e a p o s s i b l e a r t e r i a l chemoreceptor s i t e . They found t h a t t h i s p r o c e d u r e p r e v e n t e d most of t h e b r a d y c a r d i a , b u t t h e y b e l i e v e d t h a t t h e y had a l s o d e n e r v a t e d a r t e r i a l b a r o r e c e p t o r s . No i n d i c a t i o n was g i v e n i n t h e i r work t h a t t h e a u t h o r s had t e s t e d t h e i r d e n e r v a t e s t o c o n f i r m t h e l o s s of e i t h e r chemoreceptor o r b a r o r e c e p t o r f u n c t i o n . N e v e r t h e l e s s , l a t e r work by Jones and P u rves (1970) f i r m l y e s t a b l i s h e d t h e r o l e of v a g a l l y i n n e r v a t e d c a r o t i d body chemoreceptors i n p r o d u c i n g f o r c e d - d i v e b r a d y c a r d i a i n ducks, 5 a n d t h i s was c o n f i r m e d b y H o l m a n d S o r e n s e n ( 1 9 7 2 ) . T h e f a l l i n h e a r t r a t e d u r i n g f o r c e d s u b m e r s i o n i n d a b b l i n g d u c k s i s t h u s d u e t o a l t e r e d b l o o d g a s t e n s i o n s , s e n s e d b y p e r i p h e r a l c h e m o r e c e p t o r s , s u b s e q u e n t t o t h e c e s s a t i o n o f b r e a t h i n g i n i t i a t e d b y t r i g e m i n a l l y - m e d i a t e d r e c e p t o r s i n t h e g l o t t i s a n d n a r i a l r e g i o n o f t h e b e a k . M o s t e a r l y d i v i n g s t u d i e s f o c u s e d on t h e c h a n g e i n h e a r t r a t e a s a n i n d e x o f t h e e x t e n t o f t h e d i v i n g r e s p o n s e , b e c a u s e r a t e i s m e a s u r e d e a s i l y a n d i s a m a j o r c o m p o n e n t o f t h e r e s p o n s e . I r v i n g , S c h o l a n d e r a n d G r i n n e l l ( 1942) a p p e a r t o b e t h e f i r s t w o r k e r s t o h a v e m e a s u r e d b l o o d p r e s s u r e d u r i n g d i v i n g , r e p o r t i n g t h a t , i n t h e s e a l , p r e s s u r e i s m a i n t a i n e d w e l l i n t h e f a c e o f t h e l a r g e f a l l i n h e a r t r a t e . T h e s e a u t h o r s n o t e d t h a t t h e r a t e o f f a l l i n p r e s s u r e d u r i n g t h e l o n g d i a s t o l i c p e r i o d s was much s l o w e r i n t h e d i v e t h a n o c c u r r e d p r e d i v e ; t h e y a l s o f o u n d t h a t p r e s s u r e r e c o r d e d f r o m a s m a l l a r t e r y i n t h e t o e d e c r e a s e d m a r k e d l y d u r i n g d i v i n g . F r o m t h e s e r e s u l t s , I r v i n g e t a l . ( 1942 ) c o n c l u d e d t h a t p e r i p h e r a l v a s o c o n s t r i c t i o n m u s t b e c l o s i n g o f f l a r g e p o r t i o n s o f t h e c i r c u l a t i o n t o m a i n t a i n p r e s s u r e a s t h e h e a r t s l o w e d . V a s o c o n s t r i c t i o n d u r i n g d i v i n g h a s s i n c e b e e n d o c u m e n t e d i n f o r c i b l y - s u b m e r g e d d u c k s ( J o h a n s e n a n d K r o g , 1959; J o h a n s e n a n d A a k h u s , 1963; H o l l e n b e r g a n d U v n a s , 1963; B u t l e r a n d J o n e s , 1971) a l t h o u g h m a i n t e n a n c e o f b l o o d p r e s s u r e i n t h e d i v e was v a r i a b l e i n t h e s e e x p e r i m e n t s . H o l l e n b e r g a n d U v n a s ( 1963 ) r e p o r t e d i n c r e a s e d p r e s s u r e i n 6 s h o r t d i v e s of 1-2 min, w h i l e B u t l e r and Jones (1971) and Johansen and Aakhus (1963) r e p o r t e d p r e s s u r e drops i n d i v e s of t h e same l e n g t h . E l i a s s e n (1960), however, r e p o r t e d no change i n e i t h e r s y s t e m i c o r pulmonary a r t e r i a l p r e s s u r e s i n d i v i n g b i r d s . McKean (1982) a l s o r e p o r t e d m a i n t a i n e d b l o o d p r e s s u r e i n f o r c e - d i v e d b e a v e r and n u t r i a , and showed i n one t r a c e of abdominal a o r t i c b l o o d p r e s s u r e d u r i n g a d i v e t h a t t h e r e was no change i n p r e s s u r e d u r i n g an extended d i a s t o l e of 23 sec (McKean, 1982, F i g u r e 3 ) . G i v e n t h a t t h e d i v i n g r e sponse employs t h e same e f f e r e n t pathways as t h e b a r o r e f l e x , i t i s r e a s o n a b l e t o suppose t h a t a r t e r i a l b a r o r e c e p t o r s p l a y an a c t i v e r o l e i n g e n e r a t i n g and m a i n t a i n i n g c a r d i o v a s c u l a r a d j u s t m e n t s t o d i v i n g . Johansen and Aakhus (1963) c o n s i d e r e d t h i s h y p o t h e s i s when t h e y measured b l o o d p r e s s u r e and h e a r t r a t e d u r i n g f o r c e d d i v e s , b u t proposed t h a t , s i n c e t h e r e was no c o n s i s t e n t r i s e i n s y s t o l i c p r e s s u r e p r i o r t o t h e o n s e t of b r a d y c a r d i a i n t h e i r e x p e r i m e n t s , a r t e r i a l b a r o r e c e p t o r s t i m u l a t i o n would n ot have been s u f f i c i e n t t o b r i n g t h e b a r o r e f l e x i n t o p l a y and, t h e r e f o r e , t h e b r a d y c a r d i a was n o t b a r o r e f l e x - i n d u c e d . H o l l e n b e r g and Uvnas (1963) c o n s i d e r e d t h a t , i n t h e i r presumed chemo- and b a r o d e n e r v a t e d ducks, t h e r e d u c t i o n i n b r a d y c a r d i a was due t o e l i m i n a t i o n of p e r i p h e r a l chemoreceptor i n p u t , and n o t t o l o s s of t h e b a r o r e c e p t o r s . However, i t i s d o u b t f u l t h a t t h e i r e x p e r i m e n t a l p r o c e d u r e d i d , i n f a c t , a b l a t e b a r o r e c e p t o r i n p u t . 7 A n d e r s e n ( 1 9 6 6 ) , i n a t h o r o u g h r e v i e w o f t h e c i r c u l a t o r y a d a p t a t i o n s t o d i v i n g , s u g g e s t e d t h a t t h e b a r o r e c e p t o r s c o u l d p l a y a r o l e i n g e n e r a t i n g t h e b r a d y c a r d i a d u r i n g d i v i n g , a n d t h a t t h e b a r o r e f l e x may o p e r a t e i n r e s p o n s e t o s u b t l e p r e s s u r e r i s e s w h i c h m i g h t n o t h a v e b e e n e a s i l y d e t e c t a b l e b y t h e m e t h o d s t h e n a v a i l a b l e . F o l k o w e t a l . ( 1967) a t t e m p t e d t o e v a l u a t e b a r o r e c e p t o r c o n t r i b u t i o n s t o c i r c u l a t o r y c o n t r o l i n d u c k s d u r i n g d i v i n g b y r a p i d l y w i t h d r a w i n g b l o o d f r o m t h e c e n t r a l c i r c u l a t i o n ( u n l o a d i n g t h e b a r o r e c e p t o r s ) , a n d a l s o b y r a p i d l y i n j e c t i n g t h e same b l o o d v o l u m e s i n t o t h e c i r c u l a t i o n ( l o a d i n g t h e b a r o r e c e p t o r s ) . N e i t h e r o f t h e s e m a n o e u v e r s p r o d u c e d d e t e c t a b l e r e f l e x h e a r t r a t e e f f e c t s i n t h e d i v e , a n d t h e a u t h o r s f e l t t h a t i n p u t f r o m t h e b a r o r e c e p t o r s was t h e r e f o r e n o t i m p o r t a n t t o b a l a n c e c a r d i a c o u t p u t a n d p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e i n m a i n t a i n i n g d i v e b l o o d p r e s s u r e . H o w e v e r , l a t e r i n t h e same p a p e r t h e y s t a t e d t h a t i n a t r o p i n i z e d o r v a g o t o m i z e d a n i m a l s , w h i c h c a n n o t l o w e r h e a r t r a t e i n a d i v e , " t h e b a l a n c e o f t h e b a r o r e c e p t o r r e f l e x e s seems t o p r e v e n t t h e i n t e n s e v a s o c o n s t r i c t i o n , a n d t h e a n i m a l w i l l d r o w n i f k e p t s u b m e r g e d " ( F o l k o w e t a l . , 1967 , p . 3 5 9 ) , i m p l y i n g a r o l e f o r t h e b a r o r e c e p t o r s i n c o n t r o l o f p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e . K o b i n g e r a n d Oda (1969 ) a l s o s p e c u l a t e d t h a t b a r o r e c e p t o r s w e r e o f s e c o n d a r y i m p o r t a n c e i n t h e d i v e r e s p o n s e , s i n c e i n e x p e r i m e n t s i n w h i c h t h e p e r i p h e r a l v a s o c o n s t r i c t i o n ( a n d t h u s p o s s i b l e e a r l y - d i v e h y p e r t e n s i o n ) was p r e v e n t e d b y b r e t y l i u m - i n d u c e d 8 b l o c k a d e o f p e r i p h e r a l n o r e p i n e p h r i n e r e l e a s e , b r a d y c a r d i a s t i l l o c c u r r e d t o n e a r l y t h e same d e g r e e as i n t h e u n t r e a t e d c o n t r o l a n i m a l s . I f , i n u n t r e a t e d a n i m a l s , a b a r o r e f l e x -d r i v e n b r a d y c a r d i a o c c u r r e d c o n s e q u e n t t o t h e h y p e r t e n s i o n i n d u c e d b y v a s o c o n s t r i c t i o n a t t h e b e g i n n i n g o f t h e d i v e , t h i s c a r d i a c r e s p o n s e s h o u l d h a v e b e e n e n t i r e l y e l i m i n a t e d b y p r e v e n t i n g t h e v a s o c o n s t r i c t i o n . I n a b r i e f r e p o r t , H o l m a n d S o r e n s e n (1970) s t a t e d t h a t c o m b i n e d p e r i p h e r a l c h e m o - a n d b a r o r e c e p t o r d e a f f e r e n t a t i o n p r e v e n t e d b r a d y c a r d i a i n 1 m i n d i v e s i n d u c k s . The a u t h o r s d i d n o t p r e s e n t e v i d e n c e f r o m a n y t e s t s t o c o n f i r m e i t h e r c h e m o - o r b a r o d e n e r v a t i o n , n o r d i d t h e y s t a t e t h e i r m e t h o d s o f d e n e r v a t i o n . T h e y a l s o c o n t e n d e d t h a t , s i n c e s t i m u l a t i o n o f t h e p e r i p h e r a l c h e m o r e c e p t o r s w i t h c y a n i d e o r n i c o t i n e d i d n o t p r o d u c e a b r a d y c a r d i a i n e i t h e r t h e s p o n t a n e o u s l y b r e a t h i n g o r p a r a l y z e d i n t a c t a n i m a l , t h e s e r e c e p t o r s c o u l d n o t b e r e s p o n s i b l e f o r t h e d i v i n g b r a d y c a r d i a . The same a u t h o r s , i n a 1972 p a p e r , r e v e r s e d t h e i r p o s i t i o n on t h e r o l e o f t h e c h e m o r e c e p t o r s , c o n c u r r i n g w i t h J o n e s a n d P u r v e s (1970) t h a t c h e m o r e c e p t o r s a r e o f p r i m a r y i m p o r t a n c e i n g e n e r a t i n g t h e c a r d i a c r e s p o n s e t o d i v i n g . I n t h e i r 1972 p a p e r , H o l m a n d S o r e n s e n p r e s e n t e d d e t a i l s o f t h e i r c o m b i n e d c h e m o - a n d b a r o d e n e r v a t i o n p r o c e d u r e , w h i c h c o n s i s t e d o f c u t t i n g a l l s m a l l n e r v e b r a n c h e s l e a v i n g t h e d i s t a l v a g a l g a n g l i o n ( n o d o s e g a n g l i o n ) . T h e y b e l i e v e d t h a t t h e r e w e r e b a r o r e c e p t o r s i n w h a t t h e y c a l l e d t h e " c a r o t i d t r i f u r c a t i o n " 9 ( p r e s u m a b l y t h a t a r e a o f t h e common c a r o t i d a r t e r y a t t h e b a s e o f t h e n e c k i n b i r d s w h i c h g i v e s r i s e t o t h e c a u d a l t h y r o i d a n d c a r o t i d b o d y a r t e r i e s , a n d t o t h e a r t e r y s u p p l y i n g n e a r b y s e c t i o n s o f t h e a i r w a y , t h o u g h t h i s i s n o t made c l e a r ) , i n n e r v a t e d , a c c o r d i n g t o t h e i r F i g u r e 1, b y a s m a l l n e r v e b r a n c h f r o m t h e n e a r b y n o d o s e g a n g l i o n . H o l m a n d S o r e n s e n (1972) a l s o s t a t e t h a t t h e r e i s a n i n n e r v a t i o n o f t h e c a r o t i d b o d y , a n d a c o n n e c t i o n t o t h e n o d o s e g a n g l i o n , f r o m c r a n i a l n e r v e I X , t h e g l o s s o p h a r y n g e a l : t h e l a t t e r c o n t e n t i o n i s n o t s u p p o r t e d b y o t h e r a u t h o r s who h a v e e x p l o r e d t h e a n a t o m y i n t h i s a r e a ( J o n e s a n d P u r v e s , 1970; A b d e l - M a g i e d a n d K i n g , 1 9 7 8 ) . I n a p h a r m a c o l o g i c a l s t u d y o f t h e p r e s s o r r e s p o n s e t o d i v i n g i n d u c k s , B u t l e r a n d J o n e s ( 1971 ) s p e c u l a t e d f r o m i n d i r e c t e v i d e n c e t h a t b a r o r e c e p t o r s may h a v e a r o l e i n t h e c a r d i o v a s c u l a r a d j u s t m e n t s t o d i v i n g . T h e y f o u n d t h a t , i n a t r o p i n i z e d d u c k s , b l o o d p r e s s u r e r o s e b y 50 % i n t h e d i v e . T h e a u t h o r s s u g g e s t e d t h a t , h a d t h e same amount o f v a s o c o n s t r i c t i o n o c c u r r e d i n t h e v a g a l l y b l o c k e d a n i m a l s a s d e v e l o p e d i n u n t r e a t e d a n i m a l s , p r e s s u r e w o u l d h a v e r i s e n b y much more t h a n 50 % i n t h e d i v e . T h e y p r o p o s e d t h a t t h e b a r o r e f l e x a c t e d t o r e d u c e t h e p r e s s u r e r i s e i n a t r o p i n i z e d d u c k s b y l i m i t i n g v a s o m o t o r o u t f l o w . T h i s l i n e o f i n v e s t i g a t i o n was f u r t h e r p u r s u e d b y B l i x , G a u t v i k a n d R e f s u m (1974) i n a s t u d y i n d u c k s i n w h i c h t h e y i n v e s t i g a t e d t h e e f f e c t s o f a l p h a - b l o c k a d e w i t h 10 p h e n o x y b e n z a m i n e on b o t h t h e c h o l i n e r g i c a c t i o n s o f t h e v a g u s on t h e h e a r t , a n d on t h e d i v i n g r e s p o n s e . P h e n o x y b e n z a m i n e d i d n o t s i g n i f i c a n t l y a f f e c t v a g a l c o n t r o l o f t h e h e a r t when g i v e n a t a d o s e w h i c h p r o d u c e d c o m p l e t e v a s o c o n s t r i c t o r f i b r e b l o c k a d e , s o t h e i r r e s u l t s d u r i n g d i v i n g w e r e n o t due t o v a g o l y t i c e f f e c t s o f t h e p h a r m a c o l o g i c a l a g e n t u s e d . I n t h e d i v e , t h e d e g r e e o f b r a d y c a r d i a was r e d u c e d when v a s o c o n s t r i c t i o n was p r e v e n t e d b y a l p h a - b l o c k a d e a n d b l o o d p r e s s u r e f e l l , i n c o n t r a s t t o t h e s i t u a t i o n i n u n t r e a t e d a n i m a l s w h i c h m a i n t a i n e d b l o o d p r e s s u r e i n t h e d i v e . The a u t h o r s c o n c l u d e d t h a t b r a d y c a r d i a i s s e c o n d a r y t o , a n d a c o n s e q u e n c e o f , v a s o c o n s t r i c t i o n : b l o o d p r e s s u r e r i s e s as p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e i n c r e a s e s a t t h e s t a r t o f t h e d i v e , a n d t h e b a r o r e f l e x i s a c t i v a t e d t o l o w e r t h e h e a r t r a t e . I n d u c k s i n w h i c h p e r i p h e r a l v a s o c o n s t r i c t i o n i n t h e d i v e was p r e s e n t e d b y p r e t r e a t i n g t h e a n i m a l s w i t h r e s e r p i n e t o d e p l e t e c a t e c h o l a m i n e s , b r a d y c a r d i a was a l s o m a r k e d l y r e d u c e d ( A n d e r s e n a n d B l i x , 1 9 7 4 ) . When a b o l u s i n j e c t i o n o f n o r a d r e n a l i n e was a d m i n i s t e r e d i n t r a v e n o u s l y a b o u t 20 s e c i n t o t h e d i v e , a l a r g e d r o p i n h e a r t r a t e o c c u r r e d , a c c o m p a n i e d b y a p r e s s u r e r i s e . T h i s was p r e s e n t e d a s f u r t h e r e v i d e n c e o f t h e p r o p o s e d p r i m a r y r o l e o f t h e b a r o r e c e p t o r s i n g e n e r a t i n g d i v i n g b r a d y c a r d i a , a n d t h e a u t h o r s went s o f a r a s t o s a y t h a t t h e c h e m o r e c e p t o r s w e r e r e l a t i v e l y u n i m p o r t a n t i n t h e c o n t r o l o f r e s p o n s e s t o f o r c e d d i v i n g . 11 A r t e r i a l b a r o r e c e p t o r s h a v e b e e n i m p l i c a t e d i n t h e c a r d i a c l i m b o f t h e c i r c u l a t o r y r e s p o n s e s t o smoke i n h a l a t i o n i n t h e r a b b i t . T h e s e r e s p o n s e s a r e i n i t i a t e d b y i n p u t f r o m t h e t r i g e m i n a l n e r v e ( W h i t e a n d M c R i t c h i e , 1973; W h i t e e t a l . , 1 9 7 4 ) , a n d b e a r a s t r i k i n g r e s e m b l a n c e t o t h e d i v i n g r e s p o n s e , w h i c h a l s o h a s a t r i g e m i n a l c o m p o n e n t . I n r a b b i t s , smoke c a u s e s a p n e a , a n d t h e r e s u l t i n g c e s s a t i o n o f l u n g r e c e p t o r i n p u t a l o n g w i t h c o n t i n u e d t r i g e m i n a l a c t i v i t y p r o d u c e s a m a r k e d b r a d y c a r d i a a n d a n i n c r e a s e i n p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e , a s w e l l a s a r i s e i n a r t e r i a l p r e s s u r e . I n t h e a b s e n c e o f c a r o t i d s i n u s a n d a o r t i c b a r o r e c e p t o r i n p u t , t h e d e g r e e o f b r a d y c a r d i a i s r e d u c e d t o r o u g h l y one h a l f o f t h e r e s p o n s e i n t h e i n t a c t r a b b i t , a l t h o u g h l o s s o f t h e b a r o r e f l e x d o e s n o t a f f e c t e i t h e r p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e o r b l o o d p r e s s u r e r e s p o n s e s t o smoke i n h a l a t i o n . W h i t e e t a l . ( 1974) a n d M c R i t c h i e a n d W h i t e (1974) p r o p o s e d t h a t t h e t r i g e m i n a l i n p u t i n r e s p o n s e t o smoke i n h a l a t i o n , b e s i d e s a f f e c t i n g s y m p a t h e t i c v a s o c o n s t r i c t o r a n d c a r d i a c v a g a l m o t o r n e u r o n e s d i r e c t l y , a l s o f a c i l i t a t e d t h e b a r o r e f l e x w h i c h t h e n made a s e c o n d a r y c o n t r i b u t i o n t o t h e b r a d y c a r d i a i n r e s p o n s e t o t h e p r e s s u r e r i s e g e n e r a t e d b y t h e v a s o c o n s t r i c t i o n . S u c h a m e c h a n i s m may a l s o o p e r a t e d u r i n g d i v i n g i n d u c k s . A d i r e c t a p p r o a c h t o t h e r o l e o f t h e b a r o r e c e p t o r s i n d i v i n g was t a k e n b y J o n e s ( 1 9 7 3 ) . He f i r s t e s t a b l i s h e d u n e q u i v o c a l l y t h a t , i n d u c k s , t h e r e i s o n l y one s e t o f a r t e r i a l b a r o r e c e p t o r s , l o c a t e d i n t h e w a l l s o f t h e a s c e n d i n g 12 a o r t a , a n d i n n e r v a t e d b i l a t e r a l l y b y t h e a o r t i c n e r v e s ( t h e " d e p r e s s o r " n e r v e s o f N o n i d e z ( 1 9 3 5 ) ) a r i s i n g f r o m t h e c a u d a l p o l e s o f t h e n o d o s e g a n g l i a . When t h e s e n e r v e s w e r e c u t i n d u c k s , t h e r e was no c a r d i a c r e s p o n s e t o d r u g - i n d u c e d r i s e s i n b l o o d p r e s s u r e ( J o n e s , 1 9 7 3 ) , a w i d e l y a c c e p t e d t e s t o f b a r o r e f l e x f u n c t i o n i n mammals ( S m y t h , S l e i g h t a n d P i c k e r i n g , 1969; F a r i s e t a l . . 1 9 8 0 ) . J o n e s (1973) b a r o d e n e r v a t e d d u c k s b y b i l a t e r a l a o r t i c n e r v e s e c t i o n , a n d d i v e d t h e a n i m a l s S O -SO d a y s a f t e r s u r g e r y . B r a d y c a r d i a i n t h e s e c h r o n i c b a r o d e n e r v a t e s d e v e l o p e d t o t h e same e x t e n t a s i n i n t a c t a n d s h a m - o p e r a t e d a n i m a l s i n 2 m i n f o r c e d d i v e s . T h e d e g r e e o f v a s o c o n s t r i c t i o n i n t h e h i n d l i m b v a s c u l a r b e d w a s , h o w e v e r , r e d u c e d i n d e n e r v a t e s t o l e s s t h a n h a l f t h a t s e e n i n i n t a c t a n i m a l s i n t h e d i v e . T h e l a r g e f a l l i n h e a r t r a t e i n t h e d i v e t h e r e f o r e was n o t m a t c h e d b y a p r o p o r t i o n a l i n c r e a s e s i n v a s o c o n s t r i c t i o n , a n d b l o o d p r e s s u r e f e l l i n t h e d i v e . T h e a u t h o r c o n c l u d e d f r o m t h e s e e x p e r i m e n t s t h a t t h e b a r o r e c e p t o r s w e r e n o t , a s e a r l i e r w o r k e r s h a d s u g g e s t e d , r e s p o n s i b l e f o r t h e d i v e b r a d y c a r d i a a s a s e c o n d a r y r e s p o n s e t o p e r i p h e r a l v a s o c o n s t r i c t i o n , b u t t h a t p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e i n i n t a c t a n i m a l s r i s e s i n r e s p o n s e t o u n l o a d i n g o f t h e b a r o r e c e p t o r s due t o f a l l i n g b l o o d p r e s s u r e a s a c h e m o r e c e p t o r - d r i v e n b r a d y c a r d i a d e v e l o p s . A n g e l l J a m e s , D a l y a n d E i s n e r (1978) e s t a b l i s h e d t h a t c a r o t i d s i n u s b a r o r e c e p t o r s i n s e a l s h a v e s i m i l a r d i s c h a r g e c h a r a c t e r i s t i c s t o t h o s e i n t e r r e s t r i a l mammals . T h e a u t h o r s 13 a t t e m p t e d t o d e t e r m i n e w h e t h e r t h e b a r o r e c e p t o r - c a r d i a c i n t e r v a l r e f l e x was r e s e t , a n d w h e t h e r t h e " g a i n " o f t h i s r e f l e x c h a n g e d d u r i n g d i v i n g . T h e y e x a m i n e d t h e r e l a t i o n s h i p o f t h e b e a t - t o - b e a t i n t e r v a l t o a r t e r i a l b l o o d p r e s s u r e d u r i n g e l e v a t i o n s i n p r e s s u r e i n d u c e d b y p h e n y l e p h r i n e i n j e c t i o n s , b e f o r e , d u r i n g a n d a f t e r f l o o d i n g t h e f a c e w i t h w a t e r . T h i s was i n t e n d e d as a " c l o s e d - l o o p " a n a l y s i s o f b a r o r e f l e x f u n c t i o n , s i n c e t h e a n i m a l s w e r e i n t a c t e x c e p t f o r a r t e r i a l c a t h e t e r s . I n d i v i n g s e a l s , s i n c e b r a d y c a r d i a o c c u r r e d w i t h m a i n t a i n e d b l o o d p r e s s u r e , t h e a u t h o r s c o n c l u d e d t h a t t h e b a r o r e c e p t o r - c a r d i a c r e f l e x was r e s e t i n a d i v e s o t h a t i t o p e r a t e d a r o u n d a new l e v e l o f h e a r t r a t e ( a n d p r o b a b l y a new l e v e l o f p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e a s w e l l ) t o p r e s e r v e b a r o s t a s i s . T h e c l o s e d - l o o p s e n s i t i v i t y o f t h e b a r o r e c e p t o r - c a r d i a c i n t e r v a l r e f l e x a p p e a r e d t o i n c r e a s e i n d i v e s i n t h e i r e x p e r i m e n t s , s i n c e a g i v e n p r e s s u r e c h a n g e i n t h e d i v e p r o d u c e d a much l a r g e r c h a n g e i n c a r d i a c i n t e r v a l t h a n d i d t h e same p r e s s u r e c h a n g e a t p r e d i v e . The p r o b l e m w i t h s u c h a n a n a l y s i s i s t h a t i t d o e s n o t g i v e a c l e a r p i c t u r e o f t h e r e g u l a t i o n o f b l o o d p r e s s u r e i n t h e d i v e ; i t s i m p l y shows t h a t t h e r e i s g r e a t e r e n g a g e m e n t o f t h e c a r d i a c l i m b o f t h e b a r o s t a t i c r e f l e x d u r i n g s u b m e r s i o n , when t h e d e g r e e o f v a s o c o n s t r i c t i o n i s m a n i p u l a t e d a r t i f i c i a l l y . I n t h e same p a p e r , A n g e l l J a m e s e t a l . ( 1978 ) p r e s e n t e d r e s u l t s o f e x p e r i m e n t s i n s p o n t a n e o u s l y b r e a t h i n g , a n a e s t h e t i z e d a n i m a l s i n w h i c h t h e c a r o t i d s i n u s e s h a d b e e n i s o l a t e d f r o m 14 t h e c i r c u l a t i o n a n d a p r e s s u r e ramp a p p l i e d t o t h e s i n u s b a r o r e c e p t o r s w h i l e h e a r t r a t e a n d s y s t e m i c b l o o d p r e s s u r e w e r e m o n i t o r e d ( " o p e n - l o o p " e x p e r i m e n t s ) . I n t h e s e e x p e r i m e n t s t h e s l o p e o f t h e l i n e r e l a t i n g s y s t e m i c b l o o d p r e s s u r e t o c a r o t i d s i n u s s a c p r e s s u r e was s t e e p e r t h a n t h a t r e l a t i n g h e a r t r a t e t o s a c p r e s s u r e i n d i c a t i n g t h a t , i n t h e n o n - d i v i n g s e a l , p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e m u s t a l s o b e c h a n g i n g as s i n u s p r e s s u r e c h a n g e s . T h a t i s , s y s t e m i c p r e s s u r e e f f e c t s o f a l t e r i n g t h e c a r o t i d s i n u s p r e s s u r e c o u l d n o t b e e x p l a i n e d e n t i r e l y on t h e b a s i s o f b a r o r e f l e x - i n d u c e d h e a r t r a t e c h a n g e s . When t h e p r o c e d u r e was r e p e a t e d d u r i n g d i v e s , a 10 t i m e s i n c r e a s e was o b s e r v e d i n t h e s l o p e o f t h e l i n e r e l a t i n g c a r o t i d s i n u s p r e s s u r e t o p u l s e i n t e r v a l , b u t i t i s u n c l e a r w h e t h e r t h e s e d i v e s w e r e p e r f o r m e d i n a n a e s t h e t i z e d o r awake a n i m a l s . T h e a u t h o r s c o n c l u d e f r o m b o t h o p e n - a n d c l o s e d - l o o p e x p e r i m e n t s t h a t t h e b a r o r e f l e x - h e a r t r a t e r e s p o n s e i s f a c i l i t a t e d d u r i n g d i v i n g i n t h e s e a l , a n d t h a t t h e b a r o r e c e p t o r s c o n t r i b u t e t o b o t h t h e c a r d i a c a n d v a s o m o t o r l i m b s o f t h e d i v i n g r e s p o n s e . M i l l a r d ( 1980 ) i n j e c t e d p r e s s o r a n d d e p r e s s o r a g e n t s i n t r a v e n o u s l y i n t o d u c k s t o d e t e r m i n e t h e b l o o d p r e s s u r e -h e a r t r a t e r e l a t i o n s h i p b e f o r e a n d d u r i n g d i v i n g , a n d f o u n d t h a t t h e s l o p e o f t h e p r e s s u r e - h e a r t r a t e l i n e was r e d u c e d b y h a l f i n t h e d i v e , i n d i c a t i n g an i n h i b i t i o n o f t h e b a r o r e f l e x . T h i s c o n c l u s i o n i s o p p o s i t e t o t h a t r e a c h e d b y A n g e l l J a m e s e t a l . ( 1978) u s i n g t h e same m e t h o d i n t h e s e a l . I n a n o t h e r 15 s t u d y i n v o l v i n g a c u t e l y b a r o d e n e r v a t e d d u c k s , J o n e s e t a l . ( 1982) e s t i m a t e d , b y means o f a p a r t i c i p a t i o n i n d e x f o r c e n t r a l a n d p e r i p h e r a l r e c e p t o r g r o u p s i n t h e d i v e r e s p o n s e , t h a t t h e b a r o r e c e p t o r s c o n t r i b u t e d l e s s t h a n 10 % t o c h a n g e s i n e i t h e r h e a r t r a t e o r h i n d l i m b r e s i s t a n c e d u r i n g a 2 m i n d i v e . I t i s o b v i o u s t h a t some o f t h e c o n t r o v e r s y s u r r o u n d i n g t h e r o l e o f t h e b a r o r e c e p t o r s i n d i v i n g s t e m s f r o m c o n c e n t r a t i n g o n t h e b e h a v i o u r o f one o r t h e o t h e r l i m b o f t h e b a r o r e f l e x , a n d n o t on t h e o v e r a l l r e g u l a t i o n o f t h e b l o o d p r e s s u r e i t s e l f ; t h e p i c t u r e i s f u r t h e r c o m p l i c a t e d b y t h e f a c t t h a t b o t h t h e b a r o r e f l e x a n d t h e d i v e r e s p o n s e a c t t h r o u g h t h e same e f f e c t o r s y s t e m s . I n an a t t e m p t t o r e e x a m i n e t h e r o l e o f t h e b a r o r e c e p t o r s i n t h e c o n t r o l o f t h e c a r d i o v a s c u l a r s y s t e m d u r i n g d i v i n g , J o n e s a n d W e s t ( 1978 ) i n p r e l i m i n a r y e x p e r i m e n t s , a n d J o n e s e t a l . ( 1 9 8 3 , s e r i e s I ) i n a m o r e e x t e n s i v e s t u d y , i m p l a n t e d s t i m u l a t i n g e l e c t r o d e s on t h e c e n t r a l c u t e n d o f one a o r t i c n e r v e i n d u c k s a n d s e c t i o n e d t h e c o n t r a l a t e r a l v a g u s t o c o m p l e t e b a r o d e n e r v a t i o n . T h e b a r o r e c e p t o r n e r v e was t h e n s t i m u l a t e d t o e n g a g e t h e b a r o r e f l e x b e f o r e a n d d u r i n g d i v i n g i n t h e s e a c u t e b a r o d e n e r v a t e s . T h e a d v a n t a g e o f t h i s p r o c e d u r e o v e r o t h e r m e t h o d s f o r b a r o r e f l e x a c t i v a t i o n i n t h e d i v e was t h a t t h e same i n p u t t o t h e b a r o r e f l e x m e c h a n i s m c o u l d b e a p p l i e d i n d i f f e r e n t c i r c u l a t o r y s t a t e s ; t h e u s e o f p r e s s o r t e s t s o r o t h e r means o f a l t e r i n g b a r o r e c e p t o r i n p u t u s e d b y p r e v i o u s w o r k e r s a l m o s t c e r t a i n l y d i d n o t r e s u l t i n 16 i d e n t i c a l i n p u t s t o t h e c e n t r a l n e r v o u s b a r o r e f l e x p a t h w a y s u n d e r t h e d i f f e r e n t c a r d i o v a s c u l a r c o n d i t i o n s b e f o r e a n d d u r i n g d i v i n g . B o t h J o n e s a n d W e s t (1978) a n d J o n e s e t a l ( 1983) r e c o r d e d b l o o d p r e s s u r e a n d h e a r t r a t e , a n d m o n i t o r e d h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e a s a n i n d e x o f t h e b e h a v i o u r o f t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e d u r i n g d i v e s . I n t h e i r b a r o d e n e r v a t e s , r e s t i n g b l o o d p r e s s u r e was e l e v a t e d d u e t o i n c r e a s e d h e a r t r a t e ( t o g r e a t e r t h a n 400 b e a t s p e r m i n ) a n d h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e . D i v i n g p r o v o k e d a f u r t h e r i n c r e a s e i n b l o o d p r e s s u r e , a p p a r e n t l y due t o a r e d u c t i o n i n t h e d e g r e e o f b r a d y c a r d i a i n t h e d e n e r v a t e s s i n c e d i v e v a s o c o n s t r i c t i o n was u n a f f e c t e d a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n . T h i s r e d u c t i o n i n t h e c a r d i a c r e s p o n s e t o d i v i n g a f t e r a c u t e b a r o d e n e r v a t i o n was i n c o n t r a s t t o t h e f u l l d i v e b r a d y c a r d i a r e p o r t e d b y J o n e s (1973) i n c h r o n i c a l l y b a r o d e n e r v a t e d d u c k s . P r e d i v e s t i m u l a t i o n o f t h e a o r t i c n e r v e p r o d u c e d a f a l l i n b o t h h e a r t r a t e a n d p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e , r e s u l t i n g i n a r e d u c t i o n i n mean b l o o d p r e s s u r e . S t i m u l a t i o n w i t h i d e n t i c a l p a r a m e t e r s d u r i n g t h e d i v e c a u s e d l e s s o f a d r o p i n b l o o d p r e s s u r e b e c a u s e b a r o r e f l e x e f f e c t s on b o t h h e a r t r a t e a n d r e s i s t a n c e w e r e s i g n i f i c a n t l y r e d u c e d . T h e s e r e s u l t s l e d t h e i n v e s t i g a t o r s t o s u g g e s t t h a t t h e a b i l i t y o f t h e b a r o r e f l e x t o c o n t r o l t h e c i r c u l a t i o n i n d i v i n g i s i n h i b i t e d . T h e i r f i n d i n g s c o n c u r r e d w i t h M i l l a r d (1980) f o r d u c k s , b u t w e r e c o n t r a r y t o t h e c o n c l u s i o n r e a c h e d b y A n g e l l James e t a l . 17 (1978 ) o n t h e b a s i s o f p h a r m a c o l o g i c a l a n d o p e n - l o o p b a r o r e c e p t o r - s t i m u l a t i o n s t u d i e s . T h e a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n e x p e r i m e n t s o u t l i n e d a b o v e w e r e c a r r i e d o u t i n u n i l a t e r a l l y v a g o t o m i z e d a n i m a l s i n w h i c h h e a r t r a t e h a d more t h a n d o u b l e d f r o m t h e i n t a c t r a t e . I t i s l i k e l y t h a t t h i s l a r g e i n c r e a s e i n h e a r t r a t e was t h e r e s u l t o f t h e c o m b i n a t i o n o f v a g o t o m y a n d a o r t i c n e r v e s e c t i o n , a n d s o w o u l d h a v e b e e n a t l e a s t p a r t l y a c o n s e q u e n c e o f t h e b a r o d e n e r v a t i o n p r o c e d u r e u s e d a n d n o t s o l e l y t h e r e s u l t o f t h e l o s s o f b a r o r e c e p t o r i n p u t . B u t l e r a n d J o n e s (1971) h a v e p o i n t e d o u t t h e v a r i a b l i t y o f i p s i l a t e r a l v a g a l c o n t r o l o f t h e h e a r t i n d u c k s , a n d i t seems p r o b a b l e t h a t a n i m a l s w i t h one v a g u s r e m o v e d w o u l d n o t b e a b l e t o e x p r e s s f u l l c a r d i a c c o n t r o l . I n p r e l i m i n a r y t e s t s , J o n e s e t a l . (1983 s e r i e s I ) f o u n d t h a t u n i l a t e r a l v a g o t o m y a l o n e d i d n o t p r o d u c e e l e v a t e d h e a r t r a t e s i n t h e 3 a n i m a l s t e s t e d , b u t t h i s p r o c e d u r e d i d a f f e c t t h e p r o p o r t i o n a l d r o p i n h e a r t r a t e i n t h e d i v e . C h r o n i c a l l y b a r o d e n e r v a t e d d u c k s d e v e l o p a f u l l d i v e b r a d y c a r d i a , b u t l o s e t h e a b i l i t y t o m a i n t a i n d i v e b l o o d p r e s s u r e ( J o n e s , 1973; L i l l o a n d J o n e s , 1982b) d u e t o a r e d u c t i o n i n t h e d e g r e e o f p e r i p h e r a l v a s o c o n s t r i c t i o n ( J o n e s , 1 9 7 3 ) . T h i s r e s p o n s e t o d i v i n g i s i n c o n t r a s t t o t h a t i n t h e a c u t e l y b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s , w h i c h l o s e a p o r t i o n o f t h e c a r d i a c r e s p o n s e b u t r e t a i n t h e a b i l i t y t o f u l l y v a s o c o n s t r i c t t h e p e r i p h e r y . I f t h e s e c h a n g e s i n t h e d i v e r e s p o n s e w i t h t i m e a r e n o t t a k e n i n t o a c c o u n t , t h e 18 i n t e r p r e t a t i o n o f r e s u l t s f r o m t h e two g r o u p s w i l l l e a d t o d i f f e r e n t c o n c l u s i o n s a b o u t t h e r o l e o f b a r o r e c e p t o r s i n d i v i n g . I t i s c l e a r f r o m t h i s summary t h a t c o n f l i c t i n g v i e w s a b o u t t h e r o l e o f b a r o r e c e p t o r s i n d i v i n g h a v e r e s u l t e d f r o m d i f f e r e n c e s i n m e t h o d s o f a c t i v a t i n g t h e b a r o r e f l e x , i n a n a l y z i n g r e s p o n s e s o f one o r o t h e r e f f e c t o r l i m b o f t h e b a r o r e f l e x r a t h e r t h a n t h e f u n c t i o n a l m a i n t e n a n c e o f b l o o d p r e s s u r e p e r s e . a n d , i n t h o s e s t u d i e s e m p l o y i n g b a r o d e n e r v a t i o n , d i f f e r e n c e s i n m e t h o d o l o g y o f d e n e r v a t i o n . T h e t i m e p o s t - d e n e r v a t i o n a t w h i c h t h e a n i m a l s a r e d i v e d a l s o a p p e a r s t o b e a f a c t o r , w i t h c h r o n i c a l l y b a r o d e n e r v a t e d d u c k s r e s p o n d i n g d i f f e r e n t l y f r o m a c u t e l y d e n e r v a t e d a n i m a l s . A more d e t a i l e d s t u d y o f t h e e f f e c t s o f b a r o r e f l e x a c t i v a t i o n d u r i n g d i v i n g i n b o t h a c u t e a n d c h r o n i c b a r o d e n e r v a t e s i s r e q u i r e d , a s w e l l a s a n a n a l y s i s o f t h e p r o g r e s s i v e e f f e c t s o f b a r o d e n e r v a t i o n o n t h e c a r d i o v a s c u l a r s y s t e m , i n o r d e r t o c l a r i f y t h e f u n c t i o n o f a r t e r i a l b a r o r e c e p t o r s i n c o n t r o l l i n g t h e c a r d i o v a s c u l a r r e s p o n s e s t o f o r c e d s u b m e r s i o n . T h e d e v e l o p m e n t o f a s t a n d a r d i z e d b a r o d e n e r v a t i o n p r o c e d u r e , a n d a s t a n d a r d m e t h o d o f a c t i v a t i n g t h e b a r o r e f l e x b y e l e c t r i c a l s t i m u l a t i o n o f t h e b a r o r e c e p t o r a f f e r e n t p a t h w a y a p p e a r t o be t h e m o s t p r o f i t a b l e means o f a t t a c k i n g t h i s p r o b l e m , I h a v e c h o s e n t h e s e a p p r o a c h e s f o r t h e w o r k i n t h i s s t u d y . I a i m , i n t h i s t h e s i s , t o i n v e s t i g a t e t h e h y p o t h e s i s t h a t t h e a r t e r i a l b a r o r e c e p t o r s p l a y a r o l e i n c o n t r o l o f t h e 19 c a r d i o v a s c u l a r s y s t e m d u r i n g f o r c e d s u b m e r g e n c e i n d u c k s , a n d t o a t t e m p t t o d e f i n e t h i s r o l e . T h e e x p e r i m e n t s i n S e c t i o n I h a v e b e e n d e s i g n e d t o a n a l y z e t h e a c u t e e f f e c t s o f b a r o c e p t o r d e a f f e r e n t a t i o n b y b i l a t e r a l a o r t i c n e r v e s e c t i o n o n t h e d i v e r e s p o n s e i n v a g a l l y i n t a c t a n i m a l s , a n d t o e x a m i n e t h e c a r d i o v a s c u l a r e f f e c t s o f b a r o r e f l e x a c t i v a t i o n b y c o n t i n u o u s a n d i n t e r m i t t e n t s t i m u l a t i o n o f one a o r t i c n e r v e d u r i n g d i v i n g . I n S e c t i o n I I , I s e t o u t t o a n a l y z e t h e c a r d i o v a s c u l a r a d j u s t m e n t s o c c u r r i n g d u r i n g t h e t r a n s i t i o n f r o m t h e a c u t e t o t h e c h r o n i c b a r o d e n e r v a t e d s t a t e , i n o r d e r t o e s t a b l i s h t h e r e s t i n g c i r c u l a t o r y c o n d i t i o n s d u r i n g t h i s t r a n s i t i o n . I t was i m p o r t a n t t o e n s u r e d u r i n g t h e s e e x p e r i m e n t s t h a t t h e o n l y f a c t o r s i m p l i c a t e d i n t h e c i r c u l a t o r y r e s p o n s e s t o t h e e x p e r i m e n t a l p r o c e d u r e w e r e t h o s e r e l a t e d t o b a r o d e n e r v a t i o n a l o n e , a n d t h e r e f o r e t h e e x p e r i m e n t s w e r e d e s i g n e d t o t r y t o e l i m i n a t e p o s s i b l e c o m p l i c a t i n g e f f e c t s o f s u r g e r y o r a n a e s t h e s i a on t h e r e s u l t s . A p r o c e d u r e was d e v e l o p e d t o p e r f o r m b a r o d e n e r v a t i o n a f t e r f u l l r e c o v e r y f r o m t h e s u r g i c a l m a n i p u l a t i o n s i n v o l v e d i n p r e p a r i n g t h e a n i m a l s f o r e x p e r i m e n t a t i o n . T h e s t r u c t u r a l a d a p t a t i o n s o f t h e c i r c u l a t o r y s y s t e m t o t h e i n c r e a s e d p r e s s u r e l o a d s u b s e q u e n t t o b a r o d e n e r v a t i o n w e r e e x a m i n e d as a p o s s i b l e c o n t r i b u t i n g f a c t o r t o t h e c a r d i o v a s c u l a r c h a n g e s i n c h r o n i c b a r o d e n e r v a t e s . T h e e x p e r i m e n t s i n S e c t i o n I I I w e r e d o n e t o i n v e s t i g a t e 20 t h e c h a n g e s i n t h e c a r d i o v a s c u l a r r e s p o n s e s t o d i v i n g o v e r t h e t i m e c o u r s e o f t h e t r a n s i t i o n f r o m a c u t e t o c h r o n i c b a r o d e n e r v a t i o n . The p r i m a r y a i m o f t h i s s t u d y was t o o b t a i n a c o n t i n u o u s r e c o r d o f t h e s e c h a n g e s , i n o r d e r t o d e t e r m i n e t h e m e c h a n i s m s b e h i n d t h e two d i s t i n c t t y p e s o f d i v i n g r e s p o n s e s e e n i n a c u t e l y a n d c h r o n i c a l l y b a r o d e n e r v a t e d d u c k s . I n S e c t i o n I V , t h e a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n e x p e r i m e n t s o f S e c t i o n I w e r e e x t e n d e d t o e x a m i n e t h e r e s p o n s e s i n c h r o n i c a l l y b a r o d e n e r v a t e d d u c k s . A p r o t o c o l was p r e s e n t e d f o r n e r v e s t i m u l a t i o n b e f o r e , d u r i n g a n d a f t e r d i v i n g u s i n g a b i o l o g i c a l i n d e x f o r s e t t i n g s t i m u l u s p a r a m e t e r s t o e n a b l e r e s u l t s o b t a i n e d a t d i f f e r e n t t i m e s a f t e r d e n e r v a t i o n , a n d i n d i f f e r e n t a n i m a l s , t o b e c o m p a r e d . T h i s i s n o t a t r i v i a l p r o b l e m i n t h i s t y p e o f l o n g - t e r m e x p e r i m e n t , g i v e n t h e c h a n g e s w h i c h c a n o c c u r i n t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n e l e c t r o d e s a n d n e r v e i n t h e f i r s t few weeks a f t e r i m p l a n t a t i o n . A l s o i n t h i s s e c t i o n , an a t t e m p t was made t o i n v e s t i g a t e p o s s i b l e m e c h a n i s m s o f i n t e r a c t i o n b e t w e e n t h e c h e m o r e f l e x a n d t h e b a r o r e f l e x w h i c h may u n d e r l y t h e a l t e r a t i o n s i n t h e o p e r a t i o n o f t h e b a r o r e f l e x d u r i n g f o r c e d d i v e s . I n a t t e m p t i n g t o a n a l y z e t h e r o l e o f t h e b a r o r e c e p t o r s i n c i r c u l a t o r y c o n t r o l d u r i n g s u b m e r s i o n , I h a v e f o c u s e d on b a r o r e c e p t o r f u n c t i o n f r o m two r e l a t e d p e r s p e c t i v e s : t h e c o n t r i b u t i o n o f b a r o r e c e p t o r i n p u t t o t h e m a i n t e n a n c e o f b l o o d p r e s s u r e d u r i n g d i v i n g , a n d t h e r o l e o f t h e s e r e c e p t o r s i n the i n i t i a t i o n and maintenance of the cardiovascul adjustments to diving. 22 S E C T I O N I C a r d i o v a s c u l a r R e s p o n s e s t o A o r t i c N e r v e  S t i m u l a t i o n D u r i n g D i v i n g i n  A c u t e B a r o d e n e r v a t e s INTRODUCTION T h e e f f e r e n t l i m b s o f t h e b a r o r e f l e x , c a r d i a c o u t p u t a n d p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e , a r e b o t h i n f l u e n c e d b y i n p u t s o t h e r t h a n t h o s e f r o m b a r o r e c e p t o r s d u r i n g d i v i n g , i n c l u d i n g i n p u t f r o m c e n t r a l a n d p e r i p h e r a l c h e m o r e c e p t o r s ( J o n e s , M i l s o m a n d G a b b o t t , 1 9 8 2 ) . S e p a r a t i o n o f t h e i n f l u e n c e s o f t h e s e a f f e r e n t p a t h w a y s f r o m t h e e f f e c t s o f t h e b a r o r e c e p t o r i n p u t on t h e c a r d i o v a s c u l a r s y s t e m d u r i n g d i v i n g i s d i f f i c u l t when a l l o f t h e r e f l e x p a t h w a y s o p e r a t e i n c o n c e r t i n a n i n t a c t a n i m a l . A p r e p a r a t i o n i n w h i c h t h e o n l y m i s s i n g f a c t o r i s t h e b a r o r e f l e x , w h i c h c a n t h e n b e i n v o k e d a t a n y t i m e b y t h e i n v e s t i g a t o r t o t e s t i t s e f f e c t s , p r o v i d e s a m e t h o d f o r s e p a r a t i n g e f f e c t s o f t h e b a r o r e c e p t o r s f r o m t h o s e o f o t h e r i n p u t s d u r i n g a d i v e . T h i s i s a c c o m p l i s h e d i n t h e e x p e r i m e n t s i n t h i s s e c t i o n b y e l e c t r i c a l l y s t i m u l a t i n g one a o r t i c n e r v e i n b a r o r e c e p t o r - d e a f f e r e n t e d a n i m a l s . T h e e x p e r i m e n t s p r e s e n t e d as S e r i e s 1 i n J o n e s e t a l . ( 1983 ) w e r e d o n e i n d u c k s w i t h t h e l e f t a o r t i c n e r v e s e c t i o n e d , i n w h i c h c o m p l e t e b a r o d e n e r v a t i o n was e f f e c t e d b y 23 i n t e r r u p t i o n o f t h e c o n t r a l a t e r a l v a g u s . T h e s e e x p e r i m e n t s i n d i c a t e d t h a t b a r o r e c e p t o r s do p l a y a r o l e i n m o d u l a t i n g t h e c a r d i a c r e s p o n s e i n t h e d i v e , b u t t h e r e s u l t s i n t h e s e a n i m a l s may h a v e b e e n c o m p l i c a t e d b y t h e u s e o f u n i l a t e r a l v a g o t o m y t o c o m p l e t e t h e d e n e r v a t i o n . S p e c i f i c a l l y , c u t t i n g one v a g u s n e r v e w o u l d h a v e r e d u c e d i n p u t f r o m t h e c a r o t i d b o d y c h e m o r e c e p t o r s b y h a l f , a n d t h e e f f e r e n t p a r a s y m p a t h e t i c c o n t r o l o f t h e h e a r t d u r i n g d i v i n g may h a v e b e e n i m p a i r e d . H i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e was m e a s u r e d i n t h e s e e x p e r i m e n t s , b y a c o n s t a n t - f l o w p e r f u s i o n t e c h n i q u e , a s a n i n d i c a t o r o f t h e b e h a v i o u r o f p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e d u r i n g d i v i n g . T h e r e i s a p o s s i b i l i t y t h a t b l o o d f l o w i n t h e h i n d l i m b d u r i n g d i v i n g c o u l d b e s h u n t e d t h r o u g h t h e web o r o t h e r n o n - n u t r i t i v e a r t e r i o - v e n o u s c o n n e c t i o n s ( D j o j o s u g i t o e t a l . , 1 9 6 9 ) , a n d i f t h i s w e r e t h e c a s e , c h a n g e s i n h i n d l i m b p e r f u s i o n p r e s s u r e i n a c o n s t a n t - f l o w s y s t e m w o u l d n o t b e a g o o d i n d e x o f t r u e c h a n g e s i n p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e d u r i n g d i v i n g . T h e e x p e r i m e n t s i n t h i s s e c t i o n w e r e d e s i g n e d t o a s s e s s t h e c a r d i o v a s c u l a r r e s p o n s e s t o d i v i n g i n a n i m a l s a c u t e l y b a r o d e n e r v a t e d b y s e c t i o n i n g b o t h l e f t a n d r i g h t a o r t i c n e r v e s a t o n c e , l e a v i n g t h e c a r o t i d b o d y i n n e r v a t i o n i n t a c t . T o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e c h a n g e s a r e e s t i m a t e d f r o m c a r d i a c o u t p u t m e a s u r e m e n t s made w i t h e l e c t r o m a g n e t i c f l o w p r o b e s m o n i t o r i n g p u l m o n a r y a r t e r i a l f l o w . 24 METHODS E x p e r i m e n t s w e r e d o n e on 8 m a l e a n d f e m a l e w h i t e P e k i n d u c k s ( A n a s p l a t y r h y n c h o s v a r . ) o b t a i n e d f r o m a b r e e d i n g c o l o n y e s t a b l i s h e d on t h e campus o f t h e U n i v e r s i t y o f B r i t i s h C o l u m b i a . B o d y w e i g h t o f t h e s e a n i m a l s was 2 . 8 + 0 . 1 k g (mean + 1 s t a n d a r d e r r o r o f t h e m e a n ) . B e f o r e a n y e x p e r i m e n t a l p r o c e d u r e s w e r e c a r r i e d o u t , a n i m a l s w e r e h e l d i n d o o r s f o r a t l e a s t 1 wk u n d e r a r t i f i c i a l l i g h t i n g w i t h a 12 h r l i g h t - d a r k p h o t o p e r i o d , a t a t e m p e r a t u r e o f 2 0 - 2 2 d e g r e e s C , t h e same t e m p e r a t u r e a s t h e l a b o r a t o r y . S u r g e r y f o r b a r o d e n e r v a t i o n a n d e l e c t r o d e i m p l a n t a t i o n was c a r r i e d o u t 2 4 - 4 8 h r b e f o r e e x p e r i m e n t s . A n i m a l s w e r e r e s t r a i n e d v e n t r a l s i d e u p w a r d s on a n o p e r a t i n g t a b l e , a n d w e r e g i v e n i n t r a m u s c u l a r i n j e c t i o n s o f u p t o 50 m g / k g s o d i u m p e n t o b a r b i t a l ( N e m b u t a l ; A b b o t t L a b o r a t o r i e s , M o n t r e a l , Q u e b e c ) . T h e f e a t h e r s c o v e r i n g t h e c l a v i c u l a r a i r s a c w e r e r e m o v e d , a 10 cm i n c i s i o n was made l o n g i t u d i n a l l y t h r o u g h t h e s k i n i n t h e m i d l i n e a n d t h e a i r s a c membrane was e x p o s e d . T he membrane was o p e n e d i n t h e m i d l i n e t o r e v e a l t h e g r e a t v e s s e l s a n d a s s o c i a t e d s t r u c t u r e s o f t h e a n t e r i o r t h o r a x , w h i c h a r e i l l u s t r a t e d i n F i g u r e 1. I n m a l e b i r d s , t h e l a r g e s y r i n x was r e t r a c t e d t o one s i d e t o v i e w t h e a o r t i c n e r v e s ; i n f e m a l e s t h e s m a l l e r s y r i n x d i d n o t n e e d t o be m o v e d . 25 F i g u r e 1. V e n t r a l v i e w of t h e l a r g e a r t e r i e s i n t h e a n t e r i o r t h o r a x of a female w h i t e P e k i n duck. The i n n e r v a t i o n of t h o r a c i c s t r u c t u r e s i n t h i s r e g i o n i s shown s c h e m a t i c a l l y . right vagus nerve thyroid gland nodose ganglion common carotid artery subclavian artery 1st cardiac nerve 2nd cardiac nerve left aortic nerve brachiocephalic arch heart 27 T h e a o r t i c n e r v e on t h e l e f t s i d e i s p r o m i n e n t i n t h e s h e e t o f f a s c i a w h i c h f o r m s a web b e t w e e n t h e r o o t o f t h e common c a r o t i d a r t e r y , t h e b r a c h i o c e p h a l i c a r c h a n d t h e d o r s a l b o d y w a l l . T h e n e r v e i s a c c o m p a n i e d b y a s m a l l a r t e r y i n i t s c o u r s e f r o m t h e l e f t n o d o s e g a n g l i o n t o t h e a o r t i c t r u n k , a n d t h e n e r v e was d i s s e c t e d f r e e o f t h e a r t e r y a n d t h e s h e e t o f f a s c i a . A l i g a t u r e o f 5 -0 s u r g i c a l s i l k was t i e d a r o u n d t h e n e r v e a s f a r d i s t a l t o t h e n o d o s e g a n g l i o n a s p o s s i b l e , a n d l e d t h r o u g h a p a i r o f m i n i a t u r e s t i m u l a t i n g e l e c t r o d e s . T h e s e e l e c t r o d e s c o n s i s t e d o f two s o l i d s i l v e r w i r e ( 0 . 2 mm t h i c k ) r i n g s o f a p p r o x i m a t e l y 1 mm i n s i d e d i a m e t e r , embedded 1 mm a p a r t i n e p o x y r e s i n . A n o p e n i n g was f o r m e d t h r o u g h t h e c e n t r e o f b o t h r i n g s a n d t h e e p o x y e n c a p s u l a t i n g t h e m , t o p r o v i d e an e n c l o s e d e l e c t r o d e a r r a n g e m e n t w h i c h m i n i m i z e d s t i m u l u s c u r r e n t l e a k a g e t o s u r r o u n d i n g s t r u c t u r e s . T h e e l e c t r o d e l e a d s w e r e f o r m e d f r o m a t w i s t e d p a i r o f f l e x i b l e s t r a n d e d c o p p e r w i r e i n s u l a t e d w i t h a p o l y v i n y l c h l o r i d e j a c k e t a n d s o l d e r e d t o t h e s i l v e r r i n g s b e f o r e e n c a p s u l a t i o n . T h e n e r v e was s e c t i o n e d d i s t a l t o t h e l i g a t u r e , one f r e e e n d o f t h e t i e was p a s s e d t h r o u g h t h e e l e c t r o d e l u m e n , a n d t h e c e n t r a l c u t e n d o f t h e n e r v e was d r a w n t h r o u g h t h e e l e c t r o d e s . T h e k n o t i n t h e l i g a t u r e was s u f f i c i e n t t o p r e v e n t t h e n e r v e e n d f r o m s l i p p i n g o u t o f t h e l u m e n . T h e e l e c t r o d e b o d y was t h e n f i x e d t o t h e d o r s a l b o d y w a l l w i t h t i s s u e c e m e n t ( H i s t o a c r y l b l u e ; B o h r i n g e r , M a n n h e i m , W e s t G e r m a n y ) , c a r e b e i n g t a k e n n o t t o l e t c e m e n t 28 flow onto the nerve i t s e l f . The wire leads were anchored t o muscles adjacent t o the e l e c t r o d e s i t e and, a f t e r l e a v i n g a s t r a i n - r e l i e f loop i n s i d e the chest, were sutured t o the s k i n of the neck o u t s i d e the i n c i s i o n . At t h i s p o i n t , the nerve was gi v e n a b r i e f e l e c t r i c a l s t i m u l a t i o n t o check the e f f e c t i v e n e s s of the e l e c t r o d e s ; an immediate r e d u c t i o n i n h e a r t r a t e o c c u r r e d i n a s u c c e s s f u l p r e p a r a t i o n . Some d i f f i c u l t y i n i d e n t i f y i n g the r i g h t a o r t i c nerve without e x t e n s i v e d i s s e c t i o n was encountered due t o the presence of s e v e r a l s m a l l nerves l e a d i n g towards the h e a r t from the r i g h t s i d e ( F i g u r e 1), and a p r e l i m i n a r y study i n 4 animals was made t o i d e n t i f y the r i g h t b a r o r e c e p t o r nerve e l e c t r o p h y s i o l o g i c a l l y . E l e c t r i c a l r e c o r d i n g s from whole-nerve and f e w - f i b r e p r e p a r a t i o n s showed t h a t o n l y one va g a l branch i n t h i s area c a r r i e d e f f e r e n t i n f o r m a t i o n w i t h a di s c h a r g e p a t t e r n c o r r e s p o n d i n g t o the pr e s s u r e p u l s e , and wi t h s i m i l a r c h a r a c t e r i s t i c s t o those d e s c r i b e d f o r a o r t i c b a r o r e c e p t o r s by Jones (1973). A c t i v i t y i n t h i s branch had the same r e l a t i o n s h i p w i t h the c a r d i a c c y c l e as d i d a c t i v i t y recorded from the r e a d i l y i d e n t i f i a b l e l e f t a o r t i c nerve. Once f u n c t i o n a l l y i d e n t i f i e d , the b a r o r e c e p t o r nerve on the r i g h t was t r a c e d from the nodose g a n g l i o n t o the r o o t of the a o r t a i n each p r e p a r a t i o n . Having e s t a b l i s h e d the anatomy i n these animals, the c o r r e c t nerve c o u l d then be i d e n t i f i e d on the r i g h t s i d e and s e c t i o n e d i n the barodenervates without e x t e n s i v e d i s s e c t i o n . 29 T h e r i g h t a o r t i c n e r v e r u n s i n t h e same s h e a t h a s , b u t s e p a r a t e f r o m , t h e v a g u s , p o s t e r i o r l y f r o m t h e n o d o s e g a n g l i o n t o a p o i n t l a t e r a l t o t h e d e s c e n d i n g a o r t a . H e r e i t s e p a r a t e s f r o m t h e v a g u s a n d c o u r s e s v e n t r a l l y a n d m e d i a l l y o v e r t h e a n t e r i o r a s p e c t o f t h e r i g h t p u l m o n a r y a r t e r y a n d t o w a r d s t h e a o r t i c r o o t ( F i g u r e 1 ) . T h e n e r v e was e x p o s e d b y r e t r a c t i n g t h e d e s c e n d i n g a o r t a m e d i a l l y , a s h o r t l e n g t h was d i s s e c t e d f r e e f r o m s u r r o u n d i n g t i s s u e s , a n d t h e n e r v e was c u t b e t w e e n t h e d e s c e n d i n g a o r t a a n d t h e r i g h t p u l m o n a r y a r t e r y . E l e c t r o m a g n e t i c b l o o d f l o w p r o b e s ( B i o t r o n e x L a b o r a t o r i e s ; S i l v e r S p r i n g s , M a r y l a n d ) w e r e p l a c e d a r o u n d b o t h p u l m o n a r y a r t e r i e s i n 6 a n i m a l s a n d a r o u n d one p u l m o n a r y a r t e r y i n 2 a n i m a l s . I n t h e s e 2 a n i m a l s , a p i e c e o f p l a s t i c t u b i n g w i t h t h e same i n t e r n a l d i a m e t e r a s t h e f l o w p r o b e was p u t a r o u n d t h e o t h e r p u l m o n a r y a r t e r y . T h e p r o b e s w e r e s e l e c t e d f o r a f i t w h i c h p r o v i d e d a r e d u c t i o n o f a b o u t 10 -20 % i n v e s s e l c r o s s - s e c t i o n a l a r e a . P r o b e l e a d s w e r e s u t u r e d t o t h e m u s c l e s o f t h e v e n t r a l b o d y w a l l a n d l e d o u t s i d e t h e i n c i s i o n i n t h e c h e s t . T h e c l a v i c u l a r a i r s a c was r e p a i r e d a n d t h e s k i n was c l o s e d o v e r t h e r e p a i r e d a i r s a c . 30 E x p e r i m e n t a l P r o c e d u r e . On t h e d a y o f t h e e x p e r i m e n t , a r t e r i a l a n d v e n o u s c a t h e t e r s w e r e i m p l a n t e d , u n d e r l o c a l a n a e s t h e s i a ( X y l o c a i n e , 2 % w i t h o u t e p i n e p h r i n e ; A s t r a P h a r m a c e u t i c a l s L t d . , M i s s i s s a u g a , O n t a r i o ) , i n t h e u l n a r a r t e r y a n d v e i n i n one w i n g . T h e c a n n u l a s w e r e made o f p o l y e t h y l e n e ( C l a y - A d a m s P E 90 a r t e r i a l , P E 50 v e n o u s ; B e c t o n - D i c k i n s o n C o . , P a r s i p p a n y , New J e r s e y ) . B l o o d p r e s s u r e was r e c o r d e d t h r o u g h t h e a r t e r i a l c a n n u l a w i t h a S t a t h a m P23Db ( S t a t h a m L a b o r a t o r i e s I n c . , H a t o R e y , P u e r t o R i c o ) o r B i o - T e c BT70 ( B i o - T e c I n s t r u m e n t s , P a s a d e n a , C a l i f o r n i a ) p r e s s u r e t r a n s d u c e r . T h e t r a n s d u c e r was s e t a t t h e l e v e l o f t h e h e a r t a n d c a l i b r a t e d w i t h a s a l i n e c o l u m n o f a d j u s t a b l e h e i g h t . B l o o d f l o w i n t h e p u l m o n a r y a r t e r i e s was r e c o r d e d w i t h a B i o t r o n e x B L 610 p u l s e d - l o g i c f l o w m e t e r , a n d c a r d i a c o u t p u t was o b t a i n e d a s e i t h e r t h e sum o f t h e f l o w s i n b o t h p u l m o n a r y a r t e r i e s , o r a s t w i c e t h e f l o w i n one p u l m o n a r y a r t e r y i n t h e two a n i m a l s w i t h o n l y o ne i m p l a n t e d f l o w p r o b e . T h e e l e c t r i c a l b a s e l i n e f o r z e r o f l o w was e s t a b l i s h e d i n d i a s t o l e d u r i n g d i v i n g . T h e f l o w m e t e r s y s t e m was c a l i b r a t e d w i t h t h e p r o b e s i n s i t u a t t h e e n d o f e a c h e x p e r i m e n t , a f t e r t h e a n i m a l s w e r e k i l l e d w i t h a n i n t r a v e n o u s o v e r d o s e o f s o d i u m p e n t o b a r b i t a l . I n t h e c a l i b r a t i o n p r o c e d u r e , e a c h p u l m o n a r y a r t e r y was e x p o s e d a n d c a n n u l a t e d a b o v e a n d b e l o w t h e p r o b e a n d s a l i n e a t known f l o w r a t e s was r u n t h r o u g h t h e v e s s e l s e g m e n t w i t h t h e a t t a c h e d p r o b e . L a n g i l l e a n d J o n e s (1975) h a v e e s t a b l i s h e d t h a t t h i s 31 p r o c e d u r e g i v e s t h e same r e s u l t s f o r t h e same p r o b e when e i t h e r b l o o d o r s a l i n e i s u s e d f o r t h e c a l i b r a t i o n f l u i d i n d u c k s . H e a r t r a t e was o b t a i n e d f r o m t h e e l e c t r o c a r d i o g r a m ( E C G ) , r e c o r d e d c o n v e n t i o n a l l y w i t h b i p o l a r w i r e e l e c t r o d e s p l a c e d s u b c u t a n e o u s l y . T h e e f f e c t i v e n e s s o f t h e b a r o d e n e r v a t i o n p r o c e d u r e was c h e c k e d w i t h a p r e s s o r t e s t . E p i n e p h r i n e ( P a r k e - D a v i s C a n a d a I n c . , S c a r b o r o u g h , O n t a r i o ) was i n j e c t e d i n t r a v e n o u s l y i n a 0 . 2 - 0 . 5 m l b o l u s o f s a l i n e t o make a t o t a l d o s e o f 2 u g / k g . I f no b r a d y c a r d i a a c c o m p a n i e d t h e e n s u i n g p r e s s u r e r i s e o f 2 0 - 5 0 mmHg, t h e a n i m a l was c o n s i d e r e d t o b e b e r e f t o f f u n c t i o n i n g b a r o r e c e p t o r s . A r t e r i a l b l o o d p r e s s u r e , h e a r t r a t e d e r i v e d f r o m a c a r d i a c r a t e m e t e r d r i v e n b y t h e E C G s i g n a l , a n d p u l m o n a r y f l o w s w e r e w r i t t e n o u t o n a h e a t - w r i t i n g c h a r t r e c o r d e r ( T R 8 8 8 , T e c h n i - R i t e E l e c t r o n i c s I n c . , W a r w i c k , R h o d e I s l a n d ) w r i t i n g o n r e c t i l i n e a r c o o r d i n a t e s . A l l v a r i a b l e s w e r e a l s o r e c o r d e d o n a n 8 c h a n n e l FM t a p e r e c o r d e r ( H e w l e t t - P a c k a r d , S a n D i e g o , C a l i f o r n i a ) f o r l a t e r a n a l y s i s . A n a l y s i s o f 1 m l b l o o d s a m p l e s t a k e n f r o m t h e a r t e r i a l c a n n u l a was d o n e w i t h a n I L 1 3 b l o o d g a s m a c h i n e ( I n s t r u m e n t a t i o n L a b o r a t o r i e s , I n c . ; L e x i n g t o n , M a s s a c h u s e t t s ) w i t h t h e t h e r m o s t a t a d j u s t e d t o k e e p t h e e l e c t r o d e s a t 4 1 ° C , t h e n o r m a l b o d y t e m p e r a t u r e o f t h e a n i m a l s . C a l i b r a t i o n o f t h e p H , o x y g e n a n d c a r b o n d i o x i d e e l e c t r o d e s was d o n e w i t h p r e c i s i o n b u f f e r s o l u t i o n s a n d g a s m i x t u r e s o f known c o m p o s i t i o n , b e f o r e e a c h b l o o d 32 s a m p l e was i n s e r t e d . On t h e d a y o f t h e e x p e r i m e n t , a f t e r c a n n u l a t i o n , t h e a n i m a l s w e r e l i g h t l y r e s t r a i n e d v e n t r a l s i d e up on a n o p e r a t i n g t a b l e . P r e d i v e r e c o r d i n g s w e r e made 1-2 m i n b e f o r e t h e d i v e w i t h a n i m a l s a t r e s t , b r e a t h i n g a i r . T h e h e a d was t h e n p o s i t i o n e d b e a k downwards i n t h e m o u t h o f a l a r g e f u n n e l a n d h e l d t h e r e i n a p a d d e d c l a m p . I n v o l u n t a r y s u b m e r s i o n was a c c o m p l i s h e d b y p l u g g i n g t h e f u n n e l s p o u t a n d p o u r i n g 1 0 ° C w a t e r q u i c k l y i n t o t h e f u n n e l t o c o v e r t h e h e a d . A t t h e e n d o f t h e d i v e t h e f u n n e l was d r a i n e d b y u n p l u g g i n g t h e s p o u t , a n d t h e h e a d was r e l e a s e d f r o m t h e c l a m p . Few o f t h e a c u t e b a r o d e n e r v a t e s i n t h e s e e x p e r i m e n t s c o u l d t o l e r a t e d i v e s l o n g e r t h a n 2 m i n , s o a d i v e l e n g t h o f 1 m i n 30 s e c t o 2 m i n was u s e d f o r a l l e x p e r i m e n t s . R e c o r d i n g c o n t i n u e d f o r 2 m i n p o s t d i v e , a f t e r b r e a t h i n g h a d r e s u m e d . I n e x p e r i m e n t s i n w h i c h t h e a o r t i c n e r v e was s t i m u l a t e d , t h e e l e c t r o d e s w e r e d r i v e n b y m o n o p o l a r s q u a r e p u l s e s f r o m a G r a s s S4 s t i m u l a t o r ( G r a s s I n s t r u m e n t s ; Q u i n c y , M a s s a c h u s e t t s ) v i a a s t i m u l u s i s o l a t i o n u n i t t o p r e v e n t s t i m u l u s a r t e f a c t s f r o m a p p e a r i n g on e i t h e r t h e E C G o r b l o o d f l o w t r a c e s . S t i m u l u s p a r a m e t e r s r a n g e d f r o m 1-20 H z , 1-3 ms, a n d a m p l i t u d e o f t h e p u l s e v o l t a g e was s e t i n e a c h e x p e r i m e n t a t a l e v e l w h i c h g a v e l a r g e f a l l s i n b l o o d p r e s s u r e b e f o r e s u b m e r g e n c e . T h i s was d o n e t o e m p h a s i z e s t i m u l u s - i n d u c e d c h a n g e s i n c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s d u r i n g t h e d i v e . Two s t i m u l u s p a t t e r n s w e r e u s e d i n e a c h a n i m a l , 33 w i t h some v a r i a t i o n i n s t i m u l a t i o n p a r a m e t e r s : t h e a o r t i c n e r v e was s t i m u l a t e d c o n t i n u o u s l y f r o m b e f o r e t o 2 m i n a f t e r s u b m e r g e n c e ; o r s t i m u l a t i o n was i n t e r m i t t e n t , c o n s i s t i n g o f 20 s e c p u l s e t r a i n s g i v e n p r e d i v e , a t 1 a n d 2 m i n i n t h e d i v e , a n d a t 1 a n d 2 m i n p o s t d i v e . C a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s w e r e m e a s u r e d 1 0 - 1 5 s e c a f t e r t h e s t a r t o f e a c h s t i m u l u s p u l s e t r a i n , i n t h e i n t e r m i t t e n t - s t i m u l a t i o n e x p e r i m e n t s . S e v e r a l d i v e s w e r e d o n e i n e a c h a n i m a l , s e p a r a t e d b y a t l e a s t 45 m i n t o 1 h r . B l o o d s a m p l e s w e r e o b t a i n e d b e f o r e a n d a t 90 s e c i n t h e d i v e , a n d w e r e a n a l y z e d i m m e d i a t e l y . A t t h e e n d o f t h e d a y , t h e a n i m a l s w e r e s a c r i f i c e d , b a r o d e n e r v a t i o n was c o n f i r m e d d u r i n g p o s t - m o r t e m e x a m i n a t i o n , a n d t h e f l o w p r o b e s w e r e c a l i b r a t e d a s o u t l i n e d a b o v e . A n a l o g d a t a r e c o r d e d o n t h e FM t a p e s y s t e m w e r e f e d i n t o a D i g i t a l PDP L a b 8e c o m p u t e r ( D i g i t a l E q u i p m e n t C o r p . ) r u n n i n g a c u s t o m p r o g r a m w h i c h p r o d u c e d mean v a l u e s o f b l o o d p r e s s u r e a n d f l o w o v e r p r e s e l e c t e d t i m e p e r i o d s . A f t e r summing t h e p u l m o n a r y b l o o d f l o w s t o o b t a i n c a r d i a c o u t p u t , t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e was c a l c u l a t e d as t h e q u o t i e n t o f mean a r t e r i a l p r e s s u r e a n d c a r d i a c o u t p u t a t a g i v e n t i m e . T h e t o t a l p r e s s u r e d r o p a c r o s s t h e v a s c u l a r b e d s i n t h e b o d y was a s s u m e d t o b e e q u i v a l e n t t o t h e a r t e r i a l p r e s s u r e f o r t h i s c a l c u l a t i o n ; v e n o u s p r e s s u r e was n o t m e a s u r e d i n t h e s e e x p e r i m e n t s , s i n c e J o n e s ( 1973 ) h a s shown t h a t i t i s l e s s t h a n 10 % o f mean a r t e r i a l p r e s s u r e i n d u c k s d u r i n g d i v i n g . D a t a f r o m b a r o d e n e r v a t e s d i v e d w i t h o u t s t i m u l a t i o n w e r e 34 c o m p a r e d w i t h d a t a f r o m e i t h e r t y p e o f s t i m u l a t e d d i v e a t t h e g i v e n t i m e s u s i n g a o n e - w a y ANOVA ( S P S S , O N E - W A Y ) . W i t h i n e a c h g r o u p , d a t a w e r e c o m p a r e d a t d i f f e r e n t d i v e t i m e s u s i n g a t w o - f a c t o r a n a l y s i s w i t h r e p e a t e d m e a s u r e s o v e r t i m e (UBC C o m p u t i n g C e n t r e p r o g r a m , A N O V A R ) . Where F v a l u e s f o r t h e s e t e s t s w e r e s i g n i f i c a n t (P <. 0 . 0 5 ) , p a i r s o f means w e r e c o m p a r e d w i t h t h e l e a s t s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e t e s t ( S n e d e c o r a n d C o c h r a n , 1 9 6 7 ) . A l l n u m e r i c a l d a t a i n t h i s s t u d y a r e p r e s e n t e d a s means + 1 s t a n d a r d e r r o r o f t h e mean . 35 R E S U L T S 1) C o n t i n u o u s S t i m u l a t i o n C a r d i a c o u t p u t d e c r e a s e d p r o g r e s s i v e l y d u r i n g d i v i n g i n t h e d e n e r v a t e d a n i m a l s r e p r e s e n t e d i n T a b l e 1, s o t h a t b y 1 m i n 30 s e c o f s u b m e r g e n c e , t o t a l b l o o d f l o w d r o p p e d t o 24 % o f t h e p r e d i v e v a l u e . T h i s was l a r g e l y due t o a d e c r e a s e i n h e a r t r a t e t o 30 % o f p r e d i v e ; s t r o k e v o l u m e f e l l b y l e s s t h a n 25 % o f p r e d i v e . TPR i n c r e a s e d b y 9 . 2 t i m e s i n t h e d i v e , b u t w i t h a f a s t e r t i m e c o u r s e t h a n t h e c a r d i a c r e s p o n s e . A s a r e s u l t , b l o o d p r e s s u r e e a r l y i n t h e d i v e was s i g n i f i c a n t l y a b o v e p r e d i v e , a n d n o t u n t i l 1 m i n i n t h e d i v e d i d p r e s s u r e b e g i n t o f a l l c o i n c i d e n t w i t h t h e s t a r t o f t h e b r a d y c a r d i a . By t h e e n d o f t h e d i v e , b l o o d p r e s s u r e was n o t s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t f r o m t h e p r e d i v e l e v e l . When c o n t i n u o u s s t i m u l a t i o n o f t h e a o r t i c n e r v e was b e g u n b e f o r e t h e d i v e , b l o o d p r e s s u r e f e l l b y 61 %. S t i m u l a t i o n d i d n o t a f f e c t e i t h e r h e a r t r a t e o r s t r o k e v o l u m e s i g n i f i c a n t l y , s o t h i s d e c r e a s e i n b l o o d p r e s s u r e was due t o s t i m u l u s - i n d u c e d v a s o d i l a t i o n . E a r l y i n t h e d i v e , b l o o d p r e s s u r e i n c r e a s e d d e s p i t e c o n t i n u e d s t i m u l a t i o n , a n d r e m a i n e d s i g n i f i c a n t l y a b o v e t h e p r e d i v e v a l u e f o r t h e r e s t o f t h e d i v e , i n c o n t r a s t t o t h e p r e s s u r e r e s p o n s e d u r i n g n o n -s t i m u l a t e d d i v e s , w h i c h d e c r e a s e d a s t h e d i v e p r o g r e s s e d . T h e t i m e c o u r s e a n d p r o p o r t i o n a l d e c r e a s e i n c a r d i a c o u t p u t a n d h e a r t r a t e w e r e t h e same i n s t i m u l a t e d d i v e s a s i n d i v e s 36 T A B L E 1 E f f e c t s o f c o n t i n u o u s a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n o n c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s d u r i n g d i v i n g i n a c u t e b a r o d e n e r v a t e s . A r t e r i a l p r e s s u r e ( M A P ) , c a r d i a c o u t p u t ( C O ) , h e a r t r a t e ( H R ) , s t r o k e v o l u m e ( S V ) a n d t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e ( T P R ) a r e e x p r e s s e d as mean + 1 S . E . M . f o r 8 o b s e r v a t i o n s i n 8 d u c k s . T h e (+) s i g n s i n d i c a t e s i g n i f i c a n t (P <. 0 . 0 5 ) d i f f e r e n c e s a t e a c h d i v e t i m e b e t w e e n u n s t i m u l a t e d d i v e s (DEN) a n d d i v e s i n w h i c h t h e a o r t i c n e r v e was c o n t i n u o u s l y s t i m u l a t e d ( S T I M ) . A s t e r i s k s (*) i n d i c a t e s i g n i f i c a n t c h a n g e s i n DEN o r S T I M d i v e s f r o m t h e r e s p e c t i v e p r e d i v e v a l u e . PREDIVE DIVE 0: 30 1: 00 1: 30 PEN BTIM DEN STIM DEN STIM DEN S T I H HAP 137 54 213 107 142 82 133 77 M H | ±8 • 4 • 13 • 10 ±11 ±9 • U ±5 • * • • * • * • CO 864 517 280 303 141 126 157 130 • I / s i n 264 ±70 •50 ±55 ±24 ±25 ±40 ±22 * * • * • * HR 294 282 130 165 99 74 91 82 beats/rain • 16 • 16 • 18 • 22 • 15 • 10 • 1 * ± 1 8 * • • * • * 6V 2.26 1.97 2.15 1.83 1.43 1.70 1.73 1.58 ml •0.22 •0.27 ±0. 38 ± 0 . 3 3 ±0.24 * ±0.34 •0.44 •0.21 TPR 0.22 0.12 0.78 0.36 1.47 1.10 2.05 0.81 P. R. 0. •0.026 ± 0 . 0 1 7 " • •0.09 ~» •0.052 * • •0.26 * •0.31 * •0.49 ~» •0.35 RECOVERY 0: 10 0: 30 1: 00 1: 30 2: 00 DEN BTIM DEN STIM DEN S T I M DEN STIM DEN STIM 164 ±11 134 •11 •f 147 ± 1 3 102 • 13 * • 154 •11 94 ± 9 * • 211 ±17 * 139 • 14 * • 169 ±15 89 • 10 * • 802 ±101 802 ±81 1155 •98 * 1018 +98 1091 +84 • 914 • 87 1000 • 84 • 818 ±101 873 +97 785 +66 363 ± 1 6 381 + Z9 413 • 13 * 388 • 21 384 • 15 * 336 • 12 374 + 16 * 297 • 16 • 371 •1« * 258 • 12 + 2.21 •0.28 2.11 •0.21 2.80 •0.24 2.62 •0.25 2.84 •0.22 2.72 •0.26 2.67 •0.22 2.75 •0.34 2.35 •0.26 3.06 •0.26 * 0.26 0.19 0.15 0.11 0.16 0.11 0.20 0.14 0.24 0.16 •0.029 +0.023 +0.021 +0.012 ± „ „ 2 ± „ 0 H ± „ <.„ „ 1 9 ± Q M 4 ± 0 0 3 4 38 T A B L E 2 A r t e r i a l b l o o d g a s t e n s i o n s a n d pH d u r i n g d i v i n g i n a c u t e b a r o d e n e r v a t e s . O x y g e n t e n s i o n (Pa02), c a r b o n d i o x i d e t e n s i o n (PaC02) a n d pH (pHa) a r e p r e s e n t e d as mean ± I S . E . M . f o r 8 o b s e r v a t i o n s i n 8 a n i m a l s . D i v e b l o o d s a m p l e s w e r e t a k e n 90 s e c a f t e r s u b m e r g e n c e . A s t e r i s k s (*) r e p r e s e n t s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s b e t w e e n r e s p e c t i v e d i v e a n d p r e d i v e v a l u e s , f o r u n s t i m u l a t e d d i v e s (DEN) a n d d i v e s i n w h i c h t h e a o r t i c n e r v e was s t i m u l a t e d e i t h e r c o n t i n u o u s l y (CONT S T I M ) o r i n t e r m i t t e n t l y ( I N T S T I M ) . P R E D I V E D I V E DEN INT S T I M CONT S T I M DEN INT S T I M CONT S T I M Pa 02 mmHg 8 1 . 4 + 1 .3 8 5 . 2 +5 .2 8 3 . 9 + 5 . 0 3 3 . 4 + 1 .8 * 3 4 . 6 ± 2 . 5 * 3 2 . 4 ± 3 . 1 * PaC02 mmHg 2 5 . 6 +0 .5 2 5 . 1 +1 .1 2 6 . 0 +1 .2 38 . 5 ± 2 . 3 * 3 5 . 7 ± 1 . 2 * 3 3 . 5 ± 3 . 0 * pHa 7 . 5 7 7 . 5 6 7 . 5 8 7 . 4 5 7 . 4 5 7 . 4 6 ± 0 . 0 1 ± 0 . 0 2 ± 0 . 0 4 ± 0 . 0 2 ± 0 . 0 1 ± 0 . 0 2 * * * 39 w i t h o u t s t i m u l a t i o n , b u t t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e was p r e v e n t e d f r o m r i s i n g as much as i n a n i m a l s d i v e d d u r i n g s t i m u l a t i o n . D u r i n g t h e 2 m i n p e r i o d s a f t e r d i v e s w i t h o u t s t i m u l a t i o n , h e a r t r a t e r e m a i n e d s i g n i f i c a n t l y a b o v e t h e p r e d i v e v a l u e , a l t h o u g h b y 10 s e c p o s t d i v e p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e d r o p p e d t o t h e same l e v e l a s a t p r e d i v e a n d r e m a i n e d t h e r e . P r i m a r i l y a s a r e s u l t o f t h e h i g h p o s t d i v e h e a r t r a t e , b l o o d p r e s s u r e r e m a i n e d e l e v a t e d t h r o u g h o u t t h e r e c o v e r y p e r i o d , w i t h t h e h i g h e s t p r e s s u r e r e c o r d e d a t 1 m i n p o s t d i v e . C o n t i n u o u s s t i m u l a t i o n d u r i n g r e c o v e r y d i d n o t s i g n i f i c a n t l y a l t e r l e v e l s o f h e a r t r a t e , c a r d i a c o u t p u t o r p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e f r o m t h e u n s t i m u l a t e d l e v e l s up t o 1 m i n p o s t d i v e , a n d a f f e c t e d o n l y h e a r t r a t e a f t e r t h i s t i m e . H o w e v e r , b l o o d p r e s s u r e was r e d u c e d s i g n i f i c a n t l y f r o m t h e u n s t i m u l a t e d l e v e l t h r o u g h o u t t h e r e c o v e r y p e r i o d . A r t e r i a l b l o o d o x y g e n t e n s i o n a n d a r t e r i a l pH i n a c u t e b a r o d e n e r v a t e s w e r e s i g n i f i c a n t l y l e s s a t 90 s e c i n t h e d i v e t h a n a t p r e d i v e , w h i l e a r t e r i a l c a r b o n d i o x i d e t e n s i o n r o s e s i g n i f i c a n t l y d u r i n g d i v i n g ( T a b l e 2 ) . pHa a l s o d e c r e a s e d s i g n i f i c a n t l y i n t h e d i v e . C o n t i n u o u s s t i m u l a t i o n o f t h e a o r t i c n e r v e h a d no e f f e c t on t h e d i v e l e v e l s o f b l o o d g a s e s o r p H . 40 2) I n t e r m i t t e n t S t i m u l a t i o n T a b l e 3 shows t h a t r e d u c t i o n s i n b o t h c a r d i a c o u t p u t ( b y 34 %) a n d t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e ( b y 22 %) o c c u r r e d d u r i n g i n t e r m i t t e n t s t i m u l a t i o n o f t h e a o r t i c n e r v e b e f o r e d i v i n g , a n d t o g e t h e r , t h e s e c a r d i o v a s c u l a r c h a n g e s r e s u l t e d i n a d e c r e a s e i n mean a r t e r i a l p r e s s u r e t o l e s s t h a n h a l f o f t h e p r e s t i m u l a t i o n v a l u e . P r e d i v e s t r o k e v o l u m e was n o t a f f e c t e d b y s t i m u l a t i o n , s o t h e d e c r e a s e i n c a r d i a c o u t p u t was due a l m o s t e n t i r e l y t o a 29 % f a l l i n h e a r t r a t e . D u r i n g t h e d i v e , p r o p o r t i o n a t e e f f e c t s o f i n t e r m i t t e n t s t i m u l a t i o n o n b l o o d p r e s s u r e w e r e p r o g r e s s i v e l y r e d u c e d , w i t h p r e s s u r e f a l l i n g t o 37 % a n d t h e n t o 27 % o f p r e d i v e i n r e s p o n s e t o b o u t s o f s t i m u l a t i o n a t 1 m i n a n d 2 m i n i n t o t h e d i v e , r e s p e c t i v e l y . T h i s d e c r e m e n t was p a r t l y due t o t h e l o s s o f t h e r e s p o n s e o f p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e t o s t i m u l a t i o n . A o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n r e m a i n e d e f f e c t i v e o n t h e h e a r t i n t h e d i v e v i a c a r d i a c r a t e b u t n o t s t r o k e v o l u m e . H e a r t r a t e d r o p p e d b y 49 % e a r l y i n t h e d i v e when t h e p r e s t i m u l a t i o n r a t e was s t i l l h i g h , a n d b y o n l y 19 % d u r i n g s t i m u l a t i o n a t 2 m i n i n t h e d i v e , when t h e b r a d y c a r d i a was m a x i m a l . A s i n t h e c o n t i n u o u s s t i m u l a t i o n e x p e r i m e n t s , i n t e r m i t t e n t s t i m u l a t i o n p r o d u c e d no s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s i n d i v e b l o o d g a s e s o r pH ( T a b l e 2 ) . 41 T A B L E 3 E f f e c t s o f i n t e r m i t t e n t s t i m u l a t i o n o f t h e a o r t i c n e r v e on c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s d u r i n g d i v i n g i n a c u t e b a r o d e n e r v a t e s . V a r i a b l e s a r e t h e same a s i n T a b l e 1 a n d v a l u e s a r e e x p r e s s e d a s mean + 1 S . E . M . , f o r t h e number o f o b s e r v a t i o n s i n b r a c k e t s u n d e r e a c h v a l u e , i n 8 a n i m a l s . T h e (+) s i g n i n d i c a t e s a s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e p r e s t i m u l a t i o n v a l u e ( P R E ) a n d t h e v a l u e d u r i n g a 20 s e c s t i m u l a t i o n p e r i o d s t a r t i n g a t t h e i n d i c a t e d t i m e i n t h e d i v e ( S T I M ) . A s t e r i s k s (*) i n d i c a t e s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s i n PRE o r S T I M v a l u e s f r o m t h e i r r e s p e c t i v e p r e d i v e v a l u e s . PREDIVE DIVE RECOVERY 1:00 DEN STIM DEN STIM MAP 180 82 219 136 mmHg ±10 ±6 + 16 ±9 (12) (12) (12) (12) + * * + CO 850 564 278 146 ml/min ±84 +78 +63 +25 (10) (10) (10) (10) + * * HR 296 214 106 52 beats/min ±18 +8 + 19 +9 (11) (11) (11) (11) + * * + SV 2.58 2.30 2.71 2.38 ml ±0.24 +0.30 ±0.46 +0.3( (16) (16) (15) (15) TPR 0.27 0.18 1.32 1.39 P. R. U. ±0.053 ±0.023 ±0.40 +0.31 (10) (10) (10) (10) 2: :00 1: :00 2: :00 DEN STIM DEN STIM DEN STIM 172 125 186 137 209 115 ±14 ±10 ±18 ±20 ±17 + 16 (12) (12) (10) (10) (10) (10) * + * + 145 114 1142 928 948 734 + 17 + 19 ±82 +90 +92 +64 (10) (10) (10) (10) (10) (10) * * * * 71 54 420 316 388 264 +8 +7 +20 +19 ±24 ±11 ( U ) (11) (9) (9) (9) (9) * * * * + * * + 2.00 2.23 2.83 3.03 2.80 3.04 +0.16 +0.32 ±0.14 +0.16 +0.35 +0.34 (10) (10) (9) (9) (15) (15) 1.41 1.60 0.17 0.15 0.25 0.16 +0.19 ±0.32 ±0.016 ±0.017 +0.034 ±0.021 (10) (10) (10) (10) (10) (10) 43 Intermittent stimulation of the a o r t i c nerve 1 min into the recovery period produced the same proportional changes i n blood pressure, heart rate and cardiac output as did end-dive stimulation, while t o t a l peripheral resistance responded at t h i s time with nearly the same proportional change as before the dive. Of a l l the cardiovascular variables, peripheral resistance had most nearly returned to the predive value by 1 min postdive, the other variables taking several minutes to recover. By 2 min postdive, the heart rate response to stimulation had also recovered f u l l y and so, by t h i s time, the proportional blood pressure response to stimulation was restored. 44 D I S C U S S I O N A c u t e b a r o r e c e p t o r d e n e r v a t i o n , p e r f o r m e d b y s e c t i o n i n g t h e a o r t i c n e r v e s b i l a t e r a l l y , r e d u c e d t h e d e g r e e o f d i v i n g b r a d y c a r d i a c o m p a r e d w i t h t h a t i n i n t a c t a n i m a l s . D e n e r v a t i o n , h o w e v e r , d i d n o t e l i m i n a t e t h e l a r g e r p o r t i o n o f t h e c a r d i a c r e s p o n s e t o d i v i n g , a s w o u l d b e e x p e c t e d i f t h e b a r o r e c e p t o r s w e r e r e s p o n s i b l e f o r t h e b r a d y c a r d i a , a l t h o u g h a b l a t i o n o f t h e b a r o r e c e p t o r - h e a r t r a t e r e f l e x d i d p r e v e n t d i v e h e a r t r a t e f r o m d e c r e a s i n g t o t h e same d e g r e e as i n i n t a c t a n i m a l s ( B u t l e r a n d J o n e s , 1 9 7 1 ) . A n d e r s e n a n d B l i x ( 1 9 7 4 ) , o n t h e b a s i s o f p h a r m a c o l o g i c a l e v i d e n c e , c o n c l u d e d t h a t t h e b a r o r e f l e x i s p r i m a r i l y r e s p o n s i b l e f o r d i v i n g b r a d y c a r d i a i n d u c k s . T h e s e a u t h o r s t r e a t e d d u c k s w i t h r e s e r p i n e , a c a t e c h o l a m i n e d e p l e t i n g a g e n t , i n o r d e r t o p r e v e n t t h e n e u r o g e n i c v a s o c o n s t r i c t i o n a c c o m p a n y i n g d i v i n g . When t h e s e r e s e r p i n i z e d a n i m a l s w e r e d i v e d , a s l i g h t b r a d y c a r d i a a n d a l a r g e d r o p i n b l o o d p r e s s u r e o c c u r r e d , a n d i n t r a v e n o u s i n j e c t i o n o f n o r e p i n e p h r i n e i n t h e d i v e p r o d u c e d a n i n c r e a s e i n b l o o d p r e s s u r e a n d a n i m m e d i a t e f a l l i n h e a r t r a t e . T h e a u t h o r s c o n c l u d e d t h a t d i v i n g b r a d y c a r d i a m u s t t h e r e f o r e b e s e c o n d a r y t o p e r i p h e r a l v a s o c o n s t r i c t i o n , a n d was a c o n s e q u e n c e o f b a r o r e f l e x a c t i v a t i o n as p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e b e g a n t o r i s e e a r l y i n t h e d i v e . I n t h e o n l y d a t a t h a t t h e a u t h o r s show f r o m t h e s e e x p e r i m e n t s ( A n d e r s e n a n d B l i x . 1 9 7 4 , F i g u r e 2 ) , t h e h e a r t r a t e d r o p p e d somewhat as 4 5 b l o o d p r e s s u r e f e l l i n t h e d i v e ; i f t h e i r c o n t e n t i o n i s t r u e , t h e n t h i s d r o p i n p r e s s u r e s h o u l d h a v e p r o d u c e d a d i v e t a c h y c a r d i a m e d i a t e d b y t h e b a r o r e f l e x . T h e a u t h o r s ' e x p e r i m e n t s d e m o n s t r a t e t h a t t h e b a r o r e f l e x i s a c t i v e i n t h e d i v e , b u t t h e i r e v i d e n c e i s n o t c o n c l u s i v e f o r a p r i m a r y r o l e f o r b a r o r e c e p t o r s i n t h i s r e s p o n s e . C o n t i n u o u s s t i m u l a t i o n o f one a o r t i c n e r v e p r o v i d e s a f i x e d l e v e l o f b a r o r e f l e x a c t i v a t i o n a g a i n s t w h i c h t h e c a r d i o v a s c u l a r e f f e c t s o f d i v i n g c o u l d b e a s s e s s e d . T h a t i s , t o n i c o u t f l o w f r o m s y m p a t h e t i c a n d p a r a s y m p a t h e t i c n e u r o n e s p r o d u c e d b y c o n s t a n t s t i m u l a t i o n o f t h e b a r o r e c e p t o r n e r v e w o u l d b e m o d u l a t e d b y i n p u t s f r o m t h e o t h e r r e c e p t o r g r o u p s i n v o l v e d i n d i v i n g , a n d t h e s e m o d u l a t i o n s o f t h e b a r o r e f l e x w o u l d t h e n b e a p p a r e n t i n t h e c h a n g e s s e e n i n c a r d i a c o u t p u t a n d p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e r e s p o n s e s d u r i n g a n d a f t e r f o r c e d d i v e s . D u r i n g c o n t i n u o u s s t i m u l a t i o n i n r e s t i n g a n i m a l s , t h e b a r o r e c e p t o r - h e a r t r a t e r e f l e x d i d n o t a p p e a r t o c o n t r i b u t e t o b l o o d p r e s s u r e c o n t r o l , s i n c e h e a r t r a t e d i d n o t c h a n g e s i g n i f i c a n t l y . T h e l a r g e f a l l i n b l o o d p r e s s u r e d u r i n g s t i m u l a t i o n o c c u r r e d t h r o u g h o p e r a t i o n o f t h e p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e arm o f t h e b a r o r e f l e x . T h e p r o p o r t i o n a l c h a n g e i n t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e f r o m p r e d i v e t o e n d - d i v e was t h e v a r i a b l e m o s t a f f e c t e d b y c o n t i n u o u s n e r v e s t i m u l a t i o n d u r i n g s u b m e r s i o n , w i t h t h e b a r o r e c e p t o r - h i n d l i m b r e s i s t a n c e r e f l e x l i m i t i n g t h e r e s i s t a n c e r i s e t o 6.6 t i m e s , c o m p a r e d w i t h a 9.2 t i m e s i n c r e a s e i n n o n - s t i m u l a t e d d i v e s . D e s p i t e t h e 4 6 r e d u c t i o n i n v a s o c o n s t r i c t i o n c a u s e d b y s t i m u l a t i o n , b l o o d p r e s s u r e d u r i n g s t i m u l a t e d d i v e s r e m a i n e d a b o v e p r e d i v e w h i l e i n n o n - s t i m u l a t e d d i v e s , b l o o d p r e s s u r e was t h e same a t e n d -d i v e a s p r e d i v e . B a r o r e c e p t o r n e r v e s t i m u l a t i o n t h r o u g h o u t t h e d i v e c o u l d n o t p r e v e n t b l o o d p r e s s u r e f r o m r i s i n g , a n d t h i s m u s t b e a r e f l e c t i o n o f t h e i n f l u e n c e s o f i n p u t s f r o m o t h e r r e c e p t o r g r o u p s on t h e c a r d i o v a s c u l a r s y s t e m . T h e s e f i n d i n g s p o i n t up t h e n e c e s s i t y o f m a k i n g t h e e f f e c t s o f b a r o r e f l e x a c t i v a t i o n on t h e b l o o d p r e s s u r e i t s e l f t h e c e n t r a l p o i n t o f b a r o r e f l e x i n v e s t i g a t i o n s i n d i v i n g : p r e v i o u s s t u d i e s o f b a r o r e c e p t o r f u n c t i o n h a v e e m p h a s i z e d t h e r e l a t i o n b e t w e e n v a r i o u s e f f e c t o r c o m p o n e n t s o f t h e b a r o r e f l e x , s u c h as h e a r t r a t e o r v a s c u l a r r e s i s t a n c e , a n d b l o o d p r e s s u r e , r a t h e r t h a n t h e r o l e o f b a r o r e c e p t o r s i n c o n t r o l l i n g b l o o d p r e s s u r e p e r s e . F o r i n s t a n c e , A n g e l l J a m e s , D a l y a n d E i s n e r (1978) h a v e s u g g e s t e d t h a t , i n s e a l s , t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n c a r d i a c i n t e r v a l a n d mean a r t e r i a l p r e s s u r e i s r e s e t t o w a r d s b r a d y c a r d i a , a n d p r e v i o u s s u g g e s t i o n s h a v e b e e n made t h a t t h e v a s o m o t o r - p r e s s u r e r e l a t i o n s h i p i s a l s o r e s e t i n mammals ( A n g e l l James a n d D a l y , 1 9 7 2 ) . M i l l a r d ( 1980 ) h a s s u g g e s t e d t h a t t h e b a r o r e c e p t o r -c a r d i a c r e l a t i o n s h i p i n d u c k s i s d e p r e s s e d d u r i n g d i v i n g , c o n t r a r y t o c l a i m s made b y A n g e l l James e t a l . ( 1978) t h a t t h e c a r d i a c l i m b o f t h e b a r o r e f l e x o p e r a t e s more e f f i c i e n t l y i n d i v i n g s e a l s . C o n c e n t r a t i o n on p r e s s u r e - h e a r t r a t e a n d p r e s s u r e - v a s o m o t o r r e l a t i o n s h i p s , w h i c h a r e l i k e l y t o b e 47 r e s e t i n t h e d i v e b y b a r o r e c e p t o r - i n d e p e n d e n t p r o c e s s e s a c t i v a t e d b y t r i g e m i n a l i n p u t f r o m t h e f a c i a l a r e a ( A n d e r s e n , 1 9 6 3 a , b ; B u t l e r a n d J o n e s , 1968; A n g e l l James a n d D a l y , 1 9 7 2 ) , a p n o e a a n d e n s u i n g i n a c t i v a t i o n o f p u l m o n a r y a f f e r e n t s a n d c e n t r a l r e s p i r a t o r y n e u r o n e s ( J o n e s , 1 9 7 6 ) , a n d c h e m o r e c e p t o r i n p u t s ( J o n e s a n d P u r v e s , 1970; J o n e s e t a l . . 1 9 8 2 ) , w i l l r e s u l t i n a m i s l e a d i n g p i c t u r e i n w h i c h t h e i m p o r t a n c e o f t h e b a r o r e c e p t o r s i n t h e d i v e r e s p o n s e may b e o v e r - e m p h a s i z e d . I n t e r m i t t e n t s t i m u l a t i o n o f t h e a o r t i c n e r v e i n a n i m a l s a t r e s t p r o d u c e d l a r g e r f a l l s i n b l o o d p r e s s u r e t h a n d i d c o n t i n u o u s s t i m u l a t i o n , w i t h t h e c a r d i a c a n d p e r i p h e r a l arms o f t h e b a r o r e f l e x c o n t r i b u t i n g e q u a l l y t o t h e p r e s s u r e r e s p o n s e . I n t h e d i v e , t h e a b i l i t y o f s h o r t t r a i n s o f s t i m u l a t i o n t o a f f e c t b l o o d p r e s s u r e was r e d u c e d as t h e d i v e p r o g r e s s e d . T h e o p e r a t i o n o f t h e b a r o r e f l e x was m o d i f i e d i n t h e d i v e s o t h a t o n l y t h e b a r o r e c e p t o r - c a r d i a c r e f l e x c o n t i n u e d t o b e e f f e c t i v e ( a l t h o u g h a t t e n u a t e d ) , w h i l e t h e p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e arm was r e n d e r e d i n e f f e c t i v e . T h e r e s u l t s o f t h e s e e x p e r i m e n t s l e a d t o t h e c o n c l u s i o n t h a t t h e b a r o r e f l e x o p e r a t e s v i a h e a r t r a t e t o c o n t r o l c a r d i a c o u t p u t i n r e g u l a t i n g b l o o d p r e s s u r e , a f t e r t h e c a r d i o v a s c u l a r a d j u s t m e n t s ( w h i c h o c c u r i n t h e a b s e n c e o f b a r o r e c e p t o r s ) h a v e b e e n e s t a b l i s h e d i n t h e d i v e . O f t h e two b a r o r e f l e x a c t i v a t i o n p a r a d i g m s u s e d i n t h e s e e x p e r i m e n t s , i n t e r m i t t e n t s t i m u l a t i o n i s p r o b a b l y more l i k e l y 48 t o p r o d u c e u s e f u l i n f o r m a t i o n a b o u t b a r o r e f l e x f u n c t i o n d u r i n g d i v i n g . C o n t i n u o u s s t i m u l a t i o n o f t h e a o r t i c n e r v e t o g i v e t h e l a r g e d e c r e a s e s i n b l o o d p r e s s u r e o b s e r v e d i n t h e s e e x p e r i m e n t s s i m u l a t e s a n i n p u t f r o m t h e b a r o r e c e p t o r s w h i c h w o u l d r e p r e s e n t a l a r g e a n d c o n t i n u i n g p r e s s u r e r i s e t h r o u g h o u t t h e l e n g t h o f t h e d i v e . U n d e r t h e s e c i r c u m s t a n c e s t h e b a r o r e f l e x w o u l d b e e n g a g e d t o a much g r e a t e r d e g r e e t h a n c o u l d b e e x p e c t e d i n a n i n t a c t a n i m a l d u r i n g d i v i n g , a n d t h u s p r o v i d e an u n r e a l i s t i c p i c t u r e o f b a r o r e f l e x f u n c t i o n . T h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e two p r o t o c o l s i s a l s o r e f l e c t e d i n t h e d i f f e r e n t p r o p o r t i o n a l c o n t r i b u t i o n s o f c a r d i a c o u t p u t a n d t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e t o p r e s s u r e c h a n g e s d u r i n g s t i m u l a t i o n b e f o r e d i v i n g , w h i c h may h a v e r e s u l t e d i n p a r t f r o m t h e l a c k o f a s t a n d a r d i z e d m e t h o d o f s e t t i n g n e r v e s t i m u l a t i o n p a r a m e t e r s i n t h e two p r o t o c o l s . T h e t e c h n i q u e o f b r i e f a c t i v a t i o n o f t h e b a r o r e f l e x a t s e l e c t e d t i m e s b e f o r e a n d d u r i n g d i v i n g s i m u l a t e s t h e t y p e o f e x p e r i m e n t i n w h i c h p r e s s o r a g e n t s w e r e u s e d t o a l t e r b l o o d p r e s s u r e a n d t h u s t o c h a n g e b a r o r e c e p t o r i n p u t , b u t w i t h t h e a d v a n t a g e t h a t n e r v e s t i m u l a t i o n p r o v i d e s a c o n t r o l l e d l e v e l o f i n p u t t o t h e c e n t r a l b a r o r e f l e x p a t h w a y s w i t h o u t a f f e c t i n g c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s d i r e c t l y . T h e p r e s e n t e x p e r i m e n t s show t h a t , i n d u c k s w i t h t h e i n n e r v a t i o n t o t h e c a r o t i d b o d y r e g i o n i n t a c t , s e c t i o n i n g t h e a o r t i c n e r v e s p r o d u c e s a c o m p l e t e l y b a r o d e n e r v a t e d p r e p a r a t i o n . T h e s e r e s u l t s c o n f i r m t h e w o r k o f J o n e s ( 1 9 7 3 ) , who s t a t e d t h a t a l l o f t h e a f f e r e n t f i b r e s f r o m s y s t e m i c a r t e r i a l b a r o r e c e p t o r s i n d u c k s a r e c a r r i e d i n t h e a o r t i c n e r v e s . A b d e l - M a g i e d e t a l . ( 1982) a n d A b d e l - M a g i e d (1984) h a v e c l a i m e d , o n t h e b a s i s o f u l t r a s t r u c t u r a l e v i d e n c e , t h a t i n c h i c k e n s t h e r e i s a b a r o r e c e p t o r z o n e i n t h e w a l l s o f t h e common c a r o t i d a r t e r i e s n e a r t h e c a r o t i d b o d i e s . T h e s e a u t h o r s , h o w e v e r , p r e s e n t e d no f u n c t i o n a l e v i d e n c e t o b a c k up t h e i r c l a i m . I t was r e p o r t e d b y E s t a v i l l o a n d B u r g e r (1973) t h a t a f f e r e n t s f r o m c a r d i a c r e c e p t o r s a r e p r e s e n t i n t h e s e n e r v e s i n c h i c k e n s , b u t i f t h i s i s t h e c a s e i n d u c k s , t h e s e r e c e p t o r s do n o t p a r t i c i p a t e i n t h e b a r o r e f l e x . T h e p r e s e n t e x p e r i m e n t s w e r e d o n e i n a n i m a l s b a r o d e n e r v a t e d b y b i l a t e r a l a o r t i c n e r v e s e c t i o n , p e r f o r m e d u n d e r g e n e r a l a n a e s t h e s i a , a n d o b s e r v a t i o n s w e r e made 1-2 d a y s a f t e r s u r g e r y . I t i s p o s s i b l e t h a t t h e e f f e c t s o f s u r g e r y o r a n a e s t h e s i a h a d n o t c o m p l e t e l y w o r n o f f b y t h e t i m e t h e e x p e r i m e n t s w e r e b e g u n , w h i c h w o u l d h a v e c o n f o u n d e d t h e r e s u l t s . I n a d d i t i o n , t h e r e s t i n g c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s i n t h i s s e r i e s o f e x p e r i m e n t s w e r e d i f f e r e n t f r o m t h o s e o b s e r v e d i n u n i l a t e r a l l y b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s i n w h i c h d e n e r v a t i o n was c o m p l e t e d b y a b l a t i o n o f t h e c o n t r a l a t e r a l v a g u s ( J o n e s e t a l . , 1983; S e r i e s 1 e x p e r i m e n t s ) , t h e m o s t p r o m i n e n t o f t h e s e d i f f e r e n c e s b e i n g t h e l a c k o f h y p e r t e n s i o n a t r e s t i n t h e a n i m a l s w i t h b i l a t e r a l a o r t i c n e r v e s e c t i o n , a n d t h e v e r y h i g h r e s t i n g h e a r t r a t e o f u n i l a t e r a l l y v a g o t o m i z e d b a r o d e n e r v a t e s . T h e s e 50 a n d o t h e r d i f f e r e n c e s may s t e m e i t h e r f r o m t h e d e n e r v a t i o n p r o c e d u r e s u s e d , o r f r o m t h e c o m b i n e d e f f e c t s o f s u r g e r y o r a n a e s t h e s i a , m a s k i n g t h e t r u e e f f e c t s o f b a r o d e n e r v a t i o n . I n n e i t h e r o f t h e s e s t u d i e s w e r e o b s e r v a t i o n s made on t h e a n i m a l s b e f o r e d e n e r v a t i o n p r o c e d u r e s w e r e b e g u n , a n d so i t was n o t p o s s i b l e t o c o m p a r e c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s o b t a i n e d a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n w i t h t h o s e i n t h e same a n i m a l s i n t h e i n t a c t s t a t e . "Sham" r e c o r d i n g s w e r e d o n e i n u n i l a t e r a l l y b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s b e f o r e v a g a l s e c t i o n , a l t h o u g h a n i m a l s i n t h i s s t a t e do n o t r e p r e s e n t t r u e s h a m s , s i n c e one a o r t i c n e r v e h a d b e e n s e c t i o n e d . T h e e f f e c t s o f u n i l a t e r a l v a g o t o m y a l o n e w e r e a l s o e x a m i n e d i n t h e s e r i e s 1 e x p e r i m e n t s o f J o n e s e t a l . ( 1 9 8 3 ) , a n d c a r d i o v a s c u l a r d i f f e r e n c e s f r o m i n t a c t a n i m a l s w e r e f o u n d b o t h a t r e s t a n d i n d i v e s . T h e s e p r o b l e m s a r e a d d r e s s e d i n t h e n e x t s e c t i o n , w h e r e a p r o c e d u r e i s p r e s e n t e d f o r a r t e f a c t - f r e e b a r o d e n e r v a t i o n . T h e e x p e r i m e n t s p r e s e n t e d h e r e show t h a t t h e c a r d i o v a s c u l a r r e s p o n s e s t o d i v i n g s t i l l o c c u r 1-2 d a y s a f t e r a r t e r i a l b a r o r e c e p t o r d e n e r v a t i o n . T h e b a r o r e f l e x i s f u n c t i o n a l d u r i n g d i v i n g , b u t i t s e f f e c t i v e n e s s i n a l t e r i n g b l o o d p r e s s u r e i s r e d u c e d due t o a n a t t e n u a t e d b a r o r e c e p t o r -h e a r t r a t e r e f l e x a n d c o m p l e t e l o s s o f b a r o r e c e p t o r i n f l u e n c e o n p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e . 51 S E C T I O N I I C a r d i o v a s c u l a r C h a n g e s i n t h e T r a n s i t i o n F r o m  A c u t e t o C h r o n i c B a r o d e n e r v a t i o n INTRODUCTION D u c k s w h i c h h a v e b e e n b a r o d e n e r v a t e d a c u t e l y , b y u n i l a t e r a l a o r t i c n e r v e s e c t i o n i n c o m b i n a t i o n w i t h c o n t r a l a t e r a l v a g o t o m y , a r e h y p e r t e n s i v e ( J o n e s e t a l . . 1983 , s e r i e s 1 ) . T h i s was n o t t r u e , h o w e v e r , o f t h e a c u t e l y b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s i n S e c t i o n I , a n d t h i s d i f f e r e n c e may r e s u l t f r o m v a r i a t i o n s i n t h e m e t h o d o l o g y o f t h e d e n e r v a t i o n p r o c e d u r e . T h e r e i s , i n a d d i t i o n , a l a c k o f c o n t r o l d a t a f o r t h e e f f e c t s o f a c u t e b a r o d e n e r v a t i o n on t h e c a r d i o v a s c u l a r s y s t e m . I n t h e e x p e r i m e n t s o f t h e p r e v i o u s s e c t i o n , no sham d e n e r v a t i o n s w e r e p e r f o r m e d , n o r w e r e m e a s u r e m e n t s made b e f o r e b i l a t e r a l b a r o d e n e r v a t i o n . I n t h e S e r i e s 1 e x p e r i m e n t s o f J o n e s e t a l . ( 1 9 8 3 ) , m e a s u r e m e n t s made b e f o r e u n i l a t e r a l v a g o t o m y , i n a n i m a l s w i t h t h e c o n t r a l a t e r a l a o r t i c n e r v e s e c t i o n e d , w e r e l a b e l l e d "sham" b u t t h e s e do n o t c o n s t i t u t e g e n u i n e shams b e c a u s e t h e c a r d i o v a s c u l a r e f f e c t s o f c u t t i n g one a o r t i c n e r v e were n e v e r a s s e s s e d . U n i l a t e r a l v a g o t o m y i t s e l f may a l s o a f f e c t b o t h r e s t i n g h e a r t r a t e a n d t h e a b s o l u t e a n d p r o p o r t i o n a l h e a r t r a t e r e s p o n s e s d u r i n g d i v i n g . 52 I t i s c o n c e i v a b l e t h a t t h e r e s u l t s o f t h e a c u t e b a r o d e n e r v a t i o n e x p e r i m e n t s i n S e c t i o n I c o u l d h a v e b e e n c o m p r o m i s e d b y i n c o m p l e t e r e c o v e r y f r o m s u r g i c a l t r a u m a a n d g e n e r a l a n a e s t h e s i a 1-2 d a y s a f t e r s u r g e r y , a n e f f e c t o f t h e e x p e r i m e n t w h i c h w o u l d b e u n r e l a t e d t o t h e l o s s o f t h e b a r o r e c e p t o r s t h e m s e l v e s . G e n e r a l a n a e s t h e t i c a g e n t s u s e d i n a c u t e e x p e r i m e n t s i n mammals h a v e d e l e t e r i o u s e f f e c t s on c a r d i o v a s c u l a r r e f l e x e s i n v o k e d d u r i n g a n d p o s s i b l y f o r a s h o r t t i m e a f t e r g e n e r a l a n a e s t h e s i a , a n d t h i s f a c t o r h a s b e e n c o n s i d e r e d a s e r i o u s c o m p l i c a t i o n i n r e l a t i n g t h e r e s u l t s f r o m s u c h e x p e r i m e n t s t o t h e r e f l e x r e s p o n s e s i n awake , s p o n t a n e o u s l y b e h a v i n g a n i m a l s ( V a t n e r a n d B r a u n w a l d , 1975; V a t n e r , F r a n k l i n a n d B r a u n w a l d , 1 9 7 1 ) . I n b i l a t e r a l l y b a r o d e n e r v a t e d d u c k s , s t i m u l a t i n g t h e a o r t i c n e r v e t o c h e c k e l e c t r o d e f u n c t i o n d u r i n g t h e i m p l a n t a t i o n p r o c e d u r e , w h i l e t h e a n i m a l s w e r e s t i l l u n d e r g e n e r a l a n a e s t h e s i a , p r o d u c e d l e s s o f a c a r d i a c r e s p o n s e t h a n when t h e a n i m a l s w e r e g i v e n t h e same s t i m u l u s 1-2 d a y s l a t e r , d e m o n s t r a t i n g a n a c u t e d e p r e s s i o n o f t h i s r e s p o n s e b y t h e a n a e s t h e t i c . To a d d r e s s t h e s e p r o b l e m s , a p r e p a r a t i o n i s p r e s e n t e d i n t h i s s e c t i o n i n w h i c h t h e b a r o r e c e p t o r s w e r e d e n e r v a t e d i n s t a n t a n e o u s l y , b y t h e u s e o f s n a r e s p l a c e d a r o u n d b o t h a o r t i c n e r v e s d u r i n g s u r g e r y u n d e r g e n e r a l a n a e s t h e s i a . T h e s n a r e s w e r e w i t h d r a w n a f t e r c o m p l e t e r e c o v e r y f r o m s u r g e r y , a n d a f t e r c o n t r o l o b s e r v a t i o n s w e r e made i n t h e i n t a c t s t a t e . I n t h i s way , e a c h a n i m a l a c t e d as i t s own c o n t r o l f o r t h e 53 e f f e c t s o f b a r o d e n e r v a t i o n p e r s e . T h e f o r c e d d i v i n g r e s p o n s e s o f a c u t e l y b a r o d e n e r v a t e d d u c k s ( S e c t i o n I ; J o n e s e t a l . , 1983) d i f f e r m a r k e d l y f r o m t h o s e i n c h r o n i c a l l y d e n e r v a t e d a n i m a l s ( J o n e s , 1973; L i l l o a n d J o n e s , 1 9 8 2 b ) . T h e t i m e c o u r s e o f t h e c a r d i o v a s c u l a r a d a p t a t i o n s o c c u r r i n g i n t h e f i r s t few weeks a f t e r l o s s o f a r t e r i a l b a r o r e c e p t o r s h a s n o t b e e n d o c u m e n t e d i n d u c k s , b u t m i g h t p r o v i d e some i n s i g h t i n t o t h e s e d i f f e r e n c e s i n t h e d i v i n g r e s p o n s e s o f t h e two g r o u p s . T h e r e f o r e , o n c e a r t e f a c t - f r e e b a r o d e n e r v a t i o n h a d b e e n a c h i e v e d , my a i m was t o m o n i t o r c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s i n t h e d e n e r v a t e d a n i m a l s u n t i l b l o o d p r e s s u r e r o s e t o v a l u e s s i m i l a r t o t h o s e i n t h e c h r o n i c a l l y b a r o d e n e r v a t e d d u c k s r e p o r t e d i n e a r l i e r s t u d i e s . D o c u m e n t a t i o n o f c a r d i o v a s c u l a r a d j u s t m e n t s f o l l o w i n g d e n e r v a t i o n m u s t i n c l u d e a t l e a s t t h e m e a s u r e m e n t o f a r t e r i a l p r e s s u r e , h e a r t r a t e , a n d b l o o d f l o w f o r t h e e s t i m a t i o n o f c h a n g e s i n p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e . I n o r d e r t o make t h e s e m e a s u r e m e n t s o v e r a p e r i o d o f s e v e r a l weeks i n t h e p r e s e n t s t u d y , t h e a d a p t a t i o n o f a l r e a d y e x i s t i n g a c u t e i n s t r u m e n t a t i o n t e c h n i q u e s a n d t h e d e v e l o p m e n t o f new o n e s f o r c h r o n i c r e c o r d i n g s w e r e r e q u i r e d . I n t h e a c u t e e x p e r i m e n t s o f S e c t i o n I , t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e was a s s e s s e d f r o m m e a s u r e m e n t s o f c e n t r a l a r t e r i a l p r e s s u r e a n d c a r d i a c o u t p u t o b t a i n e d f r o m e l e c t r o m a g n e t i c f l o w p r o b e s on t h e p u l m o n a r y a r t e r i e s . T h e s e p r o b e s i n t r o d u c e d s e v e r a l p r o b l e m s , i n c l u d i n g p a r t i a l o c c l u s i o n o f t h e a r t e r i e s ( a b o u t 54 10-20 %) t o g e t t h e r e q u i r e d f i t f o r a g o o d s i g n a l - t o - n o i s e r a t i o , t h e o c c a s i o n a l s u s c e p t i b i l i t y o f t h e m i c r o v o l t - r a n g e b l o o d f l o w s i g n a l t o i n t e r f e r e n c e f r o m some l e v e l s o f a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n , a n d t h e p r o x i m i t y o f t h e p r o b e s , p a r t i c u l a r l y on t h e r i g h t p u l m o n a r y a r t e r y , t o t h e a o r t i c n e r v e s i n t h e i r p a t h w a y t o t h e a o r t i c r o o t . The l a t t e r p r o b l e m was o f p a r t i c u l a r c o n c e r n due t o t h e r e q u i r e m e n t t h a t t h e s e n e r v e s f u n c t i o n n o r m a l l y f o r some t i m e a f t e r t h e o p e r a t i o n t o i m p l a n t t h e i n s t r u m e n t s . F o r t h e s e r e a s o n s I d e c i d e d t o m e a s u r e b l o o d f l o w t o t h e h i n d l i m b , u s i n g u l t r a s o n i c f l o w p r o b e s . T h e b e h a v i o u r o f t h i s v a s c u l a r b e d , s u p p l i e d b y t h e i s c h i a t i c a r t e r y , h a s b e e n w e l l d o c u m e n t e d a t r e s t a n d d u r i n g d i v i n g , a n d f l o w c h a n g e s h e r e h a v e b e e n p r o p o s e d as a g o o d i n d e x o f t h e b e h a v i o u r o f t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e i n f o r c e d d i v e s i n b o t h i n t a c t a n d b a r o d e n e r v a t e d d u c k s ( B u t l e r a n d J o n e s , 1971; J o n e s , 1 9 7 3 ) . H e a r t r a t e i n c h r o n i c a l l y b a r o d e n e r v a t e d d u c k s a t r e s t i s s i g n i f i c a n t l y h i g h e r t h a n t h a t i n r e s t i n g i n t a c t a n i m a l s b u t d r o p s t o t h e same e n d - d i v e l e v e l i n c h r o n i c d e n e r v a t e s as i n i n t a c t s ( J o n e s , 1 9 7 3 ) , w h e r e a s r e s t i n g h i n d l i m b p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e d o u b l e s i n c h r o n i c b a r o d e n e r v a t e s ( J o n e s , 1973) c o m p a r e d w i t h t h a t i n i n t a c t d u c k s ( B u t l e r a n d J o n e s , 1971) a t r e s t . H o w e v e r , i n t h e d i v e , p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e i n c h r o n i c b a r o d e n e r v a t e s r i s e s t o o n l y h a l f t h e l e v e l i n i n t a c t a n i m a l s ( J o n e s , 1 9 7 3 ) . T h e r e f o r e , w h i l e b o t h c a r d i a c a n d p e r i p h e r a l a d a p t a t i o n s t o l o s s o f b a r o r e c e p t o r s 55 o c c u r i n t h e c i r c u l a t i o n i n i t s r e s t i n g s t a t e , i n t h e d i v e o n l y t h e a b i l i t y t o v a s o c o n s t r i c t t h e p e r i p h e r y i s a l t e r e d i n c h r o n i c a l l y b a r o d e n e r v a t e d d u c k s . T h e r e a r e s e v e r a l p o s s i b l e m e c h a n i s m s w h i c h c o u l d be r e s p o n s i b l e f o r t h e l o n g - t e r m a d a p t a t i o n , a n d t h e c h a n g e i n r e s p o n s e d u r i n g d i v i n g , o f t h e p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e . One p o s s i b i l i t y i s t h a t t h e r e i s a c h a n g e i n t h e n e u r o e f f e c t o r r e l a t i o n s h i p a t t h e r e s i s t a n c e s i t e s i n t h e h i n d l i m b v a s c u l a t u r e , w h i c h s h o u l d b e e v i d e n t i n a d i f f e r e n t h i n d l i m b r e s i s t a n c e i n t h e b a r o d e n e r v a t e t h a n i n t h e i n t a c t a n i m a l f o r a g i v e n l e v e l o f a c t i v i t y i n t h e h i n d l i m b v a s o c o n s t r i c t o r f i b r e s . T h i s h y p o t h e s i s i s i n v e s t i g a t e d b y c o m p a r i n g t h e h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e r e s p o n s e s t o e l e c t r i c a l s t i m u l a t i o n o f a p o r t i o n o f t h e v a s o m o t o r o u t f l o w t r a c t t o t h i s b e d i n i n t a c t a n d b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s . A s e c o n d p o s s i b i l i t y i s t h a t , i n h y p e r t e n s i v e a n i m a l s , s t r u c t u r a l c h a n g e s i n t h e a r t e r i a l t r e e due t o a m a i n t a i n e d i n c r e a s e i n t h e p r e s s u r e l o a d i n g o f t h e v a s c u l a r w a l l s c o u l d p r o d u c e w a l l h y p e r t r o p h y , a n d t h u s a l t e r e d v a s c u l a r r e s i s t a n c e , a n a l o g o u s t o t h e c h a n g e s o c c u r r i n g w i t h i n a f ew d a y s o f t h e i n d u c t i o n o f h y p e r t e n s i o n i n mammals ( F o l k o w , 1 9 8 2 ) . A n y s t r u c t u r a l c h a n g e s , i f t h e y a r e t o c o n t r i b u t e s i g n i f i c a n t l y t o t h e i n c r e a s e d p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e s e e n i n c h r o n i c a l l y b a r o d e n e r v a t e d d u c k s , o u g h t t o b e i d e n t i f i a b l e b y h i s t o l o g i c a l c o m p a r i s o n o f v a s c u l a r t i s s u e f r o m n o r m o - a n d h y p e r t e n s i v e a n i m a l s . T h i s h y p o t h e s i s i s i n v e s t i g a t e d b y 56 obtaining hind limb a r t e r i a l wall cross-sectional areas over a range of vessel diameters i n both groups of animals. A t h i r d p o s s i b i l i t y i s that the differences i n vascular resistance at rest and during diving a f t e r barodenervation are the r e s u l t of a change i n the output p r o f i l e s of vasomotor discharge from the bulbar neurones involved i n vascular control, as the medullary regulatory pathways adapt to long-term lack of baroreceptor input. However, before t h i s hypothesis can be examined, the e f f e c t s of chronic barodenervation on the vasculature must be ascertained. The r i s e i n heart rate i n acutely barodenervated ducks may r e s u l t from an increase i n cardiac sympathetic tone, a withdrawal of vagal tone, or both. The r e l a t i v e roles of sympathetic and parasympathetic control of the heart a f t e r acute barodenervation were investigated by comparing resting heart rates i n i n t a c t and denervated ducks before and aft e r beta-adrenergic receptor blockade. 57 METHODS 1) B i l a t e r a l B a r o d e n e r v a t i o n a ) P r e p a r a t i o n . E i g h t a d u l t w h i t e P e k i n d u c k s w e r e u s e d i n t h e s e e x p e r i m e n t s . T h e age o f t h e s e a n i m a l s r a n g e d f r o m 18 wks t o 1 y r a n d b o d y mass r a n g e d f r o m 2.4 t o 3.7 k g (mean mass 3.1 + 0.2 k g ) . O n l y f e m a l e s w e r e s e l e c t e d f o r t h i s s t u d y b e c a u s e t h e s y r i n x j o i n i n g t h e t r a c h e a t o t h e p r i m a r y b r o n c h i i s much s m a l l e r t h a n t h a t o f t h e m a l e s a n d d o e s n o t o b s t r u c t t h e v i e w o f t h e g r e a t v e s s e l s i n t h e u p p e r t h o r a c i c a r e a when t h e c l a v i c u l a r a i r s a c i s o p e n e d . A l l a n i m a l s w e r e k e p t i n d o o r s i n t h e h o l d i n g f a c i l i t i e s d e s c r i b e d i n S e c t i o n I . A n i m a l s w e r e h e l d f o r a t l e a s t 3-4 d a y s b e f o r e s u r g e r y , a n d w e r e a l l o w e d f o o d a n d w a t e r a d l i b i t u m . Some i n t a c t a n i m a l s l o s t w e i g h t d u r i n g t h e h o l d i n g p e r i o d b e f o r e s u r g e r y b e c a u s e t h e y s t o p p e d e a t i n g , s o b o d y w e i g h t was m o n i t o r e d i n a l l a n i m a l s , a n d t h o s e t h a t d i d n o t e a t w e r e n o t u s e d i n t h i s s t u d y . F o r a n a e s t h e t i z a t i o n on t h e d a y o f s u r g e r y an a n i m a l was p l a c e d on i t s b a c k on t h e o p e r a t i n g t a b l e a n d l i g h t l y r e s t r a i n e d . T h e p o s t e r i o r t i b i a l v e i n was l o c a t e d b e l o w t h e m e t a t a r s a l - t i b i a l j o i n t o f t h e l o w e r l e g , a n d a p o l y e t h y l e n e c a n n u l a ( P E 10) was i n s e r t e d i n t o t h e v e i n w i t h t h e a i d o f an i n t r a v e n o u s c a t h e t e r p l a c e m e n t u n i t . T h e c a n n u l a was t h e n t a p e d t o t h e f o o t . S o d i u m p e n t o b a r b i t a l ( S o m n o t o l , MTC P h a r m a c e u t i c a l s , M i s s i s s a u g a , O n t a r i o ; 65 mg m l - 1 ) was 58 d e l i v e r e d u n d i l u t e d , i n a n i n i t i a l b o l u s o f 40 mg; t h i s was f o l l o w e d w i t h f u r t h e r d o s e s as r e q u i r e d t h r o u g h o u t t h e s u r g i c a l p r o c e d u r e . The i n i t i a l d o s e p r o d u c e d s u r g i c a l a n a e s t h e s i a i n m o s t b i r d s ( e v a l u a t e d b y l o s s o f r e s p o n s e o f t h e n i c t i t a t i n g membrane t o t o u c h i n g t h e c o r n e a ) w i t h i n 15 -30 m i n . The t o t a l d o s e f o r e a c h a n i m a l was b e t w e e n 35 a n d 45 mg k g - i b o d y w e i g h t o v e r t h e c o u r s e o f 1-2 h o u r s . When t h e a n i m a l r e a c h e d a s u r g i c a l p l a n e o f a n a e s t h e s i a , t h e f e a t h e r s w e r e r e m o v e d f r o m t h e a r e a o f s k i n c o v e r i n g t h e c l a v i c u l a r a i r s a c , a n d t h e s k i n a n d a i r s a c w e r e p u n c t u r e d i n t h e m i d l i n e a s d e s c r i b e d i n S e c t i o n I . J u s t b e f o r e p u n c t u r i n g t h e a i r s a c , two 4 -0 s i l k s u t u r e s w e r e p l a c e d o n e i t h e r s i d e o f t h e p u n c t u r e s i t e , t o f a c i l i t a t e d r a w i n g t o g e t h e r t h e two membrane e d g e s f o r l a t e r r e p a i r . T h e a o r t i c n e r v e s w e r e s e p a r a t e d f r o m a c c o m p a n y i n g b l o o d v e s s e l s u s i n g f i n e s t a i n l e s s s t e e l n e e d l e s , b u t w e r e n o t d i s t u r b e d f r o m t h e i r p o s i t i o n s i n t h e s u r r o u n d i n g f a s c i a . Waxed s u r g i c a l s i l k s n a r e s w e r e t h e n p a s s e d a r o u n d t h e n e r v e s w i t h t h e a i d o f a g r o o v e d d i r e c t o r w h i c h p r e v e n t e d t h e s l i d i n g s i l k f r o m c a t c h i n g o r t u g g i n g on t h e n e r v e s . T h e f r e e e n d s o f t h r e a d w e r e t w i s t e d t o g e t h e r i n t h e i r r e s p e c t i v e p a i r s , f o r m e d i n t o s t r a i n r e l i e f l o o p s i n s i d e t h e t h o r a c i c c a v i t y , a n d l e d o u t s i d e t h e i n c i s i o n . T h e a i r s a c membrane was c a r e f u l l y r e p a i r e d b y u s i n g t h e p r e v i o u s l y p l a c e d s u t u r e s t o d r aw t h e c e n t r e s o f t h e c u t membrane e d g e s t o g e t h e r , t h e n s t i t c h i n g w i t h 4 - 0 s i l k o n a n 59 a t r a u m a t i c n e e d l e . A n a i r t i g h t s e a l , c o n f i r m e d b y w a t c h i n g t h e membrane move w i t h e a c h b r e a t h , was a c h i e v e d . T h e s k i n was c l o s e d o v e r t h e r e p a i r e d a i r s a c , a n d a s t i t c h p l a c e d t h r o u g h t h e c e n t r e o f t h e a i r s a c s u t u r e l i n e was u s e d t o d r a w t h e o u t e r s u r f a c e o f t h e membrane a g a i n s t t h e u n d e r s i d e o f t h e s k i n i n c i s i o n . T h i s was done t o p r e v e n t t h e n a t u r a l b r e a t h i n g movements o f t h e a n i m a l e v e n t u a l l y p r o d u c i n g a c a v i t y b e t w e e n t h e membrane a n d t h e o v e r l y i n g s k i n w h i c h c o u l d f i l l w i t h f l u i d d u r i n g t h e h e a l i n g p r o c e s s a n d become a p o s s i b l e s i t e f o r i n f e c t i o n . F o l l o w i n g s k i n c l o s u r e , t h e f r e e e n d s o f t h e s n a r e s w e r e k n o t t e d a n d s u t u r e d s e c u r e l y t o t h e s k i n t o one s i d e o f t h e i n c i s i o n . I n some a n i m a l s a w i d e - s p e c t r u m v e t e r i n a r y a n t i o b i o t i c ( A m p i c i l l i n , A y e r s t L a b o r a t o r i e s , M o n t r e a l , Q u e b e c ; 250 mg) was i n j e c t e d i n t r a m u s c u l a r l y n e a r t h e wound s i t e a f t e r s u r g e r y . T h e wound h e a l e d w i t h i n a few d a y s , a n d t h e a n i m a l s l e f t t h e wound s i t e a l o n e d u r i n g p r e e n i n g . W i t h i n 1-2 d a y s o f t h e o p e r a t i o n t o i m p l a n t t h e s n a r e s , a b l o o d f l o w p r o b e was i m p l a n t e d a r o u n d one i s c h i a t i c a r t e r y , u s u a l l y t h e l e f t , u n d e r l o c a l a n a e s t h e s i a . A n i n c i s i o n was made i n t h e s k i n t o e x p o s e t h e p o s t e r i o r m a r g i n o f t h e i l i o t i b i l a l i s l a t e r a l i s m u s c l e . T h e i s c h i a t i c a r t e r y was r e a c h e d b y t u n n e l l i n g b e t w e e n t h i s m u s c l e a n d t h e u n d e r l y i n g t i s s u e . P a r k s u l t r a s o n i c b l o o d f l o w p r o b e s w o r k i n g on t h e D o p p l e r p r i n c i p l e ( P a r k s M e d i c a l E l e c t r o n i c s I n c . , B e a v e r t o n , O r e g o n ) w e r e u s e d i n t h i s s t u d y , a n d r e q u i r e d e x t e n s i v e 60 m o d i f i c a t i o n b e f o r e t h e y c o u l d b e i m p l a n t e d ( s e e A p p e n d i x ) . T h e c o r r e c t p r o b e s i z e was c h o s e n t o b e a l o o s e f i t o n t h e a r t e r y a f t e r t h e e x p o s e d a r t e r i a l s e g m e n t h a d b e e n b a t h e d i n l o c a l a n a e s t h e t i c f o r a few m i n u t e s t o m a x i m i z e i t s d i a m e t e r b y c o m p l e t e l y r e l a x i n g t h e s m o o t h m u s c l e i n t h e v e s s e l w a l l . A f t e r t h e p r o b e h a d b e e n p l a c e d a r o u n d t h e v e s s e l a n d t h e two h a l v e s o f t h e p r o b e b o d y t i e d t o g e t h e r , s a l i n e was i n j e c t e d i n t o t h e l u m e n t o d i s p l a c e a i r b u b b l e s w h i c h , i f n o t d i s l o d g e d , h i n d e r h e a l i n g as w e l l a s a c o u s t i c t r a n s m i s s i o n p r o c e s s e s . E x p e r i e n c e w i t h t h i s t y p e o f f l o w p r o b e h a s shown t h a t l o c a l t i s s u e g r o w t h i n t o t h e c r y s t a l c a v i t i e s i n t h e l u m e n i s r a p i d a n d r e s u l t s i n s t a b l e f l o w t r a c e s w i t h i n a few d a y s . T h e v e s s e l a n d p r o b e w e r e t h e n p u s h e d b a c k i n t o t h e p o s i t i o n o r i g i n a l l y o c c u p i e d b y t h e a r t e r y a n d t h e a n g l e o f t h e l e a d s e m e r g i n g f r o m t h e p r o b e was a d j u s t e d t o p r e v e n t t w i s t i n g o f t h e p r o b e b o d y o n t h e v e s s e l . T h e o v e r l y i n g m u s c l e was r e t u r n e d t o i t s f o r m e r p o s i t i o n a n d i t s p o s t e r i o r m a r g i n was r e a t t a c h e d o v e r t h e e m e r g i n g p r o b e l e a d s . The c o n n e c t o r on t h e f r e e e n d s o f t h e p r o b e l e a d s was p u s h e d u n d e r t h e s k i n t o emerge f r o m a s m a l l i n c i s i o n n e a r t h e h i p j o i n t a n d t h e e n t i r e l e n g t h o f t h e l e a d s was t h e n c o v e r e d b y s u t u r i n g t h e t h i g h i n c i s i o n . The c o n n e c t o r i n c i s i o n was t h e n s u t u r e d a n d t h e c o n n e c t o r i t s e l f was a n c h o r e d t o t h e s k i n o v e r t h i s i n c i s i o n b y l o o s e s t i t c h e s p l a c e d a t e a c h c o r n e r o f t h e c o n n e c t o r h o u s i n g . P o l y v i n y l c h l o r i d e t u b i n g ( P V C ; B o l a b , L a k e H a v a s u C i t y , 61 A r i z o n a ) was u s e d f o r i n t r a v a s c u l a r c a n n u l a e . T h i s t u b i n g was t r e a t e d i n t e r n a l l y w i t h a h e p a r i n - c o n t a i n i n g s o l u t i o n ( T D - M A C ; P o l y s c i e n c e s I n c . , W a r r i n g t o n , P e n n s y l v a n i a ) t o b i n d h e p a r i n t o t h e t u b i n g w a l l s i n o r d e r t o p r e v e n t b l o o d c l o t t i n g i n c h r o n i c p r e p a r a t i o n s . A l e n g t h o f t u b i n g was f i l l e d w i t h a 1:1 m i x t u r e o f T D - M A C s o l u t i o n a n d t o l u e n e f o r 60 t o 90 s e c , t h e n t h e m i x t u r e was w i t h d r a w n a n d t h e t u b i n g was f l u s h e d s l o w l y w i t h 20 m l o f a v i a n s a l i n e c o n t a i n i n g 500 I . U . o f h e p a r i n p e r m l . T h e t u b i n g was a i r - d r i e d o v e r n i g h t . T h i s p r o c e d u r e p r o v i d e d c a n n u l a e w h i c h w o u l d r e m a i n p a t e n t f o r u p t o t h r e e weeks when f l u s h e d e v e r y s e c o n d d a y . A f t e r e x p o s u r e o f t h e u l n a r a r t e r y a n d v e i n i n t h e w i n g , u n d e r l o c a l a n a e s t h e s i a , s m a l l s i d e b r a n c h e s o f t h e s e v e s s e l s w e r e f r e e d f r o m s u r r o u n d i n g t i s s u e a n d 12 cm l e n g t h s o f P V C t u b i n g o f a p p r o p r i a t e d i a m e t e r w e r e i n s e r t e d 8 -10 cm s o t h a t t h e t i p s l a y w i t h i n t h e b r a c h i o c e p h a l i c t r u n k o r t h e v e n a c a v a , r e s p e c t i v e l y . S i d e b r a n c h e s w e r e u s e d f o r c a n n u l a t i o n r a t h e r t h a n t h e more u s u a l o c c l u s i v e c a n n u l a t i o n o f t h e m a j o r w i n g v e s s e l s , b e c a u s e i t was d e s i r a b l e t o p r e s e r v e a s much o f t h e n o r m a l w i n g c i r c u l a t i o n as p o s s i b l e i n t h e s e c h r o n i c a n i m a l s . B o t h a r t e r i a l a n d v e n o u s c a n n u l a e h a d s i d e h o l e s c u t 1-2 mm b a c k f r o m t h e t i p s . T h e e x p o s e d c a n n u l a e n d s w e r e k e p t v e r y s h o r t a n d c o u l d b e s e c u r e d t o t h e u n d e r s i d e o f t h e w i n g w i t h s m a l l p i e c e s o f t a p e when n o t i n u s e . A f t e r p l a c e m e n t o f t h e c a n n u l a e , t h e i n c i s i o n was c l o s e d , c l e a n e d a n d c o v e r e d w i t h a g a u z e p a d t a p e d i n p l a c e . 62 T h e s e c a n n u l a e r e m a i n e d o p e n a n d t r o u b l e - f r e e i n s p i t e o f r e p e a t e d w i n g m o v e m e n t s , s u c h as s t r e t c h i n g a n d f l a p p i n g , made b y t h e b i r d s i n t h e c o u r s e o f n o r m a l b e h a v i o u r . B e t w e e n o b s e r v a t i o n d a y s , t h e c a n n u l a e w e r e f i l l e d w i t h a c o n c e n t r a t e d s o l u t i o n o f h e p a r i n e (1000 I . U . m l - 1 ) i n a v i a n s a l i n e . b ) E x p e r i m e n t a l P r o c e d u r e . On t h e d a y o f t h e e x p e r i m e n t , u s u a l l y 5 -7 d a y s a f t e r s n a r e i m p l a n t a t i o n , t h e a n i m a l was l i g h t l y r e s t r a i n e d i n a s u p i n e p o s i t i o n o n t h e o p e r a t i n g t a b l e , a n d b l o o d f l o w a n d p r e s s u r e w e r e r e c o r d e d . L a b o r a t o r y n o i s e was m i n i m i s e d a n d a c a r d b o a r d s h i e l d a r o u n d t h e t a b l e was u s e d t o p r e v e n t movement i n t h e room f r o m d i s t u r b i n g t h e a n i m a l a n d i n f l u e n c i n g s t e a d y - s t a t e c a r d i o v a s c u l a r m e a s u r e m e n t s . T h e b a r o r e f l e x was t e s t e d b y r a i s i n g t h e b l o o d p r e s s u r e w i t h i n t r a v e n o u s i n j e c t i o n s o f 0 . 1 - 0 . 2 m l b o l u s e s o f s a l i n e c a r r y i n g 2 5 - 5 0 u g o f p h e n y l e p h r i n e ( N e o s y n e p h r i n e h y d r o c h l o r i d e , W i n t h r o p L a b o r a t o r i e s , A u r o r a , O n t a r i o ) , a n d m o n i t o r i n g t h e c a r d i a c r e s p o n s e t o t h i s p r e s s u r e r i s e . A n i m a l s w e r e t h e n d i v e d b y f o r c i b l y s u b m e r g i n g t h e h e a d f o r 2 m i n 30 s e c , a n d i f p r e s s o r t e s t s a n d d i v e r e s p o n s e s w e r e n o r m a l , t h e a n i m a l s w e r e c o n s i d e r e d a c c e p t a b l e f o r b a r o d e n e r v a t i o n . 63 A o r t i c n e r v e d e s t r u c t i o n was a c c o m p l i s h e d b i l a t e r a l l y b y f r e e i n g t h e ends; o f t h e s n a r e s f r o m t h e s k i n a n d w i t h d r a w i n g t h e t h r e a d s g e n t l y u n t i l b o t h s n a r e s w e r e e n t i r e l y f r e e o f t h e b o d y . C a r d i o v a s c u l a r r e s p o n s e s t o t h i s i n s t a n t a n e o u s d e n e r v a t i o n p r o c e d u r e w e r e r e c o r d e d f o r u p t o 1-2 h r s a f t e r d e n e r v a t i o n , t h e n no f u r t h e r m e a s u r e m e n t s w e r e made u n t i l t h e f o l l o w i n g d a y . P r e s s o r t e s t s w e r e n o t p e r f o r m e d i n a c u t e b a r o d e n e r v a t e s w i t h i n t h e f i r s t 24 h r s a f t e r d e n e r v a t i o n b e c a u s e o f t h e d a n g e r o f e x a c e r b a t i n g a n y damage t o s m a l l b l o o d v e s s e l s w h i c h may h a v e o c c u r r e d as a r e s u l t o f t h e s n a r e w i t h d r a w a l d i s t u r b i n g new t i s s u e g r o w t h i n t h e c h e s t . A t 24 h r s p o s t d e n e r v a t i o n , t h e a n i m a l s were a g a i n t e s t e d f o r a b a r o r e f l e x a n d , i f t h e r e w e r e no c a r d i a c r e s p o n s e s t o i n c r e a s e d b l o o d p r e s s u r e , d a t a c o l l e c t i o n was b e g u n . A n i m a l s w e r e m o n i t o r e d f o r up t o 16 d a y s p o s t d e n e r v a t i o n . c ) R e c o r d i n g , D a t a C o l l e c t i o n a n d C a l i b r a t i o n P r o c e d u r e s . P h a s i c b l o o d p r e s s u r e , p h a s i c f l o w a n d a n e v e n t m a r k e r s i g n a l w e r e d i s p l a y e d o n a n 8 - c h a n n e l r e c o r d e r a n d s t o r e d on t a p e as d e s c r i b e d p r e v i o u s l y . Mean p r e s s u r e a n d mean f l o w w e r e a l s o w r i t t e n o u t on t h e c h a r t , a s w e l l a s , i n some e x p e r i m e n t s , t h e E C G w a v e f o r m f r o m b i p o l a r s u b c u t a n e o u s e l e c t r o d e s . Mean p r e s s u r e was o b t a i n e d i n m o s t e x p e r i m e n t s b y e l e c t r i c a l l y f i l t e r i n g t h e p h a s i c p r e s s u r e s i g n a l w i t h a 64 l o w - p a s s f i l t e r u s i n g a t i m e c o n s t a n t s u i t a b l e f o r t h e p r e v a i l i n g h e a r t r a t e ( u s u a l l y g r e a t e r t h a n 1 s e c ) . T h i s mean p r e s s u r e was c o m p a r e d , f o r s e v e r a l a n i m a l s , w i t h t h a t o b t a i n e d f r o m t h e " a r e a u n d e r t h e c u r v e " m e t h o d i n w h i c h a r e a s w e r e c o m p u t e d f r o m f a s t c h a r t t r a c e s o f p h a s i c p r e s s u r e . Mean p r e s s u r e s o b t a i n e d s i m u l t a n e o u s l y b y e l e c t r i c a l f i l t e r i n g a n d b y c a l c u l a t i n g a r e a s f r o m t h e same p r e s s u r e t r a c e a g r e e d w i t h i n 4 % a t s e v e r a l d i f f e r e n t h e a r t r a t e s , s o t h e f i l t e r e d mean was a c c e p t e d as r e p r e s e n t a t i v e o f t r u e mean p r e s s u r e . T h e p r e s s u r e t r a n s d u c e r was c l a m p e d a t t h e same l e v e l a s t h e h e a r t when t h e d u c k was i n p o s i t i o n on t h e t a b l e , a n d t h e p r e s s u r e t r a c e was c a l i b r a t e d b y s e t t i n g p r e s s u r e a t t h e t r a n s d u c e r t o known l e v e l s w i t h a f l u i d - f i l l e d s y r i n g e c o n n e c t e d i n c l o s e d c i r c u i t w i t h a sphygmomanometer d i a l g a u g e . T h i s g a u g e was c a l i b r a t e d a g a i n s t a m e r c u r y m a n o m e t e r . T h e p r e s s u r e r e c o r d i n g s y s t e m g a v e l i n e a r c h a r t p e n d i s p l a c e m e n t s o v e r t h e r a n g e o f 0 - 3 5 0 mmHg. T h e t r a n s d u c e r - t u b i n g c o m b i n a t i o n h a d a damped n a t u r a l r e s o n a n t f r e q u e n c y o f g r e a t e r t h a n 40 H z , as d e t e r m i n e d b y a n i m p u l s e t e s t ( t h e " H a n s e n p o p - t e s t " , M c D o n a l d , 1 9 7 4 ) . T h e d a m p i n g f a c t o r was n o t e s t i m a t e d . I n t h e b a r o d e n e r v a t i o n e x p e r i m e n t s , p n e u m a t i c o c c l u d e r s w e r e i m p l a n t e d on t h e i s c h i a t i c a r t e r y d o w n s t r e a m o f t h e f l o w p r o b e s i n t h e f i r s t two a n i m a l s , t o e s t a b l i s h a t r u e z e r o f l o w f o r c o m p a r i s o n w i t h t h a t o b t a i n e d t o w a r d s t h e e n d o f 65 d i a s t o l e a t e n d - d i v e . T h e s e showed g o o d a g r e e m e n t , a n d o c c l u d e r s w e r e n o t u s e d i n l a t e r e x p e r i m e n t s . I t was f o u n d t h a t a b r i e f c e s s a t i o n o f f l o w i n t h e i s c h i a t i c a r t e r y c o u l d b e e a s i l y p r o d u c e d b y c o m p r e s s i n g t h e a r t e r y a g a i n s t t h e f e m u r n e a r t h e h i p w i t h p r e s s u r e a p p l i e d b y a t h u m b n a i l , t o c o n f i r m t h e s e t t i n g o f t h e b a s e l i n e f l o w t r a c e d u r i n g t h e d a i l y s e t u p p r o c e d u r e s a t t h e s t a r t o f a r e c o r d i n g s e s s i o n . A t t h e e n d o f t h e e x p e r i m e n t s , t h e a n i m a l s w e r e a n a e s t h e t i z e d w i t h s o d i u m p e n t o b a r b i t a l , t h e f l o w p r o b e s i t e was e x p o s e d , a n d t h e p r o b e s w e r e c a l i b r a t e d i n v i v o , i n s i t u o r i n v i t r o , b y r u n n i n g b l o o d t h r o u g h t h e p r o b e a t known f l o w r a t e s a s d e s c r i b e d i n t h e A p p e n d i x . H i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e was c a l c u l a t e d as t h e q u o t i e n t o f mean a r t e r i a l p r e s s u r e a n d i s c h i a t i c b l o o d f l o w . d ) E x p e r i m e n t a l P r o t o c o l a n d D a t a A n a l y s i s . A s d e s c r i b e d a b o v e , c o n t r o l d a t a w e r e c o l l e c t e d b e f o r e b a r o d e n e r v a t i o n . A f t e r d e n e r v a t i o n , c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s w e r e o b s e r v e d i n b a r o d e n e r v a t e s u p t o 16 d a y s , b u t no a n i m a l was o b s e r v e d on e a c h d a y f o r t h e e n t i r e e x p e r i m e n t a l p e r i o d . D a t a h a v e t h e r e f o r e b e e n g r o u p e d t o make e q u a l n u m b e r s o f o b s e r v a t i o n s i n e a c h d a y g r o u p . T h e a n i m a l s became u s e d t o t h e e x p e r i m e n t a l e n v i r o n m e n t w i t h i n one o r two o b s e r v a t i o n s e s s i o n s b e f o r e d e n e r v a t i o n , a n d t h e r e a f t e r c a r d i o v a s c u l a r 66 v a r i a b l e s s e t t l e d t o b a s e l i n e v a l u e s a t r e s t w i t h i n 15 -20 m i n o f b e i n g p l a c e d on t h e t a b l e . I n e a c h r e c o r d i n g s e s s i o n , o b s e r v a t i o n s w e r e made o v e r t h e c o u r s e o f 4 - 6 h o u r s a n d i f p r e s s o r t e s t s w e r e p e r f o r m e d , no f u r t h e r o b s e r v a t i o n s w e r e made f o r a t l e a s t an h o u r a f t e r w a r d s . Mean a r t e r i a l p r e s s u r e , h e a r t r a t e a n d h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e v a l u e s f r o m t h e r e c o r d i n g s e s s i o n s w e r e a n a l y z e d u s i n g a n a l y s i s o f v a r i a n c e i n a b l o c k e d d e s i g n ( Z a r , 1 9 8 4 ) . E a c h i n d i v i d u a l was t r e a t e d as a s i n g l e b l o c k a n d t h e s e b l o c k s w e r e a n a l y z e d w i t h r e p e a t e d m e a s u r e s o v e r t i m e , a n d w i t h r e p l i c a t e d m e a s u r e m e n t s on t h e same e x p e r i m e n t a l d a y s . I n t h e c a s e o f s i g n i f i c a n t F - v a l u e s (P <. 0 . 0 5 ) , T u k e y ' s m u l t i p l e means c o m p a r i s o n t e s t was u s e d t o d e t e c t s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s b e t w e e n p a i r s o f m e a n s . T h i s t e s t i s c o n s i d e r e d t o b e more r o b u s t t h a n t h e L S D t e s t u n d e r t h e s e c i r c u m s t a n c e s ( Z a r , 1 9 8 4 ) . 67 2) E f f e c t s of B e t a - R e c e p t o r B l o c k a d e on the C a r d i a c  Responses t o D i v i n g and B a r o d e n e r v a t i o n F i v e female wh i t e P e k i n ducks (mean body mass 3 .0 + 0.2 kg) were i m p l a n t e d w i t h a o r t i c nerve snares as d e s c r i b e d p r e v i o u s l y . A f t e r r e c o v e r y from s u r g e r y , h e a r t r a t e was measured and the b a r o r e f l e x was t e s t e d by p r e s s u r e r i s e s i n d u c e d w i t h p h e n y l e p h r i n e i n j e c t i o n s . One hour l a t e r , each an imal was g i v e n a 1 mg b o l u s dose of the b e t a - a n t a g o n i s t p r o p r a n o l o l ( I n d e r a l ; A y e r s t L a b o r a t o r i e s , M o n t r e a l , Quebec) . The e f f e c t i v e n e s s of b e t a - b l o c k a d e was t e s t e d w i t h 0.2 mg doses of the b e t a - a g o n i s t i s o p r o t e r e n o l ( I s u p r e l h y d r o c h l o r i d e ; Winthrop L a b o r a t o r i e s , A u r o r a , O n t a r i o ) , which causes a t a c h y c a r d i a i n u n t r e a t e d ducks . T h i s t a c h y c a r d i a was e l i m i n a t e d a f t e r p r o p r a n o l o l t r e a t m e n t . B a r o d e n e r v a t i o n was a c c o m p l i s h e d by p u l l i n g the snares and was c o n f i r m e d by r e p e a t e d p r e s s o r t e s t s . One t o two days a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n , h e a r t r a t e s were r e c o r d e d b e f o r e and a f t e r p r o p r a n o l o l t r e a t m e n t , and the succes s of the b e t a - b l o c k a d e was checked by m o n i t o r i n g the c a r d i a c responses t o i n j e c t e d i s o p r o t e r e n o l . 68 3) H i n d L i m b S y m p a t h e t i c S t i m u l a t i o n T h r e e d u c k s w e r e u s e d i n e x p e r i m e n t s t o l o c a t e s y m p a t h e t i c o u t f l o w p a t h w a y s i n v o l v e d i n c o n t r o l o f t h e h i n d l i m b c i r c u l a t i o n . T h e s e a n i m a l s w e r e i m p l a n t e d w i t h a r t e r i a l a n d v e n o u s c a n n u l a e f o r b l o o d p r e s s u r e r e c o r d i n g a n d d r u g i n j e c t i o n r e s p e c t i v e l y , a n d i s c h i a t i c a r t e r y f l o w p r o b e s were i m p l a n t e d . T h e a n i m a l s w e r e p o s i t i o n e d v e n t r a l s i d e down on t h e o p e r a t i n g t a b l e a n d s o d i u m p e n t o b a r b i t a l ( S o m n o t o l , 35-45 mg k g - 1 b o d y w e i g h t ) was g i v e n i n t r a v e n o u s l y t o i n d u c e g e n e r a l a n a e s t h e s i a . T h e s k i n o v e r l y i n g t h e h i p a n d s u r r o u n d i n g m u s c u l a t u r e was r e m o v e d , a n d t h e i l i o t i b i a l i s c r a n i a l i s a n d i l i o t i b i a l i s l a t e r a l i s m u s c l e s w e r e s e p a r a t e d f r o m t h e i r o r i g i n s o n t h e s i d e o f t h e i l i a l r i d g e a n t e r i o r t o t h e h i p . R e f l e c t i n g t h e mass o f t h e s e m u s c l e s v e n t r o - l a t e r a l l y e x p o s e d t h e i l i o t r o c h a n t e r i c u s c a u d a l i s m u s c l e , w h i c h when s e p a r a t e d f r o m i t s s y n s a c r a l o r i g i n , e x p o s e d t h e a l a p r e a c e t a b u l a r i s , a l o z e n g e - s h a p e d h o l l o w s u r f a c e i n t h e l a t e r a l s y n s a c r u m . A c e s s t o t h e l u m b a r a n d i s c h i a t i c n e r v e p l e x u s e s a n d t h e l u m b o -s a c r a l s y m p a t h e t i c g a n g l i o n c h a i n was g a i n e d b y r e m o v i n g t h e f l o o r o f t h i s h o l l o w w i t h b o n e r o n g e u r s ( s e e F i g u r e 2). E x t e n s i v e e l e c t r o c a u t e r y was r e q u i r e d f o r h e m o s t a s i s o f t h e e x p o s e d t i s s u e s , p a r t i c u l a r l y i n t h e s p o n g y b o n e o f t h e s y n s a c r u m . A f t e r r e m o v i n g t h e f l o o r o f t h e a l a p r e a c e t a b u l a r i s , a c c e s s t o t h e i n t e r - g a n g l i o n n e r v e s l y i n g a l o n g t h e v e n t r o l a t e r a l a s p e c t o f t h e f u s e d s y n s a c r a l v e r t e b r a e was 69 F i g u r e 2 . Schematic diagram of t h e s y m p a t h e t i c g a n g l i o n c h a i n on t h e l e f t s i d e i n t h e p e l v i c r e g i o n of t h e duck. The s i t e of s y m p a t h e t i c n e r v e s t i m u l a t i o n w h i c h produced maximum h i n d l i m b b l o o d f l o w r e d u c t i o n i s shown by t h e s c h e m a t i c s t i m u l a t i n g e l e c t r o d e s , and t h e s i t e of n e r v e s e c t i o n i s shown by t h e d r a w i n g of t h e s c i s s o r s . 71 o b t a i n e d b y v e n t r a l l y d i s p l a c i n g t h e k i d n e y a n d f r e e i n g e a c h n e r v e f r o m s u r r o u n d i n g f a s c i a b e t w e e n a d j a c e n t g a n g l i a . F o r s t i m u l a t i o n o f t h e s e n e r v e s , a l i g a t u r e o f 5-0 s i l k was t i e d a r o u n d t h e n e r v e c l o s e t o t h e more r o s t r a l o f a p a i r o f g a n g l i a , t h e n e r v e was c u t b e t w e e n t h e l i g a t u r e a n d t h e r o s t r a l g a n g l i o n , a n d t h e f r e e e n d o f t h e l i g a t u r e t h r e a d was u s e d t o draw t h e l o n g e r c u t e n d o f t h e n e r v e , s t i l l a t t a c h e d t o t h e m o r e c a u d a l g a n g l i o n , t h r o u g h a p a i r o f s t i m u l a t i n g e l e c t r o d e s s i m i l a r t o , b u t s m a l l e r t h a n , t h o s e d e s c r i b e d f o r a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n i n t h e p r e v i o u s s e c t i o n . T h i s p r o c e d u r e was p e r f o r m e d f i r s t on t h e c o n n e c t i v e b e t w e e n t h e l a s t two t h o r a c i c g a n g l i a ( l o c a t e d b e t w e e n v e r t e b r a l s e g m e n t s 21 a n d 2 2 ) , t h e n r e p e a t e d a t e a c h s u c c e e d i n g s e g m e n t i n t h e c a u d a l d i r e c t i o n t o s e g m e n t 28 , t h e s i x t h l u m b o s a c r a l g a n g l i o n . A t e a c h s i t e , v a r i o u s s t i m u l u s p a t t e r n s w e r e t r i e d w h i l e h i n d l i m b f l o w a n d b l o o d p r e s s u r e w e r e m o n i t o r e d . T h e m o s t c o n s i s t e n t a n d g r e a t e s t d e g r e e o f v a s o c o n s t r i c t i o n was o b t a i n e d a t t h e c o n n e c t i v e b e t w e e n s y m p a t h e t i c g a n g l i a a t l u m b o s a c r a l s e g m e n t s 2 a n d 3 , j u s t r o s t r a l t o t h e f i r s t s p i n a l n e r v e c o n t r i b u t i n g t o t h e i s c h i a t i c p l e x u s f r o m w h i c h t h e i s c h i a t i c n e r v e t o t h e h i n d l i m b a r i s e s ( F i g u r e 2 ) . O n c e t h i s s i t e h a d b e e n e s t a b l i s h e d , a s e c o n d s e t o f s y m p a t h e t i c s t i m u l a t i o n e x p e r i m e n t s was d o n e i n 2 b a r o r e c e p t o r - i n t a c t a n d 4 b i l a t e r a l l y b a r o d e n e r v a t e d d u c k s . T h e d e n e r v a t e d a n i m a l s w e r e s t i m u l a t e d a t 14 d a y s p o s t -d e n e r v a t i o n , a n d p r o c e d u r e s f o r d e n e r v a t i o n a n d i n s t r u m e n t i n g 72 t h e a n i m a l s i n b o t h g r o u p s w e r e t h e same as d e s c r i b e d i n p r e v i o u s s e c t i o n s . T h e a n i m a l s w e r e a n a e s t h e t i z e d t h r o u g h o u t t h e e x p e r i m e n t a l p r o c e d u r e . B i p h a s i c s q u a r e wave p u l s e s g e n e r a t e d b y two G r a s s S48 s t i m u l a t o r s c o n n e c t e d i n t a n d e m t o a p a i r o f G r a s s P S I U c o n s t a n t - c u r r e n t s t i m u l u s i s o l a t i o n u n i t s ( G r a s s I n s t r u m e n t s , Q u i n c y , M a s s a c h u s e t t s ) w e r e a p p l i e d t o t h e e l e c t r o d e s t h r o u g h a c o n n e c t o r w h i c h a l l o w e d m o n i t o r i n g o f t h e s t i m u l u s c u r r e n t a n d v o l t a g e w a v e f o r m s on a d i f f e r e n t i a l o s c i l l o s c o p e ( T e k t r o n i x 5 1 1 3 , B e a v e r t o n , O r e g o n ) . T h e p u l s e s w i t h i n e a c h b i p h a s i c p u l s e p a i r w e r e s e p a r a t e d b y 0 . 5 ms , p u l s e d u r a t i o n was 0 . 5 ms, a n d t h e s t i m u l u s i n t e n s i t y f o r a n y g i v e n r u n was s e t b y s t i m u l a t i n g a t a f i x e d f r e q u e n c y i n t h e r a n g e o f 2 0 - 3 0 Hz w h i l e i n c r e a s i n g t h e c u r r e n t on s u c c e s s i v e b o u t s o f s t i m u l a t i o n u n t i l no f u r t h e r d e c r e a s e s i n h i n d l i m b f l o w o c c u r r e d ( t h e r a t i o n a l e f o r t h i s c h o i c e o f s t i m u l u s p a r a m e t e r s a n d w a v e f o r m a r e d i s c u s s e d i n t h e A p p e n d i x ) . O n c e t h e maximum i n t e n s i t y was f o u n d , s e l e c t e d s t i m u l a t i o n f r e q u e n c i e s t o c o v e r t h e r a n g e o f 0 . 2 - 3 0 Hz w e r e a p p l i e d i n r a n d o m o r d e r . U s u a l l y two r u n s w e r e p o s s i b l e i n e a c h a n i m a l . S t i m u l u s r e s p o n s e c u r v e s w e r e t h e n e r e c t e d f o r b o t h g r o u p s , b y p l o t t i n g s y m p a t h e t i c s t i m u l u s f r e q u e n c y a g a i n s t t h e p r o p o r t i o n a l c h a n g e i n c a l c u l a t e d h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e d u r i n g s t i m u l a t i o n . 73 4) H i n d L i m b A r t e r y S t r u c t u r a l A n a l y s i s F o u r a d u l t f e m a l e w h i t e P e k i n d u c k s o f a p p r o x i m a t e l y 25 wks o f age w e r e u s e d i n e x p e r i m e n t s t o c o m p a r e a r t e r i a l w a l l c r o s s - s e c t i o n a l a r e a s i n t h e h i n d l i m b s o f i n t a c t a n d b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s . Two a n i m a l s w i t h i n t a c t b a r o r e c e p t o r i n n e r v a t i o n w e r e s a c r i f i c e d , w h i l e two w e r e b a r o d e n e r v a t e d 14 d a y s b e f o r e b e i n g k i l l e d . B o d y w e i g h t s o f t h e i n t a c t a n i m a l s w e r e 3 . 1 a n d 2 . 9 k g ; t h e b a r o d e n e r v a t e s w e i g h e d 2 . 7 a n d 3 . 2 k g . A l l a n i m a l s w e r e s a c r i f i c e d b y a n o v e r d o s e o f s o d i u m p e n t o b a r b i t a l (150 mg i n j e c t e d i n t o t h e p e r i t o n e a l c a v i t y ) . A s s o o n a s p o s s i b l e a f t e r d e a t h t h e c e n t r a l c i r c u l a t o r y a r e a i n t h e t h o r a x was e x p o s e d b y p u n c t u r i n g t h e c l a v i c u l a r a i r s a c , a n d t h e d e s c e n d i n g a o r t a was s e v e r e d a t i t s j u n c t i o n w i t h t h e b r a c h i o c e p h a l i c t r u n k s . A l a r g e - b o r e m e t a l c a n n u l a was i n s e r t e d a n d t i e d i n t o t h e d e s c e n d i n g a o r t a , f a c i n g t o w a r d s t h e l o w e r b o d y , a n d t h e p o s t e r i o r v e n a c a v a was a l s o e x p o s e d . T h e a o r t i c c a n n u l a was c o n n e c t e d t o a r e s e r v o i r o f warm a v i a n s a l i n e c o n t a i n i n g 0 . 2 5 % s o d i u m n i t r i t e f o r v a s o d i l a t i o n , h e l d two m e t e r s a b o v e t h e a n i m a l , a n d b l o o d was f l u s h e d f r o m t h e v e s s e l s o f t h e l o w e r b o d y . P e r f u s a t e was d r a i n e d f r o m t h e p u n c t u r e d r i g h t a t r i u m b y s u c t i o n . 2 l i t r e s o f s a l i n e , p e r f u s e d o v e r 5 -6 m i n , was e n o u g h t o c l e a r m o s t o f t h e b l o o d f r o m t h e t i s s u e s . P e r f u s i o n was t h e n b e g u n w i t h 10 % f o r m a l i n b u f f e r e d w i t h p h o s p h a t e b u f f e r t o pH 7 . 2 ( C u l l i n g , 1 9 7 4 ) , a l s o c o n t a i n i n g 0 . 2 5 % s o d i u m n i t r i t e , f r o m a 74 r e s e r v o i r a t t h e same h e i g h t a s t h e s a l i n e t a n k . F o r m a l i n p e r f u s i o n c o n t i n u e d f o r 10 m i n , t h e n t h e p o s t e r i o r v e n a c a v a was c l a m p e d , t h e l i n e t o t h e f i x a t i v e r e s e r v o i r was l e f t o p e n , a n d t h e p r e s s u r e h e a d was m a i n t a i n e d i n t h e l o w e r b o d y t i s s u e s o v e r n i g h t w h i l e f i x a t i o n p r o c e e d e d . Some v e n o u s l e a k a g e o c c u r r e d b u t t h e r e was s t i l l f l u i d l e f t i n t h e r e s e r v o i r a f t e r 10 h o u r s , s o i t was a s s u m e d t h a t v a s c u l a r p r e s s u r e h a d b e e n m a i n t a i n e d o v e r t h i s t i m e p e r i o d . T h i s was i m p o r t a n t t o e n s u r e f i x a t i o n o f t h e v e s s e l s a t a p h y s i o l o g i c a l d i a m e t e r . A f t e r f i x a t i o n t h e h i n d l i m b s o f t h e a n i m a l s w e r e r e m o v e d a t t h e h i p , s k i n n e d , t h e f e e t r e m o v e d , a n d t h e l i m b s s t o r e d i n b u f f e r e d f o r m a l i n a t room t e m p e r a t u r e u n t i l s e c t i o n i n g . A s much o f t h e a r t e r i a l t r e e a s p o s s i b l e was d i s s e c t e d f r e e o f t h e l e g m u s c u l a t u r e , a n d s h o r t p i e c e s ( a p p r o x . 1 mm l o n g ) o f r e p r e s e n t a t i v e a r t e r i a l s e g m e n t s o f v a r i o u s d i a m e t e r s w e r e c u t f r o m t h e t r e e . A s e g m e n t was p l a c e d on t h e s t a g e o f a f r e e z i n g m i c r o t o m e w i t h t h e l o n g a x i s o f t h e s e g m e n t as n e a r l y p e r p e n d i c u l a r t o t h e d i r e c t i o n o f t r a v e l o f t h e b l a d e as p o s s i b l e , a n d c r o s s - s e c t i o n s w e r e c u t a t 4 0 - 6 0 um t h i c k n e s s . T h e s e s e c t i o n s w e r e e x a m i n e d as wet m o u n t s u n d e r e i t h e r a compound m i c r o s c o p e ( W i l d M o d e l M i l , H e e r b r u g g , S w i t z e r l a n d ) o r a d i s s e c t i n g m i c r o s c o p e ( W i l d M o d e l M 5 ) , d e p e n d i n g on d i a m e t e r . I n n e r a n d o u t e r d i a m e t e r s o f c r o s s - s e c t i o n s w e r e m e a s u r e d w i t h a n o c u l a r m i c r o m e t e r ( W i l d 1 5 X S K ) , w h i c h was 75 c a l i b r a t e d a t e a c h o f t h e d i f f e r e n t m a g n i f i c a t i o n s u s e d i n b o t h m i c r o s c o p e s w i t h a m i c r o m e t e r s l i d e ( B a u s c h a n d Lomb, 2000 um s c a l e ) . T h e s m a l l e s t l i n e a r d i m e n s i o n w h i c h c o u l d b e r e s o l v e d w i t h t h i s s e t u p was a b o u t 10 um. O n l y t h o s e s e c t i o n s w h i c h w e r e c i r c u l a r i n s h a p e , o r n e a r l y s o , w e r e m e a s u r e d . S e c t i o n s w h i c h h a d b e e n c u t a t a n a n g l e t o t h e v e s s e l a x i s a n d t h u s a p p e a r e d e l l i p t i c a l , o r t h o s e f r o m a v e s s e l w h i c h h a d b e e n c o m p r e s s e d i n t o a n o n - c i r c u l a r c r o s s -s e c t i o n when f i x e d , w e r e d i s c a r d e d . T h e i n n e r d i a m e t e r was m e a s u r e d a c r o s s t h e l u m e n o f t h e s e c t i o n , a t t h e i n n e r e d g e s o f t h e e p i t h e l i u m . T h e o u t e r d i a m e t e r was t a k e n a c r o s s t h e o u t e r b o r d e r s o f t h e m e d i a , e a s i l y d i s t i n g u i s h a b l e i n u n s t a i n e d wet m o u n t s as h a v i n g h i g h e r c o n t r a s t t h a n t h e s u r r o u n d i n g a d v e n t i t i a ( s e e a r r o w s i n F i g u r e 7 ) . W a l l c r o s s -s e c t i o n a l a r e a was c a l c u l a t e d b y s u b t r a c t i n g t h e c i r c u l a r a r e a e n c l o s e d b y t h e l u m e n f r o m t h e t o t a l a r e a d e r i v e d f r o m t h e o u t s i d e d i a m e t e r . 76 R E S U L T S 1) B i l a t e r a l B a r o d e n e r v a t i o n No sham d e n e r v a t i o n s w e r e p e r f o r m e d i n t h e e x p e r i m e n t s p r e s e n t e d h e r e , s i n c e t h e c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s h a d a l l r e t u r n e d t o t h e same l e v e l s a s t h o s e i n u n o p e r a t e d a n i m a l s b y 5 -7 d a y s a f t e r t h e o p e r a t i o n t o i m p l a n t a o r t i c n e r v e s n a r e s . T h e r e s p o n s e s o f t h e c a r d i o v a s c u l a r s y s t e m t o e l e v a t i o n s i n b l o o d p r e s s u r e i n d u c e d b y t h e i n t r a v e n o u s i n j e c t i o n o f p h e n y l e p h r i n e a r e s u m m a r i z e d i n T a b l e 4 a n d i l l u s t r a t e d i n F i g u r e 3 . T h e p e r i p h e r a l v a s o c o n s t r i c t i o n c a u s e d b y 50 u g b o l u s d o s e s o f p h e n y l e p h r i n e p r o d u c e d a mean b l o o d p r e s s u r e i n c r e a s e o f 5 1 . 5 mmHg ( 1 . 0 3 mmHg u g - i p h e n y l e p h r i n e ) i n c o n t r o l s , p r o v o k i n g a mean f a l l o f 5 9 . 5 b e a t s m i n - 1 i n h e a r t r a t e . B a r o r e f l e x - h e a r t r a t e s e n s i t i v i t y was - 1 . 1 6 b e a t s m i n -1 m m H g - 1 . T h e c a r d i a c r e s p o n s e t o t h i s t e s t was a b o l i s h e d b y a o r t i c n e r v e d e s t r u c t i o n : t h e same d o s e o f p h e n y l e p h r i n e p r o d u c e d a l a r g e r mean p r e s s u r e i n c r e a s e ( 6 0 . 6 mmHg; 1 .21 mmHg u g - 1 p h e n y l e p h r i n e ) i n b a r o d e n e r v a t e s , w i t h no s i g n i f i c a n t c h a n g e i n h e a r t r a t e . T h e l a r g e r number o f o b s e r v a t i o n s i n d e n e r v a t e s was due t o r e p e a t e d p r e s s o r t e s t s i n t h e same a n i m a l s on d i f f e r e n t d a y s a f t e r d e n e r v a t i o n t o c h e c k f o r t h e r e t u r n o f a n y b a r o r e f l e x r e s p o n s e due t o r e g e n e r a t i o n o f t h e b a r o r e c e p t o r i n n e r v a t i o n . T h i s d i d n o t o c c u r o v e r t h e o b s e r v a t i o n p e r i o d , a n d t h e d e n e r v a t i o n t e c h n i q u e was c o n s i d e r e d s u c c e s s f u l i n e l i m i n a t i n g 77 T A B L E 4 E f f e c t s o f i n t r a v e n o u s p h e n y l e p h r i n e on b l o o d p r e s s u r e (MAP) a n d h e a r t r a t e (HR) b e f o r e a n d a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n . V a l u e s a r e means + 1 S . E . M . , f o r 31 o b s e r v a t i o n s b e f o r e ( I N T ) a n d 87 o b s e r v a t i o n s a f t e r d e n e r v a t i o n (DEN) i n 8 d u c k s . T h e (~) s y m b o l i n d i c a t e s a s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e b e t w e e n INT a n d DEN v a l u e s ( t - t e s t w i t h u n e q u a l n ; P <. 0 . 0 5 ) a n d t h e (**) s y m b o l means t h a t t h e v a l u e d u r i n g t h e p r e s s o r t e s t i s s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t ( t - t e s t , e q u a l n ) f r o m p r e t e s t . P R E T E S T P H E N Y L E H P R I N E MAP mmHg HR b e a t s / m i n MAP mmHg HR b e a t s / m i n I N T A C T 1 6 1 . 9 +4 .7 1 5 2 . 8 ± 4 . 5 2 1 3 . 4 + 5 . 9 9 3 . 3 +4 .8 DEN 1 9 5 . 2 +7 .1 2 6 4 . 9 + 10 . 5 2 5 5 . 8 +8 .1 ~ # 2 6 0 . 4 +9 .2 ~ * 78 F i g u r e 3 . A r t e r i a l b l o o d p r e s s u r e (ABP) t r a c e s f r o m t h e same a n i m a l b e f o r e ( I N T ) a n d a f t e r b i l a t e r a l b a r o d e n e r v a t i o n ( D E N ) . A t t h e a r r o w s , b o l u s i n j e c t i o n s o f 50 u g p h e n y l e p h r i n e w e r e g i v e n i n t r a v e n o u s l y . 79 80 b a r o r e c e p t o r i n p u t . C h a r t r e c o r d i n g s o f b l o o d p r e s s u r e d u r i n g p r e s s o r t e s t s a r e shown i n F i g u r e 3 f o r t h e same a n i m a l b e f o r e a n d a t 2 d a y s a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n . I n t h e c o n t r o l t e s t ( F i g u r e 3a) t h e c a r d i a c r e s p o n s e d o e s n o t b e g i n u n t i l w e l l a f t e r t h e p r e s s u r e h a s s t a r t e d t o r i s e , a n d i s n o t e x p r e s s e d f u l l y u n t i l a f t e r t h e p r e s s u r e p e a k h a s b e e n r e a c h e d , t h e l a t e n c y f r o m b e g i n n i n g o f p r e s s u r e c h a n g e t o f i r s t c a r d i a c r e s p o n s e b e i n g 7 0 0 - 8 0 0 ms. T h e t i p o f t h e a r t e r i a l c a n n u l a was w i t h i n a few mm o f t h e b a r o r e c e p t o r s i t e a n d s h o u l d h a v e p i c k e d up p r e s s u r e c h a n g e s a t t h e same t i m e as t h e r e c e p t o r s t h e m s e l v e s . T h e l a c k o f a c a r d i a c r e s p o n s e i n t h e d e n e r v a t e d a n i m a l i s e v i d e n t i n F i g u r e 3 b , a n d a s l o w e r p r e s s u r e d e c l i n e , a s w e l l a s a r e d u c t i o n i n p u l s e p r e s s u r e a f t e r b r o d e n e r v a t i o n c a n a l s o b e s e e n . T h e i m m e d i a t e c a r d i o v a s c u l a r e f f e c t s o f b i l a t e r a l a o r t i c n e r v e d e s t r u c t i o n a r e i l l u s t r a t e d i n t h e c h a r t r e c o r d i n g s i n F i g u r e 4. P h a s i c a r t e r i a l p r e s u r e a n d h i n d l i m b b l o o d f l o w a r e s h o w n , a l o n g w i t h c a r d i a c f r e q u e n c y o b t a i n e d b y t r i g g e r i n g a r a t e m e t e r f r o m t h e p r e s s u r e p u l s e , b e f o r e a n d f o r 8 m i n f o l l o w i n g w i t h d r a w a l o f b o t h a o r t i c n e r v e s n a r e s a t o n c e . No o b v i o u s c h a n g e s i n h e a r t r a t e o r b l o o d p r e s u r e o c c u r r e d w i t h i n t h e f i r s t m i n u t e a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n i n t h i s a n i m a l , b u t a r a p i d i n c r e a s e i n s t r o k e f l o w o c c u r r e d i n t h e h i n d l i m b b e d , as s e e n b y t h e w i d e n i n g o f t h e f l o w t r a c e . S t r o k e f l o w t h e n m o d e r a t e d a f t e r a b o u t 1-2 m i n , b u t t h e mean 81 F i g u r e 4. I m m e d i a t e e f f e c t s o f b i l a t e r a l b a r o d e n e r v a t i o n on c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s . T r a c e s f r o m t o p t o b o t t o m : a r t e r i a l b l o o d p r e s s u e ( A B P ) , i n s t a n t a n e o u s h e a r t r a t e d e r i v e d b y a c a r d i a c r a t e m e t e r t r i g g e r e d f r o m t h e p r e s s u r e s i g n a l ( H R ) , a n d h i n d l i m b b l o o d f l o w ( H L F ) . A t t h e a r r o w m a r k e d D E N , s n a r e s a r o u n d b o t h a o r t i c n e r v e s w e r e w i t h d r a w n . 83 f l o w i n c r e a s e d as r i s i n g h e a r t r a t e d r o v e t h e c a r d i a c o u t p u t u p a n d b l o o d p r e s s u r e b e g a n t o r i s e . O v e r t h e n e x t few m i n u t e s , mean f l o w f e l l , h e a r t r a t e c o n t i n u e d t o r i s e , a n d h y p e r t e n s i o n d e v e l o p e d . T h e s e t r e n d s c o n t i n u e d u n t i l h e a r t r a t e a n d p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e r e a c h e d p l a t e a u s a b o v e a n d b e l o w t h e p r e d e n e r v a t i o n l e v e l s r e s p e c t i v e l y a t a b o u t 1 5 - 2 0 m i n a f t e r n e r v e s e c t i o n , a n d h y p e r t e n s i o n was m a i n t a i n e d . T h i s p a t t e r n o f c a r d i o v a s c u l a r c h a n g e was s e e n i n a l l b u t two o f t h e a n i m a l s a f t e r d e n e r v a t i o n . I n t h e s e t w o , a m a r k e d b u t t r a n s i t o r y b r a d y c a r d i a a n d h y p o t e n s i o n d e v e l o p e d u p o n d e n e r v a t i o n , l a s t i n g f o r 1 0 - 1 5 s e c , t h e n t h e c i r c u l a t o r y c h a n g e s f o l l o w e d t h e same t i m e c o u r s e a n d p a t t e r n as t h o s e p r e s e n t e d i n F i g u r e 4 . A l l a n i m a l s b e g a n t o d r i n k c o p i o u s l y w i t h i n a few m i n u t e s o f b a r o d e n e r v a t i o n , t a k i n g i n 0 . 5 - 1 l i t r e w i t h i n t h e f i r s t h o u r , a n d c o n t i n u e d t o d r i n k more f l u i d s t h r o u g h o u t t h e r e s t o f t h e s t u d y t h a n b e f o r e d e n e r v a t i o n . L o u d n o i s e s , t a l k i n g , t o u c h i n g t h e a n i m a l , o r a l t e r i n g t h e l i g h t i n g i n t h e l a b o r a t o r y a l l p r o d u c e d t r a n s i e n t c h a n g e s i n c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s , b u t t h e s e w e r e n o t c o n s i s t e n t i n e i t h e r d i r e c t i o n o r m a g n i t u d e . F o r e x a m p l e , t a p p i n g t h e o p e r a t i n g t a b l e w o u l d p r o d u c e f i r s t a n i n c r e a s e i n b l o o d p r e s s u r e , t h e n when r e p e a t e d a few m i n u t e s l a t e r , w o u l d r e s u l t i n a d e c r e a s e . T h e v a r i a b i l i t y o f h e a r t r a t e , b l o o d p r e s s u r e a n d h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e i n c r e a s e d a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n , a s i l l u s t r a t e d b y t h e a p p r o x i m a t e d o u b l i n g 84 i n t h e s t a n d a r d e r r o r s o f t h e s e c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s a t r e s t ( T a b l e 4 ) . F i g u r e 5 r e p r e s e n t s mean a r t e r i a l p r e s s u r e , h e a r t r a t e a n d h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e b e f o r e a n d up t o 16 d a y s f o l l o w i n g b a r o d e n e r v a t i o n . The r i s e i n b l o o d p r e s s u r e i l l u s t r a t e d i n t h e r e c o r d i n g i n F i g u r e 4 i s shown i n F i g u r e 5 t o h a v e i n c r e a s e d b y 20 % a t 24 h r s a f t e r d e n e r v a t i o n , a n d p r e s s u r e c o n t i n u e d t o r i s e p r o g r e s s i v e l y w i t h t i m e t o a p l a t e a u l e v e l a t 1 1 - 1 6 d a y s . T h e p r e s s u r e r i s e was due i n a c u t e b a r o d e n e r v a t e s t o a 70 % i n c r e a s e i n h e a r t r a t e , s i n c e p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e was u n c h a n g e d a t t h i s s t a g e . W i t h t i m e , t h e h e a r t r a t e f e l l t o a l e v e l i n t e r m e d i a t e b e t w e e n t h e i n t a c t a n d a c u t e l e v e l s , a n d b y 11 -16 d a y s p o s t d e n e r v a t i o n , h e a r t r a t e was s t i l l 40 % a b o v e t h e i n t a c t l e v e l . A s h e a r t r a t e d e c l i n e d , h o w e v e r , h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e g r a d u a l l y i n c r e a s e d t o d o u b l e t h e c o n t r o l v a l u e a n d t h i s c o n t r i b u t e d t o t h e m a i n t a i n e d h y p e r t e n s i o n . By t h e e n d o f t h e 16 d a y o b s e r v a t i o n p e r i o d t h e i n c r e a s e d p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e c o m b i n e d w i t h t h e c o n t i n u e d t a c h y c a r d i a r e s u l t e d i n a maximum b l o o d p r e s s u r e r i s e o f 75 mmHg, r e p r e s e n t i n g a n i n c r e a s e o f 40 % o v e r t h e p r e d e n e r v a t i o n l e v e l . O b s e r v a t i o n s w e r e n o t p r o l o n g e d b e y o n d 16 d a y s a f t e r n e r v e s e c t i o n b e c a u s e b l o o d p r e s s u r e b y t h i s t i m e h a d r e a c h e d t h e same l e v e l a s t h a t r e p o r t e d b y J o n e s (1973) i n d u c k s 3 0 - 5 0 d a y s p o s t -d e n e r v a t i o n . T h e t e r m " c h r o n i c " , when u s e d t o d e s c r i b e b a r o d e n e r v a t e s i n t h i s s t u d y , r e f e r s t o a n i m a l s i n w h i c h 85 F i g u r e 5. C a r d i o v a s c u l a r a d a p t a t i o n s t o b i l a t e r a l b a r o d e n e r v a t i o n . A r t e r i a l b l o o d p r e s s u r e ( M A P ) , h e a r t r a t e (HR) a n d h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e ( H L V R ) a r e g i v e n as mean + 1 S. D . f o r 15 o b s e r v a t i o n s i n 8 a n i m a l s . A s t e r i s k s (*) i n d i c a t e s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s f r o m t h e p r e d e n e r v a t i o n l e v e l ( P r e ) i n e a c h d a y g r o u p . T h e r a n g e o f d a y s p o s t d e n e r v a t i o n i n c l u d e d i n e a c h g r o u p i s g i v e n u n d e r t h e b a r s . 250r E 200h E 150h Q_ < 100 h 5 0 -0 -T 4 0 0 r c ? 300 a -° 200 cr x 100 pre 0 L 10r pre 86 1 2-3 4-5 6-7 8-10 11-16 X 1 2-3 A-5 6-7 8-10 11-16 3 V. CL > 8 -6 -4 h 2 0 ft p r e X X 1 2-3 4-5 6-7 8-10 11-16 87 b l o o d p r e s s u r e was t h e same as i n t h e b a r o d e n e r v a t e s o f J o n e s ( 1 9 7 3 ) , a n d " a c u t e " r e f e r s t o t h e c o n d i t i o n o f b a r o d e n e r v a t e s w i t h i n a few d a y s o f c o m p l e t e d e n e r v a t i o n , i n w h i c h b l o o d p r e s s u r e h a d n o t y e t r i s e n t o t h e l e v e l i n c h r o n i c a l l y d e n e r v a t e d a n i m a l s . 88 2) E f f e c t s of B e t a - R e c e p t o r B l o c k a d e on t h e C a r d i a c Response  t o B a r o d e n e r v a t i o n . Mean h e a r t r a t e i n u n t r e a t e d b a r o r e c e p t o r - i n t a c t ducks was 180 ± 15.9 (S. E. M.) b e a t s min-1 , and t h i s d i d n o t change a f t e r b e t a - b l o c k a d e (172 + 8.2 b e a t s m i n - 1 ) . A c u t e b a r o d e n e r v a t i o n produced a s i g n i f i c a n t i n c r e a s e i n h e a r t r a t e o f 32 %, t o 267 + 20 . 4 b e a t s m i n - 1 , b u t a d m i n i s t r a t i o n of p r o p r a n o l o l i n t h e s e a n i m a l s caused h e a r t r a t e t o f a l l t o a l e v e l (198 + 12.6 b e a t s m i n _ i ) n o t s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t from t h a t b e f o r e d e n e r v a t i o n . 89 3) H i n d L i m b S y m p a t h e t i c S t i m u l a t i o n T h e s i t e o f a c c e s s t o a s u b s t a n t i a l p o r t i o n o f t h e s y m p a t h e t i c v a s o c o n s t r i c t o r f i b r e s i n n e r v a t i n g t h e h i n d l i m b v a s c u l a t u r e was t h e p a r a v e r t e b r a l g a n g l i o n c h a i n c o n n e c t i v e j o i n i n g l u m b o s a c r a l s e g m e n t s 2 a n d 3 i n t h e d u c k . S t i m u l a t i o n a t t h i s l o c a t i o n g a v e t h e m o s t i n t e n s e v a s o c o n s t r i c t i o n o b t a i n e d a t a n y s i t e , t h e r e s p o n s e d e v e l o p i n g w i t h i n 1-2 s e c o f t h e s t a r t o f a s t i m u l u s p u l s e t r a i n , a n d r e a c h i n g a p l a t e a u l e v e l w i t h i n 5 -6 s e c a t a l l f r e q u e n c i e s o f s t i m u l a t i o n . V a r i o u s c o m b i n a t i o n s o f s t i m u l u s i n t e n s i t i e s a n d f r e q u e n c i e s a l w a y s p r o d u c e d p u r e v a s o c o n s t r i c t i o n h e r e . M a x i m a l s t i m u l a t i o n a t l o c a t i o n s r o s t r a l o r c a u d a l t o t h i s s i t e p r o d u c e d l e s s i n t e n s e v a s o c o n s t r i c t i o n , a n d i n two a n i m a l s u s e d i n t h e p r e l i m i n a r y l o c a t i o n e x p e r i m e n t s , v a s o d i l a t i o n r e s u l t e d f r o m s t i m u l a t i o n o f t h e c o n n e c t i v e b e t w e e n l u m b o s a c r a l s e g m e n t s 1 a n d 2 . A t t h i s l o c a t i o n , l o w i n t e n s i t i e s a n d h i g h f r e q u e n c i e s o f s t i m u l a t i o n ( 5 0 - 1 0 0 u A , >10 H z ) p r o d u c e d v a s o d i l a t i o n w h i l e h i g h e r i n t e n s i t i e s a n d l o w e r f r e q u e n c i e s r e s u l t e d i n v a s o c o n s t r i c t i o n . When t h e i n t e r g a n g l i o n i c c o n n e c t i v e was c u t b e t w e e n l u m b o s a c r a l s e g m e n t s 2 a n d 3 , h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e d e c r e a s e d b y 0 . 3 t o 2 . 9 P . R . IL i n b a r o r e c e p t o r - i n t a c t ( c o n t r o l ) a n i m a l s , a n d b y 1 .4 t o 2 . 8 4 P . R . U . i n b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s . T h i s d e c r e a s e r e p r e s e n t s a n a v e r a g e p r o p o r t i o n a l c h a n g e o f 26 % i n t h e d e n e r v a t e s , c o m p a r e d w i t h o n l y 9 % i n c o n t r o l a n i m a l s . S t i m u l a t i o n o f t h i s c o n n e c t i v e 90 i n two i n t a c t a n i m a l s a n d 4 b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s , a t s t i m u l u s i n t e n s i t i e s r a n g i n g f r o m 1 0 0 - 6 0 0 uA a n d f r e q u e n c i e s f r o m 0 . 2 - 3 0 Hz p r o d u c e d t h e f r e q u e n c y - r e s p o n s e c u r v e s o f F i g u r e 6. A t t h e h i g h e s t s t i m u l a t i o n f r e q u e n c y , r e s i s t a n c e t o f l o w i n t h e h i n d l i m b i n c r e a s e d n e a r l y 7 - f o l d i n b o t h g r o u p s . T h e p r e - s t i m u l a t i o n r e s i s t a n c e was h i g h e r i n t h e b a r o d e n e r v a t e s b u t t h e r e w e r e no d i f f e r e n c e s i n t h e f r e q u e n c y - r e s p o n s e c u r v e s , on a p r o p o r t i o n a l b a s i s , b e t w e e n t h e g r o u p s . I n b o t h c o n t r o l a n i m a l s a n d b a r o d e n e r v a t e s , t h e h i n d l i m b r e s p o n s e t o s y m p a t h e t i c s t i m u l a t i o n , a n d t o 50 u g i n t r a v e n o u s b o l u s e s o f p h e n y l e p h r i n e w e r e a b o l i s h e d f o l l o w i n g i n t r a v e n o u s i n j e c t i o n s o f t h e a l p h a - a d r e n e r g i c a n t a g o n i s t p h e n t o l a m i n e ( R e g i t i n e , C i b a - G e i g y C a n a d a L t d . , C a l g a r y , A l b e r t a ) a t d o s e s o f 1 . 7 - 2 . 0 mg k g - 1 b o d y w e i g h t . A l p h a -b l o c k a d e l a s t e d f o r a t l e a s t 30 m i n i n t h i s p r e p a r a t i o n , d u r i n g w h i c h t i m e h i n d l i m b r e s i s t a n c e was r e d u c e d b y 1 0 - 1 5 %. No v a s o d i l a t i o n o c c u r r e d d u r i n g s y m p a t h e t i c s t i m u l a t i o n a f t e r a l p h a - b l o c k a d e . 91 F i g u r e 6. E f f e c t s o f s y m p a t h e t i c g a n g l i o n c h a i n s t i m u l a t i o n on h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e (HLVR) i n i n t a c t a n d b a r o d e n e r v a t e d d u c k s . R e s i s t a n c e c h a n g e s a t e a c h s t i m u l a t i o n f r e q u e n c y a r e e x p r e s s e d a s : s t i m HLVR X 100 p r e s t i m HLVR E r r o r b a r s r e p r e s e n t 1 S. E . M . 6 o b s e r v a t i o n s i n 2 i n t a c t a n i m a l s a n d 6 o b s e r v a t i o n s i n 4 b a r o d e n e r v a t e s a r e p r e s e n t e d . 7 0 0 r E 600| -*-> in ^ 5 0 0 1 intact b a r o c l e n e r v a t e 14-18 clays I cr 4 0 0 3 0 0 2 0 0 100" 0 1 1 T 1 1 1 5 10 15 sympathetic stim freq. 2 0 25 3 0 Hz to to 93 4) H i n d L i m b A r t e r y S t r u c t u r a l A n a l y s i s T h e two b a r o r e c e p t o r - i n t a c t ( c o n t r o l ) a n i m a l s h a d a r t e r i a l b l o o d p r e s s u r e s o f 162 + 7 a n d 156 + 8 mmHg (mean + S. E . M . ) , w h i l e p r e s s u r e s i n t h e two b a r o d e n e r v a t e s w e r e 195 + 12 a n d 206 + 15 mmHg (n=5 f o r e a c h a n i m a l i n b o t h g r o u p s ) . T h e r e a p p e a r e d t o b e no g r o s s d i f f e r e n c e s i n t h e a r t e r i a l t r e e s d i s s e c t e d f r o m t h e 4 h i n d l i m b s o f e a c h g r o u p . T h e same g e n e r a l b r a n c h i n g s t r u c t u r e a n d v e s s e l s e g m e n t a t i o n was common t o b o t h g r o u p s , w i t h m i n o r d i f f e r e n c e s i n t h e l o c a t i o n s o f b r a n c h e s s m a l l e r t h a n 4 0 0 - 5 0 0 um i n d i a m e t e r . M o s t o f t h e s e c t i o n s w e r e c i r c u l a r i n c r o s s - s e c t i o n ( F i g u r e 7 ) , w i t h a s h a r p l y d e l i n e a t e d s e p a r a t i o n b e t w e e n t h e t u n i c a m e d i a a n d t h e t u n i c a a d v e n t i t i a . No c r e n e l l a t i o n o f t h e i n t i m a was o b s e r v e d i n a n y o f t h e s e c t i o n s , n o r d i d t h e m e d i a l l a m e l l a e v a r y i n a p p e a r a n c e among s e c t i o n s o f s i m i l a r d i a m e t e r s f r o m d i f f e r e n t a n i m a l s , i n d i c a t i n g t h a t t h e i n t r a v a s c u l a r p r e s s u r e l e v e l d u r i n g f i x a t i o n was h i g h e n o u g h t o h a v e p r e v e n t e d s i g n i f i c a n t v e s s e l w a l l c o l l a p s e , a n d t h u s t h e a p p e a r a n c e o f t h e s e v e s s e l s i n c r o s s - s e c t i o n was l i k e l y t o h a v e b e e n a g o o d r e p r e s e n t a t i o n o f t h e i r i n v i v o s t a t e . I n n o n e o f t h e s e c t i o n s was a s u b s t a n t i a l s u b e n d o t h e l i u m a p p a r e n t i n t h e i n t i m a , e v e n i n t h e l a r g e s t a r t e r i a l s e c t i o n s f r o m t h e i s c h i a t i c a r t e r y e x a m i n e d u n d e r h i g h m a g n i f i c a t i o n . W i t h i n t h e m e d i a i n s e c t i o n s o f a l l d i a m e t e r s f r o m b o t h g r o u p s , a h i g h l y o r g a n i z e d l a m e l l a r s t r u c t u r e was e v i d e n t , p a r t i c u l a r l y when s e c t i o n s w e r e v i e w e d u n d e r p o l a r i z e d 94 F i g u r e 7. Photographs of s e c t i o n s of the i s c h i a t i c a r t e r i e s from a normotensive (a, INT) and a h y p e r t e n s i v e (b, DEN) duck. S e c t i o n s were cut a t 60 um t h i c k n e s s , and the s c a l e bars r e p r e s e n t 500 um i n each photograph. The arrows r e p r e s e n t the measuring p o i n t s between which i n s i d e diameter ( I . D.) and o u t s i d e diameter (0. D.) were taken. 96 l i g h t , b u t w i t h o u t t h e u s e o f s p e c i f i c s t a i n i n g t e c h n i q u e s , i t c o u l d n o t b e d e t e r m i n e d w h e t h e r t h e s e l a m e l l a e w e r e c o m p o s e d o f s m o o t h m u s c l e a l o n e , o r a c o m b i n a t i o n o f s m o o t h m u s c l e a n d e l a s t i c o r c o l l a g e n o u s f i b r e s . C o n s e q u e n t l y , no d i f f e r e n c e s i n l a m e l l a r makeup c o u l d b e d i s t i n g u i s h e d b e t w e e n s e c t i o n s f r o m i n t a c t a n d h y p e r t e n s i v e a n i m a l s i n t h i s s t u d y . S c a t t e r p l o t s o f i n t e r n a l d i a m e t e r v e r s u s w a l l c r o s s -s e c t i o n a l a r e a f o r t h e e n t i r e r a n g e o f a r t e r i a l d i a m e t e r s m e a s u r e d i n t h i s s t u d y a r e p r e s e n t e d i n F i g u r e 8a ( i n t a c t ) a n d 8b ( b a r o d e n e r v a t e d ) . D i a m e t e r s r a n g e d f r o m 85 t o 2200 um, a n d t h e s h a p e s o f t h e p l o t s i n t h e two g r o u p s i n d i c a t e s a n o n - l i n e a r r e l a t i o n s h i p b e t w e e n d i a m e t e r a n d a r e a : l a r g e r a r t e r i e s i n b o t h g r o u p s h a d h e a v i e r w a l l s i n p r o p o r t i o n t o t h e i r d i a m e t e r s , t h a n d i d s m a l l e r a r t e r i e s . A s t r i k i n g f e a t u r e o f t h e s e d a t a i s t h e c l u m p i n g o f p o i n t s a t l a r g e r d i a m e t e r s i n b o t h g r o u p s ; t h i s i s t h e r e s u l t n o t o f m i s s i n g v a l u e s , b u t o f t h e n a t u r a l s e g m e n t a t i o n o f t h e v e s s e l s a s b r a n c h i n g o c c u r s i n t h e v a s c u l a r t r e e . S u p e r p o s i t i o n o f t h e two p l o t s showed t h a t t h e y a p p e a r e d v e r y s i m i l a r e x c e p t a t l a r g e r d i a m e t e r s . F o r a more d e t a i l e d c o m p a r i s o n , t h e d a t a i n e a c h p l o t w e r e p a r t i t i o n e d b y d i a m e t e r i n t o a l o w a n d a h i g h r a n g e , r e p l o t t e d on e n l a r g e d s c a l e s , a n d e x a m i n e d f o r s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s ( F i g u r e 9 ) . F o r p u r p o s e s o f c o m p a r i s o n , a r e a a n d d i a m e t e r on t h e s e l i m i t e d p a r t s o f t h e c u r v e s w e r e a s s u m e d t o h a v e l i n e a r c o - r e l a t i o n s h i p s , a n d r e g r e s s i o n l i n e s w e r e d r a w n 97 F i g u r e 8. R e l a t i o n s h i p b e t w e e n i n s i d e d i a m e t e r ( I . D . ) a n d w a l l c r o s s - s e c t i o n a l a r e a f o r h i n d l i m b a r t e r i e s i n i n t a c t a n d b a r o d e n e r v a t e d (14 d a y ) d u c k s . a ) D a t a f r o m i n t a c t a n i m a l s (164 c r o s s - s e c t i o n s f r o m 4 h i n d l i m b s i n 2 a n i m a l s ) ; b ) d e n e r v a t e s (163 s e c t i o n s , 4 h i n d l i m b s i n 2 a n i m a l s ) . 98 csi CC < 2.0 1.5 1.0 0.5 a) Intact +++ +++ + + + 0 500 1000 1500 2000 2500 CNJ CC < 2.0 1.5 1.0 05 b) Den • . * ***** **" + 0 500 1000 I.D. 1500 2000 2500 microns 99 F i g u r e 9. I n s i d e d i a m e t e r s a n d w a l l c r o s s - s e c t i o n a l a r e a s f o r two d i a m e t e r r a n g e s o f h i n d l i m b a r t e r i e s i n i n t a c t s ( a ) a n d b a r o d e n e r v a t e s ( b ) . D a t a i n t h i s f i g u r e h a v e b e e n a b s t r a c t e d f r o m F i g u r e 8 f o r r e g r e s s i o n a n a l y s i s . R e g r e s s i o n l i n e s w e r e f i t t e d b y t h e l e a s t - s q u a r e s m e t h o d . b) DEN 101 t h r o u g h t h e p o i n t s on e a c h g r a p h u s i n g a l e a s t - s q u a r e s c o m p u t e r p r o g r a m ( S , B e c k e r a n d C h a m b e r s , 1 9 8 4 ) . T h e r e g r e s s i o n f i t s a r e s i g n i f i c a n t f o r a l l d a t a s e t s ( F - t e s t ) , a n d t h e r e a r e s i g n i f i c a n t s i m p l e l i n e a r c o r r e l a t i o n s b e t w e e n a r e a a n d i n t e r n a l d i a m e t e r o v e r t h e s e d i a m e t e r r a n g e s . T h e s l o p e o f t h e r e g r e s s i o n l i n e o f t h e d a t a f o r l a r g e r a r t e r i e s f r o m b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s was s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t f r o m t h a t f o r i n t a c t a n i m a l s , t h e s l o p e f o r b a r o d e n e r v a t e s b e i n g s t e e p e r . T h i s i n d i c a t e s t h a t , i n b a r o d e n e r v a t e s , a r t e r i e s o v e r t h i s a d m i t t e d l y l i m i t e d d i a m e t e r r a n g e h a v e s i g n i f i c a n t l y t h i c k e r w a l l s t h a n do t h o s e o f t h e same i n t e r n a l d i a m e t e r i n i n t a c t a n i m a l s . T h e r e was no s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e b e t w e e n d a t a f r o m i n t a c t a n d b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s i n t h e a r e a - d i a m e t e r r e l a t i o n s h i p o v e r t h e s m a l l e r d i a m e t e r r a n g e . 102 D I S C U S S I O N B l o o d p r e s s u r e , h e a r t r a t e , h i n d l i m b b l o o d f l o w a n d h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e 5 -7 d a y s a f t e r a o r t i c n e r v e s n a r e s w e r e i m p l a n t e d ( F i g u r e 5 , P r e ) w e r e w i t h i n t h e r a n g e o f n o r m a l v a l u e s r e p o r t e d f o r i n t a c t d u c k s ( B u t l e r a n d J o n e s , 1968; D j o j o s u g i t o e t a l . . 1969; K o b i n g e r a n d O d a , 1969; B u t l e r a n d J o n e s , 1971; J o n e s , 1973; B e c h a n d J o h a n s e n , 1980; M i l l a r d , 1980; L i l l o a n d J o n e s , 1 9 8 2 a , 1982b) a n d f o r d u c k s w h i c h h a d b e e n s h a m - o p e r a t e d as c o n t r o l s i n c h r o n i c b a r o d e n e r v a t i o n e x p e r i m e n t s ( J o n e s , 1973; L i l l o a n d J o n e s , 1 9 8 2 a , 1 9 8 2 b ) . T h e l a c k o f c i r c u l a t o r y d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e c o n t r o l g r o u p i n t h e p r e s e n t e x p e r i m e n t s a n d i n t a c t a n i m a l s f r o m o t h e r s t u d i e s i s t h e r e f o r e t a k e n as e v i d e n c e t h a t c o n t r o l a n i m a l s i n t h i s s t u d y h a d f u l l y r e c o v e r e d f r o m a n y a f t e r - e f f e c t s o f a n a e s t h e t i c o r t h e o p e r a t i o n t o i m p l a n t t h e s n a r e s , b e f o r e b a r o d e n e r v a t i o n was p e r f o r m e d b y r e m o v i n g t h e s n a r e s . I t f o l l o w s t h a t a n y c a r d i o v a s c u l a r c h a n g e s o c c u r r i n g i n t h e s e a n i m a l s , o n c e b a r o d e n e r v a t e d , w e r e s o l e l y t h e c o n s e q u e n c e o f b a r o r e c e p t o r l o s s . T h e l a g t i m e o f 7 0 0 - 8 0 0 ms f r o m t h e b e g i n n i n g o f t h e p h e n y l e p h r i n e - i n d u c e d p r e s s u r e r i s e t o t h e f i r s t s l o w i n g o f t h e h e a r t i n d u c k s ( F i g u r e 3a) was n o t a n a r t e f a c t o f m e a s u r e m e n t o f t h e p r e s s u r e , b e c a u s e t h e a r t e r i a l c a n n u l a t i p was w i t h i n a f ew mm o f t h e b a r o r e c e p t o r s i t e , a n d d e l a y i n t h e w r i t i n g o f t h e p r e s s u r e s i g n a l o n t h e c h a r t r e c o r d e r was 103 n e g l i g i b l e . T h i s l a t e n c y was a b o u t d o u b l e t h e v a l u e e s t i m a t e d b y P i c k e r i n g a n d D a v i e s (1973) i n h u m a n s , f o r much s m a l l e r p r e s s u r e r i s e s , a n d s u c h a l o n g r e s p o n s e t i m e i n t h e p r e s e n t e x p e r i m e n t s means t h a t t h e s l o p e o f t h e l i n e r e l a t i n g c a r d i a c i n t e r v a l t o p r e s s u r e r i s e on a b e a t - b y - b e a t b a s i s i s o f no u s e i n d u c k s a s a m e a s u r e o f t h e s e n s i t i v i t y o f t h e b a r o r e f l e x - c a r d i a c r e s p o n s e , s i n c e p r e s s u r e i s o b v i o u s l y n o t r e g u l a t e d on a b e a t - b y - b e a t b a s i s . T h e m o s t u s e f u l i n d i c a t o r o f b a r o r e f l e x - c a r d i a c f u n c t i o n was t h e m a g n i t u d e o f t h e c h a n g e i n h e a r t r a t e f o r a g i v e n r i s e i n a r t e r i a l p r e s s u r e , w h i c h was - 1 . 1 6 b e a t s m i n - 1 m m H g - 1 . T h i s was t h e same s e n s i t i v i t y a s t h a t r e p o r t e d b y M i l l a r d (1980) i n A n a s  b o s c a s . a n o t h e r s p e c i e s o f d o m e s t i c d u c k . T h e f a c t t h a t no r e t u r n o f t h e c a r d i a c r e s p o n s e t o p r e s s u r e e l e v a t i o n s o c c u r r e d o v e r t h e 16 d a y o b s e r v a t i o n p e r i o d shows t h a t t h e s n a r e m e t h o d o f d e n e r v a t i o n u s e d i n t h i s s t u d y p r e v e n t e d r e i n n e r v a t i o n o f t h e a r t e r i a l b a r o r e c e p t o r s , a n d t h a t no o t h e r r e c e p t o r g r o u p a s s u m e d a r t e r i a l p r e s s u r e - r e l a t e d c o n t r o l o f t h e h e a r t i n t h e i r s t e a d . T h e i m m e d i a t e c a r d i o v a s c u l a r a d j u s t m e n t s t o s n a r e w i t h d r a w a l i n d u c k s ( F i g u r e 4) w e r e l e s s e x t r e m e t h a n t h o s e n o t e d b y L u d b r o o k e t a l . . ( 1985) i n r a b b i t s , i n w h i c h t r a n s i e n t b r a d y c a r d i a a n d h y p o t e n s i o n o c c u r r e d i n 5 o f 6 r a b b i t s b a r o d e n e r v a t e d b y c r u s h i n g one c a r o t i d s i n u s n e r v e w i t h a s n a r e . I n t h e i r e x p e r i m e n t s , t h e o t h e r c a r o t i d s i n u s n e r v e a n d b o t h a o r t i c n e r v e s h a d p r e v i o u s l y b e e n s e c t i o n e d 104 d u r i n g t h e s u r g e r y t o i m p l a n t t h e s n a r e . A f t e r an i n i t i a l p r e s s u r e a n d h e a r t r a t e r i s e w h i c h p e a k e d a t 1 0 - 1 5 m i n p o s t -d e n e r v a t i o n , L u d b r o o k e t a l . ( 1985) r e p o r t e d a n e t d e c l i n e i n b o t h v a r i a b l e s o v e r t h e n e x t week i n r a b b i t s , t o a p l a t e a u s i g n i f i c a n t l y a b o v e t h e p r e - d e n e r v a t i o n l e v e l . I n d u c k s , h o w e v e r , t h e i m m e d i a t e r i s e i n p r e s s u r e ( F i g u r e 4) was n o t m o d e r a t e d , b u t c o n t i n u e d t o i n c r e a s e u n t i l 16 d a y s p o s t -d e n e r v a t i o n , w h i l e h e a r t r a t e f o l l o w e d t h e same p a t t e r n o f i n c r e a s e a n d d e c l i n e ( F i g u r e 5) s e e n i n r a b b i t s . T h e r e i s a t p r e s e n t no g e n e r a l a g r e e m e n t t h a t a r t e r i a l b a r o d e n e r v a t i o n a l w a y s p r o d u c e s w h a t e a r l i e r w o r k e r s t e r m e d " n e u r o g e n i c " h y p e r t e n s i o n (Heymans a n d N e i l , 1 9 5 8 ) . C h r o n i c h y p e r t e n s i o n c o n s e q u e n t t o t o t a l a r t e r i a l b a r o d e n e r v a t i o n h a s b e e n d e m o n s t r a t e d i n c o n s c i o u s d o g s m o n i t o r e d 2-4 wk p o s t -d e n e r v a t i o n ( M c R i t c h i e e t a l . , 1 9 7 6 ) , up t o 1 y r ( S c h e r a n d I t o , 1 9 7 9 ) , a n d f o r more t h a n a y e a r a f t e r d e n e r v a t i o n ( I t o a n d S c h e r , 1 9 8 1 ) . M a i n t a i n e d h y p e r t e n s i o n i n b a r o d e n e r v a t e s h a s a l s o b e e n r e p o r t e d i n r a b b i t s t o 8 d a y s p o s t - d e n e r v a t i o n ( A l e x a n d e r a n d de C u i r , 1970; B l o m b e r r y a n d K o r n e r , 1979; K o r n e r , H e a d a n d B a d o e r , 1984) a n d i n s i n o - a o r t i c a l l y d e n e r v a t e d f e t a l s h e e p t h r o u g h t h e l a s t t h i r d o f g e s t a t i o n ( Y a r d l e y e t a l . , 1 9 8 3 ) . C o w l e y , L i a r d a n d G u y t o n (1973) r e p o r t e d t h a t , i n d o g s m o n i t o r e d o v e r 24 h o u r p e r i o d s , e x t e n s i v e a n d m e t i c u l o u s l y p e r f o r m e d b a r o d e n e r v a t i o n d i d n o t p r o d u c e m a i n t a i n e d h y p e r t e n s i o n o v e r t h e c o u r s e o f a y e a r o r l o n g e r , a l t h o u g h t h e l a b i l i t y o f b l o o d p r e s s u r e was d o u b l e d 105 i n t h e s e a n i m a l s . T h e same r e s u l t was r e p o r t e d b y Norman e t a l ( 1981 ) a n d B u c h h o l z e t a l . ( 1986) i n r a t s m o n i t o r e d a t 30 d a y s p o s t - d e n e r v a t i o n . I t o a n d S c h e r (1981) c o n t e n d e d t h a t t h e r e p o r t e d l a c k o f c h r o n i c h y p e r t e n s i o n i n s i n o - a o r t i c d e n e r v a t e s was due t o i n c o m p l e t e b a r o d e n e r v a t i o n , w h i l e C o w l e y (1979) a n d c o - w o r k e r s m a i n t a i n t h a t " a p p a r e n t " l o n g -t e r m h y p e r t e n s i o n i n d e n e r v a t e s was a n a r t e f a c t o f t h e p r o t o c o l u s e d b y o t h e r w o r k e r s f o r m o n i t o r i n g b l o o d p r e s s u r e . I n r a b b i t s , h e a r t r a t e " r e s e t s " t o n e a r l y n o r m a l l e v e l s ( A l e x a n d e r a n d d e C u i r , 1970) a f t e r a p e r i o d o f b a r o d e n e r v a t i o n s i m i l a r t o t h a t i n t h e c h r o n i c d e n e r v a t i o n s t u d y o f J o n e s (1973) i n d u c k s , i n w h i c h b o t h h e a r t r a t e a n d b l o o d p r e s s u r e r e m a i n e d m a r k e d l y e l e v a t e d . S i m i l a r c h r o n i c h y p e r t e n s i o n a n d t a c h y c a r d i a w e r e a l s o r e p o r t e d i n d u c k s b y L i l l o a n d J o n e s ( 1 9 8 2 b ) . I n my s t u d y , b a r o d e n e r v a t e d d u c k s k e p t i n c a g e s i n a c o n s t a n t e n v i r o n m e n t , h a n d l e d d a i l y , a n d l i g h t l y r e s t r a i n e d on a n o p e r a t i n g t a b l e f o r u p t o 4-6 h o u r s w i t h minimum d i s t u r b a n c e , showed c o n t i n u e d i n c r e a s e s i n b l o o d p r e s s u r e a t e a c h s u c c e s s i v e r e c o r d i n g s e s s i o n o v e r t h e c o u r s e o f 16 d a y s p o s t - d e n e r v a t i o n ( F i g u r e 5 ) . T h e s e a n i m a l s a p p e a r e d t o b e w e l l a d a p t e d t o , a n d r e l a x e d i n , t h e r e c o r d i n g e n v i r o n m e n t b y t h e e n d o f t h e c o n t r o l r e c o r d i n g s e s s i o n s b e f o r e d e n e r v a t i o n , a n d t h e r e c o r d i n g p r o t o c o l a n d l a b o r a t o r y e n v i r o n m e n t do n o t a p p e a r t o h a v e b e e n i m p o r t a n t f a c t o r s i n t h e h y p e r t e n s i o n f o l l o w i n g b a r o d e n e r v a t i o n . I n f a c t , b o t h c o n t r o l a n d 106 b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s w o u l d o f t e n f a l l a s l e e p f o r p o r t i o n s o f t h e r e c o r d i n g s e s s i o n s , w i t h s l i g h t c h a n g e s i n c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s . On a g i v e n r e c o r d i n g d a y , b l o o d p r e s s u r e s a n d h e a r t r a t e s w e r e e l e v a t e d when t h e b a r o d e n e r v a t e s w e r e f i r s t p u t o n t h e t a b l e f o r o b s e r v a t i o n , b u t w i t h i n 15 -20 m i n t h e s e v a r i a b l e s h a d s t a b i l i z e d t o l o w e r l e v e l s w h i c h w e r e m a i n t a i n e d t h r o u g h o u t t h e r e s t o f t h e r e c o r d i n g s e s s i o n . I n d u c k s , t h e r e f o r e , c h r o n i c h y p e r t e n s i o n seems t o b e a g e n u i n e r e s u l t o f l o s s o f t h e b a r o r e c e p t o r s , a n d n o t a n a r t e f a c t o f t h e m o n i t o r i n g p r o c e d u r e . T h i s h y p e r t e n s i o n was a c c o m p a n i e d b y a m a i n t a i n e d i n c r e a s e i n p r e s s u r e l a b i l i t y , a f e a t u r e o f c h r o n i c b a r o d e n e r v a t e s w h i c h h a s a l s o b e e n r e p o r t e d i n d o g s ( C o w l e y , L i a r d a n d G u y t o n , 1 9 7 3 ) . H e a r t r a t e i n b a r o r e c e p t o r - i n t a c t d u c k s a t r e s t i s s e t b y v a g a l a c t i v i t y a l o n e , b e c a u s e when t h e s y m p a t h e t i c c a r d i a c e f f e c t o r s w e r e b l o c k e d w i t h p r o p r a n o l o l , no c h a n g e i n h e a r t r a t e o c c u r r e d . A f t e r a c u t e b a r o d e n e r v a t i o n , h o w e v e r , h e a r t r a t e was d r i v e n up b y a n i n c r e a s e i n s y m p a t h e t i c c a r d i a c o u t f l o w ; no c h a n g e i n c a r d i a c v a g a l d r i v e o c c u r r e d a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n , b e c a u s e h e a r t r a t e r e t u r n e d t o t h e p r e d e n e r v a t i o n l e v e l i n t h e s e a n i m a l s a f t e r b e t a - b l o c k a d e . B l o o d p r e s s u r e d o e s n o t d e c r e a s e a s h e a r t r a t e d e c l i n e s w i t h t i m e a f t e r d e n e r v a t i o n ( F i g u r e 5 ) , s o t h e i n c r e a s e s i n p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e o c c u r i n g i n t h e h i n d l i m b a r e l i k e l y t o b e r e p r e s e n t a t i v e o f r e s i s t a n c e c h a n g e s t h r o u g h o u t t h e 107 v a s c u l a r b e d s o f t h e b o d y , a n d a p p e a r t o b e c u m u l a t i v e w i t h t i m e . One o f t h e m e c h a n i s m s d i s c u s s e d b y F o l k o w (1982) i n t h e g e n e s i s o f m a m m a l i a n h y p e r t e n s i o n i s " s t r u c t u r a l r e s e t t i n g " , o r a d e c r e a s e i n t h e r a t i o o f a r t e r i a l w a l l t h i c k n e s s t o l u m e n r a d i u s ( w / r ) . I f a v e s s e l w a l l b e c o m e s t h i c k e r a t a c o n s t a n t r a d i u s , a s a c o n s e q u e n c e o f s t r u c t u r a l a d a p t a t i o n t o i n c r e a s e d p r e s s u r e ( a r t e r i a l w a l l h y p e r t r o p h y i n h y p e r t e n s i o n , F u r u y a m a , 1962) t h e n t h e same t o n i c l e v e l o f s y m p a t h e t i c d r i v e t o t h e s m o o t h m u s c l e s i n t h a t w a l l a f t e r h y p e r t r o p h y s h o u l d p r o d u c e a g r e a t e r d e g r e e o f l u m e n r e d u c t i o n a n d t h u s r e s u l t i n h i g h e r r e s i s t a n c e t o f l o w t h a n b e f o r e t h e s t r u c t u r a l a l t e r a t i o n . S i n c e b l o o d f l o w i n a v a s c u l a r b e d w i l l c h a n g e i n p r o p o r t i o n t o t h e f o u r t h p o w e r o f t h e c h a n g e i n r a d i u s o f t h e v e s s e l s i n t h a t b e d , o n l y a s m a l l d e g r e e o f w a l l h y p e r t r o p h y , w i t h no c h a n g e i n t o n i c s y m p a t h e t i c d r i v e , w o u l d p r o d u c e t h e d o u b l i n g o f h i n d l i m b r e s i s t a n c e s e e n i n t h e b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s o f F i g u r e 5. No s t r u c t u r a l a n a l y s i s o f t h e v a s c u l a t u r e i n h y p e r t e n s i v e b i r d s h a s b e e n r e p o r t e d , a l t h o u g h t h e r e h a s b e e n a l a r g e amount o f w o r k d o n e i n t h i s a r e a i n mammals i n r e c e n t y e a r s . T h e u s u a l m e t h o d f o r e s t i m a t i n g c h a n g e s i n w / r i n h y p e r t e n s i v e mammals d e p e n d s o n t h e c o n s t a n t - f l o w p e r f u s i o n o f i s o l a t e d h i n d - q u a r t e r v a s c u l a r b e d s i n a g e - a n d w e i g h t -m a t c h e d n o r m o t e n s i v e a n d h y p e r t e n s i v e r a t s , i n w h i c h a r t e r i a l i n f l o w p r e s s u r e , v e n o u s o u t f l o w p r e s s u r e , a n d b l o o d f l o w a r e m e a s u r e d . F r o m t h e s e v a r i a b l e s , p r e - a n d p o s t c a p i l l a r y 108 r e s i s t a n c e s a r e c a l c u l a t e d a n d t h e c o n t r i b u t i o n o f a r t e r i o l a r r e s i s t a n c e t o t h e t o t a l r e s i s t a n c e o f t h e v a s c u l a r b e d i s t h e n e s t i m a t e d . A n y d i f f e r e n c e s i n b e h a v i o u r o f t h e b e d s i n t h e two g r o u p s i s a t t r i b u t e d t o s t r u c t u r a l c h a n g e s i n t h e r e s i s t a n c e v e s s e l s ( L u n d g r e n e t a l . . 1974; F o l k o w , 1976; F o l k o w e t _ a l . , 1 9 7 7 , 1978; N o r d l a n d e r a n d F r i b e r g , 1 9 8 5 ) . T h e d a t a p r e s e n t e d i n F i g u r e 5 show t h a t h i n d l i m b r e s i s t a n c e i s e l e v a t e d i n h y p e r t e n s i v e d u c k s , b u t t h e m o r p h o l o g i c a l c o n f i r m a t i o n o f s u c h a f u n c t i o n a l r e s i s t a n c e c h a n g e i s n o t e a s i l y a c c o m p l i s h e d , p a r t i c u l a r l y i f t h e m a j o r i t y o f t h e s t r u c t u r a l a d a p t a t i o n i s o c c u r r i n g a t t h e a r t e r i o l a r l e v e l , a s F o l k o w (1982) a n d o t h e r s h a v e s u g g e s t e d . M o s t o f t h e m o r p h o l o g i c a l s t u d i e s i n h y p e r t e n s i v e mammals h a v e b e e n on l a r g e r v e s s e l s r a n g i n g f r o m t h e a o r t a t o t h e s m a l l a r t e r i e s ( F u r u y a m a , 1962; W o l i n s k y , 1970; W o l i n s k y a n d G l a g o v , 1967; S h o r t , 1966; a n d F r i e d m a n , N a k a s h i m a a n d M a r , 1 9 7 1 ) . S e v e r a l t e c h n i q u e s h a v e b e e n u s e d f o r m o r p h o m e t r y o f a r t e r i a l s e c t i o n s w i t h v a r y i n g d e g r e e s o f s u c c e s s . T h e r e s u l t s o f F u r u y a m a (1962) w i t h r e g a r d t o t h e m e a s u r e d w a l l t h i c k n e s s a r e d u b i o u s b e c a u s e h e d i d n o t c o n t r o l f o r t h e e f f e c t s o f f i x a t i o n o n t h e d i m e n s i o n s o f t h e m a t e r i a l u s e d i n h i s s t u d y . S e c t i o n a l w a l l t h i c k n e s s , f o r a f i x e d c r o s s -s e c t i o n a l a r e a , w i l l d e p e n d on t h e amount o f p r e s s u r e i n t h e v e s s e l , w h i c h s e t s t h e w a l l t e n s i o n a t t h e t i m e o f f i x a t i o n . I n t h e s t u d y b y F u r u y a m a , some f i x a t i o n was c a r r i e d o u t b y s i m p l e i m m e r s i o n , w i t h o u t p r e s s u r i z i n g t h e v a s c u l a t u r e , a n d 109 t h e r e s u l t was a c r e n e l l a t e d a n d d e f i n i t e l y n o n - p h y s i o l o g i c a l l u m e n b o r d e r , a s p o i n t e d o u t b y S h o r t ( 1 9 6 6 ) . L e e (1986) h a s s t a t e d t h a t b o t h t h e p h y s i o l o g i c a l s t a t e o f t h e v e s s e l s a t t h e t i m e o f f i x a t i o n ( w h e t h e r c o n t r a c t e d o r r e l a x e d ) , a n d t h e v a r i a b l e s s e l e c t e d f o r c o m p a r i s o n b e t w e e n n o r m a l a n d p a t h o l o g i c a l v e s s e l s , c a n i n d u c e e r r o r s i n t h e c o n c l u s i o n s r e a c h e d f r o m s u c h s t u d i e s . I m m e r s i o n f i x a t i o n c a u s e s t h e v e s s e l s t o c o l l a p s e a n d d i s t o r t , s o t h e m e t h o d u s e d i n t h e p r e s e n t s t u d y was f i x a t i o n b y p e r f u s i o n , a t a r e a s o n a b l e p h y s i o l o g i c a l p r e s s u r e , w i t h a v a s o d i l a t o r i n b o t h t h e f l u s h i n g f l u i d a n d t h e f i x a t i v e t o e n s u r e t h a t t h e v e s s e l s w e r e m a x i m a l l y r e l a x e d . I f w a l l t h i c k e n i n g i s o c c u r r i n g as a r e s u l t o f h y p e r t e n s i o n i n b a r o d e n e r v a t e d d u c k s , t h e m o s t r e a s o n a b l e v a r i a b l e t o m e a s u r e f o r c o m p a r i s o n w i t h c o n t r o l s w o u l d b e a r t e r i a l w a l l c r o s s - s e c t i o n a l a r e a , b e c a u s e a r e a , u n l i k e w a l l t h i c k n e s s , i s i n d e p e n d e n t o f t h e v e s s e l d i a m e t e r a s l o n g as t h e v e s s e l i s c i r c u l a r i n c r o s s - s e c t i o n . T h e o r e t i c a l l y , i f a g i v e n v e s s e l w e r e t o d e v e l o p a t h i c k e r w a l l a f t e r b e i n g s u b j e c t e d t o a h i g h e r p r e s s u r e f o r a p e r i o d o f t i m e , t h e n t h e w a l l a r e a s h o u l d b e g r e a t e r t h a n t h a t o f a n e q u i v a l e n t v e s s e l i n a n o r m o t e n s i v e . a n i m a l . T h i s was t h e b a s i s f o r my c o m p a r i s o n b e t w e e n c o n t r o l a n d h y p e r t e n s i v e a n i m a l s . E v e n t h o u g h one m i g h t e x p e c t t h e i n t e r n a l d i a m e t e r s o f a r t e r i e s f r o m t h e two g r o u p s o f a n i m a l s t o b e d i f f e r e n t i n v i v o , due t o t h e h i g h e r b l o o d p r e s s u r e i n t h e d e n e r v a t e s , i t m u s t b e 110 a p p r e c i a t e d t h a t t h e v e s s e l s w e r e i n i t i a l l y p a r t o f t h e same p o p u l a t i o n . T h i s means t h a t v e s s e l s f r o m b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s w o u l d h a v e h a d t h e same w a l l a r e a s a t t h e same i n t e r n a l p r e s s u r e s ( a n d d i a m e t e r s ) a s t h o s e i n t h e i n t a c t a n i m a l s i f no c h a n g e i n w a l l s t r u c t u r e h a d o c c u r r e d . I t h e r e f o r e s e l e c t e d i n t e r n a l d i a m e t e r a s t h e i n d e p e n d e n t v a r i a b l e f o r p l o t t i n g a g a i n s t w a l l c r o s s - s e c t i o n a l a r e a t o c o m p a r e v e s s e l m o r p h o l o g y i n t h e two g r o u p s o f d u c k s . T h e a r e a f o r a g i v e n i n t e r n a l d i a m e t e r i s g r e a t e r i n b a r o d e n e r v a t e d d u c k s t h a n i n c o n t r o l a n i m a l s , i n t h e l a r g e r h i n d l i m b v e s s e l s ( F i g u r e 9 ) , a n d t h e r e f o r e may c o n t r i b u t e t o t h e c h r o n i c r i s e i n h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e . A c c o r d i n g t o t h e t h e o r y p r e s e n t e d b y F o l k o w ( 1 9 8 2 ) , t h i s f i n d i n g i s t h e o p p o s i t e t o t h a t p r e d i c t e d i n m a m m a l i a n h y p e r t e n s i v e s on t h e b a s i s o f p h y s i o l o g i c a l m e a s u r e m e n t s : a r t e r i a l h y p e r t r o p h y s h o u l d o c c u r t o a g r e a t e r d e g r e e t o w a r d s t h e a r t e r i o l a r l e v e l . T h e t e c h n i q u e u s e d i n t h e p r e s e n t s t u d y d i d n o t a l l o w e s t i m a t i o n s o f w a l l a r e a s i n v e s s e l s s m a l l e r t h a n 8 0 - 1 0 0 um i n d i a m e t e r w i t h a n y r e l i a b l i l i t y , s o a w h o l e r a n g e o f s t r u c t u r a l a d a p t a t i o n s may h a v e b e e n m i s s e d . T h e r e i s e v i d e n c e i n i n t a c t , n o r m o t e n s i v e d u c k s t h a t c o n d u i t v e s s e l s i n t h e s i z e r a n g e e x a m i n e d i n t h e p r e s e n t s t u d y make a 2 0 - 3 0 % c o n t r i b u t i o n t o r e s t i n g h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e ( F o l k o w e t a l . , 1 9 6 6 ) , s o i n b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s w i t h a r t e r i a l w a l l t h i c k e n i n g , t h e c o n t r i b u t i o n o f t h i s s e g m e n t o f t h e a r t e r i a l t r e e t o r e s t i n g r e s i s t a n c e c o u l d b e e v e n I l l g r e a t e r . T h e s i t e o f s t i m u l a t i o n o f t h e s y m p a t h e t i c g a n g l i o n c h a i n p r o d u c i n g m a x i m a l v a s o c o n s t r i c t i o n i n t h e d u c k h i n d l i m b was b e t w e e n g a n g l i a a s s o c i a t e d w i t h l u m b o s a c r a l s e g m e n t s 2 a n d 3 . T h e r e i s some d i s a g r e e m e n t a b o u t t h e c o r r e s p o n d e n c e o f v e r t e b r a l s e g m e n t a t i o n i n b i r d s a n d mammals ( P i c k , 1970; B a u m e l , 1 9 7 9 ) , b u t t h e s i t e f o u n d m o s t e f f e c t i v e i n d u c k s a p p e a r s t o b e w i t h i n one o r two s e g m e n t s o f t h a t u s e d i n s i m i l a r m a m m a l i a n e x p e r i m e n t s , c o u n t i n g b y s e g m e n t number c a u d a l l y f r o m t h e f i r s t c e r v i c a l v e r t e b r a . The s i t e o f s y m p a t h e t i c t r u n k s t i m u l a t i o n u s e d i n c a t s b y F o l k o w ( 1 9 5 2 ) , K j e l l m e r ( 1 9 6 5 ) , F o l k o w e t a l . ( 1971) a n d L u n d v a l l a n d J a r h u l t ( 19 76 ) i n s t u d y i n g h i n d l i m b v a s o m o t i o n was b e t w e e n g a n g l i a a t l u m b a r s e g m e n t s 4 a n d 5. I n t h e d o g , maximum h i n d l i m b v a s o c o n s t r i c t i o n was p r o d u c e d b y s t i m u l a t i n g on e i t h e r s i d e o f t h e g a n g l i o n a t l u m b a r s e g m e n t 2 ( S o n n e n s c h e i n a n d W e i s s m a n , 1 9 7 8 ) . I n d u c k s , t h e c u r v e r e l a t i n g t h e d e g r e e o f v a s o c o n s t r i c t i o n i n t h e h i n d l i m b t o s y m p a t h e t i c s t i m u l a t i o n f r e q u e n c y c o n t i n u e d t o r i s e i n a s m o o t h , g r a d e d f a s h i o n w i t h i n c r e a s i n g f r e q u e n c y , t o a maximum r e s i s t a n c e o f 7 t i m e s t h e p r e s t i m u l u s l e v e l a t 30 Hz ( F i g u r e 6 ) . I n t h e c a t h i n d l i m b , h o w e v e r , r e s i s t a n c e p l a t e a u s a t 9 . 5 - 1 0 t i m e s t h e p r e s t i m u l u s l e v e l , a t a s t i m u l a t i o n f r e q u e n c y o f a p p r o x i m a t e l y 10 Hz ( F o l k o w , 1 9 5 2 ) . I n c r e a s i n g t h e f r e q u e n c y f u r t h e r , t o 30 H z , p r o d u c e d a s m a l l d e c l i n e i n r e s i s t a n c e i n t h e c a t . T h e h i n d 112 l i m b v a s c u l a r b e d i n d u c k s may r e q u i r e a h i g h e r l e v e l o f s y m p a t h e t i c a c t i v i t y t h a n i n c a t s , t o g e n e r a t e t h e same d e g r e e o f v a s o c o n s t r i c t i o n , o r t h e v a s o c o n s t r i c t o r f i b r e s t o t h e h i n d l i m b may b e more w i d e l y d i s t r i b u t e d i n t h e s y m p a t h e t i c c h a i n i n b i r d s , c o n t r a r y t o t h e o p i n i o n o f L a n g l e y ( 1 9 0 4 ) . I f L a n g l e y ' s v i e w i s c o r r e c t , s t i m u l a t i o n a t a s i n g l e s i t e o n t h e c h a i n w o u l d n o t b e s u f f i c i e n t t o p r o d u c e t h e d e g r e e o f h i n d l i m b v a s o c o n s t r i c t i o n o f w h i c h t h e i n t a c t a n i m a l i s c a p a b l e , a n d a d i s t o r t e d f r e q u e n c y - r e s p o n s e c u r v e w o u l d r e s u l t . T h i s i s l i k e l y t h e c a s e i n my e x p e r i m e n t s , s i n c e t h e c o n s c i o u s a n i m a l c a n i n c r e a s e h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e b y more t h a n 10 f o l d d u r i n g f o r c e d d i v e s . T h e l a c k o f a d i f f e r e n c e b e t w e e n i n t a c t a n d c h r o n i c a l l y b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s i n t h e s y m p a t h e t i c c o n t r o l o f h i n d l i m b v a s o c o n s t r i c t i o n i s s u r p r i s i n g , g i v e n t h e i n c r e a s e i n r e s t i n g r e s i s t a n c e a t two weeks a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n ( F i g u r e 5 ) . I f t h e i n c r e a s e i n w a l l t h i c k n e s s c o n t r i b u t e s s i g n i f i c a n t l y t o r e s t i n g r e s i s t a n c e i n b a r o d e n e r v a t e s , a s e t amount o f s y m p a t h e t i c d r i v e s h o u l d p r o d u c e a g r e a t e r i n c r e a s e i n r e s i s t a n c e i n t h e s e a n i m a l s , c o m p a r e d w i t h t h e c o n t r o l g r o u p . T h e f a c t t h a t t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n s y m p a t h e t i c a c t i v i t y i n t h e v a s o c o n s t r i c t o r f i b r e s a n d h i n d l i m b r e s i s t a n c e i s u n c h a n g e d a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n may mean t h a t , a t t h e r e s i s t a n c e s i t e s , v a s c u l a r n e u r o e f f e c t o r f u n c t i o n c o u l d a c t u a l l y b e r e d u c e d i n t h e d e n e r v a t e s . 113 T h e a c t o f s e c t i o n i n g t h e s y m p a t h e t i c t r u n k b e t w e e n l u m b o s a c r a l s e g m e n t s 2 a n d 3 t o a p p l y t h e s t i m u l a t i n g e l e c t r o d e s c a u s e d a f a l l i n h i n d l i m b r e s i s t a n c e i n t h e b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s , b u t no c h a n g e i n b a r o r e c e p t o r - i n t a c t a n i m a l s . I t i s a p p a r e n t t h a t , e v e n i n a n a e s t h e t i z e d a n i m a l s , t h e p r o p o r t i o n o f r e s t i n g h i n d l i m b r e s i s t a n c e g e n e r a t e d b y s y m p a t h e t i c v a s o c o n s t r i c t o r t o n e i s g r e a t e r i n b a r o d e n e r v a t e s t h a n i n i n t a c t s . T h i s f i n d i n g s u g g e s t s t h a t n e u r o g e n i c v a s o c o n s t r i c t i o n a r i s i n g f r o m a l a c k o f b a r o r e c e p t o r i n h i b i t i o n o f t h e c e n t r a l v a s o m o t o r n e u r o n e p o o l i s a t l e a s t p a r t l y r e s p o n s i b l e f o r t h e c h r o n i c a l l y e l e v a t e d p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e i n b a r o d e n e r v a t e s . T h e i n c r e a s e i n h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e i n b a r o d e n e r v a t e d d u c k s a t r e s t may b e r e p r e s e n t a t i v e o f c h a n g e s i n t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e . F r o m t h e r e s u l t s p r e s e n t e d i n t h i s s e c t i o n , b o t h n e u r o g e n i c v a s o c o n s t r i c t i o n a n d s t r u c t u r a l c h a n g e s i n t h e v a s c u l a r t r e e a p p e a r t o h a v e a r o l e i n t h e d e v e l o p m e n t a n d m a i n t e n a n c e o f s y s t e m i c h y p e r t e n s i o n i n d u c k s a f t e r b a r o r e c e p t o r d e a f f e r e n t a t i o n . T o n i c b a r o r e c e p t o r c o n t r o l o f t h e c i r c u l a t i o n i n d u c k s a t r e s t i s e x p r e s s e d m a i n l y t h r o u g h t h e c a r d i a c l i m b o f t h e b a r o r e f l e x . T h i s c o n t r o l w o r k s b y i n h i b i t i o n o f t h e s y m p a t h e t i c o u t f l o w t o t h e h e a r t , a s i n d i c a t e d b y t h e b e t a -b l o c k a d e e x p e r i m e n t s i n a c u t e l y b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s . T h a t t h e b a r o r e c e p t o r s do n o t e x e r t t h e same d e g r e e o f c o n t r o l o v e r t h e p e r i p h e r y i s e v i d e n t f r o m t h e l a c k o f a n i m m e d i a t e 114 change i n peripheral resistance upon barodenervation (Figure 5), but the baroreceptors must have an i n d i r e c t influence on rest i n g resistance, f o r the long-term loss of these receptors did produce increased sympathetic drive to the hind limb. 115 S E C T I O N I I I C a r d i o v a s c u l a r R e s p o n s e s t o D i v i n g  i n t h e T r a n s i t i o n F r o m A c u t e  t o C h r o n i c B a r o d e n e r v a t i o n INTRODUCTION T h e c o n c l u s i o n s a b o u t t h e r o l e o f b a r o r e c e p t o r i n p u t i n c o n t r o l l i n g t h e c i r c u l a t i o n d u r i n g d i v i n g , d r a w n f r o m v a r i o u s b a r o d e n e r v a t i o n s t u d i e s i n d u c k s ( S e c t i o n I I ; J o n e s , 1973; L i l l o a n d J o n e s , 1 9 8 2 a ; J o n e s e t a l . , 1983 s e r i e s I ) d i f f e r , d e p e n d i n g on t h e t i m e a f t e r d e n e r v a t i o n t h e a n i m a l s w e r e d i v e d . A s y s t e m a t i c i n v e s t i g a t i o n o f t h e d i v e r e s p o n s e s a t s h o r t t i m e i n t e r v a l s f r o m a c u t e b a r o d e n e r v a t i o n t o 16 d a y s p o s t - d e n e r v a t i o n was u n d e r t a k e n t o r e s o l v e t h i s c o n t r o v e r s y . T h e r e d u c e d d i v e b r a d y c a r d i a i n a c u t e d e n e r v a t e s may b e due t o a n a l t e r a t i o n i n s y m p a t h e t i c o r v a g a l c o n t r o l o f t h e h e a r t , r e l a t e d t o t h e l o s s o f b a r o r e c e p t o r i n p u t . T h e r e l a t i v e c o n t r i b u t i o n s o f t h e s y m p a t h e t i c a n d p a r a s y m p a t h e t i c c a r d i o m o t o r p a t h w a y s t o t h e c o n t r o l o f h e a r t r a t e d u r i n g d i v i n g a r e i n v e s t i g a t e d b y c o m p a r i n g d i v e h e a r t r a t e s i n i n t a c t a n d d e n e r v a t e d d u c k s b e f o r e a n d a f t e r b e t a - a d r e n e r g i c r e c e p t o r b l o c k a d e . 116 METHODS 1) D i v i n g R e s p o n s e s i n B i l a t e r a l B a r o d e n e r v a t e s The a n i m a l s u s e d i n t h e s t u d y o f c i r c u l a t o r y e f f e c t s o f b a r o d e n e r v a t i o n i n S e c t i o n I I w e r e d i v e d on t h e same d a y s t h a t t h e r e s t i n g m e a s u r e m e n t s w e r e t a k e n . D i v e s w e r e p e r f o r m e d i n t h e same way a s i n S e c t i o n I , a n d l a s t e d f o r 2 m i n 30 s e c . B l o o d p r e s s u r e , h i n d l i m b b l o o d f l o w a n d h e a r t r a t e w e r e m o n i t o r e d b y t h e m e t h o d s o u t l i n e d i n S e c t i o n I I . R e c o r d i n g was b e g u n 1-2 m i n b e f o r e t h e d i v e , a f t e r t h e h e a d was p l a c e d i n t h e d i v e p o s i t i o n , a n d c o n t i n u e d u n t i l 3 m i n p o s t d i v e , w i t h a f u r t h e r 1 m i n r e c o r d t a k e n 15 m i n f o l l o w i n g t h e e n d o f t h e d i v e . A r t e r i a l b l o o d s a m p l e s ( 0 . 6 m l ) w e r e w i t h d r a w n b e f o r e a n d a t 1 m i n 30 s e c t o 2 m i n i n t o t h e d i v e f o r t h e a n a l y s i s o f b l o o d g a s e s i n a n I L 13 b l o o d g a s m a c h i n e . I f t h e same a n i m a l was d i v e d s e v e r a l t i m e s i n one d a y , t h e s e d i v e s w e r e made a t l e a s t one t o one a n d a h a l f h o u r s a p a r t . O t h e r r e p e a t e d - d i v e s t u d i e s h a v e shown t h a t , i n i n t a c t d u c k s , a t l e a s t 2 0 - 3 0 m i n i s r e q u i r e d f o r a l l c a r d i o v a s c u l a r , v e n t i l a t o r y a n d b l o o d g a s v a r i a b l e s t o r e t u r n t o n o r m a l f o l l o w i n g 2-4 m i n d i v e s ( L i l l o a n d J o n e s , 1 9 8 2 a ) , s o a r e c o v e r y t i m e o f more t h a n d o u b l e t h i s p e r i o d was deemed a d e q u a t e i n t h e p r e s e n t e x p e r i m e n t s . D i v i n g e x p e r i m e n t s p r e s e n t e d i n t h i s c h a p t e r w e r e d e s i g n e d a p r i o r i t o b e a n a l y z e d u s i n g a b l o c k e d ANOVA m o d e l i n w h i c h e a c h a n i m a l was t r e a t e d as one b l o c k . On a n y d a y b e f o r e o r a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n , t h e p r e d i v e , d i v e a n d p o s t -d i v e v a l u e s o f e a c h c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e w e r e a n a l y z e d as s u c c e s s i v e t r e a t m e n t s w i t h t i m e , a n d a n F - v a l u e f o r " w i t h i n -d i v e " on t h a t d a y was o b t a i n e d t o d e t e r m i n e i f s i g n i f i c a n t c h a n g e s i n t h e g i v e n v a r i a b l e o c c u r r e d as t h e d i v e p r o g r e s s e d . I n t h e c a s e o f a s i g n i f i c a n t w i t h i n - d i v e F -v a l u e , p a i r - w i s e c o m p a r i s o n s o f means a t d i f f e r e n t t i m e s i n t h e d i v e w e r e d o n e w i t h T u k e y ' s m u l t i p l e means c o m p a r i s o n t e s t . F o r t h e p u r p o s e s o f t h i s a n a l y s i s , t h e p r e d i v e v a l u e s w e r e c o n s i d e r e d t h e c o n t r o l v a l u e s f o r d i v e s o n a n y g i v e n d a y . L o n g i t u d i n a l a n a l y s i s o f v a r i a t i o n s w i t h t i m e a f t e r d e n e r v a t i o n was p e r f o r m e d u s i n g a n e x p a n d e d v e r s i o n o f t h e ANOVA m o d e l e m p l o y e d i n S e c t i o n I I . V a l u e s f o r t h e c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s r e c o r d e d o n a l l d a y s p r e - a n d p o s t -d e n e r v a t i o n w e r e g r o u p e d f o r e a c h d i v e t i m e , a n d a n a l y z e d " w i t h i n - d a y s " f o r s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s b y d a y a t a n y g i v e n d i v e t i m e . I f t h e w i t h i n - d a y s F - v a l u e was s i g n i f i c a n t , a m u l t i p l e means c o m p a r i s o n t e s t was d o n e . A l l c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s b e f o r e , d u r i n g a n d a f t e r d i v i n g i n t h e t r a n s i t i o n f r o m a c u t e t o c h r o n i c b a r o d e n e r v a t i o n h a v e b e e n p r e s e n t e d as mean + 1 s t a n d a r d d e v i a t i o n t o g i v e a n e s t i m a t e o f t h e v a r i a b l i l i t y o f t h e d a t a . O t h e r d a t a h a v e b e e n p r e s e n t e d as mean + 1 s t a n d a r d e r r o r o f t h e mean . The l e v e l o f s i g n i f i c a n c e f o r a l l s t a t i s t i c a l t e s t s i n t h i s s e c t i o n was s e t a p r i o r i t o 0 . 0 5 . 118 2) E f f e c t s o f B e t a - R e c e p t o r B l o c k a d e o n t h e C a r d i a c R e s p o n s e  t o D i v i n g B e f o r e a n d A f t e r A c u t e B a r o d e n e r v a t i o n . H e a r t r a t e s i n i n t a c t a n d a c u t e l y b a r o d e n e r v a t e d d u c k s w e r e r e c o r d e d d u r i n g f o r c e d d i v e s o f 1 m i n 30 s e c t o 2 m i n 30 s e c d u r a t i o n , b e f o r e a n d a f t e r b e t a - r e c e p t o r b l o c k a d e w i t h p r o p r a n o l o l . T h e s e d i v e s w e r e made d u r i n g t h e e x p e r i m e n t s f o r w h i c h r e s t i n g o b s e r v a t i o n s a r e r e p o r t e d i n S e c t i o n I I . 119 R E S U L T S 1) D i v i n g R e s p o n s e s i n B i l a t e r a l B a r o d e n e r v a t e s T h e e f f e c t s o f b a r o d e n e r v a t i o n p e r s e on r e s t i n g c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s i n d u c k s h a v e b e e n d e s c r i b e d i n S e c t i o n I I , F i g u r e 5. T h e s e v a l u e s a r e r e p r e s e n t e d i n F i g u r e 1 1 a , l i b a n d 11c b y t h e P r e d i v e p a n e l s , a n d s e r v e as c o n t r o l v a l u e s f o r d i v e s i n e a c h d a y g r o u p . F o r c e d s u b m e r g e n c e o f d u c k s b e f o r e b a r o d e n e r v a t i o n p r o d u c e d d i v i n g r e s p o n s e s ( f o r t y p i c a l r e c o r d i n g s , s e e F i g u r e 10) w h i c h w e r e s i m i l a r t o t h o s e i n i n t a c t d u c k s i n p r e v i o u s s t u d i e s . H e a r t r a t e i n c o n t r o l s was r e d u c e d b y 85 % a n d h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e i n c r e a s e d b y 1 0 . 3 t i m e s i n 2 m i n 30 s e c d i v e s ( F i g u r e l i b ) . A s s u m i n g t h a t t h e s t r o k e v o l u m e o f t h e h e a r t was l i t t l e c h a n g e d i n t h e s e b a r o r e c e p t o r - i n t a c t a n i m a l s i n t h e d i v e , t h e d e g r e e o f v a s o c o n s t r i c t i o n i n t h e h i n d l i m b ( F i g h r e 11c ) m u s t n o t h a v e b e e n m a t c h e d t h r o u g h o u t t h e b o d y s i n c e b l o o d p r e s s u r e f e l l b y 18 % ( F i g u r e 1 1 a ) . B o t h b r a d y c a r d i a a n d v a s o c o n s t r i c t i o n i n t h e c o n t r o l s t a t e w e r e a b o u t 90 % c o m p l e t e b y 1 m i n i n t h e d i v e . T h e d e g r e e o f b r a d y c a r d i a was c o n s i d e r a b l y r e d u c e d i n d i v e s p e r f o r m e d 1-5 d a y s a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n , h e a r t r a t e d r o p p i n g b y l e s s t h a n 60 % o f t h e p r e d i v e v a l u e . T h i s r e s p o n s e t o s u b m e r s i o n b e g a n t o i m p r o v e a f t e r 1 wk, h o w e v e r , a n d b y t h e e n d o f t h e e x p e r i m e n t a l p e r i o d t h e p r o p o r t i o n a l 120 F i g u r e 10 . A r t e r i a l p r e s s u r e (ABP) a n d h i n d l i m b b l o o d f l o w ( H L F ) r e c o r d i n g s f r o m p o r t i o n s o f 2 m i n 30 s e c d i v e s i n t h e same d u c k b e f o r e (a ) a n d a t d i f f e r e n t t i m e s a f t e r b i l a t e r a l a o r t i c n e r v e s e c t i o n ( b , c ) . T i m e s i n t h e d i v e , a n d t h e s u r f a c i n g t i m e , a r e m a r k e d b y a r r o w s . fD HLF A B P ml-mirf mmHg j M U) 03 o o o o o O O P I I I I I I I I I I I "I o o 1 D m z a Q HLF ml-min -1 ABP mmHg _» ro OJ U CP o o o o o o o o o o I I I I I I I o m a o HLF ABP ml'min mmHg _ » r o u & CD o O O 0 o o o o o o 1 I I I I I I I I I I I > g <' 6 fD o I i r- I < b fD O 'I r. I i 122 F i g u r e 1 1 . C a r d i o v a s c u l a r r e s p o n s e s d u r i n g d i v i n g a n d r e c o v e r y i n t h e t r a n s i t i o n f r o m a c u t e t o c h r o n i c b a r o d e n e r v a t i o n . a ) A r t e r i a l b l o o d p r e s s u r e ( M A P ) , b ) h e a r t r a t e (HR) a n d c ) h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e ( H L V R ) b e f o r e ( P r e d e n , s h a d e d b a r s ) a n d a f t e r ( u n s h a d e d b a r s ) b i l a t e r a l b a r o d e n e r v a t i o n . Means + 1 S . D . f o r 15 o b s e r v a t i o n s i n 8 a n i m a l s . T h e r a n g e o f e a c h d a y g r o u p i s g i v e n u n d e r t h e b a r s . A s t e r i s k s (*) i n d i c a t e s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s f r o m p r e d i v e f o r t h a t d a y g r o u p . C l o s e d c i r c l e s ( • ) r e p r e s e n t s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h a t d a y g r o u p a n d t h e p r e d e n e r v a t i o n v a l u e a t t h e same d i v e t i m e . N o t e t h e c h a n g e i n HLVR s c a l e a t t h e two d i v e t i m e s . 1:00 Dive 2:30 Dive • * 1 2-3 4-5 6-7 8-10 11-16 Pre den • ix N I * K 1 2-3 4-5 6-7 8-10 TM6 2:30 Rec 1 2-3 4-5 6-7 8-10 11-16 Day •m Pre den 15:00 Rec 2-3 4-5 6-7 8-10 TH6 Day to CO Predive 500 • T i wo • 1:00 Dive 2:30 Dive •1* 1* J* 1 2-3 4-5 6-7 8-10 TM6 Pre den • I* •I* 1 2-3 4-5 6-7 8-10 11-16 2:30 Rec •I • 2-3 4-5 6-7 8-10 TM6 Day 15:00 Rec Pre 1 2-3 4-5 6-7 8-10 den Day to Predive tOO Dive 2:30 Dive 60 40 • 20 0 1 2-3 4-5 6-7 8-10 11-16 " Pre den 1 2-3 4-5 6-7 8-10 11-16 2 30 Rec 1 2-3 4-5 6-7 8-10 11-16 Day 15:00 Rec Pre 1 2-3 4-5 6-7 8-10 11-16 den Day ro O l 126 f a l l i n h e a r t r a t e was t h e same (81 %) as t h a t i n c o n t r o l s , a l t h o u g h a b s o l u t e e n d - d i v e h e a r t r a t e was s i g n i f i c a n t l y h i g h e r i n c h r o n i c b a r o d e n e r v a t e s t h a n i n c o n t r o l s ( F i g u r e l i b ) . Th e t i m e c o u r s e o f t h e b r a d y c a r d i a i n 1-7 d a y d e n e r v a t e s was s i m i l a r t o t h a t i n c o n t r o l d i v e s b u t , a s t h e e n d - d i v e h e a r t r a t e d e c r e a s e d , t h e t i m e c o u r s e o f t h e b r a d y c a r d i a i n c h r o n i c s was d e l a y e d , t h e r e s p o n s e b e i n g o n l y 60 % c o m p l e t e i n c h r o n i c d e n e r v a t e s b y 1 m i n i n t h e d i v e . E n d - d i v e h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e r o s e t o t h e same a b s o l u t e l e v e l , on a l l d a y s f o l l o w i n g b a r o d e n e r v a t i o n , a s i t d i d i n c o n t r o l d i v e s ( F i g u r e 1 1 c ) . H o w e v e r , d u e t o t h e g r a d u a l i n c r e a s e o f p r e d i v e r e s i s t a n c e w i t h t i m e a f t e r d e n e r v a t i o n , t h e p r o p o r t i o n a l c h a n g e i n r e s i s t a n c e d u r i n g d i v i n g was g r a d u a l l y r e d u c e d u n t i l , b y 1 1 - 1 6 d a y s when p r e d i v e r e s i s t a n c e was d o u b l e t h e c o n t r o l v a l u e , d i v e r e s i s t a n c e i n c r e a s e d b y o n l y h a l f a s much p r o p o r t i o n a l l y as i t d i d i n c o n t r o l d i v e s . H o w e v e r , s i n c e r e s i s t a n c e r o s e t o t h e same a b s o l u t e l e v e l i n d i v e s t h r o u g h o u t t h e d e n e r v a t i o n p e r i o d as i t d i d i n d i v e s b e f o r e d e n e r v a t i o n , t h e l e v e l o f b l o o d p r e s s u r e was r e l a t e d t o t h e p r e v a i l i n g d i v e h e a r t r a t e a t e a c h s t a g e a f t e r a o r t i c n e r v e s e c t i o n . Two t o t h r e e d a y s f o l l o w i n g b a r o d e n e r v a t i o n , t h e m a g n i t u d e o f t h e d i v e b r a d y c a r d i a was a t a min imum a n d as a r e s u l t , mean d i v e b l o o d p r e s s u r e r o s e s i g n i f i c a n t l y a b o v e t h e p r e d i v e l e v e l . A s t h e d e p t h o f t h e d i v e b r a d y c a r d i a i m p r o v e d w i t h t i m e p o s t - d e n e r v a t i o n a n d t h e d e g r e e o f v a s o c o n s t r i c t i o n 127 r e m a i n e d c o n s t a n t , d i v e b l o o d p r e s s u r e b e g a n t o f a l l . B y 16 d a y s p o s t - d e n e r v a t i o n , when t h e b r a d y c a r d i a was f u l l y d e v e l o p e d , e n d - d i v e b l o o d p r e s s u r e d e c r e a s e d b y 45 % f r o m t h e p r e d i v e l e v e l i n t h a t d a y g r o u p . B l o o d p r e s s u r e a n d h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e r e t u r n e d t o p r e d i v e l e v e l s i n c o n t r o l s w i t h i n 1 m i n o f s u r f a c i n g ( F i g u r e 11a a n d 1 1 c ) , w h i l e h e a r t r a t e r e c o v e r e d w i t h i n 2 m i n 30 s e c ( F i g u r e l i b ) . H o w e v e r , i n b a r o d e n e r v a t e s a t a l l s t a g e s a p o s t - d i v e t a c h y c a r d i a was m a i n t a i n e d f o r more t h a n 1 m i n f o l l o w i n g d i v i n g , b u t b y 2 m i n 30 s e c p o s t d i v e , h e a r t r a t e s f e l l t o p r e d i v e l e v e l s . B l o o d p r e s s u r e i n d e n e r v a t e s r e t u r n e d t o p r e d i v e l e v e l s more r a p i d l y t h a n h e a r t r a t e a t m o s t s t a g e s o f b a r o d e n e r v a t i o n . A r t e r i a l b l o o d o x y g e n a n d c a r b o n d i o x i d e t e n s i o n s , a n d a r t e r i a l pH l e v e l s i n c o n t r o l a n d b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s b e f o r e a n d d u r i n g d i v i n g , a r e p r e s e n t e d i n T a b l e 5. I n b o t h g r o u p s , r e s t i n g b l o o d g a s a n d pH v a l u e s w e r e s i m i l a r t o t h o s e i n i n t a c t a n i m a l s , a s w e r e d i v e b l o o d g a s e s . T h e o n l y s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e i n t h e s e v a r i a b l e s a f t e r d e n e r v a t i o n was t h a t d i v e pHa was l o w e r i n b a r o d e n e r v a t e s t h a n i n c o n t r o l s . 128 T A B L E 5 E f f e c t s o f b i l a t e r a l b a r o d e n e r v a t i o n o n b l o o d g a s e s a n d pH d u r i n g d i v i n g . D a t a a r e r e p r e s e n t e d as means ± 1 S . E . M . f o r t h e number o f o b s e r v a t i o n s i n b r a c k e t s , i n 6 a n i m a l s . D i v e b l o o d s a m p l e s w e r e t a k e n a t 90 t o 120 s e c a f t e r s u b m e r g e n c e . A s t e r i s k s (*) i n d i c a t e d i v e v a l u e s s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t f r o m p r e d i v e i n i n t a c t o r b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s ; t h e c l o s e d c i r c l e ( • ) means t h a t pH i n b a r o d e n e r v a t e d d u c k s was s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t f r o m t h a t i n i n t a c t a n i m a l s . P R E - D E N E R V A T I O N Pa 02 PaC02 pHa P R E D I V E 8 3 . 4 2 6 . 5 7 . 5 6 1 +1 .6 +2 .6 ± 0 . 0 1 5 (9) (9 ) (9) D I V E 4 4 . 1 3 4 . 6 7 . 4 0 9 ± 2 . 0 ± 4 . 3 ± 0 . 0 3 2 (6 ) (6) (6) P O S T - D E N E R V A T I O N P R E D I V E 8 1 . 9 2 2 . 0 7 . 5 5 7 ± 2 . 1 ± 1 . 3 ± 0 . 0 1 3 (12) (13) (13) D I V E 4 4 . 6 3 6 . 2 7 . 2 8 3 ± 1 . 9 ± 2 . 3 ± 0 . 0 1 7 (12) (12) (12) * * * • 129 2) E f f e c t s o f B e t a - R e c e p t o r B l o c k a d e o n t h e C a r d i a c R e s p o n s e  t o B a r o d e n e r v a t i o n a n d D i v i n g T h e e f f e c t s o f b e t a - a d r e n e r g i c r e c e p t o r b l o c k a d e on r e s t i n g a n d d i v e h e a r t r a t e s i n d u c k s b e f o r e a n d a f t e r a c u t e b a r o d e n e r v a t i o n a r e p r e s e n t e d i n T a b l e 6. R e s t i n g v a l u e s ( h e r e l a b e l l e d P r e d i v e ) a r e r e p e a t e d f r o m S e c t i o n I I . B e t a -b l o c k a d e d i d n o t s i g n i f i c a n t l y a f f e c t h e a r t r a t e d u r i n g d i v i n g i n i n t a c t a n i m a l s . E n d - d i v e h e a r t r a t e i n b e t a -b l o c k e d b a r o d e n e r v a t e s was a l s o t h e same as b e f o r e b l o c k a d e , b u t t h e p r e d i v e h e a r t r a t e i n t h e s e a n i m a l s a f t e r b l o c k a d e was s i g n i f i c a n t l y l o w e r . 130 T A B L E 6 E f f e c t s o f b e t a - a d r e n e r g i c b l o c k a d e on p r e d i v e a n d d i v e h e a r t r a t e i n i n t a c t ( I N T ) a n d a c u t e l y b a r o d e n e r v a t e d (DEN) d u c k s . H e a r t r a t e s a r e g i v e n as mean + 1 S . E . M . f o r t h e number o f o b s e r v a t i o n s i n b r a c k e t s , i n 5 a n i m a l s . A s t e r i s k s (*) i n d i c a t e s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s b e t w e e n p r e d i v e a n d d i v e v a l u e s i n e a c h g r o u p ; c l o s e d c i r c l e s ( • ) mean s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s f r o m t h e r e s p e c t i v e p r e d e n e r v a t i o n v a l u e b e f o r e o r d u r i n g d i v i n g , a n d t h e c l o s e d t r i a n g l e (*) i n d i c a t e s a s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e u n t r e a t e d a n d b e t a - b l o c k e d h e a r t r a t e s . A l l c o m p a r i s o n s w e r e made u s i n g a t - t e s t . INT DEN P R E D I V E D I V E P R E D I V E D I V E UNTREATED 180 . 3 ± 1 5 . 9 (5 ) 3 7 . 3 ± 1 1 . 6 (5) 2 6 6 . 7 ± 2 0 . 4 (7 ) 1 0 2 . 0 ± 1 0 . 4 (7) B E T A - R E C E P T O R BLOCKADE 1 7 2 . 0 ± 8 . 2 (5 ) 3 8 . 7 ± 1 1 . 2 (5 ) 1 9 8 . 0 ± 1 2 . 6 (6 ) 4 9 9 . 5 + 1 0 . 6 * 131 D I S C U S S I O N T h e c a r d i o v a s c u l a r r e s p o n s e s t o d i v e s b e f o r e b i l a t e r a l b a r o d e n e r v a t i o n w e r e i d e n t i c a l t o t h e d i v e r e s p o n s e s o b t a i n e d i n i n t a c t d u c k s ( B u t l e r a n d J o n e s , 1971; J o n e s , 1973) a n d i n s h a m - o p e r a t e d d u c k s i n c h r o n i c b a r o d e n e r v a t i o n s t u d i e s ( J o n e s , 1 9 7 3 ) . T h u s , c h a n g e s i n t h e c i r c u l a t o r y a d j u s t m e n t s t o d i v i n g s u b s e q u e n t t o a o r t i c n e r v e a b l a t i o n w e r e s o l e l y t h e r e s u l t o f d e a f f e r e n t a t i o n o f t h e b a r o r e c e p t o r s . I t i s c l e a r f r o m t h e r e s u l t s o f t h i s s t u d y t h a t t h e a c u t e l y a n d c h r o n i c a l l y b a r o d e n e r v a t e d c o n d i t i o n s do n o t r e p r e s e n t d i s c r e t e c i r c u l a t o r y s t a t e s , b u t r a t h e r a r e a t t h e e n d s o f a g r a d e d c o n t i n u u m o f c a r d i o v a s c u l a r a d a p t a t i o n s . T h e d e t a i l e d c h a n g e s i n t h e d i v i n g r e s p o n s e s d u r i n g t h e t r a n s i t i o n f r o m a c u t e t o c h r o n i c b a r o d e n e r v a t i o n ( F i g u r e 11) show t h a t a n y a s s e s s m e n t o f t h e r o l e o f t h e b a r o r e c e p t o r s i n d i v i n g d e r i v e d f r o m b a r o d e n e r v a t i o n e x p e r i m e n t s a l o n e m u s t b e q u a l i f i e d b y c o n s i d e r i n g t h e e l a p s e d t i m e f r o m d e n e r v a t i o n t o o b s e r v a t i o n . T h e a d a p t a t i o n o f t h e c a r d i o v a s c u l a r s y s t e m i t s e l f t o l o s s o f t h e b a r o r e c e p t o r s , e x a m i n e d i n S e c t i o n I I , p r o v i d e s t h e b a c k g r o u n d o f c h a n g e o v e r w h i c h t h e d i v i n g r e s p o n s e s a r e s u p e r i m p o s e d , a n d t h i s a d a p t a t i o n , as w e l l as a n y c h a n g e s i n c i r c u l a t o r y c o n t r o l p a t h w a y s w i t h i n t h e b r a i n s t e m due t o t h e i n t e r r u p t i o n o f t h e a f f e r e n t b a r o r e c e p t o r p a t h w a y s , a c c o u n t f o r t h e d i f f e r e n c e s i n d i v e r e s p o n s e s i n a c u t e l y a n d c h r o n i c a l l y b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s . 132 T h e e f f e c t s o f b a r o r e c e p t o r l o s s o n t h e c a r d i a c a n d p e r i p h e r a l arms o f t h e d i v i n g r e s p o n s e w e r e d i f f e r e n t : p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e r e s p o n d e d t o s u b m e r s i o n i n t h e same way i n b o t h a c u t e l y a n d c h r o n i c a l l y b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s , b u t t h e a c u t e l o s s o f b a r o r e c e p t o r s i m p a i r e d t h e a b i l i t y o f t h e a n i m a l t o g e n e r a t e i n t e n s e b r a d y c a r d i a ( F i g u r e 1 1 ) . T h e r e s u l t s o f t h e b e t a - r e c e p t o r b l o c k a d e e x p e r i m e n t s g i v e some i n s i g h t i n t o c a r d i a c c o n t r o l d u r i n g d i v i n g a n d t h e c o n s e q u e n c e s o f b a r o d e n e r v a t i o n on t h i s c o n t r o l . By c o m p a r i n g h e a r t r a t e s i n b e t a - b l o c k e d a n d u n t r e a t e d a n i m a l s f r o m t h e p r e s e n t s t u d y w i t h t h e h e a r t r a t e s o b t a i n e d b y F u r i l l a a n d J o n e s ( 1987 ) d u r i n g s y m p a t h e t i c a n d p a r a s y m p a t h e t i c c a r d i a c n e r v e s t i m u l a t i o n , a n e s t i m a t i o n o f t h e a p p r o x i m a t e c o n t r i b u t i o n s o f t h e s e e f f e r e n t p a t h w a y s t o h e a r t r a t e c a n b e made i n i n t a c t a n d b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s d u r i n g d i v i n g . R e s t i n g h e a r t r a t e i n a n i m a l s b e f o r e b a r o d e n e r v a t i o n i s s e t b y v a g a l a c t i v i t y a l o n e , a s p o i n t e d o u t i n S e c t i o n I I . T h e e s t i m a t e d l e v e l o f v a g a l d r i v e t o p r o d u c e t h e r e s t i n g l e v e l s o f h e a r t r a t e i n t h e i n t a c t a n i m a l s i n t h e s e e x p e r i m e n t s i s a b o u t 25 % o f t h e maximum a v a i l a b l e v a g a l d r i v e , b a s e d on t h e d a t a o f F u r i l l a a n d J o n e s ( 1 9 8 7 ) . D i v e h e a r t r a t e i n b a r o r e c e p t o r - i n t a c t a n i m a l s was u n c h a n g e d b y b e t a - r e c e p t o r b l o c k a d e , so t h e b r a d y c a r d i a r e s u l t e d f r o m an i n c r e a s e i n v a g a l d r i v e f r o m 25 % t o 95 % o f maximum v a g a l d r i v e , w i t h no s y m p a t h e t i c c o n t r i b u t i o n . A s i n i n t a c t 133 a n i m a l s , t h e c a r d i a c s y m p a t h e t i c c o m p o n e n t made no c o n t r i b u t i o n t o h e a r t r a t e i n t h e d i v e (no c h a n g e i n e n d - d i v e r a t e a f t e r b e t a - b l o c k a d e i n b a r o d e n e r v a t e s ) , b u t d i v e h e a r t r a t e f e l l t o a l e v e l c o r r e s p o n d i n g t o a v a g a l o u t p u t o f o n l y 62 % o f maximum. T h i s means t h a t r e m o v a l o f t h e b a r o r e c e p t o r s r e s u l t e d i n a n a c u t e d e f i c i t o f a p p r o x i m a t e l y 1/3 o f t h e t o t a l a v a i l a b l e v a g a l d r i v e d u r i n g d i v i n g . T h e l a c k o f a s y m p a t h e t i c c o m p o n e n t i n s e t t i n g d i v e h e a r t r a t e i n my e x p e r i m e n t s c o n f i r m s t h e o b s e r v a t i o n s o f B u t l e r a n d J o n e s ( 1971 ) i n f o r c e d d i v e s a n d F u r i l l a a n d J o n e s (1987) i n b o t h f r e e a n d f o r c e d d i v e s i n d i v i n g a n d d a b b l i n g d u c k s . T h e p r e s e n t f i n d i n g s do n o t s u p p o r t t h e c o n t e n t i o n b y H o l l e n b e r g a n d U v n a s (1963) a n d F o l k o w e t a l . ( 1967) t h a t t h e c a r d i a c s y m p a t h e t i c i n n e r v a t i o n p l a y s a r o l e i n t h e f o r c e d d i v e r e s p o n s e i n d u c k s . T h e d i f f e r e n t i a l e f f e c t s o f b a r o r e c e p t o r l o s s o n t h e c a r d i a c a n d p e r i p h e r a l arms o f t h e d i v i n g r e s p o n s e i n d u c k s h a v e a p a r a l l e l i n s t u d i e s on b a r o d e n e r v a t e d r a b b i t s . The c a r d i o v a s c u l a r r e s p o n s e s t o smoke i n h a l a t i o n , i n i t i a t e d b y t r i g e m i n a l i n p u t , i n c l u d e a d e c r e a s e i n h e a r t r a t e a n d a n i n c r e a s e i n p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e ( W h i t e a n d M c R i t c h i e , 1 9 7 3 ) . T h e r i s e i n r e s i s t a n c e i s u n a f f e c t e d i n b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s , b u t t h e c a r d i a c r e s p o n s e , a s i n a c u t e l y b a r o d e n e r v a t e d d u c k s d u r i n g d i v i n g , i s r e d u c e d ( M c R i t c h i e a n d W h i t e , 1 9 7 4 ) . I n d u c k s , h o w e v e r , t h e c a r d i a c r e s p o n s e r e t u r n e d w i t h t i m e , a n d c h r o n i c a l l y b a r o d e n e r v a t e d 134 a n i m a l s w e r e a b l e t o d e v e l o p a n o r m a l d i v e b r a d y c a r d i a . T h i s w o u l d s u g g e s t t h a t , i f t h e c e n t r a l n e u r a l i n t e g r a t i o n o f t h e c a r d i o v a s c u l a r r e s p o n s e s i n d i v e s i n a c u t e l y b a r o d e n e r v a t e d d u c k s i s s i m i l a r t o t h a t o f t h e smoke r e s p o n s e i n r a b b i t s a f t e r l o s s o f t h e a r t e r i a l b a r o r e c e p t o r s , t h e n t h a t i n t e g r a t i o n u n d e r g o e s a c h a n g e i n t h e t r a n s i t i o n f r o m a c u t e t o c h r o n i c b a r o d e n e r v a t i o n i n d u c k s . D i v e b l o o d p r e s s u r e i n b a r o d e n e r v a t e d d u c k s f o l l o w e d t h e c o u r s e o f h e a r t r a t e b e h a v i o u r , r i s i n g f r o m t h e p r e d i v e l e v e l i n a c u t e a n i m a l s a s t h e l i m i t e d b r a d y c a r d i a c o u l d n o t c o m p e n s a t e f o r t h e m a i n t a i n e d p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e r e s p o n s e , a n d f a l l i n g t o n e a r l y h a l f t h e p r e d i v e v a l u e i n c h r o n i c a n i m a l s a s f u l l b r a d y c a r d i a r e t u r n e d . B l o o d p r e s s u r e i n p r e s s u r e - r e g u l a t e d a n d u n r e g u l a t e d c i r c u l a t o r y s y s t e m s i s a f u n c t i o n o f t h e r e l a t i v e l e v e l s o f c a r d i a c o u t p u t a n d t h e h y d r a u l i c r e s i s t a n c e a g a i n s t w h i c h t h e h e a r t i s p u m p i n g . I n a p r e s s u r e - r e g u l a t e d s y s t e m , t h e s e e f f e c t o r l i m b s a r e n e u r a l l y a d j u s t e d i n a c o o r d i n a t e d f a s h i o n b y n e g a t i v e - f e e d b a c k c o n t r o l l o o p s u s i n g i n f o r m a t i o n f r o m a r t e r i a l b a r o r e c e p t o r s w h i c h s i g n a l t o t h e b r a i n an i n t e g r a t e d mean a r t e r i a l p r e s s u r e l e v e l ( A r n d t e t a l . . 1 9 7 7 ) . P r e s s u r e i s m a i n t a i n e d w i t h i n t h e l i m i t s r e q u i r e d f o r a d e q u a t e p e r f u s i o n o f t h e o r g a n s i n t h e b o d y d u r i n g t h e c u r r e n t a c t i v i t y o f t h e a n i m a l ( s e e Sagawa (1983) f o r a d e t a i l e d d i s c u s s i o n o f b a r o s t a t i c c o n t r o l t h e o r y ) . I n a f o r c e d d i v e , t h i s means t h a t c h a n g e s i n p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e 135 a r e a p p r o x i m a t e l y b a l a n c e d b y c h a n g e s i n c a r d i a c o u t p u t , i n t h e o p p o s i t e d i r e c t i o n , so t h a t t h e h e a r t a n d b r a i n a r e a d e q u a t e l y p e r f u s e d w h i l e b l o o d f l o w t o m o s t o f t h e r e s t o f t h e c i r c u l a t o r y s y s t e m i s r e d u c e d . I n b a r o r e c e p t o r - d e a f f e r e n t e d a n i m a l s t h e r e i s no f u n c t i o n i n g p r e s s u r e - r e g u l a t i o n s y s t e m b e c a u s e t h e r e i s no c o n t r o l s i g n a l t o t h e r e g u l a t o r m e c h a n i s m , a n d b l o o d p r e s s u r e i s n o t d e f e n d e d a g a i n s t d i s t u r b a n c e s . T h u s , when b a r o r e c e p t o r - i n d e p e n d e n t c a r d i a c o u t p u t a n d p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e c h a n g e s o c c u r i n t h e d i v e , p r e s s u r e i s s i m p l y a h e m o d y n a m i c c o n s e q u e n c e o f t h e c h a n g i n g l e v e l s o f t h e s e c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s . The f a c t t h a t t h e s e a d j u s t m e n t s s t i l l o c c u r i n d i v e s a f t e r a c u t e b a r o d e n e r v a t i o n , a n d c o n t i n u e t o o c c u r i n c h r o n i c a l l y d e n e r v a t e d a n i m a l s , s h o u l d l a y t o r e s t t h e a r g u m e n t b y A n d e r s e n a n d B l i x ( 1 9 7 4 ) , a n d B l i x a n d F o l k o w ( 1 9 8 4 ) , t h a t t h e b a r o r e c e p t o r s h a v e a p r i m a r y r o l e i n g e n e r a t i n g t h e d i v e r e s p o n s e s i n d u c k s . H o w e v e r t h e l a r g e s w i n g s i n d i v e b l o o d p r e s s u r e , b o t h a b o v e a n d b e l o w t h e p r e d i v e l e v e l , i n b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s , d e m o n s t r a t e t h e i m p o r t a n c e o f t h e s e r e c e p t o r s i n b a l a n c i n g t h e c i r c u l a t o r y a d j u s t m e n t s t o m a i n t a i n d i v e p r e s s u r e w i t h i n r e a s o n a b l e l i m i t s i n i n t a c t a n i m a l s . A n g e l l James e t a l . ( 1978) h a v e s u g g e s t e d t h a t t h e f u l l d i v e b r a d y c a r d i a i n t h e c h r o n i c a l l y b a r o d e n e r v a t e d d u c k s i n t h e s t u d y o f J o n e s ( 1 9 7 3 ) , a n d b y v i r t u e o f a s i m i l a r p r o t o c o l , i n t h e c h r o n i c a l l y d e n e r v a t e d a n i m a l s i n t h e 136 p r e s e n t s t u d y , c o u l d be t h e r e s u l t o f e n h a n c e d c h e m o r e c e p t o r d r i v e . T h e i r s u g g e s t i o n was t h a t , when c h r o n i c a l l y d e n e r v a t e d d u c k s a r e d i v e d , g r e a t e r c h a n g e s i n b l o o d g a s e s w o u l d o c c u r t h a n t h o s e i n i n t a c t a n i m a l s b e c a u s e o f i n c o m p l e t e p e r i p h e r a l v a s o c o n s t r i c t i o n i n t h e d e n e r v a t e s , a n d a n y d e f i c i t i n t h e c a r d i a c r e s p o n s e d u e t o t h e l o s s o f t h e b a r o r e c e p t o r s w o u l d b e c o m p e n s a t e d f o r b y g r e a t e r c h e m o r e c e p t o r i n p u t . A s y s t e m a t i c a n a l y s i s o f d i v e b l o o d gas l e v e l s w i t h t i m e a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n was n o t d o n e i n t h e p r e s e n t e x p e r i m e n t s , b u t t h e m e a s u r e m e n t s p r e s e n t e d i n T a b l e 5 showed no s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s i n b l o o d g a s e s b e t w e e n i n t a c t a n d d e n e r v a t e d a n i m a l s d u r i n g d i v i n g . I t i s a p p a r e n t , f r o m t h e s e e x p e r i m e n t s , t h a t t h e b a r o r e f l e x i n a n i n t a c t a n i m a l d o e s l i t t l e t o a i d t h e c o n s e r v a t i o n o f o x y g e n d u r i n g d i v i n g i n d u c k s . I n d u c k s u p t o 16 d a y s a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n , p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e r o s e t o t h e same l e v e l a s i n i n t a c t a n i m a l s d u r i n g d i v i n g ( F i g u r e 1 1 ) . J o n e s (1973) h a s s h o w n , h o w e v e r , t h a t i n 30 -50 d a y b a r o d e n e r v a t e s , e n d - d i v e p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e r i s e s t o o n l y h a l f t h e p r e d e n e r v a t i o n l e v e l . T h i s s u g g e s t s t h a t f u r t h e r c h a n g e s i n t h e i n t e g r a t i o n o f t h e p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e r e s p o n s e t o s u b m e r s i o n o c c u r s b e t w e e n 16 a n d 30 -50 d a y s a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n . T h i s p o s s i b i l i t y i s e x a m i n e d i n t h e n e x t s e c t i o n . T h e b a r o r e c e p t o r s c o n t r i b u t e t o t h e c o n t r o l o f b l o o d p r e s s u r e d u r i n g f o r c e d d i v i n g b y o p e r a t i n g t h r o u g h t h e 137 cardiac limb of the baroreflex i n ducks. However, dive blood pressure i s only maintained within f a i r l y broad l i m i t s i n the in t a c t animal, and so pressure maintenance by the baroreflex appears to be secondary to the development of the oxygen-conserving cardiovascular adjustments, which are unimpaired by barodenervation. The integration of the diving responses changes within the f i r s t two weeks af t e r barodenervation, as cardiac control recovers from the ef f e c t s of baroreceptor loss. 138 S E C T I O N IV C a r d i o v a s c u l a r R e s p o n s e s t o A o r t i c N e r v e  S t i m u l a t i o n D u r i n g D i v i n g i n t h e T r a n s i t i o n  f r o m A c u t e t o C h r o n i c B a r o d e n e r v a t i o n INTRODUCTION C h r o n i c b a r o d e n e r v a t i o n e x p e r i m e n t s o f t h e t y p e p r e s e n t e d i n S e c t i o n I I I a r e l i m i t e d i n t h e i n f o r m a t i o n t h e y c a n p r o v i d e a b o u t t h e f u n c t i o n o f t h e b a r o r e f l e x i n c a r d i o v a s c u l a r c o n t r o l d u r i n g d i v i n g . A c t i v a t i o n o f t h e b a r o r e f l e x b y a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n p r o v i d e s i n f o r m a t i o n on t h e d y n a m i c r o l e o f t h e b a r o r e c e p t o r s i n d i v i n g , a n d a m o d i f i c a t i o n o f t h e s t i m u l a t i o n t e c h n i q u e u s e d i n S e c t i o n I i s e m p l o y e d i n t h i s s e c t i o n t o e x t e n d t h e s t u d y o f a c u t e l y b a r o d e n e r v a t e d d u c k s t o a n i m a l s i n t h e c h r o n i c a l l y b a r o d e n e r v a t e d s t a t e . T h e c h a n g e s i n r e s t i n g c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s a n d i n d i v i n g r e s p o n s e s w i t h t i m e a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n , r e p o r t e d i n S e c t i o n I I I , may be a c c o m p a n i e d b y a l t e r a t i o n s i n t h e way t h a t i n p u t f r o m t h e b a r o r e c e p t o r n e r v e i s p r o c e s s e d . I n t r i a l a t t e m p t s t o s t i m u l a t e t h e a o r t i c n e r v e c h r o n i c a l l y , i t was f o u n d t h a t t h e e n c l o s e d e l e c t r o d e c o n f i g u r a t i o n u s e d b y J o n e s a n d W e s t ( 1 9 7 8 ) , J o n e s e t a l . ( 1983) a n d i n t h e e x p e r i m e n t s i n t h e f i r s t s e c t i o n o f t h i s 139 t h e s i s d i d n o t w o r k f o r more t h a n a few d a y s a f t e r i m p l a n t a t i o n . A t e c h n i q u e f o r c h r o n i c s t i m u l a t i o n o f t h e a o r t i c a n d c a r o t i d s i n u s n e r v e s w i t h i m p l a n t e d e l e c t r o d e s i n r a b b i t s h a s b e e n r e p o r t e d b y K a r e m a k e r e t a l . ( 1 9 8 0 ) , a n d v a r i o u s e l e c t r o d e c o n f i g u r a t i o n s h a v e b e e n d e s c r i b e d f o r l o n g - t e r m s t i m u l a t i o n o f p e r i p h e r a l n e r v e s i n s e v e r a l o t h e r s y s t e m s . E l e c t r o d e s h a v e b e e n i m p l a n t e d c h r o n i c a l l y i n humans f o r p h r e n i c s t i m u l a t i o n t o augment a f a i l i n g r e s p i r a t o r y pump ( G l e n n e t a l . . 1 9 7 7 ) , f o r p a i n c o n t r o l ( P i c a z a e t a l . . 1975) a n d o n t h e c a r o t i d s i n u s n e r v e f o r t h e t r e a t m e n t o f a n g i n a p e c t o r i s ( B o r s t e t a l . , 1 9 7 4 ) . C h r o n i c a l l y i m p l a n t e d e l e c t r o d e s h a v e b e e n u s e d i n a n i m a l p r e p a r a t i o n s f o r d i a p h r a g m p a c i n g ( K a n e y u k i e t a l . . 1977; d e V i l l i e r s e t a l . , 1964) a n d f o r v a g a l s t i m u l a t i o n ( B o u r d e e t a l , 1970; S l a u g h t e r a n d H a h n , 1975; B a r o n e e t a l . . 1 9 7 9 ) . A l l o f t h e s e e l e c t r o d e s w e r e o f t h e t y p e w h i c h e n c l o s e d t h e n e r v e , a n d t h e s t u d i e s w e r e d o n e on n e r v e s w h i c h w e r e o t h e r w i s e i n t a c t , w i t h h e a l t h y b l o o d s u p p l i e s . T h e a b o v e e x p e r i m e n t s w e r e n o t h i n d e r e d b y t h e r e q u i r e m e n t o f t h e p r e s e n t s t u d y t h a t n o r m a l a f f e r e n t t r a f f i c i n t h e s t i m u l a t e d n e r v e b e b l o c k e d . A f t e r d e a f f e r e n t a t i o n , r e i n n e r v a t i o n o f t h e b a r o r e c e p t o r s h a d t o b e p r e v e n t e d , y e t d e s t r u c t i o n o f t i s s u e s s u r r o u n d i n g t h e n e r v e d u r i n g i m p l a n t a t i o n a n d d e a f f e r e n t a t i o n h a d t o b e m i n i m i z e d s o t h a t l o c a l b l o o d s u p p l y t o t h e n e r v e w o u l d n o t b e c o m p r o m i s e d . T h e e l e c t r o d e c o n f i g u r a t i o n u s e d i n a c u t e s t i m u l a t i o n 140 e x p e r i m e n t s i n b a r o d e n e r v a t e d d u c k s ( S e c t i o n I ) r e q u i r e d s e v e r i n g t h e n e r v e s o t h a t a l e n g t h o f t h e c e n t r a l s tump c o u l d b e p u l l e d t h r o u g h t h e e l e c t r o d e b o d y . T h i s p r o c e d u r e d e p r i v e d t h e n e r v e o f i t s b l o o d s u p p l y w h e r e i t e n t e r e d t h e e l e c t r o d e b o d y , i n v o l v e d e x c e s s i v e h a n d l i n g w i t h a t t e n d e n t r i s k o f f i b r e damage , a n d t r a c t i o n o n t h e n e r v e r e s u l t e d f r o m t h e n o r m a l movement o f s u r r o u n d i n g s t r u c t u r e s d u r i n g t h e c a r d i a c c y c l e . T h e s e p r o b l e m s w e r e s o l v e d b y t h e u s e o f a " p a t c h " t y p e o f s u r f a c e e l e c t r o d e , i m p l a n t e d o v e r t h e n e r v e i n s i t u , w i t h a minimum o f t r a u m a , a n d b y a n e r v e l i g a t i o n a n d c r u s h i n g p r o c e d u r e w h i c h l e f t t h e b l o o d s u p p l y a t t h e e l e c t r o d e s i t e u n i m p a i r e d . One n e r v e was s a c r i f i c e d a t t h e t i m e o f s u r g e r y f o r t h e s a k e o f i m p l a n t i n g t h e e l e c t r o d e s . T h e c o n t r a l a t e r a l a o r t i c n e r v e was l e f t i n t a c t , a n d c o n t r o l r e s p o n s e s f o r t h e s e u n i l a t e r a l l y d e n e r v a t e d a n i m a l s p r i o r t o c o m p l e t e b a r o d e n e r v a t i o n a r e c o m p a r e d w i t h t h e c o n t r o l r e s p o n s e s o f t h e b i l a t e r a l l y b a r o r e c e p t o r - i n t a c t a n i m a l s p r e s e n t e d i n t h e l a s t s e c t i o n , t o d e t e r m i n e t h e e f f e c t s o f p a r t i a l b a r o d e n e r v a t i o n . I n mammals , many r e c e n t s t u d i e s h a v e shown t h a t t h e b a r o r e f l e x i s i n f l u e n c e d b y a r t e r i a l c h e m o r e c e p t o r i n p u t ( B r i s t o w e t a l . , 1974; H e i s t a d e t a l . . 1974; A t t i n g e r e t a l . . 1976; W e n n e r g r e n e t a l . . 1976; I r i k i a n d K o r n e r , 1979; W e n n e r g r e n a n d O b e r g , 1980; C h r u s c i e l e w s k i e t a l . . 1981 ; K i d d e t a l . . 1981 ; M a r s h a l l , 1981; P i s a r r i a n d K e n d r i c k , 1 9 8 4 ) . A w i d e r a n g e o f i n p u t s f r o m o t h e r r e c e p t o r g r o u p s , s u c h as 141 c a r d i a c a n d l o w - p r e s s u r e p u l m o n a r y m e c h a n o r e c e p t o r s ( K i d d e t a l . , 1981; H o l m b e r g e t a l . . 1 9 8 3 ) , s o m a t i c m u s c l e a n d j o i n t r e c e p t o r s ( K a l i a e t a l . , 1 9 8 1 ) , a n d e x t e r o r e c e p t o r s o f t h e f a c e a n d u p p e r r e s p i r a t o r y t r a c t i n n e r v a t e d b y t h e t r i g e m i n a l n e r v e ( f o r summary , s e e A b b o u d a n d T h a m e s , 1983) a f f e c t h e a r t r a t e a n d b l o o d p r e s s u r e d i r e c t l y , a n d i n t e r a c t w i t h t h e b a r o r e f l e x as w e l l . R e s p i r a t i o n a l s o i n f l u e n c e s t h e b a r o r e f l e x ( D a v i d s o n e t a l . . 1976; G a n d e v i a e t a l . . 1 9 7 8 ) , a n d b a r o r e c e p t o r c o n t r o l o f b l o o d p r e s s u r e i s a f f e c t e d i n t h e a l t e r e d c a r d i o v a s c u l a r s t a t e s p r o d u c e d b y e x e r c i s e o r s t r e s s ( C u n n i n g h a m e t a l . , 1 9 7 2 ) . I n t e r a c t i o n s among s e v e r a l r e c e p t o r g r o u p s a r e i n v o l v e d i n c i r c u l a t o r y c o n t r o l d u r i n g f o r c e d d i v i n g i n d u c k s ( J o n e s e t a l . , 1 9 8 2 ) , a n d t h e i n f l u e n c e o f t h e s e i n p u t s o n t h e b a r o r e f l e x may b e a t l e a s t p a r t l y r e s p o n s i b l e f o r t h e a t t e n u a t i o n o f b l o o d p r e s s u r e c o n t r o l b y t h e b a r o r e c e p t o r s d u r i n g d i v i n g i n i n t a c t d u c k s ( M i l l a r d , 1980) a n d i n a c u t e l y b a r o d e n e r v a t e d d u c k s ( S e c t i o n I , J o n e s e t a l . . 1 9 8 3 ) . I n d a b b l i n g d u c k s t h e c h e m o r e c e p t o r s a r e o f p r i m a r y i m p o r t a n c e i n t h e c i r c u l a t o r y r e s p o n s e s t o f o r c e d s u b m e r s i o n ( J o n e s a n d P u r v e s , 1 9 7 0 ) . I n c r e a s e d c h e m o r e c e p t o r d r i v e d u r i n g d i v i n g may a t t e n u a t e t h e b a r o r e f l e x b y o v e r - r i d i n g i t c e n t r a l l y , i n t h e same m a n n e r a s c h e m o r e c e p t o r - b a r o r e c e p t o r i n t e r a c t i o n s a l t e r b a r o r e f l e x b e h a v i o u r i n n o n - d i v i n g s i t u a t i o n s i n mammals ( K o r n e r , 1 9 7 9 ) . T h i s p o s s i b i l i t y was i n v e s t i g a t e d h e r e , u s i n g s t i m u l a t i o n o f t h e a o r t i c n e r v e t o 142 invoke the b a r o r e f l e x , i n ducks under v a r y i n g c o n d i t i o n s of chemoreceptor l o a d i n g and u n l o a d i n g i n both d i v i n g and non-d i v i n g s i t u a t i o n s . 143 METHODS 1) A o r t i c N e r v e S t i m u l a t i o n D u r i n g D i v i n g T h e r e w e r e t e c h n i c a l d i f f i c u l t i e s a s s o c i a t e d w i t h h a v i n g a v i a b l e s t i m u l a t i n g e l e c t r o d e o n one o f t h e a o r t i c n e r v e s , a n d a l s o h a v i n g b o t h o f t h e s e n e r v e s i n t a c t f o r t h e p r e -d e n e r v a t i o n c o n t r o l m e a s u r e m e n t s . S e v e r a l d i f f e r e n t a p p r o a c h e s t o t h i s p r o b l e m w e r e t r i e d , i n c l u d i n g i m p l a n t i n g a m i n i a t u r e h e a t e d - w i r e e l e c t r o c a u t e r y u n i t on t h e i n t a c t l e f t a o r t i c n e r v e d i s t a l t o t h e e l e c t r o d e s , b u t a l l a t t e m p t s f a i l e d a n d t h e s e t r i a l s w e r e n o t p u r s u e d . S i n c e t h e c a r d i o v a s c u l a r e f f e c t s o f p l a c i n g s n a r e s on b o t h a o r t i c n e r v e s h a v e b e e n e s t a b l i s h e d ( S e c t i o n I I ) a n d shown t o b e n e g l i g i b l e , a c o m p r o m i s e was made i n t h e p r e s e n t e x p e r i m e n t s . E l e c t r o d e s w e r e i m p l a n t e d on one a o r t i c n e r v e , w h i c h was t h e n i n t e r r u p t e d d i s t a l t o t h e e l e c t r o d e s i t e , a n d a s n a r e was p l a c e d a r o u n d t h e o t h e r w i s e i n t a c t c o n t r a l a t e r a l a o r t i c n e r v e . I n t h i s way , a f t e r r e c o v e r y f r o m s u r g e r y , t h e e f f e c t s o f t h e l o s s o f one n e r v e c o u l d b e a s s e s s e d i n b o t h r e s t i n g a n d d i v i n g c o n d i t i o n s b e f o r e c o m p l e t e b a r o d e n e r v a t i o n , a n d t h e s e o b s e r v a t i o n s s e r v e d as t h e c o n t r o l s f o r t h i s s e t o f e x p e r i m e n t s . 12 f e m a l e w h i t e P e k i n d u c k s w e r e u s e d i n s t i m u l a t i o n e x p e r i m e n t s d u r i n g d i v i n g . Mean b o d y mass was 3 . 2 + 0 . 2 ( S . E . M . ) k g . B e f o r e a n d a f t e r s u r g e r y , a n d when n o t b e i n g o b s e r v e d , t h e a n i m a l s w e r e h e l d i n t h e same h o l d i n g 144 f a c i l i t i e s a n d u n d e r t h e same c o n d i t i o n s a s d e s c r i b e d i n S e c t i o n I . T h e s t i m u l a t i n g e l e c t r o d e s d e v e l o p e d f o r t h i s s t u d y w e r e p a t t e r n e d a f t e r t h o s e d e s i g n e d f o r l o n g - t e r m r e c o r d i n g s o f s u r f a c e e l e c t r i c a l a c t i v i t y i n t h e m a m m a l i a n s p i n a l c o r d ( A . H o f f e r , U n i v e r s i t y o f C a l g a r y , p e r s o n a l c o m m u n i c a t i o n , 1 9 8 5 ) . T h e s e e l e c t r o d e s c o n s i s t e d o f two 40 G a . s t r a n d e d s t a i n l e s s s t e e l w i r e s i n s u l a t e d w i t h T e f l o n ( A S 6 3 1 ; C o o n e r W i r e C o . , C h a t s w o r t h , C a l i f o r n i a ) , t h e b a r e e n d s o f w h i c h w e r e sewn i n t o a 3-4 mm s q u a r e b y 0 . 5 mm t h i c k s i l i c o n e - r u b b e r p a t c h , r e i n f o r c e d i n t e r n a l l y w i t h f i n e - m e s h s i l k . T h e l e a d s t o t h e s e e l e c t r o d e s w e r e l e f t a b o u t 15 cm l o n g a n d a t t a c h e d t o a s k i n c o n n e c t o r . C o n s t r u c t i o n a n d t e s t i n g o f e l e c t r o d e s i s g i v e n i n more d e t a i l i n t h e A p p e n d i x . I m p l a n t a t i o n b e g a n w i t h t h e o p e n i n g o f t h e c l a v i c u l a r a i r s a c t o e x p o s e t h e c e n t r a l c i r c u l a t o r y r e g i o n i n t h e t h o r a x , u n d e r g e n e r a l a n a e s t h e s i a , a s d e s c r i b e d f o r s n a r e i m p l a n t a t i o n i n S e c t i o n I I , b u t d i f f e r e d f r o m t h e e a r l i e r p r o c e d u r e a f t e r t h e l e f t a o r t i c n e r v e was l o c a t e d . No a t t e m p t was made t o f r e e t h e n e r v e f r o m s u r r o u n d i n g t i s s u e , e x c e p t t o r e m o v e a n y o v e r l y i n g f a t , i f p r e s e n t . Two 3 0 - 5 0 cm l o n g s u t u r e s o f 6-0 V i c r y l ( E t h i c o n ) w i t h 8 mm a t r a u m a t i c c u r v e d n e e d l e s swaged o n t o b o t h e n d s o f e a c h s u t u r e w e r e u s e d t o a n c h o r t h e e l e c t r o d e p a t c h o v e r t h e n e r v e on t h e m e d i a l s i d e o f t h e f a s c i a l s h e e t 145 ( s e e F i g u r e 1 2 ) . T h e f a s c i a was p i e r c e d f r o m t h e m e d i a l t o F i g u r e 12 . M e d i a l v i e w o f t h e l e f t a o r t i c n e r v e a n d s u r r o u n d i n g t i s s u e i n a d u c k . The m e t h o d o f a t t a c h i n g t h e s t i m u l a t i n g e l e c t r o d e s t o t h e f a s c i a o v e r t h e n e r v e i s shown, a s w e l l a s t h e s i t e o f n e r v e l i g a t i o n a n d c r u s h i n g . 147 t h e l a t e r a l s i d e w i t h one o f t h e s u t u r e n e e d l e s , a b o u t 1-2 mm t o one s i d e o f , a n d midway a l o n g t h e c o u r s e o f t h e n e r v e i n t h e f a s c i a . T h e n e e d l e was t h e n m a n o e u v e r e d u n t i l t h e t i p e m e r g e d a g a i n o n t h e m e d i a l s i d e o f t h e s h e e t , a b o u t 2 mm away f r o m i t s o r i g i n a l e n t r y s i t e . T h e w h o l e s u t u r e was t h e n t h r e a d e d t h r o u g h t h e two h o l e s , t o t h e c e n t r e o f i t s l e n g t h . A s e c o n d s u t u r e was t h e n p l a c e d i n a m a t c h i n g p o s i t i o n a c r o s s t h e n e r v e f r o m t h e f i r s t , l e a v i n g a t o t a l o f f o u r t h r e a d s e m e r g i n g f r o m t h e m e d i a l s i d e o f t h e s h e e t o f f a s c i a , down w h i c h t h e e l e c t r o d e p a t c h c o u l d b e s l i d t o i t s p o s i t i o n o v e r t h e n e r v e . E a c h o f t h e f o u r s u t u r e n e e d l e s was p u s h e d t h r o u g h a h o l e i n one o f t h e f o u r c o r n e r s o f t h e e l e c t r o d e p a t c h , w i t h e a c h t h r e a d t h r o u g h a p a r t i c u l a r h o l e m a t c h i n g t h e c o r r e s p o n d i n g p o s i t i o n o f t h a t t h r e a d i n t h e f a s c i a . A l l f r e e s u t u r e e n d s w e r e t h e n c l a m p e d t o g e t h e r a n d h e l d w i t h s l i g h t t e n s i o n w h i l e t h e p a t c h was c a r e f u l l y s l i d down t h e f o u r t h r e a d s t o l i e c e n t r e d i n i t s f i n a l p o s i t i o n o v e r t h e n e r v e a n d f l a t a g a i n s t t h e f a s c i a , w i t h t h e two e x p o s e d w i r e s o r i e n t e d a c r o s s t h e n e r v e , a s i n F i g u r e 12 . M a t c h i n g f r e e s u t u r e e n d s w e r e t h e n k n o t t e d a t t h e b a c k o f t h e p a t c h t o s e c u r e i t , a n d c u t s h o r t . A s t r a i n r e l i e f l o o p was t a k e n i n t h e e l e c t r o d e l e a d s i n s i d e t h e c h e s t , a f t e r w h i c h t h e l e a d s w e r e a n c h o r e d t o t h e d o r s a l b o d y w a l l b y a s i n g l e l o o s e s t i t c h . I n some a n i m a l s t h e a n g l e o f t h e l e a d w i r e s t o t h e p a t c h r e q u i r e d r e s e t t i n g t o p r e v e n t t r a c t i o n on t h e n e r v e . 148 When t h u s i m p l a n t e d , t h e e n t i r e e l e c t r o d e a s s e m b l y was l i g h t a n d f l e x i b l e e n o u g h t h a t i t d i d n o t p u l l o n t h e f a s c i a o r t h e n e r v e d u r i n g movement o f t h e n e a r b y v e s s e l s d u r i n g t h e c a r d i a c c y c l e . A f t e r t h e e l e c t r o d e s w e r e s e c u r e d , a b o u t 2 mm o f t h e a o r t i c n e r v e was d i s s e c t e d f r e e o f s u r r o u n d i n g t i s s u e a t a p o i n t 6 -10 mm d i s t a l t o t h e e l e c t r o d e s i t e , w h e r e t h e n e r v e r u n s c l o s e t o t h e b r a c h i o c e p h a l i c a r c h o n t h e l e f t s i d e . Two l i g a t u r e s o f 5-0 s i l k , 2mm a p a r t , w e r e t i e d a r o u n d t h e e x p o s e d n e r v e s e g m e n t , t h e n t h i s s e g m e n t was m a c e r a t e d t h o r o u g h l y s e v e r a l t i m e s w i t h t h e jaws o f a s h a r p p a i r o f j e w e l l e r ' s f o r c e p s . A s s o o n as t h e l i g a t u r e s w e r e t i e d , t h e h e a r t s t o p p e d f o r t h e e q u i v a l e n t o f 2 -3 b e a t s , a n d h e a r t r a t e was s l o w e d f o r up t o 1-2 m i n a f t e r w a r d s . T h e n h e a r t r a t e u s u a l l y i n c r e a s e d t o a l e v e l a b o v e t h a t b e f o r e l i g a t i o n , a n d t h e g r e a t v e s s e l s v i s i b l y d i s t e n d e d , i n d i c a t i n g an a c u t e r i s e i n b l o o d p r e s s u r e . T h e e f f i c a c y o f t h e e l e c t r o d e s was t e s t e d a t t h i s p o i n t , e l e c t r i c a l s t i m u l a t i o n p r o d u c i n g a n i m m e d i a t e d r o p i n h e a r t r a t e a n d a p a r t i a l c o l l a p s e o f t h e g r e a t v e s s e l s . When t h e s u c c e s s o f t h e e l e c t r o d e i m p l a n t a t i o n h a d b e e n v e r i f i e d , a s n a r e was p l a c e d a r o u n d t h e r i g h t a o r t i c n e r v e a s d e s c r i b e d i n S e c t i o n I I . I n t h r e e o f t h e s e a n i m a l s , t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e was t o b e e s t i m a t e d a l o n g w i t h h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e . T h e s e w e r e f i t t e d w i t h f l o w p r o b e s on t h e c e n t r a l s y s t e m i c v e s s e l s t o m e a s u r e c a r d i a c o u t p u t . I n t h e e x p e r i m e n t s i n 149 S e c t i o n I , p u l m o n a r y a r t e r y f l o w was m e a s u r e d t o o b t a i n c a r d i a c o u t p u t , b u t t h i s s i t e was n o t s u i t a b l e i n t h e p r e s e n t e x p e r i m e n t s b e c a u s e o f t h e r i s k o f i n t e r f e r e n c e w i t h a o r t i c n e r v e f u n c t i o n , s i n c e t h e r i g h t n e r v e w o u l d h a v e t o b e d i s s e c t e d f r e e f r o m t h e p u l m o n a r y a r t e r y t o p l a c e t h e p r o b e . One u l t r a s o n i c p r o b e was p l a c e d on t h e d e s c e n d i n g a o r t a away f r o m t h e c o u r s e o f t h e r i g h t a o r t i c n e r v e , a n d a n o t h e r on t h e l e f t b r a c h i o c e p h a l i c t r u n k w h e r e i t p o s e d no t h r e a t t o t h e a l r e a d y l i g a t e d l e f t a o r t i c n e r v e . P r o b e s i z e was c h o s e n f o r a n o n - c o n s t r i c t i v e f i t on t h e v e s s e l s , a n d a p l a s t i c c u f f o f t h e same i n t e r n a l d i a m e t e r as t h e p r o b e on t h e l e f t b r a c h i o c e p h a l i c t r u n k was p l a c e d i n a c o r r e s p o n d i n g p o s i t i o n on t h e r i g h t t o e q u a l i z e r e s i s t a n c e s i n t h e two t r u n k s . T h i s was n e c e s s a r y b e c a u s e o f t h e e n l a r g e m e n t o f t h e s e v e s s e l s a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n . N e i t h e r t h e p r o b e b o d i e s n o r t h e l e a d s w e r e a n c h o r e d t o n e a r b y t i s s u e , a n d t h u s t h e i m p l a n t s moved f r e e l y w i t h t h e v e s s e l s d u r i n g t h e c a r d i a c c y c l e . A f t e r e n s u r i n g t h a t no r e s i d u a l b l e e d i n g was e v i d e n t a t a n y s i t e w i t h i n t h e c h e s t , a l l l e a d s a n d t h e s n a r e w e r e b r o u g h t o u t o f t h e c h e s t , t h e a i r s a c was r e p a i r e d a n d t h e s k i n i n c i s i o n c l o s e d . T h e f r e e e n d o f t h e s n a r e was a n c h o r e d t o t h e s k i n , a s w e r e t h e c o n n e c t o r s f o r t h e e l e c t r o d e s a n d p r o b e s . A n i m a l s w e r e o b s e r v e d o n t h e o p e r a t i n g t a b l e d u r i n g t h e f i r s t h o u r f o l l o w i n g s u r g e r y , t h e n w e r e t r a n s f e r r e d b a c k t o t h e i r c a g e s f o r t h e r e m a i n d e r o f t h e r e c o v e r y p e r i o d . D u r i n g t h e n e x t two d a y s , b l o o d f l o w p r o b e s w e r e i m p l a n t e d on 150 •the i s c h i a t i c a r t e r i e s , a n d t h e a n i m a l s w e r e c a n n u l a t e d as d e s c r i b e d p r e v i o u s l y . T h e r e c o v e r y p e r i o d i n t h e s e u n i l a t e r a l d e n e r v a t e s was t h e same as i n t h e p r e v i o u s b a r o d e n e r v a t i o n e x p e r i m e n t s , a b o u t 1 wk. A o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n was d o n e u s i n g a b i p h a s i c w a v e f o r m g e n e r a t e d w i t h t h e s y s t e m p r e v i o u s l y d e s c r i b e d f o r s t i m u l a t i n g t h e s y m p a t h e t i c o u t f l o w t r a c t t o t h e h i n d l i m b . T h e p r i n c i p l e o f " b i o c a l i b r a t i o n " , d e s c r i b e d b y S w e t t a n d B o u r a s s a ( 1 9 8 1 ) , was u s e d i n s e t t i n g t h e s t i m u l u s p a r a m e t e r s . T h i s p r i n c i p l e i n v o l v e s t h e u s e o f a r e l a t i v e b i o l o g i c a l i n d e x f o r s e t t i n g t h e i n t e n s i t y o f s t i m u l a t i o n i n e a c h p r e p a r a t i o n , a n d on d i f f e r e n t d a y s i n t h e same p r e p a r a t i o n i n t h e p r e s e n t e x p e r i m e n t s , s o t h a t r e s u l t s c o u l d be c o m p a r e d i n d i f f e r e n t a n i m a l s a n d a c r o s s t i m e . I n a p r e p a r a t i o n i n w h i c h t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e s t i m u l a t i n g e l e c t r o d e s a n d t h e n e r v e c o u l d b e c h a n g i n g on a d a i l y b a s i s o v e r a p e r i o d o f w e e k s , i t was n o t p r a c t i c a l t o u s e a n a b s o l u t e s t a n d a r d o f c a l i b r a t i o n , s u c h a s s t i m u l u s c u r r e n t o r v o l t a g e . I n s t e a d , a t t h e b e g i n n i n g o f e a c h s t i m u l u s r u n o n e a c h d a y , t h e p u l s e f r e q u e n c y was s e t t o a l e v e l ( 2 0 - 3 0 H z ) w h i c h was known t o be on t h e p l a t e a u o f t h e s t i m u l u s - r e s p o n s e c u r v e ( i . e . p r o d u c e d m a x i m a l r e s p o n s e ) , t h e d u r a t i o n o f e a c h o f t h e p a i r e d p u l s e s s e t a t 0 . 5 ms, t h e i n t e r p u l s e d e l a y t o 0 . 5 ms, a n d t h e c u r r e n t i n c r e a s e d u n t i l a m a x i m a l d e c r e a s e i n b l o o d p r e s s u r e ( t h e b i o l o g i c a l i n d e x o f e f f e c t i v e n e s s o f s t i m u l a t i o n ) was o b t a i n e d . F r e q u e n c y was r e d u c e d u n t i l b l o o d 151 p r e s s u r e f e l l b y an e s t i m a t e d 4 5 - 5 0 % o f p r e - s t i m f o r t h e d u r a t i o n o f a 20 s e c p u l s e t r a i n . T h i s f r e q u e n c y was u s u s a l l y b e t w e e n 10 a n d 20 H z . T h e e x p e r i m e n t a l p r o t o c o l f o r d i v i n g t h e d u c k s i n t h e s e e x p e r i m e n t s was s i m i l a r t o t h a t u s e d t o f o r c e - d i v e a n i m a l s i n t h e e a r l i e r b a r o d e n e r v a t i o n e x p e r i m e n t s . To o b t a i n c o n t r o l r e s p o n s e s b e f o r e b a r o d e n e r v a t i o n , t h e a n i m a l s w e r e p l a c e d o n t h e o p e r a t i n g t a b l e , b a r o r e f l e x f u n c t i o n was c h e c k e d b y p r e s s o r t e s t s , a n d t h e a n i m a l s w e r e d i v e d two o r t h r e e t i m e s o v e r t h e c o u r s e o f t h r e e h o u r s . T h e e l e c t r o d e s w e r e a l s o t e s t e d w i t h s h o r t p u l s e t r a i n s a t t h i s p o i n t . I f a d e e p b r a d y c a r d i a i n t h e d i v e , a n d a c a r d i a c r e s p o n s e s i m i l a r t o t h a t o f i n t a c t a n i m a l s d u r i n g t h e p r e s s o r t e s t s w e r e o b t a i n e d , a n d i f h e a r t r a t e d r o p p e d i n r e s p o n s e t o a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n , t h e a n i m a l s w e r e a s s u m e d t o h a v e r e c o v e r e d f r o m t h e o p e r a t i o n a n d t h e s i n g l e s n a r e was w i t h d r a w n t o c o m p l e t e b a r o d e n e r v a t i o n . T h e h e a d o f t h e a n i m a l was t h e n c l a m p e d i n t h e d i v i n g p o s i t i o n , t h e s t i m u l u s was r e p e a t e d , a n d t h e c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s b e f o r e a n d d u r i n g s t i m u l a t i o n w e r e r e c o r d e d as t h e c o n t r o l l e v e l s f o r t h a t d i v e . T h e a n i m a l was t h e n d i v e d f o r a t o t a l o f 2 m i n 30 s e c , a n d i d e n t i c a l 20 s e c s t i m u l u s t r a i n s w e r e a p p l i e d a t 1 m i n a n d a t 2 m i n 10 s e c i n t h e d i v e , t h e e n d o f t h e l a s t p u l s e t r a i n c o r r e s p o n d i n g t o t h e e n d o f t h e d i v e . S t i m u l a t i o n was r e p e a t e d a t 1 m i n , 2 m i n 10 s e c a n d 15 m i n p o s t d i v e . A r t e r i a l b l o o d s a m p l e s w e r e t a k e n b e f o r e , a t 2 m i n i n 152 t h e d i v e , a n d a t 1, 2 a n d 15 m i n a f t e r t h e d i v e i n b o t h c o n t r o l a n d b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s f o r b l o o d g a s a n a l y s i s i n a n I L 1 3 b l o o d g a s m a c h i n e . T h e s a m p l e v o l u m e s ( 0 . 6 m l ) w e r e r e p l a c e d i m m e d i a t e l y w i t h e q u i v a l e n t v o l u m e s o f a v i a n s a l i n e . W i t h d r a w i n g m u l t i p l e b l o o d s a m p l e s d u r i n g a d i v e - r e c o v e r y r o u t i n e o f 20 m i n d i d n o t s i g n i f i c a n t l y a f f e c t h a e m a t o c r i t . A t t h e e n d o f e a c h e x p e r i m e n t , f l o w p r o b e c a l i b r a t i o n was c a r r i e d o u t a s d e s c r i b e d i n S e c t i o n I I a n d t h e A p p e n d i x . A n i m a l s w e r e a n a e s t h e t i z e d f o r p r o b e c a l i b r a t i o n , a n d d u r i n g t h i s p e r i o d t h e l e f t v a g u s n e r v e was e x p o s e d a n d s e c t i o n e d h i g h i n t h e n e c k . When t h e a o r t i c n e r v e was t h e n s t i m u l a t e d , u s i n g t h e same p a r a m e t e r s a s i n t h e l a s t d i v e , no c a r d i a c r e s p o n s e t o s t i m u l a t i o n o c c u r r e d , i n d i c a t i n g t h a t t h e e l e c t r o d e s w e r e s t i m u l a t i n g v a g a l a f f e r e n t a n d n o t e f f e r e n t f i b r e s . T h e r e was no l e a k a g e o f s t i m u l u s c u r r e n t t o n e a r b y n e u r a l s t r u c t u r e s . B a r o d e n e r v a t i o n a n d t h e r e l a t i o n o f t h e e l e c t r o d e s t o t h e a o r t i c n e r v e w e r e c o n f i r m e d b y m i c r o d i s s e c t i o n d u r i n g p o s t m o r t e m e x a m i n a t i o n . T h e c h a n g e s i n c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s d u r i n g d i v i n g , a n d t h e e f f e c t s o f s t i m u l a t i o n on t h e s e v a r i a b l e s , w e r e a n a l y z e d u s i n g a v a r i a t i o n o f t h e ANOVA m o d e l d e s c r i b e d i n S e c t i o n I I I . I f a s i g n i f i c a n t (P <. 0 . 0 5 ) a b s o l u t e c h a n g e o c c u r r e d e i t h e r d u r i n g d i v i n g o r a s a r e s u l t o f s t i m u l a t i o n , t h e p r o p o r t i o n a l c h a n g e was a l s o a s s u m e d t o b e s i g n i f i c a n t . S t a t i s t i c a l a n a l y s i s o f t h e p r o p o r t i o n a l d i f f e r e n c e s t h e m s e l v e s was n o t d o n e . I n o r d e r t o a n a l y z e d i f f e r e n c e s 153 b e t w e e n means o f p r o p o r t i o n s , Z a r (1984) a n d o t h e r a u t h o r s recommend t h e t r a n s f o r m a t i o n o f e a c h o f t h e p r o p o r t i o n s c o m p r i s i n g a mean t o t h e a r c s i n e o f t h e s q u a r e r o o t o f t h a t p r o p o r t i o n . When t h i s was done f o r a p a r t o f t h e p r e s e n t d a t a , t h e d i s t r i b u t i o n a p p r o a c h e d n o r m a l i t y more c l o s e l y t h a n t h e u n t r a n s f o r m e d p r o p o r t i o n s b u t t h e r e was s t i l l some d o u b t t h a t t h i s t r a n s f o r m e d d a t a f u l f i l l e d t h e a s s u m p t i o n s o f n o r m a l l y d i s t r i b u t e d d a t a r e q u i r e d f o r t h e ANOVA. 154 2) C h e m o r e f l e x - B a r o r e f l e x I n t e r a c t i o n s a) A o r t i c N e r v e S t i m u l a t i o n D u r i n g D i v e s A f t e r E x p o s u r e t o O x y g e n . F o u r o f t h e b a r o d e n e r v a t e d d u c k s w i t h i m p l a n t e d e l e c t r o d e s w e r e e x p o s e d t o 100 % o x y g e n b y c l a m p i n g t h e h e a d i n t h e d i v i n g f u n n e l a n d s u r r o u n d i n g t h e f u n n e l w i t h a p l a s t i c s h e e t . O x y g e n g a s was d e l i v e r e d t o t h e a n i m a l t h r o u g h t h e f u n n e l s p o u t a t a r a t e o f 2 1. m i n _ i . T h e a o r t i c n e r v e was s t i m u l a t e d t o o b t a i n a p r e d i v e r e s p o n s e a f t e r 5 m i n o f o x y g e n b r e a t h i n g , t h e n w a t e r was q u i c k l y p o u r e d i n t o t h e f u n n e l a f t e r r e m o v i n g t h e g a s f l o w a n d c l o s i n g t h e s p o u t . T he d i v e a n d s t i m u l a t i o n p r o t o c o l s a n d b l o o d gas a n a l y s i s p r e v i o u s l y d e s c r i b e d f o r n o r m o x i c d i v e s w e r e u s e d a n d t h e r e s u l t s w e r e a n a l y z e d i n a s i m i l a r f a s h i o n . b ) B l o o d P r e s s u r e R e s p o n s e t o G r a d e d A o r t i c N e r v e S t i m u l a t i o n i n N o r m o x i a , a n d E f f e c t s o f H y p o x i c H y p e r c a p n e a . T h r e e o f t h e b a r o d e n e r v a t e d d u c k s f i t t e d w i t h s t i m u l a t i n g e l e c t r o d e s w e r e u s e d i n e x p e r i m e n t s t o e s t a b l i s h a f r e q u e n c y - r e s p o n s e c u r v e f o r b a r o r e c e p t o r n e r v e a c t i v a t i o n i n a n i m a l s a t r e s t , b r e a t h i n g a i r ( n o r m o x i a ) . S t i m u l u s p a r a m e t e r s w e r e s e t a s d e s c r i b e d p r e v i o u s l y , t h e n 20 s e c p u l s e t r a i n s a t d i f f e r e n t f r e q u e n c i e s i n t h e r a n g e o f 0 . 2 - 3 0 155 Hz w e r e g i v e n i n r a n d o m o r d e r . I n two a n i m a l s , t h e s e r u n s w e r e r e p e a t e d on t h e n e x t o b s e r v a t i o n d a y , w h i l e one a n i m a l was o n l y g i v e n one r u n ( t o t a l o f 5 c o m p l e t e s t i m u l u s -r e s p o n s e c u r v e s ) . O n c e t h e s e r e s p o n s e s h a d b e e n e s t a b l i s h e d , t h e a n i m a l s w e r e g i v e n a h y p o x i c - h y p e r c a p n i c g a s m i x t u r e (PO2 =79 mmHg; PCO2 = 48 mmHg) t o b r e a t h e f o r 2 m i n a n d t h e n e r v e was s t i m u l a t e d f o r 20 s e c a t 15 H z . B l o o d p r e s s u r e r e s p o n s e s w e r e n o r m a l i z e d b y c o n v e r t i n g t o p r o p o r t i o n a l p r e s s u r e c h a n g e s f o r p l o t t i n g a g a i n s t f r e q u e n c y . A r t e r i a l s a m p l e s f o r b l o o d g a s a n a l y s i s w e r e t a k e n i n n o r m o x i c a n i m a l s a n d j u s t b e f o r e a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n i n h y p o x i c h y p e r c a p n e a . N e i t h e r h y p o x i c n o r h y p e r c a p n i c g a s e s w e r e g i v e n i n d e p e n d e n t l y t o t h e a n i m a l s . c ) A o r t i c N e r v e S t i m u l a t i o n D u r i n g C a r o t i d B o d y P e r f u s i o n . 6 f e m a l e d u c k s (mean b o d y mass 3 . 0 + 0 . 3 ( S . E . M . ) k g ) w e r e u s e d i n c a r o t i d b o d y p e r f u s i o n e x p e r i m e n t s t o t e s t t h e e f f e c t s o f d i f f e r e n t l e v e l s o f a r t e r i a l c h e m o r e c e p t o r l o a d i n g on t h e o p e r a t i o n o f t h e b a r o r e f l e x . T h e p r e p a r a t o r y s u r g e r y was s i m i l a r t o t h a t d e s c r i b e d b y J o n e s e t a l . ( 1982) f o r v a s c u l a r i s o l a t i o n a n d p e r f u s i o n o f t h e c a r o t i d b o d y . A n i m a l s w e r e p l a c e d on t h e i r b a c k s , a n a e s t h e t i z e d w i t h s o d i u m p e n t o b a r b i t a l (40 mg k g - 1 ) a n d t h e c l a v i c u l a r a i r s a c o p e n e d . A l l a r t e r i e s o n t h e l e f t s i d e i n t h e a r e a o f t h e c a r o t i d b o d y w e r e l i g a t e d e x c e p t f o r t h e common c a r o t i d a r t e r y , on w h i c h a 156 b a l l o o n o c c l u d e r was p l a c e d u p s t r e a m o f t h e c a r o t i d b o d y ( s e e F i g u r e 1 3 ) . The c a r o t i d a r t e r y was t h e n c a n n u l a t e d d o w n s t r e a m o f t h e c a r o t i d b o d y , w i t h t h e c a n n u l a t i p f a c i n g t o w a r d s t h e c h e m o r e c e p t o r s a n d t h e h e a r t . C a n n u l a t i o n was f a c i l i t a t e d b y i n f l a t i n g t h e c a r o t i d o c c l u d e r , a n d t h i s a l s o showed w h e t h e r a n y s i d e b r a n c h e s f r o m t h e c a r o t i d a r t e r y h a d b e e n m i s s e d d u r i n g t h e l i g a t i o n p r o c e d u r e . S t i m u l a t i n g e l e c t r o d e s w e r e p l a c e d on t h e l e f t a o r t i c n e r v e a s d e s c r i b e d p r e v i o u s l y . T h e r i g h t v a g u s was l o c a t e d l o w i n t h e n e c k , a s h o r t s e c t i o n o f t h e n e r v e was s o a k e d i n l o c a l a n a e s t h e t i c , a n d t h e n c u t t o d e n e r v a t e b o t h b a r o r e c e p t o r s a n d c h e m o r e c e p t o r s o n t h e r i g h t s i d e . T h e a i r s a c a n d s k i n i n c i s i o n w e r e r e p a i r e d a f t e r p a s s i n g t h e e l e c t r o d e l e a d s , t h e c a r o t i d c a n n u l a a n d t h e o c c l u d e r t u b e o u t o f t h e c h e s t . T h e r i g h t u l n a r a r t e r y a n d v e i n , e x p o s e d u n d e r l o c a l a n a e s t h e t i c i n t h e w i n g , w e r e o c c l u s i v e l y c a n n u l a t e d a n d t h i s i n c i s i o n was c l o s e d . T h e a n i m a l was t u r n e d t o a n u p r i g h t p o s i t i o n on t h e o p e r a t i n g t a b l e a n d l i g h t l y r e s t r a i n e d . T h e v e n o u s a n d c a r o t i d a r t e r y c a n n u l a s w e r e l e d t o a 50 m l s y r i n g e i n a H a r v a r d i n f u s i o n pump ( H a r v a r d A p p a r a t u s , S o u t h N a t i c k , M a s s a c h u s e t t s ) , v i a a n a r r a n g e m e n t o f s t o p c o c k s t o w h i c h a p r e s s u r e t r a n s d u c e r ( N a r c o B i o s y s t e m s , H o u s t o n , T e x a s ) a n d a s a l i n e f l u s h i n g s y r i n g e w e r e a l s o a t t a c h e d ( F i g u r e 1 4 ) . T h e pump s y r i n g e was k e p t a t b o d y t e m p e r a t u r e b y a h e a t i n g c o i l w h i c h was c o n n e c t e d t o a r e c i r c u l a t i n g c o n s t a n t - t e m p e r a t u r e w a t e r b a t h . T h e a r t e r i a l c a n n u l a was 157 F i g u r e 1 3 . S c h e m a t i c v e n t r a l v i e w o f t h e r e g i o n o f t h e l e f t common c a r o t i d a r t e r y i n a d u c k . T h e r e l a t i o n s h i p o f t h e c r o t i d a r t e r y c a n n u l a , p n e u m a t i c o c c l u d e r a n d a r t e r y l i g a t i o n s i t e s t o t h e c a r o t i d b o d y a r e i l l u s t r a t e d , a l o n g w i t h t h e l e f t a o r t i c n e r v e a n d s t i m u l a t i n g e l e c t r o d e s . 158 159 F i g u r e 14 . A r r a n g e m e n t o f t h e e x p e r i m e n t a l a p p a r a t u s f o r p r e s s u r e r e c o r d i n g a n d b l o o d p e r f u s i o n o f t h e v a s c u l a r l y i s o l a t e d l e f t c a r o t i d b o d y i n a d u c k . pneumatic occluder syringe o 161 c o n n e c t e d t o a s e c o n d p r e s s u r e t r a n s d u c e r f o r r e c o r d i n g a r t e r i a l p r e s s u r e . T h e a n i m a l was a l l o w e d t o r e c o v e r f o r 3-4 h o u r s b e f o r e t h e e x p e r i m e n t b e g a n . A l l wound s i t e s w e r e p e r i o d i c a l l y i n f i l t r a t e d w i t h l o c a l a n a e s t h e t i c t h r o u g h o u t t h e r e c o v e r y a n d e x p e r i m e n t , a n d c a n n u a l a e w e r e f l u s h e d w i t h h e p a r i n i z e d (100 I . U . m l - 1 ) a v i a n s a l i n e t o p r e v e n t b l o o d c l o t t i n g . S t i m u l u s p a r a m e t e r s f o r a o r t i c n e r v e a c t i v a t i o n w e r e a d j u s t e d a c c o r d i n g t o t h e c r i t e r i a s e t o u t i n t h e p r e v i o u s s e c t i o n , w h i l e t h e a n i m a l p e r f u s e d t h e i n n e r v a t e d l e f t c a r o t i d b o d y w i t h n o r m o x i c a r t e r i a l b l o o d f r o m t h e h e a r t ( a u t o p e r f u s i o n ; c a r o t i d o c c l u d e r d e f l a t e d ) . T h e b l o o d p r e s s u r e r e s p o n s e t o s t i m u l a t i o n d u r i n g a u t o p e r f u s i o n was t h e c o n t r o l r e s p o n s e f o r t h e s e e x p e r i m e n t s . A b o u t 10 ml o f v e n o u s b l o o d was w i t h d r a w n i n t o t h e i n f u s i o n pump (no c h a n g e i n b l o o d p r e s s u r e r e s u l t e d f r o m t h i s p r o c e d u r e ) , a n d t h e c a r o t i d o c c l u d e r was t h e n i n f l a t e d t o v a s c u l a r l y i s o l a t e t h e c a r o t i d b o d y . T h i s i s o l a t i o n was v e r i f i e d b y t h e i m m e d i a t e l o s s o f p u l s a t i l e p r e s s u r e r e c o r d e d f r o m t h e c a r o t i d c a n n u l a , a n d t h e s u b s e q u e n t g r a d u a l d e c r e a s e i n mean p r e s s u r e as t h e s m a l l v o l u m e o f b l o o d t r a p p e d i n t h e c a r o t i d r e g i o n d r a i n e d t h r o u g h t h e v e n o u s o u t f l o w . P e r f u s i o n o f t h e c a r o t i d b o d y w i t h v e n o u s b l o o d f r o m t h e s y r i n g e pump was b e g u n , a n d t h e i n f u s i o n r a t e was s e t t o p r o d u c e t h e same mean p r e s s u r e i n t h e i s o l a t e d c a r o t i d r e g i o n as d u r i n g t h e p r e v i o u s a u t o p e r f u s i o n . The a o r t i c n e r v e was s t i m u l a t e d a g a i n a f t e r 162 1-3 m i n u t e s o f p e r f u s i o n w i t h v e n o u s b l o o d , a n d t h e b l o o d p r e s s u r e r e s p o n s e s r e c o r d e d . S e v e r a l s i m i l a r r u n s w e r e p e r f o r m e d i n e a c h a n i m a l a t 15 -20 m i n i n t e r v a l s , t h e n t h e c a r o t i d b o d y was p e r f u s e d w i t h a r t e r i a l b l o o d o b t a i n e d f r o m t h e c a r o t i d a r t e r y . A o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n g i v e n d u r i n g c a r o t i d b o d y p e r f u s i o n w i t h a r t e r i a l b l o o d f r o m t h e s y r i n g e s e r v e d t o e v a l u a t e t h e e f f e c t s o f t h e p e r f u s i o n p r o c e s s i t s e l f o n t h e b l o o d p r e s s u r e r e s p o n s e . S a m p l e s w e r e w i t h d r a w n f r o m t h e pump s y r i n g e d u r i n g p e r f u s i o n o f t h e c a r o t i d b o d y w i t h b o t h a r t e r i a l a n d v e n o u s b l o o d , f o r a n a l y s i s o f b l o o d g a s e s i n a n I L 13 b l o o d g a s m a c h i n e . 163 R E S U L T S 1) A o r t i c N e r v e S t i m u l a t i o n D u r i n g D i v i n g a ) B l o o d P r e s s u r e , H e a r t R a t e a n d H i n d L i m b V a s c u l a r R e s i s t a n c e R e s p o n s e s t o S t i m u l a t i o n . T h e c i r c u l a t o r y s t a t e o f u n i l a t e r a l l y b a r o d e n e r v a t e d d u c k s was midway b e t w e e n t h a t o f i n t a c t a n d c o m p l e t e l y b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s . R e s t i n g b l o o d p r e s s u r e , h e a r t r a t e a n d h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e w e r e a l l h i g h e r 5 d a y s t o 1 wk a f t e r r e m o v a l o f one a o r t i c n e r v e ( F i g u r e 1 7 a , 17b a n d 17c ) t h a n i n t h e c o n t r o l a n i m a l s i n S e c t i o n I I w h i c h h a d b o t h a o r t i c n e r v e s i n t a c t ( F i g u r e 1 1 ) , b u t t h e b a r o r e c e p t o r - h e a r t r a t e r e f l e x d u r i n g p r e s s o r t e s t s i n u n i l a t e r a l b a r o d e n e r v a t e s was j u s t a s e f f e c t i v e ( - 1 . 0 b e a t s m i n - * m m H g - i ) a s i n a n i m a l s w i t h b o t h a o r t i c n e r v e s i n t a c t . S e c t i o n o f t h e r e m a i n i n g a o r t i c n e r v e e l i m i n a t e d t h e b a r o r e f l e x e f f e c t s on t h e h e a r t b u t t h e r e was no f u r t h e r r i s e i n r e s t i n g b l o o d p r e s s u r e . R e s t i n g h e a r t r a t e a n d h i n d l i m b r e s i s t a n c e w e r e n o t s i g n i f i c a n t l y a f f e c t e d b y c o m p l e t e b a r o d e n e r v a t i o n e x c e p t f o r a t r a n s i e n t r i s e i n h e a r t r a t e on d a y s 3 a n d 4 p o s t -d e n e r v a t i o n . D u r i n g c o n t r o l d i v e s , h e a r t r a t e f e l l b y 78 % o f t h e p r e d i v e v a l u e a t 1 m i n , a n d b y 2 m i n 30 s e c o f d i v i n g h a d d r o p p e d b y 83 % ( F i g u r e 1 7 b ) . O v e r t h e f i r s t m i n u t e o f t h e s e 164 F i g u r e 15 . A r t e r i a l p r e s s u r e (ABP) a n d h i n d l i m b b l o o d f l o w ( H L F ) r e c o r d i n g s f r o m p o r t i o n s o f 2 m i n 30 s e c d i v e s w i t h o u t ( a ) a n d w i t h (b ) p e r i o d s o f a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n . D i v e s w e r e r e c o r d e d 1 d a y a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n . T i m e s i n t h e d i v e a n d t h e t i m e o f s u r f a c i n g a r e i n d i c a t e d b y t h e a r r o w s . T h e b a r s u n d e r t h e t r a c e s a t (b ) i n d i c a t e t h e d u r a t i o n o f t h e s t i m u l a t i o n p e r i o d s . DEN. 1 day a) Dive without stim. 10 sec t * b) Dive with stim. 300 r 0 Predive stim 1:00 Dive stim t 2:00 Dive 2:10 stim up 166 F i g u r e 16 . A r t e r i a l p r e s s u r e s a n d h i n d l i m b b l o o d f l o w s r e c o r d e d d u r i n g d i v e s w i t h o u t a n d w i t h a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n i n t h e same a n i m a l a s i n F i g u r e 15 , a t 21 d a y s a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n . L a b e l s a n d e v e n t s a r e t h e same as i n F i g u r e 1 5 . DEN. 21 day a) Dive without stim. 300 r cn 200h ' ^ ^ ^ ^ M ^ ^ ^ ^ < t E 100 0 'c 80r 10 sec b) Dive with stim. 300 Q- i 200 m E < E 100 0 L  T c 80 0 L Predive stim 168 F i g u r e 1 7 . C a r d i o v a s c u l a r r e s p o n s e s t o d i v i n g a n d t o a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n . a ) A r t e r i a l b l o o d p r e s s u r e ( M A P ) , b ) h e a r t r a t e (HR) a n d c ) h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e (HLVR) a r e p r e s e n t e d a s mean + 1 S. D . f o r 14 o b s e r v a t i o n s i n 12 u n i l a t e r a l l y b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s b e f o r e ( P r e d e n , s h a d e d b a r s ) a n d a f t e r c o m p l e t e b a r o d e n e r v a t i o n . The r a n g e i n c l u d e d i n e a c h d e n e r v a t e d a y g r o u p i s i n d i c a t e d u n d e r t h e b a r s . F o r e a c h d a y g r o u p , v a l u e s a r e p r e s e n t e d j u s t p r i o r t o s t i m u l a t i o n ( u n s h a d e d b a r s ) a n d d u r i n g s t i m u l a t i o n ( s o l i d b a r s ) . A s t e r i s k s (*) i n d i c a t e p r e s t i m u l a t i o n v a l u e s s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t f r o m p r e d i v e f o r t h a t d a y g r o u p . C l o s e d c i r c l e s ( • ) i n d i c a t e v a l u e s i n d e n e r v a t e s s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t f r o m t h e p r e d e n e r v a t i o n v a l u e a t t h a t d i v e t i m e . T h e (+) s y m b o l s r e p r e s e n t s i g n i f i c a n t e f f e c t s o f s t i m u l a t i o n i n e a c h d a y g r o u p a t e a c h d i v e t i m e . Predive 1:00 Dive 2^ 10 Dive 300r r r CD to Predive 70 60 50 AO 30 20 10 0 Pre 1 2 3 4 5-6 7-8 9-10 11-14 15-23 den 1:00 Rec 70 60 50 40 30 20 10 0«-Pre 1 2 3 4 5-6 7-8 9-10 11-14 15-23 den Day 100 Dive 210 Dive Pre 1 2 3 4 5-6 7-8 9-10 11-14 15-23 den Day Pre 1 2 3 4 5-6 7-8 9-10 11-14 15-23 den Day 172 d i v e s h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e i n c r e a s e d b y 5 . 5 t i m e s a n d b y e n d - d i v e was 6 . 5 t i m e s t h e p r e d i v e v a l u e ( F i g u r e 1 7 c ) . T h i s d e g r e e o f v a s o c o n s t r i c t i o n d i d n o t o c c u r i n a l l v a s c u l a r b e d s , h o w e v e r , s i n c e b l o o d p r e s s u r e was n o t m a i n t a i n e d e v e n a t 1 m i n i n t h e d i v e , i n t h e f a c e o f t h e l a r g e f a l l i n h e a r t r a t e . By t h e e n d o f t h e c o n t r o l d i v e , b l o o d p r e s s u r e h a d d e c r e a s e d b y 24 % f r o m t h e p r e d i v e v a l u e ( F i g u r e 1 7 a ) . D u r i n g r e c o v e r y , a l l c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s r e t u r n e d t o t h e i r p r e d i v e l e v e l s w i t h i n 1 m i n o f s u r f a c i n g , a n d d i d n o t c h a n g e s i g n i f i c a n t l y o v e r t h e n e x t 15 m i n ( F i g u r e 1 7 a , 17b a n d 1 7 c ) . A f t e r c o m p l e t e b a r o d e n e r v a t i o n , f o r c e d d i v i n g r e s u l t e d i n v a r i a b l e d e g r e e s o f b r a d y c a r d i a a n d h i n d l i m b v a s o c o n s t r i c t i o n , d e p e n d i n g on t h e t i m e a f t e r d e n e r v a t i o n a t w h i c h t h e d i v e s w e r e p e r f o r m e d . T h e p a t t e r n o f t h e c a r d i o v a s c u l a r r e s p o n s e s t o d i v i n g c a n b e s e e n i n t h e p r e s s u r e a n d f l o w r e c o r d i n g s f r o m t h e same a n i m a l a t two t i m e s a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n ( a c u t e , F i g u r e 15a ; c h r o n i c , F i g u r e 1 6 a ) . T h e r e d u c t i o n i n d i v e b r a d y c a r d i a c a n b e s e e n c l e a r l y i n t h e a c u t e l y d e n e r v a t e d s t a t e ( F i g u r e 1 5 a ) . F o r t h e f i r s t 4 d a y s a f t e r n e r v e s e c t i o n , d i v e h e a r t r a t e was more t h a n d o u b l e t h a t i n c o n t r o l d i v e s a t b o t h 1 m i n a n d 2 m i n 10 s e c a f t e r s u b m e r g e n c e ( F i g u r e 1 7 b ) , a n d t h e p r o p o r t i o n a l d e c r e a s e i n h e a r t r a t e f r o m p r e d i v e was r e d u c e d ( F i g u r e 1 7 b ) . A f t e r 5 -6 d a y s w i t h o u t b a r o r e c e p t o r s t h e d i v e b r a d y c a r d i a d e e p e n e d i n b o t h a b s o l u t e a n d p r o p o r t i o n a t e 173 t e r m s : h e a r t r a t e d r o p p e d t o t h e same l e v e l ( F i g u r e 1 6 a , F i g u r e 1 7 b ) , a s w e l l a s b y t h e same p e r c e n t a g e o f t h e p r e d i v e r a t e , a s i n c o n t r o l d i v e s . T h e t i m e c o u r s e o f t h e b r a d y c a r d i a i n b a r o d e n e r v a t e s t h r o u g h o u t t h e o b s e r v a t i o n p e r i o d was s i m i l a r t o t h a t i n c o n t r o l d i v e s . T h e h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e r e s p o n s e t o d i v i n g i n b a r o d e n e r v a t e s was t h e same as t h a t i n c o n t r o l s , up t o 14 d a y s f o l l o w i n g n e r v e s e c t i o n ( F i g u r e 1 7 c ) . H o w e v e r , a f t e r t h i s t i m e t h e r e s p o n s e was r e d u c e d s i g n i f i c a n t l y , r e s i s t a n c e r i s i n g o n l y t o 4 . 2 t i m e s t h e p r e d i v e v a l u e , c o m p a r e d w i t h r i s e s o f 5 . 5 t i m e s o r m o r e i n c o n t r o l a n d a c u t e l y d e n e r v a t e d a n i m a l s . D i v e b l o o d p r e s s u r e i n b a r o d e n e r v a t e s f e l l b y 2 5 - 5 0 %, t h e p r o p o r t i o n a l r e d u c t i o n d e p e n d i n g o f t h e l e n g t h o f t i m e w i t h o u t b a r o r e c e p t o r s ( F i g u r e s 1 5 a , 1 6 a , 1 7 a ) . T h i s p r o g r e s s i v e t r e n d t o w a r d s d i v e h y p o t e n s i o n f o l l o w e d t h e t r e n d t o w a r d i n c r e a s i n g b r a d y c a r d i a : w h i l e t h e c a r d i a c r e s p o n s e t o s u b m e r s i o n was r e d u c e d i n a c u t e b a r o d e n e r v a t e s , b l o o d p r e s s u r e was s i g n i f i c a n t l y h i g h e r t h a n i n c h r o n i c b a r o d e n e r v a t e s , i n w h i c h t h e h e a r t r a t e f e l l t o t h e same l e v e l a s i n c o n t r o l d i v e s . B l o o d g a s v a l u e s f r o m p r e d i v e , d i v e a n d p o s t d i v e a r t e r i a l b l o o d s a m p l e s t a k e n f r o m u n i l a t e r a l l y a n d c o m p l e t e l y b a r o d e n e r v a t e d d u c k s a r e p r e s e n t e d i n T a b l e 7 . R e s t i n g Pa 02 i n a n i m a l s w i t h one a o r t i c n e r v e i n t a c t was t h e same as i n a n i m a l s w i t h b o t h n e r v e s i n t a c t ( T a b l e 5 ) . When u n i l a t e r a l 174 T A B L E 7 A r t e r i a l b l o o d g a s e s a n d pH d u r i n g d i v i n g a n d r e c o v e r y i n u n i l a t e r a l ( a ) a n d b i l a t e r a l (b) b a r o d e n e r v a t e s . Means + 1 S . E . M . (mmHg) a r e g i v e n f o r t h e number o f o b s e r v a t i o n s i n b r a c k e t s , i n 6 a n i m a l s . A l l d i v e b l o o d s a m p l e s w e r e t a k e n a t 2 m i n . A s t e r i s k s (*) i n d i c a t e d i v e a n d r e c o v e r y v a l u e s s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t f r o m t h e p r e d i v e v a l u e w i t h i n e a c h d i v e g r o u p . a) PRE-DENERVATION PREDIVE 2:00 DIVE 1:00 REC 2:10 REC 15:00 REC Pa02 PaC02 pHa 85.3 26.9 7.488 ± 1 - 6 ± 2 . 2 ± 0 . 0 4 0 (6) (6) (6) 53.4 38.3 7.383 ± 3 . 1 ± 2 . 7 ± 0 . 0 4 1 (6) (6) (6) * * * 99.7 21.5 7.451 ± 3 . 2 ± 2 . 1 ± 0 . 0 3 4 (6) (6) (6) 105.2 21.9 7.490 ± 3 . 3 ± 1 . 9 ± 0 . 0 3 9 (6) (6) (6) 86.6 24.5 7.522 ± 3 . 5 ± 2 . 2 ± 0 . 0 3 3 (6) (6) (6) b) POST-DENERVATION PREDIVE 2:00 DIVE 1:00 REC 2:00 REC 15:00 REC Pa02 PaC02 pHa 86.5 22.7 7.469 ± 0 . 8 ± 1 . 0 ± 0 . 0 1 0 ( U ) (11) ( U ) 59.0 36.2 7.333 ± 1 . 5 ± 1 . 4 ± 0 . 0 1 4 (9) (10) (9) * * * 102.9 17.9 7.436 ± 2 . 4 ± 0 . 6 ± 0 . 0 2 0 (8) (8) (8) 97.8 20.1 7.437 ± 1 . 9 ± 0 . 5 ± 0 . 0 1 2 (8) (8) (8) * 92.8 21.1 7.430 ± 3 . 3 ± 1 . 3 ± 0 . 0 1 5 (6) (6) (6) 177 d e n e r v a t e s w e r e d i v e d , h o w e v e r , Pa02 d i d n o t f a l l a s much as i n b a r o r e c e p t o r - i n t a c t a n i m a l s . PaC02 a n d pHa i n u n i l a t e r a l d e n e r v a t e s a t r e s t w e r e t h e same as i n r e s t i n g i n t a c t a n i m a l s , a n d showed t h e same c h a n g e s i n t h e d i v e . T o t a l b a r o d e n e r v a t i o n d i d n o t a l t e r t h e r e s t i n g b l o o d g a s v a r i a b l e s , a n d t h e s e a n i m a l s , when d i v e d , h a d t h e same c h a n g e s i n b l o o d g a s e s as d i d u n i l a t e r a l l y d e n e r v a t e d d u c k s . D i v e Pa02 i n t h i s g r o u p o f b a r o d e n e r v a t e s c o n t i n u e d t o b e a b o v e t h a t i n t h e b i l a t e r a l b a r o d e n e r v a t e s i n p a r t 1 o f t h i s s e c t i o n ( T a b l e 5 ) . A f t e r r e s u m p t i o n o f b r e a t h i n g a t t h e e n d o f t h e d i v e , Pa02, PaCO2 a n d pHa r e c o v e r e d q u i c k l y i n b o t h u n i l a t e r a l a n d t o t a l b a r o d e n e r v a t e s . R e s p o n s e s t o s t i m u l a t i o n o f t h e a o r t i c n e r v e b e f o r e a n d d u r i n g d i v i n g a r e i l l u s t r a t e d i n F i g u r e 15b ( a c u t e l y b a r o d e n e r v a t e d ) a n d i n F i g u r e 16b (same a n i m a l , c h r o n i c a l l y b a r o d e n e r v a t e d ) . S t i m u l a t i o n o f t h e a o r t i c n e r v e i n d u c e d mean h e a r t r a t e r e d u c t i o n s o f 3 5 - 4 2 % a t a l l t i m e s p o s t -d e n e r v a t i o n i n a n i m a l s b e f o r e d i v i n g ( s o l i d d a r k b a r s , F i g u r e 1 7 b ) . H i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e , h o w e v e r , r e s p o n d e d t o p r e d i v e n e r v e s t i m u l a t i o n o n l y a t 2 a n d 9 -10 d a y s p o s t -d e n e r v a t i o n ( F i g u r e 1 7 c ) . T h e r e d u c t i o n i n b l o o d p r e s s u r e ( F i g u r e 17a) p r o d u c e d b y s t i m u l a t i o n a t r e s t , t h e r e f o r e , was a l m o s t e n t i r e l y d u e t o t h e c a r d i a c e f f e c t s o f a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n . A u n i f o r m 46 % d r o p i n b l o o d p r e s s u r e was o b s e r v e d d u r i n g s t i m u l a t i o n s p e r f o r m e d u p t o 14 d a y s a f t e r n e r v e s e c t i o n , b u t b e y o n d t h i s t i m e o n l y a 32 % p r e s s u r e d r o p 178 o c c u r r e d d e s p i t e a n u n c h a n g e d e f f e c t o f s t i m u l a t i o n on h e a r t r a t e . When t h e a o r t i c n e r v e was s t i m u l a t e d e a r l y i n t h e d i v e i n b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s , a g r e a t e r p r o p o r t i o n a l h e a r t r a t e r e s p o n s e ( 4 0 - 6 0 % r e d u c t i o n ) was o b t a i n e d t h a n c o u l d b e p r o d u c e d b y t h e same s t i m u l u s g i v e n p r e d i v e ( 3 5 - 4 2 % r e d u c t i o n ) ( a l s o s e e F i g u r e s 15b a n d 1 6 b ) . T h e d e c r e a s e i n h e a r t r a t e d u r i n g s t i m u l a t i o n a t t h i s d i v e t i m e was n o t d e p e n d e n t o n t h e p r e s t i m u l u s r a t e : s t i m u l a t i o n was no m o r e e f f e c t i v e p r o p o r t i o n a l l y when t h e d i v e h e a r t r a t e was h i g h , a s a t 1-4 d a y s p o s t - d e n e r v a t i o n , t h a n i n c h r o n i c b a r o d e n e r v a t e s , i n w h i c h d i v e h e a r t r a t e was l o w . H i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e was n o t s i g n i f i c a n t l y a f f e c t e d b y s t i m u l a t i o n e a r l y i n t h e d i v e , a n d s o d i d n o t c o n t r i b u t e t o t h e b a r o r e f l e x - i n d u c e d c i r c u l a t o r y c h a n g e s . D e s p i t e t h e e n h a n c e d c a r d i a c r e s p o n s e t o s t i m u l a t i o n , b l o o d p r e s s u r e d r o p p e d b y o n l y 32 % d u r i n g s t i m u l a t i o n a t 1 m i n i n t h e d i v e , r e p r e s e n t i n g a s i g n i f i c a n t r e d u c t i o n f r o m t h e p r e d i v e r e s p o n s e . A o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n l a t e i n t h e d i v e a f f e c t e d h e a r t r a t e i n c o n s i s t e n t l y , p r o d u c i n g s i g n i f i c a n t e f f e c t s o n l y o n some d a y s a f t e r d e n e r v a t i o n . When e n d - d i v e s t i m u l a t i o n was e f f e c t i v e o n t h e h e a r t , t h e p r o p o r t i o n a l r e d u c t i o n i n r a t e was l e s s t h a n t h a t o c c u r r i n g e a r l i e r i n t h e d i v e o r a t p r e d i v e ( F i g u r e 1 6 b , 1 7 b ) . S t i m u l a t i o n h a d no s i g n i f i c a n t e f f e c t s o n h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e a t a n y t i m e a f t e r 179 b a r o d e n e r v a t i o n . A s a r e s u l t o f t h e r e d u c t i o n i n c a r d i a c r e s p o n s e a n d t h e l a c k o f a p e r i p h e r a l r e s p o n s e , s t i m u l a t i o n h a d no s i g n i f i c a n t e f f e c t o n e n d - d i v e b l o o d p r e s s u r e i n d u c k s a f t e r d e n e r v a t i o n . H e a r t r a t e , h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e a n d , c o n s e q u e n t l y , b l o o d p r e s s u r e r e c o v e r e d q u i c k l y i n c o n t r o l a n i m a l s a f t e r d i v i n g , r e t u r n i n g t o p r e d i v e l e v e l s w i t h i n 1 m i n o f e m e r g e n c e . B l o o d p r e s s u r e i n b a r o d e n e r v a t e s , h o w e v e r , r e m a i n e d b e l o w p r e d i v e l e v e l s f o r more t h a n 2 m i n f o l l o w i n g r e t u r n t o t h e s u r f a c e , e v e n i n a c u t e b a r o d e n e r v a t e s i n w h i c h p o s t - d i v e h e a r t r a t e s w e r e a b o v e t h e i r r e s p e c t i v e p r e d i v e l e v e l s . By c o n t r a s t , a t a l l t i m e s a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n , h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e r e t u r n e d t o p r e d i v e l e v e l s w i t h i n 1 m i n o f s u r f a c i n g . A o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n was e f f e c t i v e i n a l t e r i n g h e a r t r a t e a n d b l o o d p r e s s u r e t h r o u g h o u t t h e r e c o v e r y p e r i o d , b u t t h e f u l l r e s p o n s e t o s t i m u l a t i o n d i d n o t r e t u r n u n t i l 15 m i n a f t e r t h e d i v e . A s a t p r e d i v e a n d d u r i n g t h e d i v e , h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e d i d n o t c h a n g e d u r i n g s t i m u l a t i o n d u r i n g t h e r e c o v e r y p e r i o d . b ) C a r d i a c O u t p u t a n d T o t a l P e r i p h e r a l R e s i s t a n c e R e s p o n s e s t o S t i m u l a t i o n . M e a s u r e m e n t s o f c a r d i a c o u t p u t w e r e o b t a i n e d a l o n g w i t h b l o o d p r e s s u r e , h e a r t r a t e a n d h i n d l i m b b l o o d f l o w , i n 3 o f t h e u n i l a t e r a l b a r o d e n e r v a t e s w i t h e l e c t r o d e s i m p l a n t e d o n 180 F i g u r e 18 . C a r d i a c a n d p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e r e s p o n s e s t o a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n i n b a r o d e n e r v a t e d d u c k s b e f o r e a n d d u r i n g d i v i n g . a ) C a r d i a c o u t p u t (CO) a n d s t r o k e v o l u m e ( S V ) ; a n d b ) t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e ( T P R ) a n d h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e ( H L V R ) a r e p r e s e n t e d as mean + 1 S . D . f o r 6 o b s e r v a t i o n s i n 3 a n i m a l s . T h e r a n g e o f e a c h d a y g r o u p i n d e n e r v a t e s i s i n d i c a t e d u n d e r t h e b a r s . N o t a t i o n , b a r s h a d i n g a n d s y m b o l s i n d i c a t i n g s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s a r e t h e same a s i n F i g u r e 1 7 . 5 Predive cc Q_ m r t n n n r i r i Pre 1 2 3 4 5-8 9-16 den Predive 60 3 40 cc :> 20 0 L i ri ^  ^ ri r1, r. Pre 1 den Day 5-8 9-16 183 t h e a o r t i c n e r v e . S t r o k e v o l u m e , t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e a n d h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e w e r e e s t i m a t e d b e f o r e a n d d u r i n g d i v i n g , t h e n t h e r e m a i n i n g a o r t i c n e r v e was d e s t r o y e d a n d t h e a n i m a l s w e r e d i v e d f o r 16 d a y s p o s t - d e n e r v a t i o n ( F i g u r e 1 8 a , 1 8 b ) . P r i o r t o c o m p l e t e b a r o d e n e r v a t i o n , c a r d i a c o u t p u t d e c r e a s e d b y 84 % i n a 2 m i n 30 s e c d i v e w h i l e s t r o k e v o l u m e was u n c h a n g e d , a n d t h e c a r d i a c r e s p o n s e t o d i v i n g was v i r t u a l l y c o m p l e t e b y 1 m i n i n t h e d i v e ( F i g u r e 1 8 a ) . T o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e i n c r e a s e d b y 4 . 9 t i m e s a t e n d - d i v e , w h i l e h i n d l i m b r e s i s t a n c e i n t h e s e a n i m a l s r o s e b y 5 . 8 t i m e s ( F i g u r e 1 8 b ) . H i n d l i m b a n d t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e r e s p o n s e s f o l l o w e d t h e same t i m e c o u r s e d u r i n g t h e d i v e , r i s i n g t o w i t h i n 10 % o f t h e i r e n d - d i v e v a l u e b y 1 m i n o f d i v i n g . C o m p l e t e b a r o d e n e r v a t i o n d i d n o t s i g n i f i c a n t l y a f f e c t t h e a b s o l u t e l e v e l o f any o f t h e r e s t i n g c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s p r e s e n t e d i n F i g u r e 18 , a n d n e i t h e r t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e n o r h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e r o s e w i t h t i m e a f t e r d e n e r v a t i o n . S t i m u l a t i o n o f t h e a o r t i c n e r v e p r i o r t o d i v i n g a f f e c t e d o n l y c a r d i a c o u t p u t , r e d u c i n g t h i s b y 2 5 - 3 5 % ( F i g u r e 1 8 a ) . D u r i n g d i v i n g i n t h e s e 3 a n i m a l s t h e c a r d i a c o u t p u t d e c r e a s e d b y t h e same p r o p o r t i o n as d i d h e a r t r a t e i n t h e w h o l e g r o u p o f d e n e r v a t e s , a n d w i t h t h e same t i m e c o u r s e . T h e e f f e c t s o f s t i m u l a t i o n o n c a r d i a c o u t p u t i n t h e d i v e ( F i g u r e 18a) a l s o f o l l o w e d t h e same 184 p a t t e r n a s on h e a r t r a t e ( F i g u r e 1 8 b ) . S t i m u l i d e l i v e r e d a t 1 m i n i n t h e d i v e h a d t h e same p r o p o r t i o n a l e f f e c t on c a r d i a c o u t p u t a s a t p r e d i v e , f o r m o s t s t a g e s o f b a r o d e n e r v a t i o n , b u t a t e n d - d i v e t h e same s t i m u l a t i o n p r o d u c e d no c h a n g e i n c a r d i a c o u t p u t a t a n y t i m e a f t e r d e n e r v a t i o n . D i v e s t r o k e v o l u m e was n o t a l t e r e d s i g n i f i c a n t l y f r o m t h e p r e d i v e l e v e l , a n d t h u s a l l r e d u c t i o n s i n c a r d i a c o u t p u t d u r i n g d i v i n g w e r e s o l e l y t h e r e s u l t o f d e c r e a s e s i n h e a r t r a t e . S t r o k e v o l u m e was a l s o n o t i n f l u e n c e d b y n e r v e s t i m u l a t i o n i n t h e d i v e . T h e d a t a p r e s e n t e d i n F i g u r e 18b show t h a t w h i l e t h e c h a n g e i n t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e i n t h e d i v e was l e s s i n t h e f i r s t 4 d a y s f o l l o w i n g b a r o d e n e r v a t i o n t h a n b e f o r e d e n e r v a t i o n , b a r o r e c e p t o r r e m o v a l d i d n o t a l t e r e i t h e r t h e m a g n i t u d e o r t h e t i m e c o u r s e o f h i n d l i m b v a s o c o n s t r i c t i o n o v e r a 16 d a y p e r i o d . N e i t h e r t o t a l p e r i p h e r a l n o r h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e r e s p o n d e d t o a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n d u r i n g d i v i n g i n t h e s e 3 a n i m a l s . 185 2) C h e m o r e f l e x - B a r o r e f l e x I n t e r a c t i o n s a ) A o r t i c N e r v e S t i m u l a t i o n D u r i n g D i v e s A f t e r E x p o s u r e t o O x y g e n . D u c k s w i t h i m p l a n t e d s t i m u l a t i n g e l e c t r o d e s w e r e g i v e n 100 % o x y g e n t o b r e a t h e a f t e r h a v i n g b e e n b a r o d e n e r v a t e d f o r 1-2 wk. 5 m i n o f h y p e r o x i c e x p o s u r e r a i s e d b l o o d o x y g e n t e n s i o n s i g n i f i c a n t l y t o 4 t i m e s t h e n o r m o x i c l e v e l b u t d i d n o t s i g n i f i c a n t l y a f f e c t PaC02 o r pHa ( T a b l e 8 ) . H e a r t r a t e , h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e a n d b l o o d p r e s s u r e i n h y p e r o x i c a n i m a l s ( F i g u r e 19) w e r e u n c h a n g e d f r o m t h e i r r e s p e c t i v e l e v e l s i n n o r m o x i a b e f o r e d i v i n g ( c f . F i g u r e 1 7 ) . A n a l y s i s o f b l o o d s a m p l e s t a k e n a t 90 s e c i n h y p e r o x i c d i v e s showed t h a t Pa02 h a d d e c r e a s e d s i g n i f i c a n t l y b u t was s t i l l w e l l a b o v e t h e r e s t i n g n o r m o x i c v a l u e . PaC02 a t 90 s e c i n h y p e r o x i c d i v e s was s i g n i f i c a n t l y h i g h e r t h a n d u r i n g p r e d i v e h y p e r o x i c e x p o s u r e a n d a b o v e t h a t r e c o r d e d d u r i n g d i v e s i n n o r m o x i c a n i m a l s ( T a b l e 7 ) . A r t e r i a l pH f e l l s i g n i f i c a n t l y i n h y p e r o x i c d i v e s , t o t h e same l e v e l a s i n n o r m o x i c d i v e s . S t i m u l a t i o n o f t h e a o r t i c n e r v e i n h y p e r o x i c a n i m a l s b e f o r e d i v i n g p r o v o k e d a 42 % f a l l i n h e a r t r a t e a n d a 54 % d e c r e a s e i n mean a r t e r i a l p r e s s u r e , w i t h no c o n t r i b u t i o n t o t h e p r e s s u r e r e s p o n s e f r o m c h a n g e s i n h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e ( F i g u r e 1 9 ) . H y p e r o x i c a n i m a l s showed a 43 % d e c r e a s e i n h e a r t r a t e b y 1 m i n i n t h e d i v e , w h i l e h i n d l i m b r e s i s t a n c e r o s e b y a f a c t o r o f 3 . 3 , a n d b l o o d p r e s s u r e was 186 T A B L E 8 A r t e r i a l b l o o d g a s e s a n d pH b e f o r e a n d d u r i n g o x y g e n d i v e s i n b a r o d e n e r v a t e d d u c k s . M e a n s + 1 S . E . M . f o r 6 o b s e r v a t i o n s i n 4 a n i m a l s . P r e d i v e b l o o d s a m p l e s w e r e t a k e n a f t e r 5 m i n o f b r e a t h i n g 100 % o x y g e n , a n d d i v e s a m p l e s w e r e t a k e n 2 m i n a f t e r s u b m e r g e n c e . A l l d i v e v a l u e s a r e s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t f r o m p r e d i v e . Pa02 mmHg P a C 0 2 mmHg pHa P R E D I V E 3 5 9 . 6 +7.1 2 4 . 7 +2 .4 7 . 4 4 7 +0 .038 D I V E 2 6 4 . 0 +29 .1 4 8 . 2 +5 .3 7 . 2 1 8 +0 .044 187 F i g u r e 19 . C a r d i o v a s c u l a r r e s p o n s e s t o a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n d u r i n g o x y g e n d i v e s . A r t e r i a l b l o o d p r e s s u r e ( M A P ) , h e a r t r a t e (HR) a n d h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e (HLVR) means + 1 S . E . M . a r e g i v e n f o r 7 o b s e r v a t i o n s i n 4 b a r o d e n e r v a t e d d u c k s . A s t e r i s k s (*) o n d i v e v a l u e s i n d i c a t e s i g n i f i c a n t c h a n g e s f r o m p r e d i v e a n d (+) s y m b o l s mean t h a t , a t a g i v e n t i m e , t h e s t i m u l a t i o n v a l u e s ( s o l i d b a r s ) w e r e s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t f r o m t h e p r e s t i m u l a t i o n v a l u e s ( u n s h a d e d b a r s ) . 189 m a i n t a i n e d . N e r v e s t i m u l a t i o n a t t h i s t i m e p r o d u c e d no c h a n g e i n h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e b u t i n d u c e d a 61 % d r o p i n h e a r t r a t e , l e a d i n g t o t h e same p r o p o r t i o n a l d e c l i n e i n b l o o d p r e s s u r e a s t h a t o b t a i n e d d u r i n g p r e d i v e s t i m u l a t i o n . By t h e e n d o f t h e d i v e , h e a r t r a t e h a d f a l l e n b y a t o t a l o f 66 % w i t h no f u r t h e r i n c r e a s e i n h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e , a n d e n d - d i v e p r e s s u r e was n o t s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t f r o m e i t h e r p r e d i v e o r 1 m i n d i v e v a l u e s . E n d - d i v e s t i m u l a t i o n , h o w e v e r , r e d u c e d h e a r t r a t e b y h a l f , w i t h no e f f e c t on h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e , a n d t h e n e t e f f e c t o f s t i m u l a t i o n o n b l o o d p r e s s u r e was a 42 % d e c r e a s e . b ) B l o o d P r e s s u r e a n d A o r t i c N e r v e S t i m u l a t i o n F r e q u e n c y i n N o r m o x i a a n d H y p o x i c H y p e r c a p n e a T h e s t i m u l u s - r e s p o n s e c u r v e f o r t h e b l o o d p r e s s u r e r e s p o n s e t o a o r t i c n e r v e a c t i v a t i o n i s p r e s e n t e d i n F i g u r e 2 0 . I n c r e a s i n g s t i m u l u s f r e q u e n c y a t a m a x i m a l i n t e n s i t y p r o d u c e d a s m o o t h l y g r a d e d p r o p o r t i o n a l f a l l i n p r e s s u r e u n t i l a maximum d e p r e s s i o n was o b t a i n e d a t 20 H z . A t t h i s f r e q u e n c y , t h e b l o o d p r e s s u r e f e l l t o 38 % o f t h e p r e s t i m u l a t i o n v a l u e . F u r t h e r i n c r e a s e s i n f r e q u e n c y do n o t p r o d u c e s i g n i f i c a n t l y g r e a t e r h y p o t e n s i o n . 190 F i g u a r e 2 0 . N o r m a l i z e d a r t e r i a l b l o o d p r e s s u r e r e s p o n s e s t o a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n i n n o r m o x i a a n d h y p o x i c h y p e r c a p n e a . P r e s s u r e a t e a c h s t i m u l a t i o n f r e q u e n c y i s e x p r e s s e d as p e r c e n t c h a n g e r e l a t i v e t o t h e p r e s s u r e j u s t b e f o r e s t i m u l a t i o n : MAP c h a n g e MAP % p r e s t i m = 1 - X 100 p r e s t i m MAP C l o s e d c i r c l e s ( • ) r e p r e s e n t mean v a l u e s d u r i n g 5 c o m p l e t e s t i m u l a t i o n r u n s i n 3 n o r m o x i c a n i m a l s , a n d t h e c l o s e d t r i a n g l e ( » ) i s mean p r e s s u r e c h a n g e d u r i n g 3 s t i m u l a t i o n s i n a n i m a l s a t 15 H z , a f t e r b r e a t h i n g a h y p o x i c , h y p e r c a p n i c gas m i x t u r e . E r r o r b a r s r e p r e s e n t + 1 S . E . M . , e x p r e s s e d as a p e r c e n t a g e o f t h e p r e s t i m u l a t i o n v a l u e . uu i . i sa jd °/o d V l A l 192 T a b l e 9 shows b l o o d g a s v a l u e s a n d pHa d u r i n g a i r -b r e a t h i n g a n d h y p o x i c h y p e r c a p n e a i n t h e t h r e e a n i m a l s u s e d t o e r e c t t h e f r e q u e n c y - r e s p o n s e c u r v e . R e d u c t i o n o f t h e i n s p i r e d 02 b y a p p r o x i m a t e l y h a l f , c o m b i n e d w i t h a n i n s p i r e d CO2 l e v e l o f 6 . 4 %, p r o d u c e d Pa02 a n d PaCO2 l e v e l s c l o s e t o t h o s e r e c o r d e d i n t h e same a n i m a l s d u r i n g d i v e s ( T a b l e 7 ) . When t h e a o r t i c n e r v e was s t i m u l a t e d d u r i n g h y p o x i c h y p e r c a p n e a , b l o o d p r e s s u r e d e c r e a s e d b y o n l y h a l f a s m u c h , p r o p o r t i o n a l l y , a s d u r i n g n o r m o x i a f o r t h e same s t i m u l u s ( t r i a n g l e s y m b o l a t 15 Hz i n F i g u r e 2 0 ) . c ) A o r t i c N e r v e S t i m u l a t i o n D u r i n g C a r o t i d B o d y P e r f u s i o n . T h e e f f e c t s o f c a r o t i d b o d y c h e m o r e c e p t o r s t i m u l a t i o n on t h e b a r o r e f l e x i n c o n s c i o u s a n i m a l s a r e shown i n F i g u r e 2 1 . Pa02 was 9 2 . 1 + 2 . 1 ( S . E . M . ) mmHg, PaCC-2 was 1 9 . 2 + 2 . 9 mmHg a n d pHa was 7 . 5 3 6 + 0 . 0 0 9 pH u n i t s . T h e s p o n t a n e o u s v e n t i l a t i o n r a t e d u r i n g a u t o p e r f u s i o n o f t h e c a r o t i d b o d y was 1 8 . 7 + 1 .5 b r e a t h s m i n - * . S t i m u l a t i o n p a r a m e t e r s f o r a o r t i c n e r v e a c t i v a t i o n w e r e s e t t o b r i n g b l o o d p r e s s u r e down b y 47 % d u r i n g a u t o p e r f u s i o n . When t h e c a r o t i d b o d y was p e r f u s e d w i t h v e n o u s b l o o d (PvC-2 4 5 . 5 + 3 . 2 mmHg, PvC02 4 8 . 5 + 2 . 9 mmHg, pHv 7 . 3 4 7 + 0 . 0 1 5 ) , t h e same s t i m u l a t i o n o f t h e a o r t i c n e r v e r e d u c e d b l o o d p r e s s u r e b y o n l y 33 %. T h a t t h e c a r o t i d 193 T A B L E 9 A r t e r i a l b l o o d g a s e s a n d pH i n b a r o d e n e r v a t e s d u r i n g a i r b r e a t h i n g , a n d d u r i n g b r e a t h i n g a h y p o x i c , h y p e r c a p n i c g a s m i x t u r e . Means + 1 S. E . M . a r e p r e s e n t e d f o r t h e number o f o b s e r v a t i o n s i n b r a c k e t s , i n 3 a n i m a l s . P02 PC02 p H a mmHg mmHg A I R 8 7 . 9 2 5 . 5 7 . 5 3 2 +1 .6 +1 .8 +0 . 023 (10) (10) (10) H Y P O X I C 6 2 . 3 4 3 . 8 7 . 3 4 9 HYPERCAPNEA +1 .9 +4 .3 +0 .021 (3 ) (3 ) (3 ) 194 F i g u r e 2 1 . E f f e c t s o f c a r o t i d b o d y p e r f u s i o n w i t h v e n o u s b l o o d o n t h e a r t e r i a l p r e s s u r e r e s p o n s e t o a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n . N o r m a l i z e d b l o o d p r e s s u r e c h a n g e s (MAP % p r e s t i m ) d u r i n g s t i m u l a t i o n w e r e c a l c u l a t e d as f o r t h e d a t a i n F i g u r e 20 . Means + 1 S . E . M . a r e g i v e n f o r 15 o b s e r v a t i o n s when t h e a n i m a l was p e r f u s i n g i t s own c a r o t i d b o d y w i t h b l o o d f r o m t h e h e a r t ( a u t o p e r f ) , 15 o b s e r v a t i o n s d u r i n g p e r f u s i o n o f t h e v a s c u l a r l y i s o l a t e d c a r o t i d b o d y w i t h v e n o u s b l o o d f r o m a n e x t r a c o r p o r e a l pump ( v e n p e r f ) a n d 6 o b s e r v a t i o n s d u r i n g i s o l a t e d c a r o t i d b o d y p e r f u s i o n w i t h a r t e r i a l b l o o d ( a r t p e r f ) i n 6 a n i m a l s . T h e a s t e r i s k (*) i n d i c a t e s a s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e b e t w e e n "ven p e r f " a n d " a u t o p e r f " . auto per f 1 0 0 v e n a r t per f p e r f 196 b o d y c h e m o r e c e p t o r s w e r e i n f a c t s t i m u l a t e d d u r i n g v e n o u s p e r f u s i o n was i n d i c a t e d b y a n i n c r e a s e i n v e n t i l a t i o n f r e q u e n c y t o 2 5 . 5 + 1 .1 b r e a t h s m i n - 1 . When t h e c a r o t i d b o d y was p e r f u s e d w i t h a r t e r i a l b l o o d f r o m t h e s y r i n g e , v e n t i l a t i o n r a t e was t h e same as d u r i n g a u t o p e r f u s i o n a n d a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n p r o d u c e d t h e same d e c r e a s e i n p r e s s u r e as d i d s t i m u l a t i o n d u r i n g a u t o p e r f u s i o n . 197 D I S C U S S I O N T h e s a c r i f i c e o f one a o r t i c n e r v e f o r e l e c t r o d e i m p l a n t a t i o n p r o d u c e d r e s t i n g l e v e l s o f c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s w h i c h w e r e h i g h e r t h a n t h o s e i n i n t a c t d u c k s ( c f . F i g u r e 1 1 , p r e d e n e r v a t e v a l u e s ) , a n d t h e c i r c u l a t o r y c h a n g e s o c c u r i n g when t h e u n i l a t e r a l l y b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s w e r e c o m p l e t e l y b a r o d e n e r v a t e d ( F i g u r e 17) w e r e much s m a l l e r t h a n t h o s e o c c u r r i n g a t s i m u l t a n e o u s b i l a t e r a l d e n e r v a t i o n i n b a r o r e c e p t o r - i n t a c t d u c k s . I t i s c l e a r t h a t l o s s o f a b a r o r e c e p t o r n e r v e one week p r i o r t o r e m o v i n g t h e o t h e r h a d p u t i n t r a i n a s u b s t a n t i a l p o r t i o n o f t h e c a r d i o v a s c u l a r a d j u s t m e n t s w h i c h t a k e a t l e a s t a week t o d e v e l o p when i n t a c t a n i m a l s a r e b a r o d e n e r v a t e d . T h e r e f o r e , when t h e o t h e r a o r t i c n e r v e was s e c t i o n e d i n u n i l a t e r a l d e n e r v a t e s , t h e s e a n i m a l s r e p r e s e n t e d a more a d v a n c e d s t a g e o f c i r c u l a t o r y a d a p t a t i o n . T h i s was a l s o e v i d e n t i n t h e d i v i n g r e s p o n s e s o f t h e a n i m a l s i n t h i s s e c t i o n : d i v e b l o o d p r e s s u r e d e c r e a s e d i n t h e a c u t e l y b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s i n F i g u r e 17 , w h e r e a s i n F i g u r e 11 b l o o d p r e s s u r e r o s e d u r i n g d i v i n g a t t h e same s t a g e o f b a r o d e n e r v a t i o n . By 1 4 - 2 3 d a y s o f b a r o d e n e r v a t i o n , t h e p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e r e s p o n s e t o d i v i n g was r e d u c e d t o t h e p o i n t w h e r e i t r e s e m b l e d t h e r e s p o n s e o b t a i n e d b y J o n e s (1973) i n 3 0 - 5 0 d a y b a r o d e n e r v a t e d d u c k s . The d e g r e e o f v a s o c o n s t r i c t i o n a t e n d - d i v e d e c r e a s e d w i t h t i m e a f t e r d e n e r v a t i o n i n t h e a n i m a l s 198 o f F i g u r e 17 a n d , b y 1 4 - 2 3 d a y s , r e s i s t a n c e h a d o n l y r i s e n b y h a l f t h e amount s e e n b e f o r e c o m p l e t e b a r o d e n e r v a t i o n . T h i s i s a s i m i l a r r e s u l t ( a t 3 weeks p o s t - d e n e r v a t i o n ) t o t h a t o b t a i n e d b y J o n e s (1973) ( a t 5-8 weeks p o s t - d e n e r v a t i o n ) , a n d b e a r s o u t t h e s u g g e s t i o n a t t h e e n d o f S e c t i o n I I I t h a t t h e c i r c u l a t o r y a d a p t a t i o n s t o l o s s o f t h e b a r o r e c e p t o r s i n t h e a n i m a l s o f t h a t S e c t i o n w e r e n o t c o m p l e t e b y 16 d a y s p o s t -d e n e r v a t i o n . S t i m u l a t i o n o f t h e a o r t i c n e r v e a t r e s t i n t h e a c u t e l y b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s o f t h e p r e s e n t s t u d y p r o d u c e d a d i f f e r e n t r e s p o n s e p a t t e r n f r o m t h a t d u r i n g i n t e r m i t t e n t s t i m u l a t i o n i n t h e a c u t e l y b a r o d e n e r v a t e d d u c k s o f S e c t i o n I . I n t h e l a t t e r e x p e r i m e n t s , b l o o d p r e s s u r e d e c r e a s e d b y 54%, as s t i m u l a t i o n p a r a m e t e r s were s e t t o p r o d u c e s u b s t a n t i a l c h a n g e s i n t h e d i v e , w h i l e i n t h e e x p e r i m e n t s i n t h e p r e s e n t s e c t i o n , t h e s t i m u l a t i o n p a r a m e t e r s w e r e s e t t o g i v e a u n i f o r m 46% p r e s s u r e d r o p a t p r e d i v e , a n d s t i m u l a t i o n i n t e n s i t y was l e s s t h a n i n t h e S e c t i o n I e x p e r i m e n t s . B a r o r e f l e x a c t i v a t i o n b y a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n a t r e s t i n t h e p r e s e n t e x p e r i m e n t s d i d n o t e n g a g e t h e p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e l i m b . T h u s t h e b l o o d p r e s s u r e r e s p o n s e was due t o a f a l l i n h e a r t r a t e a l o n e , w h e r e a s i n t h e e a r l i e r s t i m u l a t i o n e x p e r i m e n t s b o t h c a r d i a c a n d p e r i p h e r a l l i m b s o f t h e b a r o r e f l e x w e r e e n g a g e d . I n t h e p r e s e n t e x p e r i m e n t s , p r o p o r t i o n a l c a r d i o v a s c u l a r r e s p o n s e s t o s t i m u l a t i o n w e r e c o n s i s t e n t o v e r t i m e a f t e r 199 b a r o d e n e r v a t i o n e v e n t h o u g h s t i m u l u s i n t e n s i t y was n o t c o n s t a n t , w h i c h i m p l i e s t h a t e v e n t h o u g h t h e b a r o r e c e p t o r i n p u t s t o t h e b r a i n s t e m w e r e n o t t o n i c a l l y a c t i v e , t h e r e was l i t t l e c h a n g e i n t h e f u n c t i o n i n g o f t h e b a r o r e f l e x a r c d u r i n g t h i s t i m e , n o t o n l y a t r e s t b u t i n t h e d i v e a s w e l l . T h e c h a n g e i n i n t e n s i t y r e q u i r e d t o o b t a i n t h e same b l o o d p r e s s u r e r e s p o n s e s o n d i f f e r e n t d a y s was p r o b a b l y t h e p r o d u c t o f a c h a n g i n g r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e a o r t i c n e r v e a n d t h e e l e c t r o d e s . T h e p r o p o r t i o n a l f a l l i n h e a r t r a t e d u r i n g s t i m u l a t i o n e a r l y i n t h e d i v e was n o t d e p e n d e n t o n t h e p r e s t i m u l u s h e a r t r a t e : i n a c u t e d e n e r v a t e s a s t i m u l u s f r e q u e n c y w h i c h r e d u c e s p r e d i v e h e a r t r a t e b y 35 % p r o d u c e s a f a l l i n r a t e f r o m 102 t o 62 b e a t s m i n -1 a t 1 m i n i n t h e d i v e ; i n c h r o n i c b a r o d e n e r v a t e s a s t i m u l u s f r e q u e n c y w h i c h r e d u c e s p r e d i v e h e a r t r a t e b y 34 % p r o d u c e s a h e a r t r a t e d e c l i n e f r o m 41 t o 22 b e a t s m i n " i (46 %) a f t e r 1 m i n o f d i v i n g ( F i g u r e 1 7 b ) . T h e n o n - l i n e a r r e l a t i o n s h i p b e t w e e n v a g a l o u t f l o w a n d h e a r t r a t e i n d u c k s , d e s c r i b e d b y F u r i l l a a n d J o n e s ( 1 9 8 7 ) , means t h a t i n o r d e r t o d e p r e s s h e a r t r a t e f r o m 41 t o 22 b e a t s min~ 1 , a p r o p o r t i o n a l l y g r e a t e r v a g a l d r i v e w o u l d b e r e q u i r e d t h a n t h a t t o r e d u c e r a t e f r o m 102 t o 62 b e a t s m i n - 1 i n t h e d i v e . T h e r e f o r e , g i v e n t h e same p r o p o r t i o n a l d e c r e a s e i n h e a r t r a t e b y b a r o r e f l e x s t i m u l a t i o n f o r t h e two c o n d i t i o n s b e f o r e t h e d i v e , t h e b a r o r e f l e x may h a v e b e e n more e f f e c t i v e when h e a r t r a t e was l o w i n t h e d i v e ( c h r o n i c ) t h a n when i t 200 was h i g h ( a c u t e ) . T h e r e s u l t s f r o m t h e b a r o r e c e p t o r n e r v e s t i m u l a t i o n e x p e r i m e n t s i n t h i s S e c t i o n b e a r o u t t h e s u g g e s t i o n s i n S e c t i o n s I a n d I I t h a t t h e b a r o r e f l e x o p e r a t e s p r i m a r i l y v i a h e a r t r a t e d u r i n g d i v i n g . E a r l y i n t h e d i v e , a s d i s c u s s e d a b o v e , s u b s t a n t i a l d r o p s i n h e a r t r a t e o c c u r r e d when t h e a o r t i c n e r v e was s t i m u l a t e d ( s e e F i g u r e 15b a n d 1 6 b ) , a n d t h i s r e s p o n s e p a t t e r n s u g g e s t s t h a t t h e b a r o r e c e p t o r s may c o n t r i b u t e t o t h e i n i t i a t i o n o f t h e b r a d y c a r d i a i n i n t a c t a n i m a l s , i f p r e s s u r e r i s e s a t t h e b e g i n n i n g o f t h e d i v e . T h e c h a n g e s i n c a r d i a c o u t p u t d u r i n g d i v i n g b e f o r e a n d a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n i n t h e s u b g r o u p o f a n i m a l s f i t t e d w i t h c e n t r a l f l o w p r o b e s f o l l o w e d a s i m i l a r p a t t e r n t o h e a r t r a t e c h a n g e s i n t h e w h o l e g r o u p . B l o o d p r e s s u r e r e s p o n s e s u n d e r t h e s e c i r c u m s t a n c e s w e r e t h e r e f o r e due t o h e a r t r a t e c h a n g e s a n d n o t t o a l t e r e d s t r o k e v o l u m e s . The l a c k o f s i g n i f i c a n t s t r o k e v o l u m e c h a n g e d u r i n g d i v i n g t h r o u g h o u t t h e d e n e r v a t i o n p e r i o d i n t h e s e e x p e r i m e n t s s u p p o r t s t h e r e s u l t s i n a c u t e b a r o d e n e r v a t e s p r e s e n t e d i n S e c t i o n I , a n d c o n f i r m s e a r l i e r r e p o r t s o f u n c h a n g e d e n d - d i v e s t r o k e v o l u m e i n i n t a c t d u c k s ( J o n e s a n d H o l e t o n , 1972; J o n e s e t a l . , 1 9 7 9 ) . C a r d i a c o u t p u t r e s p o n s e s t o s t i m u l a t i o n b e f o r e a n d d u r i n g d i v i n g were a l s o s i m i l a r t o t h o s e o f h e a r t r a t e i n t h e w h o l e g r o u p . T o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e was d i f f e r e n t i n b a r o d e n e r v a t e s c o m p a r e d w i t h h i n d l i m b r e s i s t a n c e i n t h e same a n i m a l s , i n d i v e s u p t o 4 d a y s p o s t - d e n e r v a t i o n . H i n d l i m b 201 r e s i s t a n c e r o s e i n t h e d i v e b y t h e same f a c t o r i n d e n e r v a t e s a s b e f o r e d e n e r v a t i o n , b u t t h e t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e r e s p o n s e was s i g n i f i c a n t l y r e d u c e d i n d i v e s a f t e r d e n e r v a t i o n . T h i s means t h a t , i n d i v e s a t t h i s s t a g e o f b a r o d e n e r v a t i o n , n o t a l l v a s c u l a r b e d s r e s p o n d e d w i t h t h e same d e g r e e o f v a s o c o n s t r i c t i o n as t h e h i n d l i m b . T h e p r e s e n t r e s u l t s c o n c u r w i t h w o r k i n i n t a c t a n i m a l s b y B u t l e r a n d J o n e s ( 1 9 7 1 ) , who r e p o r t e d t h a t r e s i s t a n c e t o b l o o d f l o w i n t h e h i n d l i m b i n c r e a s e d more t h a n t h a t i n t h e v a s c u l a r b e d s s u p p l i e d b y t h e c a r o t i d a r t e r y i n i n t a c t d u c k s d u r i n g d i v i n g , a n d b y J o n e s e t a l . ( 1 9 7 9 ) , who r e c o r d e d n o n - u n i f o r m f l o w r e d i s t r i b u t i o n t h r o u g h o u t t h e b o d y i n f o r c e - d i v e d d u c k s , i n d i c a t i n g t h e d i f f e r e n t i a l n a t u r e o f r e g i o n a l v a s o c o n s t r i c t i o n d u r i n g d i v i n g i n t h e s e a n i m a l s . F r o m 5-16 d a y s p o s t - d e n e r v a t i o n , t h e t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e r e s p o n s e t o d i v i n g was t h e same a s t h e p r e d e n e r v a t i o n r e s p o n s e , w h i l e h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e was t h e same t h r o u g h o u t t h e d e n e r v a t i o n p e r i o d as b e f o r e d e n e r v a t i o n . T h e s e r e s u l t s show t h a t , i n b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s a t l e a s t , c h a n g e s i n h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e d u r i n g d i v i n g a r e n o t r e l i a b l e a s an i n d e x o f t h e c h a n g e s i n t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e , w h i c h i s u n f o r t u n a t e s i n c e t h e h i n d l i m b v a s c u l a r b e d i s m o r e e a s i l y a c c e s s i b l e t h a n t h e c e n t r a l c i r c u l a t i o n . I n mammals , t h e c h e m o r e f l e x i n t e r a c t s o c c l u s i v e l y w i t h ( i . e . a t t e n u a t e s ) s i n o a o r t i c b a r o r e f l e x e s ( A b b o u d a n d T h a m e s , 1983) t o t h e e x t e n t t h a t s t r o n g c h e m o r e c e p t o r d r i v e c a n 202 r e v e r s e p r e - e x i s t i n g b a r o r e f l e x e f f e c t s o n t h e c i r c u l a t i o n . T h e r e i s c e r t a i n l y s t r o n g c h e m o r e c e p t o r d r i v e i n f o r c e - d i v e d d u c k s ( J o n e s e t a l . . 1 9 8 2 ) . I made an a t t e m p t t o s i m u l a t e t h i s s i t u a t i o n b y l o a d i n g t h e a r t e r i a l c h e m o r e c e p t o r s i n n o n -d i v i n g c o n d i t i o n s . S e t t i n g b l o o d g a s e s t o l e v e l s s i m i l a r t o t h o s e d u r i n g d i v i n g , b y p r e s e n t i n g s p o n t a n e o u s l y b r e a t h i n g d u c k s w i t h l o w - o x y g e n , h i g h - C 0 2 g a s m i x t u r e s t o b r e a t h e , r e d u c e d t h e b a r o r e f l e x e f f e c t on b l o o d p r e s s u r e ( F i g u r e 2 0 ) . I n t h e s e e x p e r i m e n t s , h e a r t r a t e a n d p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e w e r e s i m i l a r t o t h o s e i n n o r m o x i c a n i m a l s , b u t b a r o r e f l e x a t t e n u a t i o n s t i l l o c c u r r e d . T h a t t h e c h e m o r e c e p t o r s w e r e s t i m u l a t e d i n h y p o x i c h y p e r c a p n e a was c o n f i r m e d b y t h e m a r k e d i n c r e a s e i n b r e a t h i n g r a t e . T h e r e s u l t s o f t h e s e e x p e r i m e n t s i n d u c k s w o u l d a p p e a r t o b e a n a n a l o g u e o f t h e s i t u a t i o n i n r a b b i t s d u r i n g a r t e r i a l h y p o x i a , i n w h i c h t h e g a i n o f t h e b a r o r e f l e x - h e a r t p e r i o d a n d b a r o r e f l e x - b l o o d p r e s s u r e r e l a t i o n s h i p s w e r e r e d u c e d ( I r i k i a n d K o r n e r , 1 9 7 9 ) . T h e a u t h o r s r e a c h e d t h i s c o n c l u s i o n o n l y a f t e r t h e y h a d d o n e an e l e g a n t a n a l y s i s o f t h e b a r o r e f l e x - i n d e p e n d e n t r e s e t t i n g o f c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s d u r i n g h y p o x i a . T h e s e a u t h o r s a l s o f o u n d , h o w e v e r , t h a t t h e g a i n o f t h e b a r o r e f l e x - s y m p a t h e t i c n e r v e d i s c h a r g e r e l a t i o n s h i p i n some v a s c u l a r b e d s was e n h a n c e d d u r i n g h y p o x i a , i m p l y i n g t h a t t h e c a r d i a c b u t n o t t h e p e r i p h e r a l l i m b o f t h e b a r o r e f l e x i s o v e r - r i d d e n b y t h e c h e m o r e f l e x i n r a b b i t s . T h i s was n o t t h e c a s e f o r t h e h i n d l i m b v a s c u l a r b e d i n d u c k s : s t i m u l a t i n g t h e a o r t i c n e r v e a t 203 a n i n t e n s i t y w h i c h p r o d u c e d s u b s t a n t i a l c h a n g e s i n b l o o d p r e s s s u r e a t r e s t p r o d u c e d no s i g n i f i c a n t c h a n g e s i n h i n d l i m b r e s i s t a n c e e i t h e r a t r e s t o r d u r i n g d i v i n g . A n a t t e m p t t o r e d u c e t h e c h e m o r e c e p t o r d r i v e d u r i n g d i v i n g was made b y g i v i n g a n i m a l s 100 % 02 t o b r e a t h e b e f o r e t h e d i v e . T h i s was p a r t i a l l y s u c c e s s f u l , s i n c e e n d - d i v e Pa02 r e m a i n e d a b o v e t h e l e v e l i n n o n - d i v i n g n o r m o x i c a n i m a l s , b u t PaC02 b u i l t up t o a h i g h e r l e v e l i n o x y g e n d i v e s ( T a b l e 8) t h a n i n a n i m a l s d i v e d a f t e r b r e a t h i n g a i r ( T a b l e 7 ) . J o n e s e t a l . ( 1982 ) h a v e shown t h a t a g r e a t e r p r o p o r t i o n o f t h e c h e m o r e c e p t o r - i n d u c e d c a r d i a c a n d p e r i p h e r a l a d j u s t m e n t s i n f o r c e d d i v e s a r e due t o h y p o x i a t h a n t o h y p e r c a p n e a , a n d so t h e r e d u c t i o n i n d i v e r e s p o n s e s i n h y p e r o x i c d i v e s ( F i g u r e 19) c o m p a r e d w i t h t h o s e i n n o r m o x i c d i v e s i n t h e same a n i m a l s ( F i g u r e 17) may b e a s c r i b e d t o r e d u c e d c h e m o r e c e p t o r d r i v e . U n d e r t h e s e c o n d i t i o n s , t h e n , t h e f a c t t h a t e n d - d i v e s t i m u l a t i o n o f t h e a o r t i c n e r v e was n e a r l y a s e f f e c t i v e i n r e d u c i n g b l o o d p r e s s u r e a s s t i m u l a t i o n b e f o r e t h e d i v e may i n d i c a t e l e s s c e n t r a l i n h i b i t i o n o f t h e b a r o r e f l e x b y c h e m o r e c e p t o r i n p u t i n h y p e r o x i c d i v e s t h a n i n d i v e s i n n o r m o x i c a n i m a l s . I n a n o r m o x i c , n o n - d i v i n g a n i m a l , t h e e f f e c t s o f a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n o n b l o o d p r e s s u r e a r e s u b s t a n t i a l l y r e d u c e d when t h e c h e m o r e c e p t o r s i n one c a r o t i d b o d y a r e p e r f u s e d w i t h v e n o u s b l o o d . T h i s was n o t an a r t e f a c t o f t h e p e r f u s i o n p r o c e d u r e , s i n c e c a r o t i d b o d y p e r f u s i o n w i t h a r t e r i a l b l o o d 204 had no such e f f e c t on the b a r o r e f l e x . In the experiments i n which chemoreceptor d r i v e was e l e v a t e d i n spontaneously b r e a t h i n g animals, v e n t i l a t i o n frequency a l s o i n c r e a s e d , and t h i s may have been a f a c t o r i n r e d u c i n g the e f f e c t i v e n e s s of b a r o r e c e p t o r nerve s t i m u l a t i o n on b l o o d p r e s s u r e . However, the animals were apneic d u r i n g d i v i n g , and reduced chemoreceptor d r i v e i n h y p e r o x i c d i v e s was accompanied by an enhanced blo o d p r e s s u r e and h e a r t r a t e response t o a o r t i c nerve s t i m u l a t i o n , w h i l e these responses were att e n u a t e d i n d i v e s a f t e r b r e a t h i n g a i r . T h i s suggests t h a t the a t t e n u a t i o n of the b a r o r e f l e x d u r i n g chemoreceptor s t i m u l a t i o n i s independent of v e n t i l a t i o n . The r e s u l t s i n t h i s s e c t i o n support the c o n c l u s i o n s i n p r e v i o u s s e c t i o n s t h a t the b a r o r e c e p t o r s a c t p r i m a r i l y v i a h e a r t r a t e t o c o n t r o l b l o o d p r e s s u r e i n the d i v e . The responses t o a o r t i c nerve s t i m u l a t i o n b e f o r e and d u r i n g d i v i n g i n c h r o n i c a l l y barodenervated ducks were s i m i l a r t o those i n a c u t e l y denervated animals, which i n d i c a t e s t h a t the c e n t r a l pathways of the b a r o r e f l e x remained r e l a t i v e l y unchanged f o r up t o t h r e e weeks a f t e r b a r o r e c e p t o r l o s s . The responses of h i n d limb v a s c u l a r r e s i s t a n c e and p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e d u r i n g d i v i n g d i f f e r , up t o 5 days a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n , and over t h i s time, h i n d limb r e s i s t a n c e cannot be used as an index of r e s i s t a n c e changes throughout the body. 205 GENERAL D I S C U S S I O N 1) B a r o r e c e p t o r c o n t r o l o f t h e c i r c u l a t i o n a t r e s t . I n t h e i n t a c t d u c k t h e b a r o s t a t i c c o n t r o l s y s t e m a p p e a r s t o f u n c t i o n i n r e g u l a t i n g mean p r e s s u r e , r a t h e r t h a n a d j u s t i n g p r e s s u r e o n a b e a t - b y - b e a t b a s i s , a s i n mammals . T h i s may be p a r t l y due t o t h e f a c t t h a t b i r d s h a v e h i g h e r r e s t i n g h e a r t r a t e s t h a n mammals o f e q u i v a l e n t b o d y s i z e (Wes t e t a l . , 1981) w h i c h w o u l d make b e a t - b y b e a t p r e s s u r e r e g u l a t i o n i m p r a c t i c a l , b u t b i r d s may a l s o h a v e c e n t r a l i n t e g r a t i o n m e c h a n i s m s f o r t h e p r o c e s s i n g o f b a r o r e c e p t o r i n f o r m a t i o n w h i c h a r e d i f f e r e n t t h a n t h o s e i n mammals . D u c k s h a v e o n l y one s e t o f a r t e r i a l b a r o r e c e p t o r n e r v e s , i n s t e a d o f t h e two s e t s i n mammals , a n d t h e s e n s i t i v i t y o f t h e b a r o r e c e p t o r - c a r d i a c r e f l e x i s l o w e r i n d u c k s ( l e s s c h a n g e i n h e a r t r a t e f o r a g i v e n p r e s s u r e r i s e i n d u c k s t h a n i n m a m m a l s ) . S m y t h e t a l . ( 1969 ) w e r e t h e f i r s t w o r k e r s t o p r o p o s e t h a t t h e s e n s i t i v i t y o f t h e b a r o r e f l e x - c a r d i a c r e l a t i o n s h i p c o u l d b e q u a n t i f i e d b y p l o t t i n g t h e s y s t o l i c p r e s s u r e o f e a c h p u l s e d u r i n g d r u g - i n d u c e d p r e s s u r e r i s e s a g a i n s t t h e p u l s e i n t e r v a l b e t w e e n t h a t b e a t a n d t h e n e x t s u c c e s s i v e b e a t . The s l o p e o f t h i s l i n e a r r e l a t i o n s h i p g i v e s t h e s e n s i t i v i t y o f t h e r e f l e x . T h i s a n a l y s i s p r e s u p p o s e s t h a t t h e r e f l e x c a n o p e r a t e r a p i d l y e n o u g h t h a t t h e c a r d i a c i n t e r v a l w i l l b e g i n t o l e n g t h e n as p r e s s u r e i s s t i l l r a m p i n g u p w a r d s , a n d i n f a c t 206 t h i s f e a t u r e o f t h e m a m m a l i a n b a r o r e f l e x was u s e d b y P i c k e r i n g a n d D a v i e s ( 1973 ) t o e s t i m a t e a c o n d u c t i o n t i m e o f a b o u t 400 ms f o r t h e b a r o r e c e p t o r - c a r d i a c r e f l e x i n man. I n t h e i r s t u d y , t h e l a t e n c y o f t h e f i r s t l e n g t h e n i n g o f t h e i n t e r b e a t i n t e r v a l f r o m t h e b e g i n n i n g o f t h e p r e s s u r e r a m p , a t h e a r t r a t e s b e l o w 75 b e a t s m i n - 1 , was t a k e n as t h e r e f l e x l a t e n c y . I n d u c k s , w h i c h commonly h a v e h e a r t r a t e s o f 150 b e a t s m i n - i o r g r e a t e r a t r e s t , t h e l a t e n c y f o r t h e b a r o r e c e p t o r -c a r d i a c r e f l e x i s d o u b l e t h a t i n h u m a n s , s o t h i s r e f l e x i s b e t t e r s u i t e d t o mean p r e s s u r e r e g u l a t i o n t h a n t o a d j u s t i n g t h e p u l s e p r e s s u r e o f t h e n e x t h e a r t b e a t . L o s s o f b a r o r e c e p t o r i n p u t t o t h e b r a i n s t e m r e m o v e s t h e s h o r t - t e r m c a p a b i l i t y o f t h e c a r d i o v a s c u l a r s y s t e m t o b u f f e r b l o o d p r e s s u r e . The p r i m a r y e v i d e n c e f o r t h i s i s t h e l a c k o f c o r r e c t i o n o f i n d u c e d p r e s s u r e c h a n g e s i n b a r o d e n e r v a t e s ( T a b l e 4, F i g u r e 3 ) . I n a c l o s e d c i r c u l a t o r y s y s t e m i n w h i c h p r e s s u r e i s r e g u l a t e d p a r t l y b y a d j u s t m e n t s i n o u t p u t o f t h e pump, i t w o u l d b e e x p e c t e d t h a t , o v e r a w i d e p r e s s u r e r a n g e , h i g h e r p r e s s u r e s w o u l d c o r r e l a t e w i t h l o w e r h e a r t r a t e s a n d l o w e r p r e s s u r e s w i t h h i g h e r r a t e s a s t h e b a r o r e c e p t o r - c a r d i a c r e f l e x o p e r a t e s i n a n i n t a c t a n i m a l t o c o r r e c t p r e s s u r e d i s t u r b a n c e s ( a s s u m i n g , o f c o u r s e , t h a t t h e s y s t e m i s o p e r a t i n g a t t h e same " s e t p o i n t " f o r p r e s s u r e d u r i n g t h e t i m e t h e m e a s u r e m e n t s a r e b e i n g t a k e n ) . I n F i g u r e 22 , b l o o d p r e s s u r e s o v e r a w i d e r a n g e a r e p l o t t e d a g a i n s t t h e i r 207 F i g u r e 22. E f f e c t o f b a r o d e n e r v a t i o n o n t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n mean a r t e r i a l b l o o d p r e s s u r e (MAP) a n d h e a r t r a t e (HR) a t r e s t . I n ( a ) , s p o n t a n e o u s l y o c u r r i n g HR a r e p r e s e n t e d f o r 81 MAP m e a s u r e m e n t s i n 8 i n t a c t a n i m a l s . I n ( b ) , s p o n t a n e o u s HR o b s e r v a t i o n s c o r r e s p o n d i n g w i t h 189 MAP o b s e r v a t i o n s a r e p r e s e n t e d f o r t h e same a n i m a l s a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n . R e g r e s s i o n l i n e s w e r e f i t t e d b y t h e l e a s t s q u a r e s m e t h o d . 208 cr 500 F b) Den .£ 400 E (/) "a a i JQ 300 200 100 M M K « M M M M M M H It « * « M S u m * M * « M « * M * « | •« 2 " " « i I MM M S M M u M M M M * M M M M « M * M i ; M M I S O L 100 150 200 250 MAP mmHg 300 209 c o r r e s p o n d i n g h e a r t r a t e s f o r i n t a c t d u c k s . The r e g r e s s i o n l i n e f o r t h i s d a t a , p r o d u c e d b y t h e l e a s t - s q u a r e s m e t h o d , shows t h a t a n i n v e r s e r e l a t i o n s h i p e x i s t s b e t w e e n p r e s s u r e and h e a r t r a t e , as p r e d i c t e d , a l t h o u g h w i t h a l o w b u t s t i l l s i g n i f i c a n t r - s q u a r e d v a l u e o f 0 . 3 8 6 . The s l o p e o f t h i s l i n e , a n d t h u s t h e s e n s i t i v i t y o f t h e p r e s s u r e - h e a r t r a t e r e l a t i o n s h i p , was - 0 . 5 0 b e a t s m i n - 1 mmHg-* . T h e g o o d n e s s o f f i t o f t h e r e g r e s s i o n l i n e was s i g n i f i c a n t ( F -t e s t ) a n d t h e r e was a s i g n i f i c a n t c o r r e l a t i o n b e t w e e n t h e two v a r i a b l e s ( t - t e s t ) . T h e r - s q u a r e d v a l u e i n d i c a t e s t h a t b l o o d p r e s s u r e i s a b o u t 40 % r e s p o n s i b l e f o r d e t e r m i n i n g a n y p a r t i c u l a r h e a r t r a t e , w i t h p r e s s u r e -i n d e p e n d e n t f a c t o r s b e i n g r e s p o n s i b l e f o r t h e r e s t . T h i s r e l a t i o n s h i p d i s i n t e g r a t e s a f t e r s e c t i o n o f t h e b a r o r e c e p t o r n e r v e s : t h e r e i s no s i g n i f i c a n t c o r r e l a t i o n b e t w e e n h e a r t r a t e a n d p r e s s u r e i n b a r o d e n e r v a t e s ( F i g u r e 2 2 b ) . T h e s l o p e o f t h e r e g r e s s i o n l i n e i s n o t s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t f r o m z e r o , a n d h e a r t r a t e a t r e s t i s no l o n g e r a c o n t r o l l e d v a r i a b l e , a t l e a s t b y t h e b a r o r e f l e x . T h e s l o p e o f t h e s p o n t a n e o u s p r e s s u r e - h e a r t r a t e r e l a t i o n s h i p i n F i g u r e 22 i s a b o u t h a l f t h a t d e r i v e d f r o m p r e s s o r t e s t s i n i n t a c t d u c k s ( c a l c u l a t e d f r o m t h e d a t a i n T a b l e 4 ) . M i l l a r d (1980) p r e s e n t e d d a t a i n A n a s b o s c a s t o show t h a t t h e s l o p e o f t h e b a r o r e f l e x - h e a r t r a t e r e s p o n s e d u r i n g p h a r m a c o l o g i c a l l y i n d u c e d p r e s s u r e c h a n g e s was - 1 . 1 7 b e a t s m i n - i mmHg- 1 , b u t he f o u n d t h a t when t h e p r e s s u r e -210 c a r d i a c r e l a t i o n s h i p was p l o t t e d a t s p o n t a n e o u s l y o c c u r r i n g p r e s s u r e s , t h e s l o p e o v e r a much n a r r o w e r p r e s s u r e r a n g e was 3 . 3 t i m e s t h a t o b t a i n e d p h a r m a c o l o g i c a l l y , w h e r e a s t h e r e v e r s e was t r u e i n t h e e x p e r i m e n t s shown i n F i g u r e 2 2 . H e a r t r a t e a n d p r e s s u r e a p p e a r t o be much more t i g h t l y l i n k e d i n A . b o s c a s t h a n i n A . p l a t y r h y n c h o s . T h e d i f f e r e n c e i n c a r d i a c s e n s i t i v i t y t o s p o n t a n e o u s a n d p h a r m a c o l o g i c a l l y i n d u c e d p r e s s u r e c h a n g e s i n b o t h s t u d i e s i l l u s t r a t e s t h e p o i n t t h a t m a n i p u l a t i o n o f one arm o f t h e b a r o r e f l e x t o o b t a i n t h e r e l a t i o n s h i p o f p r e s s u r e w i t h t h e o t h e r arm may g i v e a m i s l e a d i n g p i c t u r e o f b a r o r e f l e x f u n c t i o n . I n t h e p r e s e n t e x p e r i m e n t s t h e r e a p p e a r t o be d i f f e r e n t t h r e s h o l d l e v e l s o f b a r o r e c e p t o r i n p u t r e q u i r e d t o a l t e r c a r d i a c o u t p u t a n d p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e . T h a t i s , f o r a g i v e n amount o f s t i m u l a t i o n o f t h e a o r t i c n e r v e i n d u c k s , h e a r t r a t e c h a n g e s make a g r e a t e r c o n t r i b u t i o n t h a n c h a n g e s i n p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e t o t h e new l e v e l o f b l o o d p r e s s u r e . I n mammals , t h e r e l a t i v e e n g a g e m e n t o f t h e s e e f f e c t o r l i m b s b y t h e b a r o r e f l e x i s c o n t r o v e r s i a l , v a r y i n g w i t h s p e c i e s , w i t h e x p e r i m e n t a l t e c h n i q u e , a n d , w i t h i n one s p e c i e s , w i t h t h e s t a t e o f b a r o d e n e r v a t i o n . N i n o m i y a e t a l ( 1971) i n a n a e s t h e t i z e d c a t s f o u n d t h a t s y m p a t h e t i c n e r v e d i s c h a r g e t o s p l e e n a n d k i d n e y v a s c u l a r b e d s h a d l o w e r t h r e s h o l d s a n d h i g h e r s e n s i t i v i t i e s t h a n c a r d i a c s y m p a t h e t i c n e r v e a c t i v i t y , i n r e s p o n s e t o a g i v e n c h a n g e i n p r e s s u r e i n on e i s o l a t e d c a r o t i d s i n u s , w i t h t h e r e s t o f t h e b a r o r e c e p t o r s i t e s 211 d e n e r v a t e d . I n a d d i t i o n , t h e s e a u t h o r s r e p o r t e d t h a t , a t a f i x e d c a r o t i d s i n u s p r e s s u r e , t h e r e was l e s s s y m p a t h e t i c a c t i v i t y t o t h e h e a r t t h a n t o t h e p e r i p h e r a l b e d s . T h e s e r e s u l t s w o u l d seem t o i n d i c a t e t h a t p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e p l a y s a g r e a t e r r o l e i n c a r o t i d s i n u s a d j u s t m e n t s o f b l o o d p r e s s u r e t h a n d o e s c a r d i a c o u t p u t i n c a t s . S c h m i d t e t a l ( 1971) a l s o f o u n d t h a t t h e c a r o t i d s i n u s b a r o r e f l e x e m p l o y e d p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e p r e f e r e n t i a l l y t o c a r d i a c o u t p u t f o r b l o o d p r e s s u r e c o n t r o l , b u t t h e s e r e s u l t s w e r e o b t a i n e d i n a n a e s t h e t i z e d d o g s w i t h t h e a o r t i c b a r o r e c e p t o r s i n t a c t . When t h e y d e n e r v a t e d t h e a o r t i c b a r o r e c e p t o r s a n d r e p e a t e d t h e e x p e r i m e n t s , t h e y f o u n d t h a t c a r d i a c o u t p u t a n d p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e p a r t i c i p a t e d e q u a l l y i n t h e s y s t e m i c p r e s s u r e r e s p o n s e s t o c a r o t i d b a r o r e c e p t o r i n p u t . A l l i s o n e t a l ( 1 9 6 9 ) , i n c a r o t i d s i n u s d e n e r v a t e d d o g s , r e p o r t e d a g r e a t e r c o n t r i b u t i o n f r o m t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e t h a n c a r d i a c o u t p u t t o t h e b a r o r e f l e x r e s p o n s e s e v o k e d b y c h a n g i n g p r e s s u r e i n t h e i s o l a t e d a o r t i c a r c h . T h e a b o v e e x p e r i m e n t s w e r e d o n e i n a n a e s t h e t i s e d a n i m a l s , a n d t h e a p p l i c a t i o n o f t h e s e r e s u l t s t o t h e u n d e r s t a n d i n g o f b a r o r e f l e x f u n c t i o n i n awake a n i m a l s i s b y no means c e r t a i n . I n c o n s c i o u s r a b b i t s i n w h i c h a l l b a r o r e c e p t o r n e r v e s b u t o n e , t o a c a r o t i d s i n u s , h a d b e e n c u t , a c a p s u l e was p l a c e d a r o u n d t h e i n n e r v a t e d s i n u s . T h e i n t r a - c a p s u l e p r e s s u r e c o u l d be a d j u s t e d t o a l t e r t r a n s m u r a l p r e s s u r e a c r o s s t h e w a l l o f t h e s i n u s a n d t h u s s t i m u l a t e t h e 212 b a r o r e c e p t o r s w i t h o u t o p e n i n g t h e v a s c u l a r s y s t e m ( F a r i s e t a l , 1 9 8 1 ) . M o s t o f t h e a r t e r i a l p r e s s u r e c h a n g e r e s u l t i n g f r o m s u c h b a r o r e c e p t o r s t i m u l a t i o n was due t o c h a n g e s i n p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e . I n awake t o a d s , h o w e v e r , V a n V l i e t a n d W e s t (1986) r e p o r t e d t h a t b i l a t e r a l s t i m u l a t i o n o f t h e r e c u r r e n t l a r y n g e a l n e r v e , w h i c h c a r r i e s f i b r e s f r o m b a r o r e c e p t o r s i n t h e p u l m o c u t a n e o u s a r c h , p r o d u c e d e q u a l d e c r e a s e s i n h e a r t r a t e a n d a o r t i c r e s i s t a n c e t o r e d u c e a r t e r i a l p r e s s u r e . I t i s c l e a r t h a t a common e f f e c t o r p a t t e r n f o r t h e c o n t r o l o f b l o o d p r e s s u r e i n t h e v a r i o u s v e r t e b r a t e g r o u p s d o e s n o t e x i s t . The d i f f e r e n c e s i n t h e r e l a t i v e c o n t r i b u t i o n s o f b o t h l i m b s o f t h e b a r o r e f l e x t o p r e s s u r e c o n t r o l i n t h e s t u d i e s c i t e d a b o v e a r e d u e t o t h e d i v e r s i t y o f m e t h o d s a n d p r e p a r a t i o n s u s e d , a s w e l l a s t o g e n u i n e s p e c i e s d i f f e r e n c e s . T h e p r e s e n t e x p e r i m e n t s , i n s p o n t a n e o u s l y b r e a t h i n g , c o n s c i o u s a n i m a l s , showed t h a t t h e d e g r e e o f e n g a g e m e n t o f p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e i n t h e r e s p o n s e t o a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n i n d u c k s d e p e n d s on t h e i n t e n s i t y o f s t i m u l a t i o n . T h e h i g h e r t h r e s h o l d f o r r e s i s t a n c e c h a n g e s t h a n f o r t h e c a r d i a c r e s p o n s e i m p l i e s t h a t h e a r t r a t e a d j u s t m e n t s , w h i c h a r e much more r a p i d t h a n p e r i p h e r a l r e s p o n s e s , s e r v e t o c o r r e c t s m a l l p r e s s u r e d i s t u r b a n c e s w i t h o u t n e e d i n g t o e n g a g e t h e p e r i p h e r y . P r e s u m a b l y l a r g e r p r e s s u r e d i s t u r b a n c e s w o u l d a l s o i n v o l v e t h e p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e i n b a r o r e f l e x c o n t r o l . I f t h i s i s t r u e , t h e n t o n i c i n p u t f r o m t h e b a r o r e c e p t o r s p r o b a b l y d o e s n o t c o n t r i b u t e t o t h e r e s t i n g l e v e l o f p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e i n an i n t a c t a n i m a l . E v i d e n c e f r o m t h e b a r o d e n e r v a t i o n s t u d i e s i n S e c t i o n I I s u p p o r t s t h i s v i e w : a c u t e l y b a r o d e n e r v a t e d d u c k s do n o t show e l e v a t e d h i n d l i m b r e s i s t a n c e , a n d when t h e s y m p a t h e t i c i n n e r v a t i o n o f t h e h i n d l i m b was i n t e r r u p t e d i n b a r o r e c e p t o r - i n t a c t a n i m a l s , no c h a n g e i n r e s i s t a n c e o c c u r r e d . H o w e v e r , t h e r e seemed t o be p e r i p h e r a l e f f e c t s o f b a r o r e c e p t o r d e a f f e r e n t a t i o n w h i c h d i d n o t become a p p a r e n t f o r some t i m e , s i n c e t h e r e was a n e l e v a t e d s y m p a t h e t i c v a s o c o n s t r i c t o r o u t f l o w t o t h e h i n d l i m b i n d u c k s a t two weeks a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n . L i t t l e w o r k h a s b e e n d o n e on t h e s p e c i f i c e f f e r e n t p a t h w a y s o f s y m p a t h e t i c v a s c u l a r i n n e r v a t i o n i n b i r d s . L a n g l e y ( 1904 ) d e t e r m i n e d t h a t s k i n v a s o c o n s t r i c t i o n a n d movement o f t h e f e a t h e r s o v e r v a r i o u s p o r t i o n s o f t h e b o d y c o u l d b e p r o d u c e d b y s t i m u l a t i n g t h e s y m p a t h e t i c t r u n k s i n d u c k s , c h i c k e n s a n d p i g e o n s . He c o n c l u d e d t h a t t h e d i s t r i b u t i o n o f s y m p a t h e t i c o u t f l o w t o t h e p e r i p h e r y was much more l i m i t e d i n b i r d s t h a n i n mammals , s t a t i n g t h a t t h e p o s t -g a n g l i o n i c f i b r e s o f e a c h g a n g l i o n a p p e a r e d t o r u n a l m o s t e x c l u s i v e l y i n t h e s p i n a l n e r v e w i t h w h i c h t h a t g a n g l i o n was a s s o c i a t e d . B a m f o r d a n d E c c l e s (1983) w e r e a b l e t o i n f l u e n c e b r a i n t e m p e r a t u r e b y s t i m u l a t i n g t h e c e r v i c a l s y m p a t h e t i c t r u n k t o a l t e r b l o o d f l o w i n h e a t e x c h a n g e r e t e s i n t h e h e a d s o f d u c k s a n d mammals , a l t h o u g h no d e t a i l s o f t h e s t i m u l a t i o n 214 s i t e s a r e g i v e n . F o l k o w e t a l ( 1 9 6 6 ) , i n t h e c o u r s e o f e x p e r i m e n t s d e s i g n e d t o e x a m i n e t h e r e s p o n s e s o f h i n d l i m b s k e l e t a l m u s c l e a n d v a s c u l a t u r e t o f o r c e d s u b m e r s i o n i n t h e d u c k , s t a t e d t h a t : " I t was t e c h n i c a l l y i m p o s s i b l e , u n f o r t u n a t e l y , t o e x p o s e t h e s y m p a t h e t i c c h a i n f o r d i r e c t , g r a d e d s t i m u l a t i o n s i n t h e b i r d s . . . " ( p . 3 2 9 - 3 3 0 ) . T h i s somewhat p e s s i m i s t i c v i e w was b e l i e d b y t h e e x p e r i m e n t s i n S e c t i o n I I . T h e d e t a i l s o f s y m p a t h e t i c n e u r o e f f e c t o r o u t f l o w t o t h e v a s c u l a t u r e i n mammals h a v e b e e n w e l l d o c u m e n t e d . I n a n e a r l y s t u d y , L a n g l e y (1893) u s e d t h e p i l o - m o t o r r e s p o n s e t o e l e c t r i c a l s t i m u l a t i o n o f t h e p a r a v e r t e b r a l g a n g l i o n c h a i n t o d e t e r m i n e t h e s e g m e n t a l d i s t r i b u t i o n o f s y m p a t h e t i c o u t f l o w b y w o r k i n g t h r o u g h t h e l e n g t h o f t h e c h a i n s e g m e n t b y s e g m e n t . F r o m h i s o b s e r v a t i o n s on s k i n v a s o c o n s t r i c t i o n d u r i n g t h e s e p r o c e d u r e s , he c o n c l u d e d t h a t t h e p o s t -g a n g l i o n i c f i b r e s o f a g i v e n g a n g l i o n c o n t r i b u t e d n o t o n l y t o t h e s p i n a l n e r v e w i t h w h i c h t h e g a n g l i o n was a s s o c i a t e d , b u t a l s o t o s p i n a l n e r v e s a r i s i n g b o t h a n t e r i o r a n d p o s t e r i o r t o t h a t g a n g l i o n . T h i s g e n e r a l scheme h a s h e l d up w e l l i n s u b s e q u e n t i n v e s t i g a t i o n s . S t u d i e s i n t h e d o g ( C l o n n i n g e r a n d G r e e n , 1955; D o n a l d a n d F e r g u s o n , 1 9 7 0 ) , i n c a t s ( K j e l l m e r , 1965; L u n d v a l l a n d J a r h u l t , 1976; S o n n e n s c h e i n a n d W e i s s m a n , 1978) a n d i n a c o m p a r a t i v e s t u d y i n c a t s a n d humans ( K u n t z , 1951) h a v e shown t h a t t h e r e i s s y m p a t h e t i c i n n e r v a t i o n f r o m m u l t i p l e v e r t e b r a l s e g m e n t s t o one v a s c u l a r 215 b e d . Some a u t h o r s , h o w e v e r , h a v e c l a i m e d t h a t s t i m u l a t i o n o f t h e l u m b a r s y m p a t h e t i c c o r d i n c a t s ( F o l k o w , 1952) a n d i n r a b b i t s ( H u m p h r e y s a n d J o e l s , 1982) b e t w e e n l u m b a r s e g m e n t s 4 a n d 5 g a v e t o t a l c o n t r o l o f v a s o m o t i o n i n t h e h i n d l i m b . I do n o t b e l i e v e t h i s t o be t r u e f o r t h e l u m b o s a c r a l s t i m u l a t i o n s i t e u s e d i n my e x p e r i m e n t s i n d u c k s , s i n c e i n t a c t a n i m a l s w e r e a b l e t o g e n e r a t e g r e a t e r i n c r e a s e s i n h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e t h a n w e r e o b t a i n e d i n t h e h i n d l i m b s y m p a t h e t i c s t i m u l a t i o n e x p e r i m e n t s i n S e c t i o n I I . 216 2) T h e R o l e o f t h e B a r o r e f l e x i n C o n t r o l o f B l o o d P r e s s u r e  D u r i n g D i v i n g . T h e b a r o r e f l e x i s e f f e c t i v e i n r e g u l a t i n g p r e s s u r e i n i n t a c t d u c k s a t r e s t , b u t t h e p e r f o r m a n c e o f t h e b a r o s t a t i c c o n t r o l s y s t e m d u r i n g d i v i n g i s l e s s t h a n o p t i m u m f r o m t h e s t a n d p o i n t o f b l o o d p r e s s u r e r e g u l a t i o n . E n d - d i v e b l o o d p r e s s u r e d r o p s b y 1 8 - 2 0 % i n i n t a c t a n i m a l s ( S e c t i o n I I I ; a n d B u t l e r a n d J o n e s , 1 9 7 1 ) . When t h e b a r o r e c e p t o r s a r e r e m o v e d , t h e l e v e l o f b l o o d p r e s s u r e i s t h e h y d r a u l i c c o n s e q u e n c e o f t h e p r e v a i l i n g c a r d i a c o u t p u t a n d p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e , a n d w i t h o u t t h e s e r e c e p t o r s " i n - c i r c u i t " , b l o o d p r e s s u r e i n t h e d i v e f l u c t u a t e s much more w i d e l y t h a n i n a n i m a l s w i t h a f u n c t i o n a l b a r o s t a t i c r e f l e x . The a o r t i c n e r v e e x p e r i m e n t s showed t h a t t h e c a r d i a c l i m b o f t h e b a r o r e f l e x was a c t i v e a t 1 m i n i n t h e d i v e , b u t w h e t h e r o r n o t p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e r e s p o n d e d t o s t i m u l a t i o n p r e d i v e , t h e b a r o r e c e p t o r - p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e r e f l e x d i d n o t c o n t r i b u t e t o t h e o p e r a t i o n o f t h e b a r o r e f l e x d u r i n g d i v i n g . T h e r e f o r e , p r e s s u r e r e g u l a t i o n e a r l y i n t h e d i v e was a c c o m p l i s h e d b y c h a n g e s i n c a r d i a c o u t p u t . I n t e r m s o f b a r o s t a s i s , t h e n , t h e f u n c t i o n o f t h e b a r o r e c e p t o r s d u r i n g d i v i n g i s t o b a l a n c e t h e d e g r e e o f b r a d y c a r d i a a g a i n s t t h e c h a n g e i n p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e t o m a i n t a i n a d e q u a t e p r e s s u r e f o r p e r f u s i o n o f t h e v a s c u l a r b e d s w h i c h r e m a i n o p e n i n t h e d i v e . M c R i t c h i e a n d W h i t e (1974) h a v e s u g g e s t e d t h a t t h e 217 a r t e r i a l b a r o r e c e p t o r s c o n t r i b u t e t o t h e b r a d y c a r d i a , b u t n o t t o t h e r i s e i n p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e , i n r e s p o n s e t o n a s o p h a r y n g e a l s t i m u l a t i o n i n awake r a b b i t s . T h e s e a u t h o r s p r o p o s e t h a t i n p u t f r o m t h e t r i g e m i n a l n e r v e , w h i c h i n n e r v a t e s n a s o p h a r y n g e a l r e c e p t o r s , i n i t i a t e s a p n e a . The c e s s a t i o n o f l u n g a f f e r e n t i n p u t a l o n g w i t h c o n t i n u e d t r i g e m i n a l i n f l u e n c e on c a r d i a c a n d v a s o m o t o r n e u r o n s w e r e r e s p o n s i b l e f o r g e n e r a t i n g b o t h t h e b r a d y c a r d i a a n d p e r i p h e r a l v a s o c o n s t r i c t i o n . The t r i g e m i n a l r e f l e x - h e a r t r a t e r e l a t i o n s h i p was f a c i l i t a t e d b y b a r o r e c e p t o r i n p u t , so t h e b a r o r e c e p t o r s c o n t r i b u t e d t o t h e b r a d y c a r d i a a s b l o o d p r e s s u r e r o s e due t o v a s o c o n s t r i c t i o n . I n t h e d u c k s i n t h e p r e s e n t s t u d y , t h e b a r o r e f l e x a l s o a c t e d t h r o u g h h e a r t r a t e a n d n o t p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e d u r i n g d i v i n g , s u g g e s t i n g t h a t t h e i n t e g r a t i v e c o n t r o l o f t h e d i v i n g r e s p o n s e s i s a t l e a s t q u a l i t a t i v e l y s i m i l a r t o t h a t i n r a b b i t s d u r i n g n a s o p h a r y n g e a l s t i m u l a t i o n . H o w e v e r , i n d u c k s t h e b a r o r e c e p t o r c o n t r o l o f t h e c i r c u l a t i o n i s r e d u c e d a f t e r t h e f i r s t m i n u t e o f d i v i n g , y e t t h e c a r d i o v a s c u l a r a d j u s t m e n t s a r e m a i n t a i n e d . The e x p e r i m e n t s o f W h i t e a n d M c R i t c h i e ( 1973) w e r e n o t e x t e n d e d b e y o n d a b o u t 30 s e c , s o t h e i r d a t a c a n n o t b e c o m p a r e d t o e n d - d i v e r e s u l t s i n t h e p r e s e n t s t u d y . T h e r e s u l t s o f t h e c h e m o r e c e p t o r - b a r o r e c e p t o r i n t e r a c t i o n s t u d i e s i n S e c t i o n IV s u g g e s t t h a t some d e g r e e o f c e n t r a l n e r v o u s a t t e n u a t i o n o f t h e b a r o r e f l e x r e s u l t s f r o m s t r e n g t h e n e d c h e m o r e c e p t o r d r i v e i n d u c k s . C h e m o r e c e p t o r 218 s t i m u l a t i o n i n t h e d i v e s h o u l d i n c r e a s e g r a d u a l l y a s g r a d e d b l o o d o x y g e n a n d CO2 c h a n g e s o c c u r ( J o n e s a n d P u r v e s , 1970; B u t l e r a n d J o n e s , 1 9 7 1 ) , a n d t h i s i n p u t may o v e r - r i d e b a r o r e f l e x f u n c t i o n c e n t r a l l y . T h e s t u d y o f c e n t r a l n e r v o u s i n t e r a c t i o n s b e t w e e n e v e n two s e n s o r y i n p u t s w h i c h p r o j e c t t o t h e same f i n a l common o u t p u t p a t h w a y s i s a v e r y c o m p l e x p r o b l e m , h o w e v e r , a n d r i g i d c o n t r o l s a r e n e e d e d t o e n s u r e t h a t o n l y a s i n g l e e f f e c t i s b e i n g o b s e r v e d d u r i n g t h e e x p e r i m e n t s ( A b b o u d a n d T h a m e s , 1 9 8 3 ) . T h i s s i t u a t i o n i s made e v e n more d i f f i c u l t i n d i v i n g s t u d i e s b y t h e f a c t t h a t c i r c u l a t o r y a d j u s t m e n t s a r e t h e r e s u l t o f t h e i n t e g r a t i o n o f i n p u t f r o m many d i f f e r e n t r e c e p t o r g r o u p s . The a t t e m p t t o a n a l y z e t h e i n t e r a c t i o n o f c h e m o r e c e p t o r a n d b a r o r e c e p t o r i n p u t s i n d i v i n g a n d n o n - d i v i n g s i t u a t i o n s i n t h e p r e s e n t s t u d y h a s , h o w e v e r , b e g u n a p o s s i b l y f r u i t f u l l i n e o f i n v e s t i g a t i o n w h i c h c o u l d l e a d t o a c l e a r e r u n d e r s t a n d i n g o f t h e i n t e g r a t i v e c o n t r o l o f t h e c i r c u l a t i o n d u r i n g d i v i n g . T h e r e a r e two o t h e r p o s s i b l e m e c h a n i s m s f o r t h e r e d u c t i o n o f b a r o r e f l e x e f f e c t i v e n e s s d u r i n g d i v i n g . I n i n t a c t a n i m a l s , b o t h h e a r t r a t e a n d p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e a r e p u s h e d c l o s e t o t h e i r l i m i t s f o r a d j u s t m e n t d u r i n g f o r c e d d i v e s . I f i t i s a s s u m e d t h a t t h e r e l a t i v e c h a n g e s i n s y m p a t h e t i c o u t f l o w t o t h e p e r i p h e r y , a n d i n v a g a l d r i v e t o t h e h e a r t , a r e t h e same d u r i n g d i v i n g as b e f o r e t h e d i v e , f o r t h e same d e g r e e o f b a r o r e c e p t o r i n p u t , t h e n t h e s e c h a n g e s i n o u t f l o w w o u l d p r o d u c e l e s s e f f e c t o r r e s p o n s e b e c a u s e o f t h e 219 more l i m i t e d s c o p e f o r e f f e c t o r a d j u s t m e n t . T h i s w o u l d be d i f f i c u l t t o v e r i f y d i r e c t l y : some i n d e x o f v a g a l a n d s y m p a t h e t i c o u t f l o w t o s e v e r a l d i f f e r e n t o r g a n s ( i n t e g r a t e d w h o l e - n e r v e d i s c h a r g e w o u l d b e a g o o d c a n d i d a t e ) w o u l d be n e e d e d d u r i n g b a r o r e f l e x a c t i v a t i o n b e f o r e a n d d u r i n g d i v i n g i n c o n s c i o u s a n i m a l s . N e v e r t h e l e s s , t h e n o n - l i n e a r r e l a t i o n s h i p b e t w e e n h i n d l i m b s y m p a t h e t i c a c t i v i t y a n d r e s i s t a n c e i n t h a t b e d h a s b e e n e s t a b l i s h e d ( F i g u r e 4 ) , a n d i t i s o b v i o u s f r o m t h i s d a t a t h a t a g i v e n p r o p o r t i o n a l c h a n g e i n s y m p a t h e t i c d r i v e when t h e r e s i s t a n c e i s h i g h w o u l d n o t a l t e r r e s i s t a n c e a s much as t h e same c h a n g e i n d r i v e when t h e r e s i s t a n c e i s l o w . T h e same h o l d s t r u e f o r t h e n o n - l i n e a r h e a r t r a t e - v a g a l d r i v e r e l a t i o n s h i p r e p o r t e d b y F u r i l l a a n d J o n e s ( 1987 ) i n d a b b l i n g d u c k s . T h e s e c o n d p o s s i b i l i t y i s t h a t c e n t r a l n e r v o u s i n h i b i t i o n o f t h e b a r o r e f l e x p a t h w a y i n d i v i n g i s a n i n d i r e c t e f f e c t o f i n c r e a s e d a f f e r e n t i n p u t t o t h e b r a i n s t e m as a r t e r i a l h y p o x i a d e v e l o p s . M i l l h o r n e t a l ( 1980a ) p r o p o s e d t h a t t h e l o n g - l a s t i n g t a c h y p n e a i n c a t s a f t e r e x p o s u r e t o h y p o x i a was t h e r e s u l t o f a b u i l d u p o f some p o n t o - m e d u l l a r y n e u r o t r a n s m i t t e r d u r i n g t h e h y p o x i c p e r i o d . T h i s t a c h y p n e a was f o u n d t o b e d e p e n d e n t on i n t a c t c a r o t i d b o d y c h e m o r e c e p t o r i n p u t , a n d t h e n e u r o t r a n s m i t t e r i n v o l v e d was l a t e r shown t o be s e r o t o n i n ( M i l l h o r n e t a l . 1 9 8 0 b ) . T h i s t r a n s m i t t e r i s i m p l i c a t e d i n t h e c e n t r a l a u t o n o m i c c o n t r o l o f t h e c i r c u l a t i o n ( A n t o n a c c i o , 1 9 8 4 ) , a n d F r a n z e t a l (1982) 220 h a v e s u g g e s t e d t h a t s e r o t o n i n may b e i n v o l v e d i n t h e c e n t r a l d e p r e s s i o n o f c i r c u l a t o r y r e f l e x e s . T h e r e i s a p o s t - d i v e t a c h y p n e a i n d u c k s , t h e d u r a t i o n o f w h i c h v a r i e s i n p r o p o r t i o n t o t h e l e n g t h o f t h e p r e c e d i n g d i v e ( L i l l o a n d J o n e s , 1 9 8 2 a ) , a n d a p o r t i o n o f t h i s p o s t - d i v e t a c h y p n e a i s d e p e n d e n t on t h e i n t e g r i t y o f c a r o t i d b o d y c h e m o r e c e p t o r i n p u t d u r i n g t h e d i v e ( L i l l o a n d J o n e s , 1 9 8 2 a ; M . S h i m i z u , u n p u b l i s h e d ( 1 9 8 7 ) ) . T h e t i m e f o r p o s t - d i v e v e n t i l a t i o n t o r e t u r n t o t h e p r e d i v e l e v e l a f t e r a 2 m i n d i v e ( L i l l o a n d J o n e s , 1982a) i s a b o u t t h e same t i m e r e q u i r e d f o r t h e r e t u r n o f t h e f u l l b l o o d p r e s s u r e r e s p o n s e t o a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n a f t e r d i v i n g ( F i g u r e 9 ) . The p o s s i b i l i t y t h e r e f o r e e x i s t s t h a t i n d i r e c t c e n t r a l n e u r a l e f f e c t s f r o m i n c r e a s e d a f f e r e n t i n p u t d u r i n g t h e d i v e may l i n g e r l o n g e n o u g h t o i n h i b i t t h e b a r o r e f l e x d u r i n g r e c o v e r y f r o m d i v i n g i n d u c k s . C e r t a i n l y t h e b l o o d g a s e s h a v e r e t u r n e d t o n o r m a l b y 1 m i n p o s t - d i v e ( T a b l e 6 ) , s o c o n t i n u e d d i r e c t c a r o t i d c h e m o r e c e p t o r i n h i b i t i o n o f t h e b a r o r e f l e x c o u l d n o t be p r e s e n t a t t h i s t i m e . I n v e s t i g a t i o n o f t h i s p r o b l e m w o u l d r e q u i r e t h e m e a s u r e m e n t o f n e u r o t r a n s m i t t e r c o n c e n t r a t i o n s w i t h i n t h e b r a i n s t e m c a r d i o v a s c u l a r c o n t r o l a r e a s , d u r i n g s u b m e r s i o n w i t h a n d w i t h o u t a r t e r i a l c h e m o r e c e p t o r s t i m u l a t i o n . N e u r o t r a n s m i t t e r m e a s u r e m e n t s w o u l d a l s o b e n e e d e d d u r i n g c h e m o r e c e p t o r s t i m u l a t i o n a l o n e , a n d a n a t t e m p t w o u l d h a v e t o b e made t o d u p l i c a t e t h e p o s s i b l e e f f e c t s o f d i v i n g on 221 transmitter secretion by the application of various known transmitter substances to those regions of the brainstem involved i n the control of the cardiovascular system during diving. 222 3) R o l e o f t h e B a r o r e c e p t o r s i n G e n e r a t i n g a n d M a i n t a i n i n g  t h e C a r d i o v a s c u l a r A d j u s t m e n t s t o D i v i n g . I h a v e p r e s e n t e d e v i d e n c e i n t h i s t h e s i s t h a t t h e d e v e l o p m e n t o f t h e d i v i n g r e s p o n s e s i n d u c k s d o e s n o t d e p e n d on i n p u t f r o m t h e b a r o r e c e p t o r s . H o w e v e r , I h a v e shown t h a t t h e b a r o r e f l e x d i d c o n t r i b u t e t o t h e d e c r e a s e i n h e a r t r a t e i n t h e f i r s t m i n u t e o f f o r c e d d i v e s , a n d a l s o t h a t t h e d e g r e e o f p e r i p h e r a l v a s o c o n s t r i c t i o n i n t h e d i v e was i n d e p e n d e n t o f b a r o r e c e p t o r i n p u t . I n t h e o v e r a l l i n t e g r a t i o n o f t h e c a r d i o v a s c u l a r r e s p o n s e s t o f o r c e d d i v i n g i n t h e s e a n i m a l s , a p n e a m u s t o c c u r a t t h e t i m e o f s u b m e r s i o n f o r t h e c a r d i o v a s c u l a r a d j u s t m e n t s t o b e s e t i n t r a i n ( B a m f o r d a n d J o n e s , 1 9 7 4 ) . R e c e p t o r s i n t h e f a c i a l a n d o r a l a r e a , on c o n t a c t i n g w a t e r , i n i t i a t e a p n e a , b l o o d o x y g e n b e g i n s t o f a l l a n d C02 t o r i s e , a n d i n p u t f r o m t h e a r t e r i a l c h e m o r e c e p t o r s i n c r e a s e s . B a r o r e c e p t o r - i n d e p e n d e n t c h a n g e s i n h e a r t r a t e a n d p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e o c c u r , i n t e n s i f y i n g as c h e m o r e c e p t o r d r i v e c o n t i n u e s t o r i s e w i t h t i m e a f t e r s u b m e r s i o n . Up t o a b o u t t h e f i r s t m i n u t e o f d i v i n g , i f t h e b a l a n c e b e t w e e n p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e a n d c a r d i a c o u t p u t c h a n g e s s o t h a t a r t e r i a l p r e s s u r e r i s e s , t h e b a r o r e c e p t o r -h e a r t r a t e r e f l e x w i l l h e l p t o i n t e n s i f y t h e b r a d y c a r d i a . P r e s s u r e c h a n g e s i n t h e o p p o s i t e d i r e c t i o n ( t h a t i s , u n l o a d i n g t h e b a r o r e c e p t o r s ) p r o b a b l y w o u l d n o t p r o d u c e r e f l e x i n c r e a s e s i n h e a r t r a t e b e c a u s e o f t h e s t r o n g c h e m o r e c e p t o r d r i v e t o t h e v a g a l m o t o r n e u r o n e s . I n p u t f r o m 223 t h e b a r o r e c e p t o r s l a t e r i n t h e d i v e w i l l h a v e l i t t l e e f f e c t on t h e l e v e l o f c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s . T h e r o l e o f t h e b a r o r e c e p t o r s i n t h e i n t e g r a t i o n o f t h e c a r d i o v a s c u l a r a d j u s t m e n t s t o d i v i n g i s t o c o n t r i b u t e t o t h e v a g a l l y m e d i a t e d f a l l i n h e a r t r a t e , as t h e p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e r i s e s . T h e r e d u c t i o n o f t h e b r a d y c a r d i a i n a c u t e b a r o d e n e r v a t e s i s due t o a d e f i c i t i n v a g a l c o n t r o l o f t h e h e a r t , s i n c e t h e s y m p a t h e t i c c o m p o n e n t makes no c o n t r i b u t i o n t o h e a r t r a t e d u r i n g d i v i n g i n t h e s e a n i m a l s , e v e n t h o u g h i n c r e a s e d c a r d i a c s y m p a t h e t i c d r i v e r e s e t s t h e r e s t i n g h e a r t r a t e t o a h i g h e r l e v e l t h a n i n i n t a c t a n i m a l s ( T a b l e 6 ) . D i v e b l o o d g a s e s a r e s i m i l a r i n i n t a c t a n i m a l s a n d b a r o d e n e r v a t e s , b u t i n a c u t e l y d e n e r v a t e d a n i m a l s t h e i n p u t f r o m t h e a r t e r i a l c h e m o r e c e p t o r s c o u l d b e r e d u c e d , p e r h a p s d u e t o a l t e r e d b l o o d f l o w p a t t e r n s t h r o u g h t h e c a r o t i d b o d y r e s u l t i n g f r o m c i r c u l a t o r y c h a n g e s a f t e r d e n e r v a t i o n . I f , h o w e v e r , c h e m o r e c e p t o r i n p u t i s n o t a l t e r e d , t h e p o s s i b i l i t y r e m a i n s t h a t t h e r e i s a c h a n g e i n t h e e f f e c t i v e n e s s o f t h e c h e m o r e f l e x o n c a r d i o i n h i b i t o r y m o t o r n e u r o n e s , t h i s c h a n g e r e s u l t i n g f r o m t h e s u d d e n l o s s o f b a r o r e c e p t o r i n p u t . I n d o g s , H e i s t a d e t a l ( 1974) h a v e shown t h a t a r e d u c t i o n i n b a r o r e c e p t o r i n p u t p r o d u c e s a c e n t r a l n e r v o u s f a c i l i t a t i o n o f t h e c h e m o r e f l e x . T h i s m e c h a n i s m w o u l d n o t e x p l a i n t h e a b r u p t r e d u c t i o n i n d i v i n g b r a d y c a r d i a i n t h e a c u t e l y d e n e r v a t e d a n i m a l , h o w e v e r , f o r t h i s i s p r e c i s e l y t h e s i t u a t i o n i n w h i c h s u c h a n e f f e c t s h o u l d b e m o s t e v i d e n t . 224 W i t h t i m e a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n , t h e b r a d y c a r d i a r e t u r n s , b u t t h i s i s n o t c o r r e l a t e d w i t h g r e a t e r changes i n d i v e b l o o d gases i n c h r o n i c b a r o d e n e r v a t e s t h a n i n a c u t e l y d e n e r v a t e d a n i m a l s (see d i s c u s s i o n i n S e c t i o n I I I ) , and t h e mechanism b e h i n d t h i s r e c o v e r y remains u n c l e a r . One p o s s i b l e e x p l a n a t i o n i s t h a t t h e r e l a t i o n s h i p of chemoreceptor i n p u t t o c a r d i o m o t o r o u t p u t changes w i t h t i m e a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n , c a u s i n g t h e depth of t h e b r a d y c a r d i a t o i n c r e a s e as t h e c e n t r a l nervous pathways adapt t o b a r o r e c e p t o r l o s s . The g r a d u a l r i s e i n r e s t i n g h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e i n t h e t r a n s i t i o n from a c u t e t o c h r o n i c b a r o d e n e r v a t i o n i n v o l v e s b o t h n e u r o g e n i c and s t r u c t u r a l a d j u s t m e n t s . G i v e n t h e s e changes, i t might be e x p e c t e d t h a t a g i v e n amount of s y m p a t h e t i c o u t f l o w t o t h e h i n d l i m b i n c h r o n i c b a r o d e n e r v a t e s d u r i n g d i v i n g would produce a g r e a t e r r i s e i n h i n d l i m b r e s i s t a n c e t h a n t h e same o u t f l o w i n i n t a c t a n i m a l s . I n s t e a d , as t h e c a r d i a c r e s p o n s e waxes w i t h t i m e a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n , t h e p e r i p h e r a l r e sponse wanes. The changes i n t h e p e r i p h e r a l v a s c u l a t u r e documented i n r e s t i n g a n i m a l s ( S e c t i o n I I ) do n o t account f o r t h i s , and t h e p o s s i b i l i t y i s l e f t t h a t t h e degree of n e u r o g e n i c v a s o c o n s t r i c t i o n d u r i n g d i v i n g d e c r e a s e s w i t h t i m e a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n . I f t h i s i s t r u e , a change i n t h e r e l a t i o n s h i p between chemoreceptor i n p u t and vasomotor o u t p u t , i n t h e o p p o s i t e d i r e c t i o n t o t h a t s u g g e s t e d f o r t h e 225 chemoreceptor-cardiomotor system, may occur c e n t r a l l y . Such a " c e n t r a l r e o r g a n i z a t i o n " a f t e r the l o s s of an a f f e r e n t pathway has not been r e p o r t e d f o r the c a r d i o v a s c u l a r c o n t r o l system, but t h i s mechanism has been proposed t o e x p l a i n the r e t u r n of v e n t i l a t o r y responses t o hypoxia, mediated by a o r t i c r e c e p t o r s , a f t e r c a r o t i d chemoreceptor d e n e r v a t i o n i n mammals (Smith and M i l l s , 1980; Majumdar e t a l . , 1983). However, p r e s s u r e - r e l a t e d c o n t r o l of the systemic c i r c u l a t i o n i n ducks d i d not r e t u r n over the course of the d e n e r v a t i o n experiments i n S e c t i o n IV. Yet, s t i m u l a t i o n of the a o r t i c nerve i n c h r o n i c a l l y barodenervated ducks showed a s t r o n g p r e s s u r e response, so t h i s pathway had not degenerated c e n t r a l l y . 226 4) C o n s e q u e n c e s o f D i f f e r e n t D e n e r v a t i o n M e t h o d s on  C o n c l u s i o n s A b o u t t h e E f f e c t s o f A c u t e B a r o d e n e r v a t i o n T h e m e t h o d u s e d t o d e a f f e r e n t t h e a r t e r i a l b a r o r e c e p t o r s i s a n i m p o r t a n t c o n s i d e r a t i o n when i n t e r p r e t i n g t h e r e s u l t s o f t h e s e e x p e r i m e n t s . Some p r o c e d u r e s w i l l p r o d u c e a r t e f a c t u a l c a r d i o v a s c u l a r e f f e c t s w h i c h a r e n o t due t o t h e l o s s o f t h e b a r o r e c e p t o r s , a n d t h e s e mus t b e t a k e n i n t o a c c o u n t . To i l l u s t r a t e t h i s p o i n t , a c o m p a r i s o n o f t h e r e s u l t s f r o m v a r i o u s e x p e r i m e n t s i n w h i c h d u c k s w e r e a c u t e l y b a r o d e n e r v a t e d i s p r e s e n t e d i n F i g u r e 2 3 , b a s e d on d a t a d r a w n f r o m e x p e r i m e n t s i n t h i s t h e s i s a n d f r o m t h e S e r i e s 1 e x p e r i m e n t s o f J o n e s e t a l ( 1 9 8 3 ) . T h e d e n e r v a t i o n p r o t o c o l s e m p l o y e d w e r e : 1) s i m u l t a n e o u s b i l a t e r a l a o r t i c n e r v e s e c t i o n , 1 week a f t e r r e c o v e r y f r o m p r e p a r a t o r y s u r g e r y ; 2) b i l a t e r a l s e c t i o n o f a o r t i c n e r v e s d u r i n g s u r g e r y ; 3) u n i l a t e r a l a o r t i c n e r v e s e c t i o n d u r i n g s u r g e r y , f o l l o w e d b y s e c t i o n o f t h e c o n t r a l a t e r a l a o r t i c n e r v e 1 week l a t e r ; a n d 4) u n i l a t e r a l a o r t i c n e r v e s e c t i o n d u r i n g s u r g e r y , t h e n c o o l i n g o r s e c t i o n o f t h e c o n t r a l a t e r a l v a g u s n e r v e 2 4 - 4 8 h o u r s a f t e r s u r g e r y . A l l o b s e r v a t i o n s i n t o t a l b a r o d e n e r v a t e s w e r e made w i t h i n 2 4 - 4 8 h o u r s o f d e n e r v a t i o n . The s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s i n d i c a t e d i n F i g u r e 2 3 , i f n o t d e r i v e d f r o m w i t h i n t h e c i t e d s t u d y , w e r e o b t a i n e d b y a n u n b a l a n c e d t - t e s t (P < 0 . 0 5 ) . C a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s m e a s u r e d a t r e s t a n d d u r i n g 227 F i g u r e 2 3 . C o m p a r i s o n o f t h e e f f e c t s o f v a r i o u s m e t h o d s o f b a r o d e n e r v a t i o n on r e s t i n g a n d d i v i n g c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s . A r t e r i a l b l o o d p r e s s u r e ( M A P ) , h e a r t r a t e (HR) a n d h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e (HLVR) means + 1 S . E . M . a r e p r e s e n t e d f r o m d i f f e r e n t s t u d i e s . A : S e c t i o n I I I , F i g u r e 11 ( P r e d e n , s n a r e s o n i n t a c t a o r t i c n e r v e s a f t e r r e c o v e r y f r o m s u r g e r y ) ; B : S e c t i o n I I I , F i g u r e 11 ( d e n , b o t h a o r t i c n e r v e s s e c t i o n e d b y p u l l i n g s n a r e s ) ; C : S e c t i o n I , T a b l e 1 ( D E N , b o t h a o r t i c n e r v e s c u t d u r i n g s u r g e r y ; r e s i s t a n c e i s t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e ; d i v i d e HLVR s c a l e b y 1 0 ) ; D : S e c t i o n I V , F i g u r e 17 ( P r e d e n , one a o r t i c n e r v e c u t d u r i n g s u r g e r y , s n a r e on i n t a c t a o r t i c n e r v e ) ; E : S e c t i o n I I I , F i g u r e 17 ( s n a r e on a o r t i c n e r v e p u l l e d t o c o m p l e t e d e n e r v a t i o n ) ; F : J o n e s e t a l ( 1983) S e r i e s 1 ( l e f t a o r t i c n e r v e c u t d u r i n g s u r g e r y ) ; G : J o n e s e t a l ( 1983 ) S e r i e s 1 ( r i g h t v a g u s c u t t o c o m p l e t e b a r o d e n e r v a t i o n ) . P r e d i v e v a l u e s a r e i n d i c a t e d b y u n s h a d e d b a r s , d i v e v a l u e s b y s o l i d b a r s . A s t e r i s k s (*) i n d i c a t e s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s f r o m t h e p r e d i v e v a l u e s i n A , w h i l e p l u s s i g n s (+) mean t h a t t h e d i v e v a l u e w i t h i n a n y g r o u p i s s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t f r o m t h a t g r o u p ' s p r e d i v e v a l u e . to to CO 229 d i v i n g i n t h e i n t a c t d u c k s i n G r o u p A ( c o n t r o l m e a s u r e m e n t s f r o m F i g u r e 1 1 , S e c t i o n I I I ) a r e t h e r e f e r e n c e f o r c o m p a r i s o n w i t h t h e o t h e r g r o u p s p r e s e n t e d h e r e . D u r i n g f o r c e d s u b m e r s i o n t h e l a r g e f a l l i n c a r d i a c r a t e was n o t c o m p l e t e l y o f f s e t b y i n c r e a s e d p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e a n d e n d - d i v e b l o o d p r e s s u r e f e l l b y a b o u t 20 %. G r o u p A a n i m a l s became G r o u p B a n i m a l s a f t e r w i t h d r a w a l o f b o t h a o r t i c n e r v e s n a r e s 1 wk a f t e r s u r g e r y . B l o o d p r e s s u r e i n c r e a s e d a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n o w i n g t o a s y m p a t h e t i c a l l y m e d i a t e d h e a r t r a t e i n c r e a s e . When b a r o d e n e r v a t i o n was p e r f o r m e d d u r i n g s u r g e r y ( G r o u p C ) , h o w e v e r , no a c u t e h y p e r t e n s i o n e n s u e d e v e n t h o u g h t h e r e s t i n g h e a r t r a t e d o u b l e d . S t r o k e v o l u m e was n o t s i g n i f i c a n t l y a l t e r e d b y d e n e r v a t i o n , a n d t h e l a c k o f h y p e r t e n s i o n i n a n i m a l s d e n e r v a t e d d u r i n g s u r g e r y was due t o a d e c r e a s e i n t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e . T h e p r o t o c o l u s e d i n t h e s e e x p e r i m e n t s d i d n o t i n c l u d e e i t h e r sham o p e r a t i o n s o r m e a s u r e m e n t s i n i n t a c t a n i m a l s p r i o r t o d e n e r v a t i o n , s o no c o n t r o l d a t a a r e a v a i l a b l e f o r t h i s g r o u p . F o r c o m p a r i s o n , t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e a t r e s t i n i n t a c t d u c k s o f s i m i l a r b o d y mass ( L i l l o a n d J o n e s , 1982a) was 0 . 3 4 P . R . U . f o r t h e same s t r o k e v o l u m e as i n t h e b a r o d e n e r v a t e d G r o u p C d u c k s , b u t i n t h e l a t t e r a n i m a l s t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e was o n l y 0 . 2 2 P . R . U . , 65 % l e s s t h a n t h a t i n i n t a c t a n i m a l s . T h e p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e d r o p a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n i n t h e G r o u p C a n i m a l s may h a v e b e e n t h e 230 r e s u l t o f i n c o m p l e t e r e c o v e r y f r o m e i t h e r t h e a n a e s t h e s i a o r t h e s u r g i c a l t r a u m a o f t h e o p e r a t i o n , a n d t h e l a c k o f a p r e s s u r e r i s e f o l l o w i n g d e n e r v a t i o n c o u l d b e a n a r t e f a c t o f t h e e x p e r i m e n t a l p r o t o c o l . C o m p a r i s o n o f t h e d i v i n g r e s p o n s e s o f t h e two g r o u p s o f b i l a t e r a l d e n e r v a t e s i n B a n d C shows d i f f e r e n c e s i n h e a r t r a t e b u t n o t i n b l o o d p r e s s u r e . I n G r o u p B , a s i m i l a r f a l l i n p r e s s u r e t o t h a t i n i n t a c t s o c c u r e d i n t h e d i v e b u t i n t h e f o r m e r g r o u p t h i s f a l l was n o t s i g n i f i c a n t o w i n g t o t h e i n c r e a s e i n p r e s s u r e v a r i a b i l i t y a f t e r d e n e r v a t i o n . G r o u p C a l s o showed no s i g n i f i c a n t c h a n g e i n d i v e b l o o d p r e s s u r e , b u t t h e p r o p o r t i o n a l d r o p i n h e a r t r a t e i n G r o u p C ( t o 30 % o f p r e d i v e ) was g r e a t e r t h a n t h a t i n G r o u p B ( t o 44 % o f p r e d i v e ) ; t h i s m u s t mean t h a t t h e c h a n g e i n p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e i n G r o u p C was a l s o g r e a t e r t h a n t h a t i n B , s i n c e i n n e i t h e r c a s e d i d d i v e b l o o d p r e s s u r e c h a n g e . I f t h e c h a n g e i n h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e i n G r o u p B a n i m a l s c a n b e t a k e n as a n i n d e x o f t h e b e h a v i o u r o f t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e d u r i n g d i v i n g , t h i s p r o p o s a l a p p e a r s v a l i d : G r o u p C t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e i n c r e a s e d b y 9 . 3 t i m e s w h i l e G r o u p B h i n d l i m b r e s i s t a n c e o n l y r o s e b y 6 t i m e s . T h e a b o v e c o m p a r i s o n shows t h a t t h e e f f e c t s o f b a r o d e n e r v a t i o n a l o n e w e r e r e v e a l e d o n l y a f t e r t h e c o m p o u n d i n g e f f e c t s o f s u r g e r y a n d a n a e s t h e s i a w e r e e l i m i n a t e d . T h e a b s e n c e o f a n a c u t e p r e s s u r e r i s e a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n i n a n i m a l s d e n e r v a t e d d u r i n g s u r g e r y i s 231 m i s l e a d i n g , s i n c e a s i g n i f i c a n t p r e s s u r e r i s e o c c u r r e d i n a n i m a l s d e a f f e r e n t e d a f t e r r e c o v e r y f r o m s u r g e r y . T h e c u m u l a t i v e e f f e c t s o f t h e o p e r a t i o n seem t o b e p r i m a r i l y on p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e , s i n c e t h e same d e g r e e o f p o s t -d e n e r v a t i o n t a c h y c a r d i a was p r e s e n t i n b o t h e x p e r i m e n t a l g r o u p s . D i f f e r e n c e s i n t h e r e l a t i v e i n t e n s i t i e s o f c a r d i a c a n d v a s o m o t o r r e s p o n s e s t o h e a d s u b m e r s i o n b e t w e e n B a n d C a l s o show t h a t t h e d i v i n g r e s p o n s e s a r e n o t c o m p a r a b l e i n a n i m a l s d e n e r v a t e d b y t h e s e p r o c e d u r e s . P a r t i a l d e a f f e r e n t a t i o n o f t h e b a r o r e c e p t o r s ( G r o u p D a n i m a l s , one a o r t i c n e r v e r e m o v e d ) r e s u l t e d i n i n c r e a s e s i n b o t h h e a r t r a t e a n d t o t a l a n d h i n d l i m b r e s i s t a n c e , a n d b l o o d p r e s s u r e was s i g n i f i c a n t l y a b o v e t h e i n t a c t l e v e l . E v e n t h o u g h t h e b a r o r e f l e x , m e d i a t e d b y b a r o r e c e p t o r s i n t h e r e m a i n i n g a o r t i c n e r v e , was s t i l l f u l l y f u n c t i o n a l , b i l a t e r a l b a r o r e c e p t o r i n p u t i s e v i d e n t l y r e q u i r e d t o m a i n t a i n r e s t i n g b l o o d p r e s s u r e i n t h e n o r m a l r a n g e . I t i s c l e a r , a s o u t l i n e d i n S e c t i o n I V , t h a t t h e c a r d i o v a s c u l a r s y s t e m i n t h i s s t a t e h a s a l r e a d y b e g u n t o a d a p t t o t h e p a r t i a l b a r o r e c e p t o r d e f i c i t . When t h e s e u n i l a t e r a l b a r o d e n e r v a t e s w e r e d i v e d , b l o o d p r e s s u r e f e l l m o r e , p r o p o r t i o n a l l y , t h a n i n i n t a c t a n i m a l s d u r i n g d i v i n g . T h e a b s o l u t e d i v e h e a r t r a t e i n G r o u p D a n i m a l s was t h e same a s t h a t i n i n t a c t s , a s was t h e p r o p o r t i o n a l d r o p i n h e a r t r a t e , b u t t h e p r o p o r t i o n a l c h a n g e i n h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e i n G r o u p D a n i m a l s ( 9 . 1 232 t i m e s ) was l e s s t h a n t h a t i n i n t a c t s ( 1 0 . 3 t i m e s ) . T o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e i n G r o u p D i n c r e a s e d b y 4 . 9 t i m e s i n t h e d i v e , a s i m i l a r i n c r e a s e t o t h a t r e p o r t e d i n i n t a c t a n i m a l s b y L i l l o a n d J o n e s ( 1 9 8 2 a ) . T h e i m p o r t a n c e o f t h e s e r e s u l t s i s t h a t a n i m a l s w i t h one b a r o r e c e p t o r n e r v e do n o t p o s s e s s t h e same f a c i l i t y a s b a r o r e c e p t o r - i n t a c t a n i m a l s f o r m a i n t a i n i n g d i v e b l o o d p r e s s u r e , a l t h o u g h t h e c a r d i a c a n d p e r i p h e r a l r e s p o n s e s a r e q u a l i t a t i v e l y s i m i l a r . A f t e r s e c t i o n o f t h e r e m a i n i n g a o r t i c n e r v e ( G r o u p E ) t h e r e was no f u r t h e r c h a n g e i n p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e , w h i l e t h e b l o o d p r e s s u r e r o s e due t o a n a c u t e t a c h y c a r d i a . I n t h e d i v e , h o w e v e r , t h e p r o p o r t i o n a l c a r d i a c a n d p e r i p h e r a l r e s p o n s e s w e r e r e d u c e d , w i t h more r e l a t i v e r e d u c t i o n i n v a s o c o n s t r i c t i o n t h a n i n b r a d y c a r d i a , r e s u l t i n g i n a g r e a t e r d e c r e a s e i n d i v e b l o o d p r e s s u r e i n G r o u p E t h a n i n D . T h e c a r d i o v a s c u l a r s t a t e i n p a r t i a l l y b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s c a n n o t b e c o n s i d e r e d a n a l o g o u s t o t h a t i n i n t a c t a n i m a l s , b u t i s midway b e t w e e n t h e i n t a c t a n d t o t a l l y b a r o d e n e r v a t e d s t a t e s . C o m p a r i s o n o f t h e t o t a l d e n e r v a t e s o f G r o u p E w i t h t h o s e o f G r o u p B , h o w e v e r , show t h a t t h e d i f f e r e n c e s r e s u l t i n g f r o m t h e two d e n e r v a t i o n p r o t o c o l s a r e o f m a g n i t u d e a n d n o t o f k i n d . H a v i n g e s t a b l i s h e d t h e n a t u r e o f t h e s e d i f f e r e n c e s , t o u s e t h e a n i m a l s i n G r o u p E c a n t h e n be u s e d f o r s t u d y i n g t h e e f f e c t s o f b a r o r e f l e x a c t i v a t i o n b y s t i m u l a t i n g one a o r t i c n e r v e . G r o u p F a l s o r e p r e s e n t s a n i m a l s u n i l a t e r a l l y 233 b a r o d e n e r v a t e d d u r i n g s u r g e r y ( J o n e s e t a l . 1983; S e r i e s 1 ) , b u t o b s e r v a t i o n s w e r e made i n t h i s g r o u p a f t e r o n l y 1-2 d a y s o f r e c o v e r y , i n c o n t r a s t t o t h e G r o u p D a n i m a l s w h i c h h a d 1 week t o r e c o v e r . R e s t i n g b l o o d p r e s s u r e i n F was t h e same as i n u n o p e r a t e d a n i m a l s (A), i n c o n t r a s t t o t h e o t h e r g r o u p o f u n i l a t e r a l d e n e r v a t e s , D , w h i c h d e v e l o p e d h y p e r t e n s i o n . H o w e v e r , i n b o t h F a n d D , h e a r t r a t e a n d h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e w e r e h i g h e r t h a n i n i n t a c t s . I f , d e s p i t e a n i n c r e a s e i n h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e , t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e was d e p r e s s e d i n G r o u p F a n i m a l s j u s t a f t e r s u r g e r y , a s h a s b e e n s u g g e s t e d f o r G r o u p C , t h e n t h i s may e x p l a i n t h e l a c k o f r e s t i n g h y p e r t e n s i o n i n G r o u p F d e s p i t e t h e l o s s o f one b a r o r e c e p t o r n e r v e . T h e d i v i n g r e s p o n s e s o f t h i s g r o u p o f u n i l a t e r a l d e n e r v a t e s a l s o c o n t r a s t w i t h t h o s e i n G r o u p D , i n t h a t e n d - d i v e b l o o d p r e s s u r e was m a i n t a i n e d i n F d e s p i t e a b r a d y c a r d i a o f t h e same p r o p o r t i o n as t h a t i n D . T h e m a j o r d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e two g r o u p s , a c c o u n t i n g f o r t h e m a i n t a i n e d d i v e b l o o d p r e s s u r e i n F , was a g r e a t e r i n c r e a s e i n p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e i n t h e l a t t e r g r o u p . T h e a n i m a l s i n G r o u p F w e r e c o m p l e t e l y b a r o d e n e r v a t e d b y c o o l i n g o r c u t t i n g t h e c o n t r a l a t e r a l v a g u s n e r v e ( G r o u p G ) . T h i s r e s u l t e d i n t h e h i g h e s t r e s t i n g h e a r t r a t e o f a n y g r o u p , a n d t h i s t a c h y c a r d i a was r e s p o n s i b l e f o r t h e a c u t e h y p e r t e n s i o n , s i n c e v a g o t o m y d i d n o t a f f e c t h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e . U n i l a t e r a l v a g o t o m y u n d e r t h e s e c o n d i t i o n s w o u l d p r o b a b l y e n h a n c e t h e b a r o d e n e r v a t i o n - i n d u c e d 234 i n c r e a s e i n s y m p a t h e t i c d r i v e t o t h e h e a r t b y w i t h d r a w i n g a p o r t i o n o f v a g a l c a r d i a c r e s t r a i n t , a s w e l l a s b y d i s r u p t i n g t h e c e n t r a l i n t e r p l a y o f i n p u t s f r o m t h e o t h e r v a g a l l y m e d i a t e d r e c e p t o r g r o u p s w i t h c a r d i o v a s c u l a r e f f e c t s . T h e l a c k o f one v a g u s a l s o a f f e c t e d t h e d i v i n g b r a d y c a r d i a i n d e p e n d e n t l y o f , a n d i n a d d i t i o n t o , t h e l o s s o f t h e b a r o r e c e p t o r s , s i n c e t h e a b s o l u t e l e v e l o f d i v e h e a r t r a t e a f t e r u n i l a t e r a l v a g o t o m y i n b a r o r e c e p t o r - i n t a c t a n i m a l s was n o t a s l o w as i n u n o p e r a t e d a n i m a l s ( J o n e s e t a l . . 1 9 8 3 ) . T h e t e c h n i q u e d e v e l o p e d i n S e c t i o n I I f o r s t u d y i n g t h e e f f e c t s o f b a r o d e n e r v a t i o n w i t h o u t c o m p l i c a t i o n s a l l o w s d e a f f e r e n t a t i o n o f t h e b a r o r e c e p t o r s i n a n i m a l s r e t u r n e d t o a n o r m a l c o n d i t i o n f o l l o w i n g s u r g e r y . C o n t r o l r e s p o n s e s w e r e o b t a i n e d i n t h e s e a n i m a l s b e f o r e d e n e r v a t i o n , a n d t h e c a r d i o v a s c u l a r a d a p t a t i o n s a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n r e p r e s e n t e d o n l y t h e e f f e c t s o f b a r o r e c e p t o r l o s s . I t i s a p p a r e n t , on c o m p a r i n g t h e r e s u l t s o f t h e s e s t u d i e s , t h a t t h e i n t e r p r e t a t i o n o f r e s u l t s f r o m a c u t e b a r o d e n e r v a t i o n e x p e r i m e n t s m u s t t a k e t h e m e t h o d o l o g y o f d e n e r v a t i o n i n t o a c c o u n t . 235 SUMMARY 1) A r t e r i a l b a r o r e c e p t o r s i n d a b b l i n g d u c k s c o n t r i b u t e t o t h e c a r d i o v a s c u l a r r e s p o n s e s t o f o r c e d d i v i n g b y m o d u l a t i n g h e a r t r a t e t o h e l p b a l a n c e c a r d i a c o u t p u t a g a i n s t v a s o c o n s t r i c t i o n as t h e s e a d j u s t m e n t s d e v e l o p i n t h e f i r s t m i n u t e a f t e r s u b m e r s i o n . 2) The s e n s i t i v i t y o f t h e a r t e r i a l b a r o r e c e p t o r - h e a r t r a t e r e s p o n s e i n i n t a c t d u c k s was - 1 . 1 6 b e a t s m i n - 1 m m H g - i , i n r e s p o n s e t o p h a r m a c o l o g i c a l l y i n d u c e d c h a n g e s i n b l o o d p r e s s u r e . T h i s r e s p o n s e was e l i m i n a t e d i n a c u t e l y (1 d a y ) a n d c h r o n i c a l l y (3 wk) b a r o r e c e p t o r - d e a f f e r e n t e d d u c k s . 3) I n d u c k s b a r o d e n e r v a t e d b y b i l a t e r a l a o r t i c n e r v e s e c t i o n 1 week a f t e r i m p l a n t a t i o n o f s n a r e s a r o u n d t h e s e n e r v e s , h e a r t r a t e r o s e d u e t o a n i n c r e a s e i n c a r d i a c s y m p a t h e t i c a c t i v i t y . T h i s a c u t e r i s e was m o d e r a t e d o v e r t h e n e x t t h r e e weeks f o l l o w i n g b a r o d e n e r v a t i o n , b u t h e a r t r a t e d i d n o t r e t u r n t o t h e p r e - d e n e r v a t i o n l e v e l . H i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e was u n a f f e c t e d i m m e d i a t e l y a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n b u t r o s e g r a d u a l l y w i t h t i m e , p a r t l y b e c a u s e o f w a l l h y p e r t r o p h y i n s m a l l m u s c u l a r l e g a r t e r i e s ( w a l l t h i c k n e s s t o l u m e n d i a m e t e r r a t i o i n c r e a s e s ) , a n d p a r t l y b e c a u s e o f i n c r e a s e d n e u r o g e n i c v a s o c o n s t r i c t i o n . T h e i n i t i a l r i s e i n h e a r t r a t e a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n e l e v a t e d a r t e r i a l b l o o d 236 p r e s s u r e a n d t h i s h y p e r t e n s i o n was m a i n t a i n e d o v e r t h e t h r e e week o b s e r v a t i o n p e r i o d . 4) D u r i n g f o r c e d d i v i n g i n i n t a c t d u c k s , t h e p r o p o r t i o n a l i n c r e a s e i n t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e was n o t b a l a n c e d b y t h e p r o p o r t i o n a l d e c r e a s e i n h e a r t r a t e s o d i v e b l o o d p r e s s u r e f e l l . H o w e v e r , i n a c u t e l y b a r o d e n e r v a t e d d u c k s , t h e d e g r e e o f v a s o c o n s t r i c t i o n was u n c h a n g e d b u t t h e c a r d i a c r e s p o n s e t o d i v i n g was r e d u c e d , s o d i v e b l o o d p r e s s u r e r e m a i n e d n e a r t h e p r e d i v e l e v e l . T h e r e was no s y m p a t h e t i c c o m p o n e n t i n t h e c a r d i a c r e s p o n s e t o d i v i n g i n a c u t e b a r o d e n e r v a t e s , a n d t h e r e d u c t i o n i n t h e d e g r e e o f b r a d y c a r d i a a f t e r d e n e r v a t i o n was d u e t o a d e f i c i t i n v a g a l d r i v e t o t h e h e a r t . T h i s d e f i c i t r e p r e s e n t e d a l o s s o f a b o u t o n e - t h i r d o f t h e v a g a l o u t f l o w r e q u i r e d t o p r o d u c e t h e b r a d y c a r d i a s e e n i n i n t a c t a n i m a l s , a n d was a r e s u l t o f t h e l o s s o f b a r o r e c e p t o r i n p u t . 5) I n c h r o n i c a l l y b a r o d e n e r v a t e d a n i m a l s t h e h e a r t r a t e r e s p o n s e r e c o v e r e d so t h a t t h e d e g r e e o f b r a d y c a r d i a was t h e same as i n i n t a c t a n i m a l s , w h i l e t h e p r o p o r t i o n a l c h a n g e i n p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e was r e d u c e d . T h e n e t e f f e c t o f t h e s e m o d i f i c a t i o n s was t o p r o d u c e a g r e a t e r f a l l i n e n d - d i v e b l o o d p r e s s u r e t h a n i n i n t a c t a n i m a l s . W i t h o u t b a r o r e c e p t o r s , b l o o d p r e s s u r e d u r i n g d i v i n g was p r i m a r i l y a f u n c t i o n o f t h e d e g r e e o f c a r d i a c s l o w i n g , so d i v e 237 h y p o t e n s i o n became more p r o f o u n d as t h e c a r d i a c r e s p o n s e r e t u r n e d w i t h t i m e a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n . Why t h e d i v i n g b r a d y c a r d i a r e c o v e r e d i n c h r o n i c b a r o d e n e r v a t e s i s n o t c l e a r . 6) I m p l a n t a b l e e l e c t r o d e s w e r e d e v e l o p e d f o r e l e c t r i c a l s t i m u l a t i o n o f t h e a o r t i c n e r v e i n b a r o d e n e r v a t e d d u c k s , t o a c t i v a t e t h e b a r o r e f l e x b y s i m u l a t i n g a c h a n g e i n b a r o r e c e p t o r d i s c h a r g e . S t i m u l a t i o n a t r e s t p r o d u c e d l q w -t h r e s h o l d . c a r d i a c d e p r e s s i o n , b u t a h i g h e r i n t e n s i t y was r e q u i r e d t o i n v o k e c h a n g e s i n p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e . C o r r e c t i o n o f s m a l l p r e s s u r e d i s t u r b a n c e s b y t h e b a r o s t a t i c r e f l e x i n i n t a c t d u c k s was a c c o m p l i s h e d b y c a r d i a c a d j u s t m e n t s , w i t h t h e p e r i p h e r a l v a s c u l a t u r e p a r t i c i p a t i n g o n l y d u r i n g l a r g e r p r e s s u r e c h a n g e s . T h e r e l a t i v e e f f e c t s o f a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n on t h e e f f e r e n t l i m b s o f t h e b a r o r e f l e x d i d n o t c h a n g e w i t h t i m e a f t e r d e n e r v a t i o n . 7) S t i m u l a t i o n o f t h e a o r t i c n e r v e d u r i n g d i v i n g p r o d u c e d b l o o d p r e s s u r e r e s p o n s e s w h i c h w e r e e n t i r e l y t h e r e s u l t o f c h a n g e s i n h e a r t r a t e , s i n c e n e i t h e r t o t a l p e r i p h e r a l n o r h i n d l i m b v a s c u l a r r e s i s t a n c e r e s p o n d e d t o s t i m u l a t i o n . T h e e f f e c t s o f s t i m u l a t i o n on a r t e r i a l p r e s s u r e a t 1 m i n i n t h e d i v e w e r e r e d u c e d , c o m p a r e d w i t h t h e p r e s s u r e r e s p o n s e b e f o r e d i v i n g , a n d s t i m u l a t i o n e f f e c t s w e r e e l i m i n a t e d b y t h e e n d o f a 2 m i n 30 s e c d i v e . I n a n i m a l s g i v e n 100 % o x y g e n t o b r e a t h e b e f o r e d i v i n g , t o r e d u c e i n p u t f r o m c a r o t i d b o d y 238 - a c h e m o r e c e p t o r s d u r i n g t h e d i v e , t h e a r t e r i a l p r e s s u r e r e s p o n s e t o a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n a t e n d - d i v e was n e a r l y t h e same as b e f o r e t h e d i v e . The c h e m o r e f l e x was shown t o i n k h i b i t t h e b a r o r e f l e x i n n o n - d i v i n g s i t u a t i o n s i n d u c k s , a n d may t h e r e f o r e h a v e b e e n p a r t l y r e s p o n s i b l e f o r t h e p r o g r e s s i v e a t t e n u a t i o n o f t h e b a r o r e f l e x d u r i n g d i v i n g . 8) The r e s u l t s o f b a r o d e n e r v a t i o n e x p e r i m e n t s d e p e n d on t h e m e t h o d o l o g y o f d e n e r v a t i o n . C a r d i o v a s c u l a r c h a n g e s i n a n i m a l s b a r o d e n e r v a t e d b y i n s t a n t a n e o u s a o r t i c n e r v e s e c t i o n , p e r f o r m e d one week a f t e r p r e p a r a t o r y s u r g e r y u n d e r g e n e r a l a n a e s t h e s i a , r e p r e s e n t t h e e f f e c t s o f b a r o d e n e r v a t i o n a l o n e . R e s u l t s o b t a i n e d f r o m a n i m a l s d e n e r v a t e d b y n e r v e s e c t i o n d u r i n g s u r g e r y a r e c o m p r o m i s e d b y c o m p l i c a t i o n s a r i s i n g f r o m t h e s u r g i c a l p r o c e d u r e s . The t i m e a f t e r b a r o d e n e r v a t i o n t h a t o b s e r v a t i o n s a r e made m u s t b e t a k e n i n t o a c c o u n t , s i n c e a c u t e l y a n d c h r o n i c a l l y d e n e r v a t e d d u c k s i n t h e p r e s e n t e x p e r i m e n t s r e p r e s e n t e d two e n d s o f a c o n t i n u u m o f p r o g r e s s i v e c i r c u l a t o r y a d a p t a t i o n . 238 B I B L I O G R A P H Y A b b o u d , F . M . a n d T h a m e s , M . D . 1983 . I n t e r a c t i o n o f c a r d i o v a s c u l a r r e f l e x e s i n c i r c u l a t o r y c o n t r o l . I n : S h e p h e r d , J . T . a n d A b b o u d , F . M . , e d s . H a n d b o o k o f P h y s i o l o g y , S e c t i o n 2, V o l . 3 , P a r t 2. A m e r i c a n P h y s i o l o g i c a l S o c i e t y , B e t h e s d a . p p . 6 7 5 - 7 5 3 . A b d e l - M a g i e d , E . M . 1984 . N e r v e d e g e n e r a t i o n s t u d y o f t h e s o u r c e o f a f f e r e n t a x o n a l e n d i n g s i n t h e c a r o t i d b a r o r e c e p t o r z o n e o f t h e d o m e s t i c f o w l . J . A n a t . 139: 4 7 5 - 4 8 5 . a n d K i n g , A . S . 1978 . T h e t o p o g r a p h i c a l a n a t o m y a n d b l o o d s u p p l y o f t h e c a r o t i d b o d y r e g i o n o f t h e d o m e s t i c f o w l . J . A n a t . 126: 5 3 5 - 5 4 6 . , T a h a , A . A . M . a n d K i n g , A . S . 1982 . A n u l t r a s t r u c t u r a l i n v e s t i g a t i o n o f a b a r o r e c e p t o r z o n e i n t h e common c a r o t i d a r t e r y o f t h e d o m e s t i c f o w l . J . A n a t . 135: 4 6 3 - 4 7 5 . A l e x a n d e r , N . a n d de C u i r , M . 1970 . H e a r t r a t e r e s e t t i n g a f t e r p a r t i a l o r t o t a l s i n o a o r t i c d e n e r v a t i o n i n c o n s c i o u s r a b b i t s . Am. J . P h y s i o l . 2 1 9 : 1 0 7 - 1 1 3 . A l l i s o n , J . L . , S a g a w a , K . a n d K u m a d a , M . 1969 . A n o p e n - l o o p a n a l y s i s o f t h e a o r t i c a r c h b a r o s t a t i c r e f l e x . Am. J . P h y s i o l . 217: 1 5 7 6 - 1 5 8 4 . A n d e r s e n , H . T . 1 9 6 3 a . F a c t o r s d e t e r m i n i n g t h e c i r c u l a t o r y a d j u s t m e n t s t o d i v i n g . I I . A s p h y x i a . A c t a p h y s i o l . s c a n d . 58: 1 8 6 - 2 0 0 . . 1 9 6 3 b . T h e r e f l e x n a t u r e o f t h e p h y s i o l o g i c a l a d j u s t m e n t s t o d i v i n g a n d t h e i r a f f e r e n t p a t h w a y . A c t a p h y s i o l . s c a n d . 58: 2 6 3 - 2 7 3 . . 1966 . P h y s i o l o g i c a l a d a p t a t i o n s i n d i v i n g v e r t e b r a t e s . P h y s i o l o g i c a l R e v . 4 6 : 2 1 2 - 2 4 3 . a n d B l i x , A . S . 1974 . P h a r m a c o l o g i c a l e x p o s u r e o f c o m p o n e n t s i n t h e a u t o n o m i c c o n t r o l o f t h e d i v i n g r e f l e x . A c t a p h y s i o l . s c a n d . 90: 3 8 1 - 3 8 6 . A n g e l l J a m e s , J . E . a n d D a l y , M . de B . 1972 . Some m e c h a n i s m s i n v o l v e d i n t h e c a r d i o v a s c u l a r a d a p t a t i o n s t o d i v i n g . Symp. S o c . E x p . B i o l . 26: 3 1 3 - 3 4 1 . 239 _ , D a l y , M . de B . a n d E i s n e r , R . 1978 . A r t e r i a l b a r o r e c e p t o r r e f l e x e s i n t h e s e a l a n d t h e i r m o d i f i c a t i o n d u r i n g e x p e r i m e n t a l d i v e s . Am. J . P h y s i o l . 234: H 7 3 0 - H 7 3 9 . A n t o n a c c i o , M . J . 1984 . C e n t r a l t r a n s m i t t e r s : p h y s i o l o g y , p h a r m a c o l o g y a n d e f f e c t s on t h e c i r c u l a t i o n . I n : A n t o n a c c i o , M . J . , e d . C a r d i o v a s c u l a r P h a r m a c o l o g y ( 2 n d e d . ) . R a v e n P r e s s , New Y o r k . p p . 1 5 5 - 1 9 5 . A r n d t , J . 0 . , M o r g e n s t e r n , J . a n d S a m o d e l o v , L . 1 9 7 7 . T h e p h y s i o l o g i c a l l y r e l e v a n t i n f o r m a t i o n r e g a r d i n g s y s t e m i c b l o o d p r e s s u r e e n c o d e d i n t h e c a r o t i d s i n u s b a r o r e c e p t o r d i s c h a r g e p a t t e r n . J . P h y s i o l . 268 : 7 7 5 -7 9 1 . A t t i n g e r , F . M . L . , A t t i n g e r , E . 0 . , C o o p e r s o n , D . a n d G o t t s c h a l k , W. 1 9 7 6 . I n t e r a c t i o n s b e t w e e n c a r o t i d s i n u s m e c h a n o r e c e p t o r a n d c h e m o r e c e p t o r r e f l e x l o o p s . P f l u g . A r c h . 363: 2 5 5 - 2 6 1 . B a m f o r d , 0 . S . a n d E c c l e s , R . 1 9 8 3 . T h e r o l e o f s y m a t h e t i c e f f e r e n t a c t i v i t y i n t h e r e g u l a t i o n o f b r a i n t e m p e r a t u r e . P f l u g . A r c h . 396: 1 3 8 - 1 4 3 . B a m f o r d , 0 . S . a n d J o n e s , D . R . 1974 . On t h e i n i t i a t i o n o f a p n o e a a n d some c a r d i o v a s c u l a r r e s p o n s e s t o s u b m e r g e n c e i n d u c k s . R e s p . P h y s i o l . 22: 1 9 9 - 2 1 6 . B a r o n e , F . C , W a y n e r , M . J . , A g u i l a r - B a t u r o n i , H . U . a n d G u e v a r a -A g u i l a r , R . 1 9 7 9 . A b i p o l a r e l e c t r o d e f o r p e r i p h e r a l n e r v e s t i m u l a t i o n . B r a i n R e s . B u l l . 4 : 4 2 1 - 4 2 2 . B a u m e l , J . J . ( e d . ) . 1 9 7 9 . N o m i n a A n a t o m i c a A v i u m . A c a d e m i c P r e s s , New Y o r k . B e c h , C . a n d J o h a n s e n , K . 1980 . B l o o d f l o w c h a n g e s i n t h e d u c k d u r i n g t h e r m a l p a n t i n g . A c t a p h y s i o l . s c a n d . 110: 3 5 1 - 3 5 5 . B e c k e r , R . A . a n d C h a m b e r s , J . M . 1984 . S: A n I n t e r a c t i v e E n v i r o n m e n t f o r D a t a A n a l y s i s a n d G r a p h i c s . W a d s w o r t h , B e l m o n t , C a l i f o r n i a . B e r g v e l d , P . 1976 . S i m p l e t e s t f o r e l e c t r o p h y s i o l o g i c a l l y t o l e r a b l e p a r a m e t e r s o f a r t i f i c i a l s t i m u l a t i o n . M e d . B i o l . E n g . 14: 4 7 9 - 4 8 2 . B e r t , P . 1870 . L e c o n s s u r l a p h y s i o l o g i e c o m p a r e e de l a r e s p i r a t i o n . B a i l l i e r e , P a r i s . 240 B l i x , A . S . a n d F o l k o w , B . 1984 . C a r d i o v a s c u l a r a d j u s t m e n t s t o d i v i n g i n mammals a n d b i r d s . I n : S h e p h e r d , J . T . a n d A b b o u d , F . M . , e d s . H a n d b o o k o f P h y s i o l o g y S e c t i o n 2 V o l . 3 , P a r t 1. A m e r i c a n P h y s i o l o g i c a l S o c i e t y , B e t h e s d a . p p . 9 1 7 - 9 4 6 . G a u t v i k , E . L . a n d R e f s u m , H . 1974 . A s p e c t s o f t h e r e l a t i v e r o l e s o f p e r i p h e r a l v a s o c o n s t r i c t i o n a n d v a g a l b r a d y c a r d i a i n t h e e s t a b l i s h m e n t o f t h e " d i v i n g r e f l e x " i n d u c k s . A c t a p h y s i o l . s c a n d . 90: 2 8 9 - 2 9 6 . B l o m b e r r y , P . A . a n d K o r n e r , P . I . 1 9 7 9 . R e l a t i v e c o n t r i b u t i o n s o f a o r t i c a n d c a r o t i d s i n u s b a r o r e c e p t o r s t o t h e b a r o r e c e p t o r - h e a r t r a t e r e f l e x o f t h e c o n s c i o u s r a b b i t . J . A u t o n o m . N e r v . S y s t . 1: 1 6 1 - 1 7 1 . B o r s t , C . , K a r e m a k e r , J . M . , Bouman, L . N . , D u n n i n g , A . J . a n d S c h o p m a n , F . J . G . 1974 . O p t i m a l f r e q u e n c y o f c a r o t i d s i n u s n e r v e s t i m u l a t i o n i n t r e a t m e n t o f a n g i n a p e c t o r i s . C a r d i o v a s c . R e s . 8: 6 7 4 - 6 8 0 . B o u r d e , J . , R o b i n s o n , L . A . , S u d a , Y . a n d W h i t e , T . T . 1970 . V a g a l s t i m u l a t i o n : 1. A t e c h n i c f o r r e p e a t e d s t i m u l a t i o n o f t h e v a g u s i n c o n s c i o u s d o g s . A n n a l s S u r g . 171: 3 5 2 - 3 5 6 . B r i s t o w , J . D . , B r o w n , E . B . , C u n n i n g h a m , D . J . C , H o w s o n , M . G . , L e e , M . J . R . , P i c k e r i n g , T . G . a n d S l e i g h t , P . 1974 . The e f f e c t s o f r a i s i n g a l v e o l a r PC02 a n d v e n t i l a t i o n s e p a r a t e l y a n d t o g e t h e r on t h e s e n s i t i v i t y a n d r e s e t t i n g o f t h e b a r o r e c e p t o r c a r d i o p r e s s o r r e f l e x i n man. J . P h y s i o l . 243 : 4 0 1 - 4 2 5 . B r o w n , A . M . 1980 . R e c e p t o r s u n d e r p r e s s u r e . A n u p d a t e on b a r o r e c e p t o r s . C i r c . R e s . 4 6 : 1 - 1 0 . B r u m m e r , S . B . a n d M c H a r d y , J . 1 9 7 7 . C u r r e n t p r o b l e m s i n e l e c t r o d e d e v e l o p m e n t . I n : H a m b r e c h t , F . T . a n d R e s w i c k , J . B . , e d s . F u n c t i o n a l E l e c t r i c a l S t i m u l a t i o n . M a r c e l D e k k e r , B a s e l . p p . 4 9 9 - 5 1 4 . B u c h h o l z , R . A . , H u b b a r d , J . W . , K e e t o n , T . K . a n d N a t h a n , M . A . 1986 . C a r d i o v a s c u l a r a n d n e u r o e n d o c r i n e r e s p o n s e s t o b e h a v i o u r a l s t r e s s a f t e r c e n t r a l o r p e r i p h e r a l b a r o d e n e r v a t i o n i n r a t s . B r a i n R e s . 365: 3 6 0 - 3 6 4 . B u t l e r , P . J . a n d J o n e s , D . R . 1968 . O n s e t o f a n d r e c o v e r y f r o m d i v i n g b r a d y c a r d i a i n d u c k s . J . P h y s i o l . 196: 2 2 5 - 2 7 2 . _ . 1 9 7 1 . T h e e f f e c t o f v a r i a t i o n s i n h e a r t r a t e a n d r e g i o n a l d i s t r i b u t i o n o f b l o o d f l o w on t h e n o r m a l p r e s s o r r e s p o n s e t o d i v i n g i n d u c k s . J . P h y s i o l . 214: 4 5 7 - 4 7 9 . 241 . 1982 . The c o m p a r a t i v e p h y s i o l o g y o f d i v i n g i n v e r t e b r a t e s . A d v . Comp. P h y s i o l . B i o c h e m . 8: 1 7 9 - 3 6 8 . C h r u s c i e l e w s k i , L . , M a j c h e r c z y k , S . a n d T r z e b s k i , A . 1 9 8 1 . The e f f e c t o f a c t i v a t i o n o f c a r o t i d b o d y c h e m o r e c e p t o r s on b a r o r e c e p t o r i n h i b i t i o n o f s y m p a t h e t i c a c t i v i t y . A c t a N e u r o b i o l . E x p . 4 1 : 1 7 5 - 1 8 7 . C l o n n i n g e r , G . L . a n d G r e e n , H . D . 1 9 5 5 . P a t h w a y s t a k e n b y t h e s y m p a t h e t i c v a s o m o t o r n e r v e s f r o m t h e s y m p a t h e t i c c h a i n t o t h e v a s c u l a t u r e o f t h e h i n d l e g m u s c l e s o f t h e d o g . Am. J . P h y s i o l . 181: 2 5 8 - 2 6 2 . C o w l e y , A . W. 1979 . E f f e c t o f b a r o r e c e p t o r d e n e r v a t i o n on l e v e l o f b l o o d p r e s s u r e i n d i f f e r e n t m o d e l s o f e x p e r i m e n t a l h y p e r t e n s i o n . O x f o r d B a r o r e c e p t o r W o r k s h o p . , L i a r d , J . F . a n d G u y t o n , A . C . 1973 . R o l e o f t h e b a r o r e c e p t o r r e f l e x i n d a i l y c o n t r o l o f a r t e r i a l b l o o d p r e s s u r e a n d o t h e r v a r i a b l e s i n d o g s . C i r c . R e s . 32: 5 6 4 -5 7 6 . C u l l i n g , C . F . A . 1974 . H a n d b o o k o f H i s t o p a t h o l o g i c a l a n d H i s t o c h e m i c a l T e c h n i q u e s . ( 3 r d e d . ) . B u t t e r w o r t h s , L o n d o n . C u n n i n g h a m , D . J . C . , P e t e r s e n , E . S . , P e t o , R . , P i c k e r i n g , T . G . a n d S l e i g h t , P . 1972 . C o m p a r i s o n o f t h e e f f e c t o f d i f f e r e n t t y p e s o f e x e r c i s e on t h e b a r o r e f l e x r e g u l a t i o n o f h e a r t r a t e . A c t a p h y s i o l . s c a n d . 86: 4 4 4 - 4 5 5 . D a v i d s o n , N . S . , G o l d n e r , S . a n d M c C l o s k e y , D . I . 1976 . R e s p i r a t o r y m o d u l a t i o n o f b a r o r e c e p t o r a n d c h e m o r e c e p t o r r e f l e x e s a f f e c t i n g h e a r t r a t e a n d c a r d i a c v a g a l e f f e r e n t n e r v e a c t i v i t y . J . P h y s i o l . 2 5 9 : 5 2 3 - 5 3 0 . d e V i l l i e r s , R . , N o s e , Y . , M e i e r , W. a n d K a n t r o w i t z , A . 1964 . L o n g -t e r m , c o n t i n u o u s e l e c t r o s t i m u l a t i o n o f a p e r i p h e r a l n e r v e . T r a n s . Am. S o c . A r t i f . I n t . O r g a n s 10: 3 5 7 - 3 6 5 . D j o j o s u g i t o , A . M . , F o l k o w , B . a n d Y o n c e , L . R . 1 9 6 9 . N e u r o g e n i c a d j u s t m e n t s o f m u s c l e b l o o d f l o w , c u t a n e o u s A - V s h u n t f l o w a n d o f v e n o u s t o n e d u r i n g " d i v i n g " i n d u c k s . A c t a p h y s i o l . s c a n d . 75 : 3 7 7 - 3 8 6 . D o n a l d , D . E . a n d F e r g u s o n , D . A . 1970 . S t u d y o f t h e s y m p a t h e t i c v a s o c o n s t r i c t o r n e r v e s t o t h e v e s s e l s o f t h e d o g h i n d l i m b . C i r c . R e s . 26: 1 7 1 - 1 8 4 . 242 Dymond, A . M . 1976 . C h a r a c t e r i s t i c s o f t h e m e t a l - t i s s u e i n t e r f a c e o f s t i m u l a t i o n e l e c t r o d e s . I E E E T r a n s . B i o m e d . E n g . 23 : 2 7 4 -2 8 0 . E l i a s s e n , E . 1960 . C a r d i o v a s c u l a r r e s p o n s e s t o s u b m e r s i o n a s p h y x i a i n a v i a n d i v e r s . A r b o k U n i v . B e r g e n , M a t . N a t . 2 . E s t a v i l l o , J . a n d B u r g e r , R . E . 1 9 7 3 . C a r d i a c a f f e r e n t a c t i v i t y i n d e p r e s s o r n e r v e o f t h e c h i c k e n . Am. J . P h y s i o l . 225: 1 0 6 3 -1066 . F a r i s , I . B . , J a m i e s o n , G . G . a n d L u d b r o o k , J . 1 9 8 1 . T h e c a r o t i d s i n u s - b l o o d p r e s s u r e r e f l e x i n c o n s c i o u s r a b b i t s : t h e r e l a t i v e i m p o r t a n c e o f c h a n g e s i n c a r d i a c o u t p u t a n d p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e . A u s t r a l . J . E x p . B i o l . M e d . S c i . 59: 3 3 5 - 3 4 1 . _ , I a n n o s , J . , J a m i e s o n , G . G . a n d L u d b r o o k , J . 1980 . T h e c a r o t i d s i n u s b a r o r e c e p t o r r e f l e x i n c o n s c i o u s r a b b i t s . J . P h y s i o l . 298 : 3 2 1 - 3 3 1 . F e i g l , E . a n d F o l k o w , B . 1963 . C a r d i o v a s c u l a r r e s p o n s e s i n " d i v i n g " a n d d u r i n g b r a i n s t i m u l a t i o n i n d u c k s . A c t a p h y s i o l . s c a n d . 57: 9 9 - 1 1 0 . F o l k o w , B . 1952 . I m p u l s e f r e q u e n c y i n s y m p a t h e t i c v a s o m o t o r f i b r e s c o r r e l a t e d t o t h e r e l e a s e a n d e l i m i n a t i o n o f t h e t r a n s m i t t e r . A c t a p h y s i o l . s c a n d . 25 : 4 9 - 7 6 . 1976 . S t r u c t u r a l c h a n g e s i n t h e v a s c u l a r b e d . I n : B e v a n , J . A . , e d . V a s c u l a r N e u r o e f f e c t o r M e c h a n i s m s ( 2 n d I n t e r n a t i o n a l S y m p o s i u m ) . S . K a r g e r , B a s e l . p p . 1 7 0 - 1 8 1 . _ , 1982 . P h y s i o l o g i c a l a s p e c t s o f p r i m a r y h y p e r t e n s i o n . P h y s i o l . R e v . 62: 3 4 7 - 5 0 4 . _ , F u x e , K . a n d S o n n e n s c h e i n , R . R . 1966 . R e s p o n s e s o f s k e l e t a l m u s c u l a t u r e a n d i t s v a s c u l a t u r e d u r i n g " d i v i n g " i n t h e d u c k : p e c u l i a r i t i e s o f t h e a d r e n e r g i c v a s o c o n s t r i c t o r i n n e r v a t i o n . A c t a p h y s i o l . s c a n d . 67 : 3 2 7 - 3 4 2 . _ , H a l l b a c k , M . a n d N o r e s s o n , E . 1978 . V a s c u l a r r e s i s t a n c e a n d r e a c t i v i t y o f t h e m i c r o c i r c u l a t i o n i n h y p e r t e n s i o n . B l o o d V e s . 15: 3 3 - 4 5 . 243 _ , L i s a n d e r , B . a n d O b e r g , B . 1 9 7 1 a . A s p e c t s o f t h e c a r d i o v a s c u l a r n e r v o u s c o n t r o l i n a m a m m a l i a n d i v e r . A c t a p h y s i o l . s c a n d . 82: 4 3 9 - 4 4 6 . , N i l s s o n , N . J . a n d Y o n c e , L . R . 1 9 6 7 . E f f e c t s o f " d i v i n g " on c a r d i a c o u t p u t i n d u c k s . A c t a p h y s i o l . s c a n d . 70 : 3 4 7 - 3 6 1 . , G o t h b e r g , G . , L u n d i n , S. a n d R i c k s t e n , S . E . 1 9 7 7 . S t r u c t u r a l " r e s e t t i n g " o f t h e r e n a l v a s c u l a r b e d i n s p o n t a n e o u s l y h y p e r t e n s i v e r a t s ( S H R ) . A c t a p h y s i o l . s c a n d . 100: 2 7 0 - 2 7 2 . , H a l l b a c k , M . , L u n d g r e n , Y . a n d W e i s s , L . 1 9 7 1 b . R e n a l v a s c u l a r r e s i s t a n c e i n s p o n t a n e o u s l y h y p e r t e n s i v e r a t s . A c t a p h y s i o l . s c a n d . 83: 9 6 - 1 0 5 . F r a n z , D . N . , M a d s e n , P . W . , P e t e r s o n , R . G . a n d S a n g d e e , C . 1982 . F u n c t i o n a l r o l e s o f m o n o a m i n e r g i c p a t h w a y s t o s y m p a t h e t i c p r e g a n g l i o n i c n e u r o n s . C l i n . E x p . H y p e r t e n . A 4 : 5 4 3 - 5 6 2 . F r i e d m a n , S. M . , N a k a s h i m a , M . a n d M a r , M . A . 1 9 7 1 . M o r p h o l o g i c a l a s s e s s m e n t o f v a s o c o n s t r i c t i o n a n d v a s c u l a r h y p e r t r o p h y i n s u s t a i n e d h y p e r t e n s i o n i n t h e r a t . M i c r o v a s c . R e s . 3: 4 1 6 -4 2 5 . F u r i l l a , R . A . a n d J o n e s , D . R . 1 9 8 7 . T h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n d i v e a n d p r e d i v e h e a r t r a t e s i n r e s t r a i n e d a n d f r e e d i v e s b y d i v i n g d u c k s . J . e x p . B i o l . 127: 3 3 3 - 3 4 8 . F u r u y a m a , M . 1 9 6 2 . H i s t o m e t r i c a l i n v e s t i g a t i o n s o f a r t e r i e s i n r e f e r e n c e t o a r t e r i a l h y p e r t e n s i o n . T o h o k u J . E x p . M e d . 76: 3 8 8 - 4 1 4 . G a n d e v i a , S . C . , M c C l o s k e y , D . I . a n d P o t t e r , E . K . 1978 . I n h i b i t i o n o f b a r o r e c e p t o r a n d c h e m o r e c e p t o r r e f l e x e s on h e a r t r a t e b y a f f e r e n t s f r o m t h e l u n g s . J . P h y s i o l . 276: 3 6 9 - 3 8 1 . G l e n n , W. W. L . , H o l c o m b , W. G . , H o g a n , J . F . , K a n e y u k i , T . a n d K i m , J . 1 9 7 7 . L o n g - t e r m s t i m u l a t i o n o f t h e p h r e n i c n e r v e f o r d i a p h r a g m p a c i n g . I n : H a m b r e c h t , F . T . a n d R e s w i c k , J . B . , e d s . F u n c t i o n a l E l e c t r i c a l S t i m u l a t i o n . M a r c e l D e k k e r , B a s e l . p p . 9 7 - 1 1 2 . H e i s t a d , D . D . , A b b o u d , F . M . , M a r k , A . L . a n d S c h m i d , P . G . 1974 . I n t e r a c t i o n o f b a r o r e c e p t o r a n d c h e m o r e c e p t o r r e f l e x e s . M o d u l a t i o n o f t h e c h e m o r e c e p t o r r e f l e x b y c h a n g e s i n b a r o r e c e p t o r a c t i v i t y . J . C l i n . I n v e s t . 53 : 1 2 2 6 - 1 2 3 6 . Heymans , C . a n d N e i l , E . 1958 . R e f l e x o g e n i c A r e a s o f t h e C a r d i o v a s c u l a r S y s t e m . C h u r c h i l l , L o n d o n . 244 H o l l e n b e r g , N . K . a n d U v n a s , B . 1 9 6 3 . T h e r o l e o f t h e c a r d i o v a s c u l a r r e s p o n s e i n t h e r e s i s t a n c e t o a s p h y x i a o f a v i a n d i v e r s . A c t a p h y s i o l . s c a n d . 58: 1 5 0 - 1 6 1 . H o l m , B . a n d S o r e n s e n , S . C . 1970 . E v i d e n c e a g a i n s t t h e r o l e o f t h e p e r i p h e r a l c h e m o r e c e p t o r s i n t h e d i v i n g b r a d y c a r d i a i n d u c k s . A c t a p h y s i o l . s c a n d . 79 : 4 4 A - 4 5 A . 1972 . The r o l e o f t h e c a r o t i d b o d y i n t h e d i v i n g r e f l e x i n t h e d u c k . R e s p . P h y s i o l . 15: 3 0 2 - 3 0 9 . H o l m b e r g , M . J . , G o r m a n , A . J . , C o r n i s h , K . G . a n d Z u c k e r , I . H . 1 9 8 3 . A t t e n u a t i o n o f a r t e r i a l b a r o r e f l e x c o n t r o l o f h e a r t r a t e b y l e f t v e n t r i c u l a r r e c e p t o r s t i m u l a t i o n i n t h e c o n s c i o u s d o g . C i r c . R e s . 52: 5 9 7 - 6 0 7 . H u m p h r e y s , P . W. a n d J o e l s , N . 1 9 8 2 . T h e r e s p o n s e o f t h e h i n d - l i m b v a s c u l a r b e d o f t h e r a b b i t t o s y m p a t h e t i c s t i m u l a t i o n a n d i t s m o d i f i c a t i o n b y p r e g n a n c y . J . P h y s i o l . 330: 4 7 5 - 4 8 8 . H u x l e y , F . M . 1 9 1 3 . On t h e r e s i s t a n c e t o a s p h y x i a o f t h e d u c k i n d i v i n g . Q u a r t . J . E x p . P h y s i o l . 6: 1 8 3 - 1 9 6 . I r i k i , M . a n d K o r n e r , P . I . 1 9 7 9 . C e n t r a l n e r v o u s i n t e r a c t i o n s b e t w e e n c h e m o r e c e p t o r a n d b a r o r e c e p t o r c o n t r o l m e c h a n i s m s . I n : B r o o k s , C . M c C , K o i z u m i , K . a n d S a t o , A . , e d s . I n t e g r a t i v e F u n c t i o n s o f t h e A u t o n o m i c N e r v o u s S y s t e m . U n i v e r s i t y o f T o k y o P r e s s , T o k y o , p p . 4 1 5 - 4 2 6 . I r v i n g , L . , S c h o l a n d e r , P . F . a n d G r i n n e l l , S . W. 1942 . T h e r e g u l a t i o n o f a r t e r i a l b l o o d p r e s s u r e i n t h e s e a l d u r i n g d i v i n g . Am. J . P h y s i o l . 135: 5 5 7 - 5 6 6 . I t o , C . S . a n d S c h e r , A . M . 1 9 8 1 . H y p e r t e n s i o n f o l l o w i n g a r t e r i a l b a r o r e c e p t o r d e n e r v a t i o n i n t h e u n a n e s t h e t i z e d d o g . C i r c . R e s . 48 : 5 7 6 - 5 9 1 . J o h a n s e n , K . a n d A a k h u s , T . 1963 . C e n t r a l c a r d i o v a s c u l a r r e s p o n s e s t o s u b m e r s i o n a s p h y x i a i n t h e d u c k . Am. J . P h y s i o l . 205: 1 1 6 7 - 1 1 7 1 . J o h a n s e n , K . a n d K r o g , J . 1 9 5 9 . P e r i p h e r a l c i r c u l a t o r y r e s p o n s e t o s u b m e r s i o n a s p h y x i a i n t h e d u c k . A c t a p h y s i o l . s c a n d . 46: 1 9 4 - 2 0 0 . J o n e s , D . R . 1 9 7 3 . S y s t e m i c a r t e r i a l b a r o r e c e p t o r s i n d u c k s a n d t h e c o n s e q u e n c e s o f t h e i r d e n e r v a t i o n o n some c a r d i o v a s c u l a r r e s p o n s e s t o d i v i n g . J . P h y s i o l . 234: 4 9 9 - 5 1 8 . 245 . 1976 . The c o n t r o l o f b r e a t h i n g i n b i r d s w i t h p a r t i c u l a r r e f e r e n c e t o t h e i n i t i a t i o n a n d m a i n t e n a n c e o f d i v i n g a p n e a . F e d . P r o c . 35: 1 9 7 5 - 1 9 8 2 . a n d H o l e t o n , G . 1972 . C a r d i a c o u t p u t o f d u c k s d u r i n g d i v i n g . Comp. B i o c h e m . P h y s i o l . 41A: 6 3 9 - 6 4 5 . a n d P u r v e s , M . J . 1970 . The c a r o t i d b o d y i n t h e d u c k a n d t h e c o n s e q u e n c e s o f i t s d e n e r v a t i o n u p o n t h e c a r d i a c r e s p o n s e s t o i m m e r s i o n . J . P h y s i o l . 211: 2 7 9 - 2 9 4 . a n d W e s t , N . H . 1978 . T h e c o n t r i b u t i o n o f a r t e r i a l c h e m o r e c e p t o r s a n d b a r o r e c e p t o r s t o d i v i n g r e f l e x e s i n b i r d s . I n : P i i p e r , J . , e d . R e s p i r a t o r y F u n c t i o n i n B i r d s : A d u l t a n d E m b r y o n i c . S p r i n g e r - V e r l a g , B e r l i n . p p . 9 5 - 1 0 4 . , M i l s o m , W. K . a n d G a b b o t t , G . R . J . 1982 . T h e r o l e o f c e n t r a l a n d p e r i p h e r a l c h e m o r e c e p t o r s i n d i v i n g r e s p o n s e s o f d u c k s . Am. J . P h y s i o l . 243: R 5 3 7 - R 5 4 5 . , B r y a n , R . M . , W e s t , N . H . , L o r d , R . H . a n d C l a r k , B . 1 9 7 9 . R e g i o n a l d i s t r i b u t i o n o f b l o o d f l o w d u r i n g d i v i n g i n t h e d u c k ( A n a s o l a t y r h y n c h o s ) . C A n . J . Z o o l . 57 : 9 4 5 - 1 0 0 2 . , M i l s o m , W. K . , S m i t h , F . M . , W e s t , N . H . a n d B a m f o r d , 0 . S . 1983 . D i v i n g r e s p o n s e s i n d u c k s a f t e r a c u t e b a r o d e n e r v a t i o n . Am. J . P h y s i o l . 245: R 2 2 2 - R 2 2 9 . K a l i a , M . , M e i , S . S . a n d K a o , F . F . 1 9 8 1 . C e n t r a l p r o j e c t i o n s ( C -f i b r e s ) i n m u s c l e i n v o l v e d i n c a r d i o p u l m o n a r y r e s p o n s e s t o s t a t i c e x e r c i s e . C i r c . R e s . 48: 1 4 8 - 1 6 2 . K a n e y u k i , T . , H o g a n , T . F . , G l e n n , W. W. L . a n d H o l c o m b , W. G . 1 9 7 7 . D i a p h r a g m p a c i n g . E v a l u a t i o n o f c u r r e n t w a v e f o r m s f o r e f f e c t i v e v e n t i l a t i o n . J . T h o r a c i c C a r d i o v a s c . S u r g . 74: 1 0 9 - 1 1 5 . K a r e m e k e r , J . M . , B o r s t , C . a n d S c h r e u r s , A . W. 1980 . I m p l a n t a b l e s t i m u l a t i n g e l e c t r o d e f o r b a r o r e c e p t o r a f f e r e n t n e r v e s i n r a b b i t s . Am. J . P h y s i o l . 239 : H 7 0 6 - H 7 0 9 . 246 K i d d , C . L i n d e n , R . J . a n d S c o t t , E . M . 1 9 8 1 . R e f l e x r e s p o n s e s o f s i n g l e r e n a l s y m p a t h e t i c f i b r e s t o s t i m u l a t i o n o f a t r i a l r e c e p t o r s a n d c a r o t i d b a r o - a n d c h e m o r e c e p t o r s . Q u a r t . J . E x p . P h y s i o l . 66: 3 1 1 - 3 2 0 . K j e l l m e r , I . 1965 . On t h e c o m p e t i t i o n b e t w e e n m e t a b o l i c v a s o d i l a t i o n a n d n e u r o g e n i c v a s o c o n s t r i c t i o n i n s k e l e t a l m u s c l e . A c t a p h y s i o l . s c a n d . 63 : 4 5 0 - 4 5 9 . K o b i n g e r , W. a n d O d a , M . 1 9 6 9 . E f f e c t s o f s y m p a t h e t i c b l o c k i n g s u b s t a n c e s on t h e d i v i n g r e f l e x o f d u c k s . E u r . J . P h a r m a c o l . 7: 2 8 9 - 2 9 5 . K o r n e r , P . I . 1 9 7 9 . C i r c u l a t o r y h o m e o s t a s i s - r o l e o f r e f l e x i n t e r a c t i o n s . P r o c . A u s t r a l . P h y s i o l . P h a r m a c o l . S o c . 10: 1 0 2 - 1 1 1 . , H e a d , G . A . a n d B a d o e r , E . 1984 . E f f e c t s o f s i n o - a o r t i c d e n e r v a t i o n on t h e a c u t e c i r c u l a t o r y r e s p o n s e s t o c e n t r a l l y a d m i n i s t e r e d 6 - h y d r o x y d o p a m i n e a n d o f c l o n i d i n e i n c o n s c i o u s r a b b i t s . J . C a r d i o v a s c . P h a r m a c o l . 6: 9 0 9 - 9 1 3 . K u n t z , A . 1951 . A f f e r e n t i n n e r v a t i o n o f p e r i p h e r a l b l o o d v e s s e l s t h r o u g h s y m p a t h e t i c t r u n k s . S o u t h e r n M e d . J . 44: 6 7 3 - 6 7 8 . L a n g i l l e , B . L . a n d J o n e s , D . R . 1 9 7 5 . C e n t r a l c a r d i o v a s c u l a r d y n a m i c s o f d u c k s . Am. J . P h y s i o l . 228: 1 8 5 6 - 1 8 6 1 . L a n g l e y , J . N . 1 8 9 3 . T h e a r r a n g e m e n t o f t h e s y m p a t h e t i c n e r v o u s s y s t e m , b a s e d c h i e f l y on o b s e r v a t i o n s u p o n p i l o - m o t o r n e r v e s . J . P h y s i o l . 15: 1 7 6 - 2 4 4 . . 1904 . On t h e s y m p a t h e t i c s y s t e m o f b i r d s , a n d on t h e m u s c l e s w h i c h move t h e f e a t h e r s . J . P h y s i o l . 30: 2 2 1 - 2 5 2 . L e e , R . M . K . W. 1986 . M o r p h o m e t r i c a n a l y s i s i n t h e s t u d y o f b l o o d v e s s e l s . P r o c . C a n . F e d . B i o l . S o c . 2 9 : 22 . L i l l o , R . S . a n d J o n e s , D . R . 1 9 8 2 a . E f f e c t o f c a r d i o v a s c u l a r v a r i a b l e s on h y p e r p n e a d u r i n g r e c o v e r y f r o m d i v i n g i n d u c k s . J . A p p l . P h y s i o l . 52: 2 0 6 - 2 1 5 . . 1 9 8 2 b . C o n t r o l o f d i v i n g r e s p o n s e s b y c a r o t i d b o d i e s a n d b a r o r e c e p t o r s i n d u c k s . Am. J . P h y s i o l . 242 : R 1 0 5 - R 1 0 8 . 247 L i l l y , J . C . 1 9 6 1 . T h e b a l a n c e d p u l s e - p a i r w a v e f o r m . I n : S h e e n , D . E . , e d . E l e c t r i c a l S t i m u l a t i o n o f t h e B r a i n . U n i v e r s i t y o f T e x a s P r e s s , A u s t i n . p p . 6 0 - 6 4 . L u d b r o o k , J . , G r a h a m , W . F . a n d P o t o c n i k , S . J . 1 9 8 5 . A c u t e d e l e t i o n o f a r t e r i a l b a r o r e c e p t o r i n p u t i n t h e c o n s c i o u s r a b b i t . A u s t r a l . J . E x p . B i o l . M e d . S c i . 6 3 : 2 3 1 - 2 4 0 . L u n d g r e n , Y . , H a l l b a c k , M . , W e i s s , L . a n d F o l k o w , B . 1974 . R a t e a n d e x t e n t o f a d a p t i v e c a r d i o v a c u l a r c h a n g e s i n r a t s d u r i n g e x p e r i m e n t a l r e n a l h y p e r t e n s i o n . A c t a p h y s i o l . s c a n d . 91 : 1 0 3 - 1 1 5 . L u n d v a l l , J . a n d J a r h u l t , J . 1976 . C h a n g e s i n t h e p r e s s u r e d r o p c u r v e a n d o f r e s i s t a n c e a l o n g t h e v a s c u l a r b e d o f s k e l e t a l m u s c l e e v o k e d b y s y m p a t h e t i c s t i m u l a t i o n . M i c r o v a s c . R e s . 12: 4 3 - 5 4 . M a j u m d a r , S . , M i l l s , E . a n d S m i t h , P . G . 1983 . D e g e n e r a t i v e a n d r e g e n e r a t i v e c h a n g e s i n c e n t r a l p r o j e c t i o n s o f g l o s s o p h a r y n g e a l a n d v a g a l s e n s o r y n e u r o n s a f t e r p e r i p h e r a l a x o t o m y i n c a t s : A s t r u c t u r a l b a s i s f o r c e n t r a l r e o r g a n i z a t i o n o f a r t e r i a l c h e m o r e f l e x p a t h w a y s . N e u r o s c i . 10: 8 4 1 - 8 4 9 . M a r s h a l l , J . M. 1 9 8 1 . I n t e r a c t i o n b e t w e e n t h e r e s p o n s e s t o s t i m u l a t i o n o f p e r i p h e r a l c h e m o r e c e p t o r s a n d b a r o r e c e p t o r s : t h e i m p o r t a n c e o f c h e m o r e c e p t o r a c t i v a t i o n o f t h e d e f e n c e a r e a s . J . A u t o n . N e r v . S y s t . 3: 3 8 9 - 4 0 0 . M c D o n a l d , D . A . 1974 . B l o o d F l o w i n A r t e r i e s . E d w a r d A r n o l d , L o n d o n . M c K e a n , T . 1982 . C a r d i o v a s c u l a r a d j u s t m e n t s t o l a b o r a t o r y d i v i n g i n b e a v e r s a n d n u t r i a . Am. J . P h y s i o l . 242: R 4 3 4 - R 4 4 0 . M c R i t c h i e , R . J . a n d W h i t e , S. W. 1974 . R o l e o f t r i g e m i n a l , o l f a c t o r y , c a r o t i d a n d a o r t i c n e r v e s i n t h e r e s p i r a t o r y a n d c i r c u l a t o r y r e s p o n s e s t o n a s a l i n h a l a t i o n o f c i g a r e t t e smoke a n d o t h e r i r r i t a n t s i n t h e r a b b i t . A u s t r a l . J . E x p . B i o l . M e d . S c i . 52: 1 2 7 - 1 4 0 . , V a t n e r , S. F . , H e y n d r i c k x , G . R . a n d B r a u n w a l d , E . 1976 . The r o l e o f a r t e r i a l b a r o r e c e p t o r s i n t h e r e g u l a t i o n o f a r t e r i a l p r e s s u r e i n c o n s c i o u s d o g s . C i r c . R e s . 39: 6 6 6 -6 7 0 . M i l l a r d , R . W. 1980 . D e p r e s s e d b a r o r e c e p t o r - c a r d i a c r e f l e x s e n s i t i v i t y d u r i n g s i m u l a t e d d i v i n g i n d u c k s . Comp. B i o c h e m . P h y s i o l . 65A: 2 4 7 - 2 4 9 . 248 M i l l h o r n , D . E . , E l d r i d g e , F . L . a n d W a l d r o p , T . G . 1 9 8 0 a . P r o l o n g e d s t i m u l a t i o n o f r e s p i r a t i o n b y a new c e n t r a l m e c h a n i s m . R e s p . P h y s i o l . 4 1 : 8 7 - 1 0 3 . . 1 9 8 0 b . P r o l o n g e d s t i m u l a t i o n o f r e s p i r a t i o n b y e n d o g e n o u s c e n t r a l s e r o t o n i n . R e s p . P h y s i o l . 42 : 1 7 1 - 1 8 8 . N i n o m i y a , I . , N i s i m a r u , N . a n d I r i s a w a , H . 1 9 7 1 . S y m p a t h e t i c n e r v e a c t i v i t y t o t h e s p l e e n , k i d n e y a n d h e a r t i n r e s p o n s e t o b a r o r e c e p t o r i n p u t . Am. J . P h y s i o l . 2 2 1 : 1 3 4 6 - 1 3 5 1 . N o n i d e z , J . F . 1 9 3 5 . T h e p r e s e n c e o f d e p r e s s o r n e r v e s i n t h e a o r t a a n d c a r o t i d o f b i r d s . A n a t . R e c . 62 : 4 7 - 7 3 . N o r d l a n d e r , M . a n d F r i b e r g , P . 1 9 8 5 . S t r u c t u r a l a u t o r e g u l a t i o n i n SHR. I n : M u l v a n e y , M . J . , e d . R e s i s t a n a c e V e s s e l s : P h y s i o l o g y , P h a r m a c o l o g y a n d H y p e r t e n s i v e P a t h o l o g y . K a r g e r , B a s e l . p p . 9 6 - 1 0 4 . N o r m a n , R . A . , C o l e m a n , T . G . a n d D e n t , A . C . 1 9 8 1 . C o n t i n u o u s m o n i t o r i n g o f a r t e r i a l p r e s s u r e i n d i c a t e s s i n o a o r t i c d e n e r v a t e d r a t s a r e n o t h y p e r t e n s i v e . H y p e r t e n . 3: 1 1 9 - 1 2 5 . P i c a z a , J . A . , C a n n o n , B . W . , H u n t e r , S . E . , B o y d , A . S . , Guma, J . a n d M a u r e r , D . 1 9 7 5 . P a i n s u p p r e s s i o n b y p e r i p h e r a l n e r v e s t i m u l a t i o n . P a r t 2 . O b s e r v a t i o n s w i t h i m p l a n t e d d e v i c e s . S u r g . N e u r o l . 4: 1 1 5 - 1 2 6 . P i c k , J . 1970 . T h e A u t o n o m i c N e r v o u s S y s t e m . J . B . L i p p i n c o t t , P h i l a d e l p h i a . P i c k e r i n g , T . G . a n d D a v i e s , J . 1 9 7 3 . E s t i m a t i o n o f t h e c o n d u c t i o n t i m e o f t h e b a r o r e c e p t o r - c a r d i a c r e f l e x i n man. C a r d i o v a s c . R e s . 7: 2 1 3 - 2 1 9 . P i s a r r i , T . E . a n d K e n d r i c k , J . E . 1984 . R e d u c e d e f f e c t i v e n e s s o f t h e c a r o t i d b a r o r e f l e x d u r i n g a r t e r i a l h y p o x i a i n d o g s . Am. J . P h y s i o l . 247: H 6 2 3 - H 6 3 0 . R i c h e t , C . 1 8 9 9 . De l a r e s i s t a n c e d e s c a n a r d s a 1 ' a s p h y x i a . J . P h y s i o l . P a t h o l . G e n . 1: 6 4 1 - 6 5 0 . 249 S a g a w a , K . 1983 . B a r o r e f l e x c o n t r o l o f s y s t e m i c a r t e r i a l p r e s s u r e a n d v a s c u l a r b e d . I n : S h e p h e r d , J . T . a n d A b b o u d , F . M . , e d s . H a n d b o o k o f P h y s i o l o g y S e c t i o n 2, V o l . 3 , P a r t 2. A m e r i c a n P h y s i o l o g i c a l S o c i e t y , B e t h e s d a . p p . 4 5 3 - 4 9 6 . S c h e r , A . M . a n d I t o , C . S . 1979 . C h r o n i c a r t e r i a l b a r o r e c e p t o r d e n e r v a t i o n . O x f o r d B a r o r e c e p t o r W o r k s h o p . S c h m i d t , R . M . , K u m a d a , N . a n d S a g a w a , K . 1 9 7 1 . C a r d i a c o u t p u t a n d t o t a l p e r i p h e r a l r e s i s t a n c e i n c a r o t i d s i n u s r e f l e x . Am. J . P h y s i o l . 2 2 1 : 4 8 0 - 4 8 7 . S h o r t , D . 1966 . M o r p h o l o g y o f t h e i n t e s t i n a l a r t e r i o l e s i n c h r o n i c human h y p e r t e n s i o n . B r i t . H e a r t J . 28: 1 8 4 - 1 9 2 . S l a u g h t e r , J . S . a n d H a h n , W. W. 1975 . A c h r o n i c e l e c t r o d e f o r p e r i p h e r a l n e r v e s t i m u l a t i o n : a p p l i c a t i o n f o r v a g a l s t i m u l a t i o n . P s y c h o p h y s i o l . 12: 1 1 0 - 1 1 2 . S m i t h , P . G . a n d M i l l s , E . 1 9 8 0 . R e s t o r a t i o n o f r e f l e x v e n t i l a l t i o r y r e s p o n s e t o h y p o x i a a f t e r r e m o v a l o f c a r o t i d b o d i e s i n t h e c a t . N e u r o s c i . 5: 5 7 3 - 5 8 0 . S m y t h , H . S . , S l e i g h t , P . a n d P i c k e r i n g , G . W. 1969 . R e f l e x r e g u l a t i o n o f a r t e r i a l p r e s s u r e d u r i n g s l e e p i n man: a q u a n t i t a t i v e m e t h o d o f a s s e s s i n g b a r o r e f l e x s e n s i t i v i t y . C i r c . R e s . 24: 1 0 9 - 1 2 1 . S n e d e c o r , G . W. a n d C o c h r a n e , W. G . 1967 . S t a t i s t i c a l M e t h o d s . T h e Iowa U n i v e r s i t y P r e s s , Ames , I o w a . S o n n e n s c h e i n , R . R . a n d W e i s s m a n , M . L . 1978 . S y m p a t h e t i c v a s o m o t o r o u t f l o w s t o h i n d l i m b m u s c l e s o f t h e c a t . Am. J . P h y s i o l . 235: H 4 8 2 - H 4 8 7 . S p y e r , K . M . 1 9 8 1 . N e u r a l o r g a n i z a t i o n a n d c o n t r o l o f t h e b a r o r e c e p t o r r e f l e x . R e v . P h y s i o l . B i o c h e m . P h a r m a c o l . 88: 2 3 - 1 2 4 . S w e t t , J . E . a n d B o u r a s s a , C . M . 1 9 8 1 . E l e c t r i c a l s t i m u a l t i o n o f p e r i p h e r a l n e r v e . I n : P a t t e r s o n , M . M . a n d K e s n e r , R . P . , e d s . E l e c t r i c a l S t i m u l a t i o n R e s e a r c h T e c h n i q u e s . A c a d e m i c P r e s s , New Y o r k . p p . 2 4 4 - 2 9 8 . v a n V l i e t , B . N . a n d W e s t , N . H . 1986 . C a r d i o v a s c u l a r r e s p o n s e s t o e l e c t r i c a l s t i m u l a l t i o n o f t h e r e c u r r e n t l a r y n g e a l n e r v e i n c o n s c i o u s t o a d s ( B u f o m a r i n u s ) . J . Comp. P h y s i o l . B 156: 3 6 3 - 3 7 5 . 250 V a t n e r , S. F . a n d B r a u n w a l d , E . 1975 . C a r d i o v a s c u l a r c o n t r o l m e c h a n i s m s i n t h e c o n s c i o u s s t a t e . New E n g l . J . M e d . 293: 9 7 0 - 9 7 6 . , F r a n k l i n , D . a n d B r a u n w a l d , E . 1971 . E f f e c t s o f a n e s t h e s i a a n d s l e e p on c i r c u l a t o r y r e s p o n s e t o c a r o t i d s i n u s n e r v e s t i m u l a t i o n . Am. J . P h y s i o l . 220 : 1 2 4 9 - 1 2 5 5 . W e i n m a n , J . 1965 . B i p h a s i c s t i m u l a l t i o n a n d e l e c t r i c a l p r o p e r t i e s o f m e t a l e l e c t r o d e s . J . A p p l . P h y s i o l . 20: 7 8 7 - 7 9 0 . W e n n e r g r e n , G . a n d O b e r g , B . 1980 . M o d u l a t i o n o f t h e a r t e r i a l b a r o r e f l e x b y i n f l u e n c e s f r o m p e r i p h e r a l c h e m o r e c e p t o r s a n d f r o m t h e v e n t r a l s u r f a c e o f t h e m e d u l l a o b l o n g a t a . I n : S l e i g h t , P . , e d . A r t e r i a l B a r o r e c e p t o r s a n d H y p e r t e n s i o n . O x f o r d U n i v e r s i t y P r e s s , L o n d o n . p p . 2 9 1 - 2 9 6 . , L i t t l e , R . a n d O b e r g , B . 1976 . S t u d i e s on t h e c e n t r a l i n t e g r a t i o n o f e x c i t a t o r y c h e m o r e c e p t o r i n f l u e n c e s a n d i n h i b i t o r y b a r o r e c e p t o r a n d c a r d i a c r e c e p t o r i n f l u e n c e s . A c t a p h y s i o l . s c a n d . 96: 1 - 1 8 . W e s t , N . H . , L a n g i l l e , B . L . a n d J o n e s , D . R . 1981 . C a r d i o v a s c u l a r s y s t e m . I n : K i n g , A . S . a n d M c L e l l a n d , J . ( e d s . ) . F o r m a n d F u n c t i o n i n B i r d s . V o l . 2 . A c a d e m i c P r e s s , New Y o r k . p p . 2 3 5 - 3 3 9 . W h i t e , S. W. a n d M c R i t c h i e , R . J . 1 9 7 3 . N a s o p h a r y n g e a l r e f l e x e s : i n t e g r a t i v e a n a l y s i s o f e v o k e d r e s p i r a t o r y a n d c a r d i o v a s c u l a r e f f e c t s . A u s t r a l . J E x p . B i o l . M e d . S c i . 5 1 : 1 7 - 3 1 . , M c R i t c h i e , R . J . a n d F r a n k l i n , D . L . 1974 . A u t o n o m i c c a r d i o v a s c u l a r e f f e c t s o f n a s a l i n h a l a t i o n o f c i g a r e t t e smoke i n t h e r a b b i t . A u s t r a l . J . E x p . B i o l . M e d . S c i . 52: 1 1 1 - 1 2 6 . W o l i n s k y , H . 1 9 7 0 . R e s p o n s e o f t h e r a t a o r t i c m e d i a t o h y p e r t e n s i o n . C i r c . R e s . 26: 5 0 7 - 5 2 2 . a n d G l a g o v , S. 1 9 6 7 . A l a m e l l a r u n i t o f a o r t i c m e d i a l s t r u c t u r e a n d f u n c t i o n i n mammals . C i r c . R e s . 20: 9 9 - 1 1 1 . Y a r d l e y , R . W . , Bow es , G . , W i l k i n s o n , M . , C a n n a t a , J . P . , M a l o n e y , J . E . , R i t c h i e , B . C . a n d W a l k e r , A . M . 1983 . I n c r e a s e d a r t e r i a l p r e s s u r e v a r i a b l i l i t y a f t e r a r t e r i a l b a r o r e c e p t o r d e n e r v a t i o n i n f e t a l l a m b s . C i r c . R e s . 52: 5 8 0 - 5 8 8 . Z a r , J . H . 1984 . B i o s t a t i s t i c a l A n a l y s i s . ( 2 n d e d . ) P r e n t i c e -H a l l , E n g l e w o o d C l i f f s , New J e r s e y . 251 A P P E N D I X 1) S T I M U L A T I N G E L E C T R O D E CONSTRUCTION AND STIMULUS  PARAMETERS a) E l e c t r o d e c o n s t r u c t i o n . T h e e l e c t r o d e s u s e d f o r c h r o n i c a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n w e r e made o f 40 gauge T e f l o n - i n s u l a t e d s t r a n d e d s t a i n l e s s s t e e l w i r e (AS 6 3 1 ; C o o n e r W i r e C o . , C h a t s w o r t h , C a l i f o r n i a ) t h r e a d e d t h r o u g h a p a t c h o f s i l i c o n e r u b b e r r e i n f o r c e d w i t h s i l k mesh ( F i g u r e A l a a n d A l b ) . The p a t c h was c u t f r o m a l a r g e r s h e e t o f s i l i c o n e r u b b e r w h i c h was m o l d e d f r o m Dow C o r n i n g RTV 732 b a t h t u b c a u l k . A b o u t 2 -3 m l o f 732 was t h i n n e d w i t h x y l e n e ( t o l u e n e c a n a l s o b e u s e d ) u n t i l t h e m i x t u r e f l o w e d s l o w l y when t h e m i x i n g v e s s e l was t i p p e d . T h e i n c l u s i o n o f a i r b u b b l e s i n t h e m i x t u r e was i n e v i t a b l e d u r i n g t h i s p r o c e s s , a n d t h e s e w e r e r e m o v e d b y d e g a s s i n g i n a v a c u u m p u m p - e v a c u a t e d d e s s i c a t o r . T h e m o l d was made f r o m s h e e t s o f 0 . 5 mm t h i c k T e f l o n . T h e c e n t r e s e c t i o n o f a 5 cm s q u a r e p i e c e o f t h i s m a t e r i a l was r e m o v e d t o make a n i n n e r h o l l o w s q u a r e 3 cm on a s i d e . T h i s f r a m e was p l a c e d f l a t on a n o t h e r s h e e t o f T e f l o n a n d t o g e t h e r t h e s e p i e c e s d e f i n e d t h e e d g e s a n d t h e b o t t o m s u r f a c e o f t h e m o l d . T h e m i x t u r e o f 732 a n d x y l e n e was t h e n p o u r e d s l o w l y i n t o t h e m o l d , t h e n a s w a t c h o f 252 F i g u r e A l . E l e c t r o d e s f o r s t i m u l a t i n g l e f t a o r t i c n e r v e i n d u c k s . a) N e r v e s i d e , s h o w i n g b a r e s t r a n d s o f s t a i n l e s s s t e e l w i r e . b ) I n s u l a t e d s i d e , s h o w i n g p o s i t i o n o f S i l a s t i c t u b i n g a n d t h e m a n n e r o f s e c u r i n g t h e f r e e e n d s o f t h e w i r e s b y w r a p p i n g . Th e s i l i c o n e r u b b e r i n s u l a t i o n h a s b e e n l e f t o f f a t b ) f o r c l a r i t y . 253 254 f i n e - m e s h s i l k 2 . 5 cm on a s i d e was s o a k e d i n x y l e n e t o r e m o v e a i r b u b b l e s , a n d l a i d on t h e s u r f a c e o f t h e p o u r e d m i x t u r e . When t h i s s w a t c h was p r o d d e d g e n t l y i t s u b s i d e d i n t o t h e m i x t u r e . A t h i r d s h e e t o f T e f l o n was p l a c e d o v e r t h e t o p o f t h e m o l d a n d t h e w h o l e was t h e n s a n d w i c h e d b e t w e e n two s h e e t s o f p l a t e g l a s s . T h i s p r o c e d u r e s q u e e z e d e x c e s s m i x t u r e a n d t r a p p e d a i r o u t o f t h e m o l d . The e n t i r e a s s e m b l y was t h e n p l a c e d i n t o a 60 d e g r e e C o v e n f o r 24 h o u r s t o c u r e . T h e T e f l o n s h e e t s w e r e t h e n p e e l e d o f f t h e f r a m e t o r e v e a l a s h e e t o f s i l i c o n e r u b b e r w i t h s i l k mesh r e i n f o r c i n g , 0 . 5 mm t h i c k a n d 3 cm on a s i d e . T h i s was c u t w i t h a new r a z o r b l a d e i n t o 3-4 mm s q u a r e p a t c h e s . H o l e s w e r e p u n c h e d n e a r t h e 4 c o r n e r s o f e a c h p a t c h f o r t h e a n c h o r i n g s u t u r e s . T h e s e h o l e s w e r e made w i t h a 20 gauge h y p o d e r m i c n e e d l e , c u t o f f b l u n t a n d w i t h t h e r i m s h a r p e n e d t o a c t i n t h e same m a n n e r as a c o n v e n t i o n a l c o r k b o r e r . T o w a r d s t h e c e n t r e o f t h e p a t c h a n o t h e r g r o u p o f 4 h o l e s was p u n c h e d u s i n g a 23 g a u g e n e e d l e , p r e p a r e d as a b o v e . T h e s e h o l e s a l s o f o r m e d a s q u a r e p a t t e r n ( F i g u r e A l a ) , a b o u t 2 mm o n a s i d e . A 1 .5 mm l e n g t h o f 0 . 8 mm d i a m e t e r S i l a s t i c (Dow C o r n i n g ) t u b i n g was a t t a c h e d w i t h a dab o f T y p e A a d h e s i v e i n t h e c e n t r e o f one s i d e o f t h e p a t c h , w i t h one e n d o f t h e t u b i n g p r o j e c t i n g o v e r t h e e d g e ( F i g u r e A l a ) , a n d p u t i n t h e o v e n t o s e t f o r 1 h o u r . T h i s t u b i n g f o r m e d t h e s u p p o r t f o r t h e e l e c t r o d e l e a d s . 15 cm l e n g t h s o f w i r e w e r e c u t a n d a b o u t 1 cm o f T e f l o n 255 i n s u l a t i o n was r e m o v e d f r o m one e n d o f e a c h w i r e . T h i s i s d i f f i c u l t t o do w i t h o u t d a m a g i n g o r n i c k i n g t h e w i r e s , w h i c h i n a c h r o n i c i m p l a n t w i l l e v e n t u a l l y b r e a k a t a n y weak s p o t , a n d a s t r i p p e r f o r t h e s e w i r e s was i n v e n t e d t o s o l v e t h i s p r o b l e m . T h e s t r i p p e r c o n s i s t e d o f a p l a s t i c b l o c k w i t h a h o l e d r i l l e d f r o m one s i d e t o t h e o t h e r , i n t o w h i c h t h e w i r e f i t t e d s n u g l y . A f i n e s l o t , f o r a s i n g l e - e d g e d r a z o r b l a d e , was c u t i n t o t h e b l o c k a t a r i g h t a n g l e t o t h e a x i s o f t h e h o l e , t h e b l a d e b e i n g a t t a c h e d t o a s w i n g i n g arm so t h a t t h e e d g e c o u l d b e swung i n t o t h e s l o t t o p a r t i a l l y o c c l u d e t h e h o l e . T h e d e p t h o f t h e b l a d e i n t h e h o l e was s e t b y an a d j u s t a b l e s t o p on t h e a r m . T h e w i r e was t h e n i n s e r t e d i n t o t h e h o l e , t h e b l a d e swung i n t o t h e s l o t , a n d t h e d e p t h t h e b l a d e was a l l o w e d t o e n t e r t h e h o l e was a d j u s t e d so t h a t i t c u t a l m o s t a l l t h e way t h r o u g h t h e o u t e r l a y e r o f i n s u l a t i o n b u t n o t f a r e n o u g h t o n i c k a n y o f t h e w i r e s t r a n d s . The w i r e was t h e n s p u n i n p l a c e , b e t w e e n f i n g e r a n d t h u m b , s o t h a t t h e b l a d e made a c i r c u m f e r e n t i a l c u t i n t h e i n s u l a t i o n , a n d t h e w i r e was w i t h d r a w n s h a r p l y f r o m t h e b l o c k . I f t h e d e p t h o f t h e b l a d e was s e t c o r r e c t l y t h e i n s u l a t i o n was s t r i p p e d c l e a n l y f r o m t h e e n d o f t h e w i r e , w i t h no f r a y i n g . T h e f i r s t 2 mm o f t h e e x p o s e d s t a i n l e s s s t e e l s t r a n d s w e r e t i n n e d w i t h 4 % s i l v e r - b e a r i n g t i n s o l d e r c o n t a i n i n g an a c i d - c o r e f l u x ( s o l d c o m m e r c i a l l y f o r s o l d e r i n g s t a i n l e s s s t e e l ) , t h e n t h e t i p o f t h e t i n n e d p o r t i o n was c u t o f f s q u a r e . T h e p r o c e s s o f t i n n i n g t h e w i r e s was d o n e s i m p l y t o 256 b i n d t h e s t r a n d s t o g e t h e r d u r i n g t h e n e x t s t a g e o f a s s e m b l y , a n d i t was i m p o r t a n t t o p r e v e n t s o l d e r f r o m f l o w i n g down t h e s t r a n d s f o r more t h a n 2 mm b e c a u s e t h i s t i n n e d s e c t i o n was l a t e r r e m o v e d ( t i n i s h i g h l y t o x i c t o b i o l o g i c a l t i s s u e ) . T h e t i n n e d e n d o f t h e w i r e was i n s e r t e d t h r o u g h t h e p i e c e o f t u b i n g on t h e p a t c h , a n d t h e n t h r e a d e d t h r o u g h one o f t h e n e a r e s t c e n t r e h o l e s t o t h e o t h e r s i d e o f t h e p a t c h w i t h f i n e f o r c e p s . T h i s e n d was b r o u g h t b a c k t h r o u g h t h e p a t c h v i a t h e o t h e r n e a r b y c e n t r e h o l e a n d t h e w h o l e b a r e d e n d was t h e n p u l l e d t h r o u g h t h e p a t c h u n t i l t h e e n d o f t h e T e f l o n j a c k e t a p p r o a c h e d t h e h o l e t h r o u g h w h i c h t h e b a r e p o r t i o n o f t h e w i r e was f i r s t t h r e a d e d . The f r e e e n d o f t h e w i r e was w r a p p e d s e v e r a l t i m e s a r o u n d t h e s e c t i o n o f b a r e w i r e c l o s e t o w h e r e t h e i n s u l a t i o n e n d e d , a n d c u t o f f s h o r t , a s shown i n F i g u r e A l b . T h i s c o m p l e t e d one o f t h e e l e c t r o d e s . The o t h e r l e a d was i n s e r t e d , t h r e a d e d t h r o u g h t h e p a t c h a n d a n c h o r e d i n a s i m i l a r m a n n e r i n t h e c e n t r e h o l e s f u r t h e s t away f r o m t h e t u b i n g . The t u b i n g s i d e o f t h e p a t c h was t h e n i n s u l a t e d w i t h T y p e A a d h e s i v e . A f t e r c u r i n g t h e a d h e s i v e f o r 1 h o u r i n t h e o v e n , t h e e x p o s e d w i r e s o n t h e n e r v e s i d e o f t h e p a t c h w e r e t e a s e d a p a r t a n d f a n n e d o u t s l i g h t l y t o i n c r e a s e t h e a c t i v e s u r f a c e a r e a . T h e o t h e r e n d s o f t h e l e a d s w e r e s t r i p p e d f o r 5 mm, t i n n e d a n d s o l d e r e d t o m i n i a t u r e t e r m i n a l s w h i c h w e r e i n s e r t e d i n t o t h e b o d y o f a m o d i f i e d M o l e x M o d e l 2695 c r i m p t e r m i n a l c o n n e c t o r h o u s i n g , o r i g i n a l l y meant f o r c i r c u i t 257 b o a r d c o n n e c t i o n s . T h i s h o u s i n g was m o d i f i e d t o f o r m f l a n g e s w i t h s u t u r e h o l e s so t h a t t h e c o n n e c t o r h o u s i n g c o u l d be a n c h o r e d t o t h e s k i n , a n d t h e e n t r y p o i n t s o f t h e l e a d s i n t o t h e h o u s i n g w e r e s e a l e d w i t h RTV 7 3 2 . The l e a d s w e r e n o t t w i s t e d t o g e t h e r , s i n c e t w i s t i n g r e d u c e d t h e f l e x i b i l i t y o f t h e w h o l e a s s e m b l y . 258 b ) S t i m u l u s w a v e f o r m a n d p a r a m e t e r s e l e c t i o n . M o n o p o l a r s t i m u l a t i o n o f p e r i p h e r a l n e r v e s i s a d e q u a t e i n a c u t e e x p e r i m e n t s b u t i n c h r o n i c e x p e r i m e n t s t h i s w a v e f o r m r e s u l t s i n a s u b s t a n t i a l n e t c h a r g e t r a n s f e r f r o m t h e e l e c t r o d e s t o t h e s u r r o u n d i n g e l e c t r o l y t e a n d t i s s u e . T h i s c h a r g e t r a n s f e r r e s u l t s i n e l e c t r o l y t i c a n d t o x i c damage t o t h e n e r v e , a n d c a n e v e n t u a l l y l e a d t o f a i l u r e o f t h e i m p l a n t e d e l e c t r o d e s (Brummer a n d M c H a r d y , 1977; S w e t t a n d B o u r a s s a , 1 9 8 1 ) . T h e u s e o f a b i p o l a r s t i m u l a t i n g w a v e f o r m ( t h e s o - c a l l e d " L i l l y " w a v e f o r m , a f t e r L i l l y , 1 9 6 1 ) , w h i c h c o n s i s t s o f a c h a r g e - b a l a n c e d p o s i t i v e a n d n e g a t i v e p u l s e p a i r s e p a r a t e d b y a s h o r t d e l a y , p r e v e n t s much o f t h e c h r o n i c damage t o p e r i p h e r a l n e r v e s r e s u l t i n g f r o m m o n o p o l a r s t i m u l a t i o n . I f a p u l s e o f one p o l a r i t y i s f o l l o w e d w i t h i n a s h o r t t i m e b y a s e c o n d p u l s e c a r r y i n g a n e q u i v a l e n t c h a r g e b u t o f o p p o s i t e p o l a r i t y , a n y e l e c t r o c h e m i c a l r e a c t i o n s o c c u r r i n g a t t h e n e r v e - e l e c t r o d e i n t e r f a c e f r o m t h e f i r s t p u l s e w i l l b e r e v e r s e d b y t h e s e c o n d p u l s e , c a n c e l l i n g a n y p o t e n t i a l l y h a r m f u l e f f e c t s o n t h e n e r v e . When t h e two p u l s e s a r e e x a c t l y b a l a n c e d , t h e r e i s no n e t t r a n s f e r o f c h a r g e t o t h e n e r v e a n d l o n g - t e r m e l e c t r o l y t i c damage i s p r e v e n t e d . U s e o f t h i s w a v e f o r m a l s o means t h a t g r e a t e r p u l s e c u r r e n t s c a n b e e m p l o y e d t h a n when m o n o p o l a r p u l s e s a r e u s e d , t o o f f s e t t h e s l o w d e c l i n e o f s t i m u l a t i o n e f f e c t i v e n e s s w h i c h o c c u r s w i t h c h r o n i c a l l y i m p l a n t e d s t i m u l a t i o n 259 e l e c t r o d e s . T h e a r e a o f e l e c t r o d e e x p o s e d t o t h e n e r v e was m a x i m i z e d w i t h i n t h e s i z e r e q u i r e m e n t s o f t h e e l e c t r o d e s d e v e l o p e d i n t h i s s t u d y ( S e c t i o n I V ) . T h i s was d o n e as d e s c r i b e d i n P a r t ( a ) a b o v e , b y u s i n g s t r a n d e d s t a i n l e s s s t e e l w i r e a n d s l i g h t l y f a n n i n g o u t t h e s t r a n d s as t h e y l a y f l a t on t h e s u r f a c e o f t h e s i l i c o n e r u b b e r p a t c h . T h e a r e a o f e a c h e l e c t r o d e was 0 . 0 0 7 5 cm2, a n d f o r p u l s e s o f 0 . 5 - 2 . 0 mA, t h e c u r r e n t d e n s i t y ( q u o t i e n t o f p u l s e c u r r e n t a n d a r e a ) was 6 7 -267 mA/cm2, w e l l b e l o w t h e v a l u e o f 500 mA/cm2 l i s t e d b y Weinman (19 65 ) a s a r e a s o n a b l e u p p e r l i m i t f o r n o r m a l p h y s i o l o g i c a l s t i m u l a t i o n . Brummer a n d M c H a r d y (1977) s e t a s a f e o p e r a t i n g l i m i t f o r c h a r g e t r a n s f e r w i t h o u t damage d u r i n g s t i m u l a t i o n o f 40 m i c r o c o u l o m b s ( u C ) / c m 2 f o r s i n g l e m o n o p o l a r p u l s e s , b u t s t a t e d t h a t t h i s c o u l d b e i n c r e a s e d b y a f a c t o r o f two o r more f o r b i p h a s i c w a v e f o r m s . Th e e l e c t r o d e s d e v e l o p e d h e r e d e l i v e r e d b e t w e e n 33 a n d 133 uC/cm2 d u r i n g e a c h p u l s e a t t h e c u r r e n t ( 0 . 5 - 2 . 0 mA) a n d p u l s e w i d t h ( 0 . 5 ms) u s e d d u r i n g a o r t i c n e r v e s t i m u l a t i o n . A p u l s e w i d t h o f 0 . 5 ms was c h o s e n f o r t h e p r e s e n t s t u d y on t h e b a s i s o f t h e o r e t i c a l r e c o m m e n d a t i o n s b y S w e t t a n d B o u r a s s a ( 1 9 8 1 ) . The a b o v e c a l c u l a t i o n s f o r a r e a w e r e b a s e d on t h e a s s u m p t i o n t h a t t h e e l e c t r o d e w i r e s h a v e s m o o t h s u r f a c e s . I n r e a l i t y , t h e s u r f a c e s a r e m i c r o s c o p i c a l l y r o u g h , a n d t h i s c o u l d m u l t i p l y t h e a c t u a l s u r f a c e a r e a s e v e r a l t i m e s (Dymond, 1 9 7 6 ) , w h i c h means t h a t c u r r e n t a n d c h a r g e d e n s i t y 260 c o u l d h a v e b e e n e v e n l o w e r t h a n I h a d c a l c u l a t e d . I n t e s t s o f t h e p a t c h e l e c t r o d e s , no e l e c t r o l y s i s a t t h e e l e c t r o d e - s a l i n e i n t e r f a c e was o b s e r v e d i n v i t r o a t 50 t i m e s m a g n i f i c a t i o n when t h e e l e c t r o d e s w e r e d r i v e n f o r 10 m i n w i t h a b i p h a s i c w a v e f o r m a t 5 mA, 0 . 5 ms d u r a t i o n f o r b o t h p u l s e s , a 0 . 5 ms d e l a y b e t w e e n t h e p u l s e p a i r s , a n d 100 Hz r e p e t i t i o n r a t e . T h i s c u r r e n t a n d r e p e t i t i o n f r e q u e n c e y w e r e w e l l a b o v e t h e l e v e l s a c t u a l l y u s e d d u r i n g s t i m u l a t i o n e x p e r i m e n t s . I f t h e b i p h a s i c w a v e f o r m was u n b a l a n c e d b y 25 %, h o w e v e r , t h e f o r m a t i o n o f v e r y f i n e b u b b l e s o f g a s a t t h e e l e c t r o d e s i n d i c a t e d t h a t e l e c t r o l y s i s was b e g i n n i n g i n t h e l a s t few m i n u t e s o f t h e t e s t s , a n d t h e r e f o r e t h e u s e o f t h e b i p h a s i c w a v e f o r m r e p r e s e n t e d a d i s t i n c t a d v a n t a g e . B e r g v e l d ( 1976 ) h a s a n a l y z e d t h e e f f e c t s o f e l e c t r o l y s i s i n e l e c t r i c a l s t i m u l a t i o n , a n d d e v i s e d s i m p l e t e s t s t o d e t e c t when t h e l i m i t s o f v o l t a g e a n d c u r r e n t f o r a n y p a r t i c u l a r e l e c t r o d e a r r a n g e m e n t h a v e b e e n e x c e e d e d . H i s r e s u l t s show t h a t , f o r c o n s t a n t - c u r r e n t p u l s e s o f f i n i t e d u r a t i o n d e l i v e r e d t o a p a i r o f e l e c t r o d e s i n a n e l e c t r o l y t e , t h e v o l t a g e r i s e s c o n t i n u o u s l y f r o m t h e l e a d i n g e d g e t o t h e t r a i l i n g e d g e o f t h e p u l s e due t o t h e c h a r g i n g o f t h e i n t e r -e l e c t r o d e c a p a c i t a n c e . I f t h e c u r r e n t i s t o o h i g h o r t h e p u l s e d u r a t i o n t o o l o n g f o r t h e p a r t i c u l a r e l e c t r o d e i n u s e , t h e v o l t a g e w i l l r e a c h a p l a t e a u b e f o r e t h e p u l s e i s e n d e d , a n d t h i s b e h a v i o u r i s e a s i l y s e e n on a n o s c i l l o s c o p e d u r i n g s t i m u l a t i o n . When t h i s p l a t e a u i s r e a c h e d , e l e c t r o l y t i c 261 b r e a k d o w n w i l l b e g i n , p r o d u c i n g l o c a l damage a t t h e e l e c t r o d e s . I t f o l l o w s t h a t , i f t h e p u l s e p a r a m e t e r s a r e m a n i p u l a t e d s o t h a t d u r i n g a p u l s e t h e v o l t a g e d e v e l o p e d b e t w e e n t h e e l e c t r o d e s n e v e r r e a c h e s s t e a d y s t a t e d u r i n g t h e c o n s t a n t - c u r r e n t p u l s e , t h e l i m i t s f o r n e u r a l damage w i l l n o t b e e x c e e d e d . T h e s e c r i t e r i a w e r e a d h e r e d t o i n t h e p r e s e n t s t u d y , i n w h i c h v o l t a g e , c u r r e n t a n d p u l s e - w i d t h w e r e m o n i t o r e d on a d i f f e r e n t i a l o s c i l l o s c o p e a t a l l t i m e s d u r i n g s t i m u l a t i o n . When c u r r e n t i s h e l d c o n s t a n t , t h e v o l t a g e v a r i e s a s t h e e l e c t r o d e i m p e d a n c e v a r i e s a n d s o , d e s p i t e c h a n g e s i n e l e c t r o d e i m p e d a n c e w h i c h a r e common d u r i n g b o u t s o f s t i m u l a t i o n (Dymond, 1 9 7 6 ) , t h e a c t u a l c h a r g e d e l i v e r e d t o t h e n e r v e w i l l n o t v a r y w i t h i m p e d a n c e . T h e r e f o r e , s t i m u l u s i n t e n s i t y , w h i c h i s s e t b y t h e b i o c a l i b r a t i o n t e c h n i q u e , w i l l n o t v a r y w i t h i n one e x p e r i m e n t a l r u n , an a s s u r a n c e w h i c h t h e c o n s t a n t - v o l t a g e mode o f s t i m u l a t i o n d o e s n o t g i v e . I t i s c l e a r f r o m t h i s s i m p l i s t i c a n a l y s i s t h a t t h e u s e o f a c o n s t a n t - c u r r e n t , b i p h a s i c w a v e f o r m i s j u s t i f i e d i n c h r o n i c s t i m u l a t i o n o f t h e a o r t i c n e r v e . T h e s t i m u l u s p a r a m e t e r s m u s t , h o w e v e r , b e m o n i t o r e d c o n t i n u o u s l y t h r o u g h o u t t h e e x p e r i m e n t a n d r e a d j u s t e d i f s a f e l i m i t s a r e e x c e e d e d , i n o r d e r n o t t o damage t h e n e r v e . T h e m e t h o d s o u t l i n e d h e r e h a v e p e r m i t t e d a g r e a t e r d e g r e e o f r e p e a t a b i l i t y i n my e x p e r i m e n t s , b o t h among a n i m a l s i n t h e same s t u d y , a n d b e t w e e n s t u d i e s , t h a n w o u l d o t h e r w i s e h a v e been possible 263 2) U L T R A S O N I C FLOW PROBE M O D I F I C A T I O N AND C A L I B R A T I O N a) F l o w p r o b e m o d i f i c a t i o n s . P a r k s E l e c t r o n i c s L a b o r a t o r y ( B e a v e r t o n , O r e g o n ) s u p p l i e d u l t r a s o n i c p r o b e s w h i c h , i n t h e i r s t o c k f o r m , h a d s e v e r a l d i s a d v a n t a g e s f o r t h e p r e s e n t s t u d y . T h e s t y r o f o a m b o d i e s o f t h e p r o b e s w e r e l a r g e , r e l a t i v e t o t h e l u m e n s i z e , a n d h a d s h a r p c o r n e r s a n d a l a r g e f l a t b r a i d e d s u r g i c a l t i e f o r a p p o s i n g t h e two b o d y h a l v e s a r o u n d a v e s s e l . I n a d d i t i o n , t h e l e a d s a t t a c h e d t o t h e p r o b e s w e r e 22 g a u g e c o p p e r w i r e s w i t h t h i c k a n d s t i f f PVC i n s u l a t i o n . I n o r d e r t o a d a p t t h e s e p r o b e s f o r i m p l a n t a t i o n i n t h e l i m i t e d s p a c e a v a i l a b l e i n t h e h i n d l i m b , t h e p r o b e b o d i e s w e r e d i s a s s e m b l e d a n d t h e s t o c k t i e a n d l e a d s c u t o f f . A s much s t y r o f o a m as p o s s i b l e was r e m o v e d b y f i l i n g o f f t h e b o d y , a n d t h e l u m e n s w e r e e n l a r g e d , s m o o t h e d a n d c h a m f e r e d i n t e r n a l l y t o r e m o v e s h a r p e d g e s . The l e a d s w e r e r e p l a c e d w i t h 10 cm l e n g t h s o f 36 g a u g e T e f l o n - i n s u l a t e d s t r a n d e d c o p p e r w i r e , a n d w e r e i n s u l a t e d a t t h e p r o b e b o d y w i t h RTV 732 o r S i l a s t i c T y p e A m e d i c a l a d h e s i v e , w h i c h a l s o a n c h o r e d a new t i e o f 3 -0 s u r g i c a l s i l k . T h e f r e e e n d s o f t h e l e a d s w e r e a t t a c h e d t o m o d i f i e d M o l e x c o n n e c t o r s , as d e s c r i b e d f o r t h e s t i m u l a t i n g e l e c t r o d e s , a n d t h e l e a d s w e r e n o t t w i s t e d t o g e t h e r . T h e v e r y l i g h t w e i g h t i n h e r e n t i n t h i s p r o b e d e s i g n , c o u p l e d w i t h 264 the t h i n f l e x i b l e leads and the practice of not anchoring any parts of the probe to the tissues except to t i e the two halves of the probe body around the vessel, promoted rapid healing. The animals therefore regained f u l l use of the leg within a day or two of the implantation procedure. No vessel occlusion problems were encountered a f t e r proper placement of the u l t r a s o n i c probes, which was not the case for the electromagnetic probes previously used. 265 b) C a l i b r a t i o n P r o c e d u r e s . F l o w p r o b e s w e r e c a l i b r a t e d i n v i t r o , i n s i t u o r i n  v i v o . F o r i n v i t r o c a l i b r a t i o n a t p o s t m o r t e m , a v e s s e l s e g m e n t w i t h t h e p r o b e a t t h e m i d p o i n t was r e m o v e d e n t i r e l y f r o m t h e l e g a n d t h e c u t e n d s t i e d o v e r f i x e d w i d e - b o r e c a n n u l a e . W h o l e b l o o d o b t a i n e d f r o m t h e a n i m a l a f t e r h e p a r i n i z a t i o n was c h a n n e l e d f r o m a r o t a r y p e r f u s i o n pump t h r o u g h t h e v e s s e l s e g m e n t a n d p a s t t h e p r o b e a t known r a t e s . I n s i t u c a l i b r a t i o n was p e r f o r m e d b y e x p o s i n g a n d s e c t i o n i n g t h e a r t e r y u p s t r e a m a n d d o w n s t r e a m o f t h e p r o b e a n d c a n n u l a t i n g b o t h e n d s o f t h e a r t e r i a l s e g m e n t w i t h t u b i n g f r o m t h e p e r f u s i o n pump. H e p a r i n i z e d b l o o d o b t a i n e d f r o m t h e a n i m a l was r u n t h r o u g h t h e p r o b e as o u t l i n e d f o r t h e i n v i t r o m e t h o d . F o r i n v i v o c a l i b r a t i o n t h e a n i m a l was a n a e s t h e t i z e d w i t h s o d i u m p e n t o b a r b i t a l a t t h e e n d o f t h e e x p e r i m e n t . T h e p r o b e s i t e was e x p o s e d , t h e a r t e r y c l a m p e d u p s t r e a m a n d d i v i d e d a b o u t 10 mm d o w n s t r e a m f r o m t h e p r o b e , a n d 1000 I . U . o f h e p a r i n w e r e a d m i n i s t e r e d t o t h e a n i m a l . T h e c u t e n d s o f t h e v e s s e l w e r e c a n n u l a t e d w i t h P E 190 t u b i n g , one c a n n u l a f a c i n g t h e h e a r t , t h e o t h e r f a c i n g i n t o t h e v a s c u l a r b e d o f t h e l e g , a n d b o t h c a n n u l a e w e r e c o n n e c t e d t o a s y r i n g e - t y p e i n f u s i o n pump ( M o d e l 9 0 1 , H a r v a r d A p p a r a t u s , M i l l i s , M a s s a c h u s e t t s ) . B l o o d c o u l d b e w i t h d r a w n a t a r t e r i a l p r e s s u r e i n t o t h e pump t h r o u g h t h e p r o b e a t known r a t e s , 266 a f t e r u n c l a m p i n g t h e a r t e r y , a n d r e t u r n e d f r o m t h e pump t o t h e v a s c u l a r b e d o f t h e l e g a f t e r e a c h c a l i b r a t i o n r u n . The pump t h u s a c t e d as a s i n k , i n t o w h i c h t h e b l o o d w o u l d be d r i v e n b y t h e h e a r t a t i n v i v o p r e s s u r e s . T h i s p r o c e d u r e was t h e m e t h o d o f c h o i c e f o r c a l i b r a t i o n , b e c a u s e t h e r e l a t i o n s h i p o f t h e p r o b e t o t h e v e s s e l w a l l r e m a i n e d u n d i s t u r b e d a n d t h e a r t e r i a l p r e s s u r e m a i n t a i n e d n e a r - n o r m a l f l o w c o n d i t i o n s t h r o u g h t h e p r o b e . T h i s was s o m e t i m e s d i f f i c u l t t o do w i t h t h e o t h e r c a l i b r a t i o n m e t h o d s . I n v i v o c a l i b r a t i o n was t r i e d f i r s t i n m o s t a n i m a l s , a n d i f t h i s d i d n o t w o r k , t h e i n s i t u m e t h o d was u s e d . I n v i t r o c a l i b r a t i o n was t h e l a s t r e s o r t , a n d was a l s o u s e d i n e a r l y e x p e r i m e n t s t o c o m p a r e u l t r a s o n i c f l o w p r o b e c h a r a c t e r i s t i c s w i t h t h o s e o f e l e c t r o m a g n e t i c p r o b e s . A l l o f t h e c a l i b r a t i o n m e t h o d s g a v e s i m i l a r r e s u l t s , a n d t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n f l o w a n d p e n d i s p l a c e m e n t was l i n e a r o v e r a r a n g e o f 5 -100 m l / m i n . 

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