بروتوكول الاستجابة ململة الإرشاد للتحقيق اللدونة السلوكية في الحشرات: تطبيق لالأساسية، الطبية الحيوية، والبحوث الزراعية

يوفر بروتوكول تكييف استجابة تمديد خرطوم (PER) ، الذي تم تطويره لنحل العسل (Apis mellifera) ، وسيلة ذات صلة بيئيا ويمكن قياسها بسهولة لدراسة العديد من آليات التعلم المختلفة في العديد من أنواع الحشرات.

الهدف العام من هذا الإجراء هو إظهار كيفية تنفيذ التكييف السلوكي للاستجابة الانعكاسية البسيطة للطعام في نحل العسل. يتم تحقيق ذلك عن طريق القبض على نحل العسل أولا ، وتقييدهم في أحزمة ، وإطعامهم كمية صغيرة من المحلول السري ، ثم السماح لهم بالتعود على ضبط النفس. يتم اختيار الخرزات التالية للتكييف التي تظهر دافعا كافيا عند لمس هوائياتها بالسكروز.

أثناء التكييف ، يتم إقران عرض الرائحة بمكافأة السكروز لاستنباط الاستجابة المشروطة. بعد ذلك ، تقيس التجارب غير المعززة وجود أو عدم وجود الاستجابة ، وزمن انتقال الاستجابة ، ومدة الاستجابة. الخطوة الأخيرة هي تحليل البيانات والعرض الرسومي لتجارب التكييف والاختبار.

تم تطبيق هذه التقنية بنجاح في دراسات بيولوجيا نحل العسل وسلوك التعلم الصحي حساس بشكل خاص للعلاجات التخريبية مثل المبيدات الحشرية ، مما يجعل من الممكن تقييم تأثير هذه الأنواع من العلاجات على سلوك نحل العسل عند مستويات شبه مميتة. يساعد العرض المرئي لهذه الطريقة في فهم توقيت التحفيز المطلوب للتكييف الفعال والأخطاء الشائعة التي تقلل من الفعالية. سوف يكافح الفرد الجديد في هذه الطريقة مع الاهتمام بالتفاصيل المطلوبة لكل من البروتوكول والظروف المحيطة.

للبدء ، جمع النحل العامل من مدخل المستعمرة أثناء توقفه قبل مغادرته أو عند عودته من البحث عن الطعام. التقط نحلة واحدة فقط لكل قارورة. أمسك فتحة القارورة أفقيا أو متجهة لأسفل أثناء تثبيت الغطاء لمنع الهروب.

بمجرد جمع النحل ، عد إلى المختبر وضع القليل من القوارير في كل مرة في ملاط ماء مثلج. بمجرد أن تصبح النحلة غير متحركة ، قم بإزالة القارورة من الجليد على الفور لتجنب التعرض المفرط وضع النحلة في حزام تقييد. كبح جماح النحلة بحيث يكون صدرها الظهري مواجها للجزء المقطوع من الحامل ورأسها فوق الجزء العلوي مباشرة.

اضغط برفق على النحلة حتى تمتد أجزاء فمها إلى ما وراء حافة الحامل. حرك شريطا من الشريط اللاصق بين الرأس والصدر على الجانب الظهري وقم بتوصيل الطرف الحر بإحكام بجانب الحامل. تأكد من أن الشريط الموجود على الحزام ناعم ومشدود.

يجب ألا تكون هناك فجوات ملحوظة بين مقدمة حامل النحل والشريط. إذا كانت هناك فجوات ، فقد لا تتمكن النحلة من تمديد كل بويس بشكل صحيح أو قد تكون قادرة على الهروب. اترك النحل حوالي 30 دقيقة للتعافي من التسخير قبل الرضاعة.

ثم في منطقة بعيدة عن منطقة التدريب ، قم بإطعام كل نحلة حوالي ثلاثة إلى أربعة ميكرولتر من 0.5 ميكرولتر من السكروز المولي خلال الفترة الفاصلة بين التغذية والتكييف. ضع النحل في منطقة هادئة من المختبر وفي وعاء بلاستيكي به مناشف ورقية مبللة. خلال هذا الوقت ، قبل بضع دقائق من بدء التكييف ، يكون Testa دافعا للتغذية عن طريق لمس قرون الاستشعار الخاصة بهم بقطرة صغيرة من محلول السكروز 0.5 مولار.

لا تسمح لهم بالتغذية أثناء هذا الاختبار. إذا استجابوا عن طريق تمديد psis ، فمن المحتمل أن يكونوا متحمسين بما يكفي للتعلم ويمكن استخدامهم للبروتوكول. عندما تصبح جاهزا ، ضع حقنة الرائحة الزجاجية في حامل طين النمذجة واضبطها بحيث يتم توجيه الفتحة في الطرف العريض مباشرة إلى النحل و 10 E.يجب أن تكون نهاية المحقنة على بعد سنتيمتر إلى سنتيمترين من النحلة الموضوعة بإحكام ، حيث تربط الخرطوشة بأنابيب Airstream ونظام الصمام فوق الطرف الضيق للحقنة.

في بداية كل تجربة ، ضع النحلة المسخرة على الوتد في ساحة التكييف مع توجيه قرون الاستشعار مباشرة نحو خرطوشة الرائحة. دع النحلة ترتاح في الساحة لمدة 15 إلى 25 ثانية قبل أن تبدأ في تحفيز الرائحة للسماح لها بالتعود على محيطها الجديد. اضغط على زر البدء لبدء آلية توقيت توصيل الرائحة.

راقب استجابة النحل للرائحة بعد ظهور التحفيز وقبل تقديم المنبه غير المشروط. بعد كل تجربة ، اسمح للنحلة بالراحة في منطقة التكييف لمدة 15 إلى 25 ثانية أخرى للسماح بتكوين الذاكرة الأولية. سيؤدي تحريك النحلة في وقت مبكر جدا بعد التجربة إلى تقليل فعالية كل تجربة تكييف بشكل كبير.

لتوصيل السكروز ، أمسك طرف الإبرة من سنتيمترين إلى ثلاثة سنتيمترات من النحلة أثناء ظهور الرائحة. استخدم حافة ساحة التدريب لمنع اهتزاز المحقنة لأن هذه الحركة يمكن أن تشتت انتباه النحلة. ستصدر إشارة تغذية أثناء عرض محفز الرائحة.

بمجرد أن تصدر إشارة التغذية صوتا ، المس الهوائيات برفق حتى تمتد النحلة على شكل بوب ، ثم قم بإطعام النحلة. يعد التوقيت بين عرض الرائحة وعرض السكروز أمرا بالغ الأهمية. من الناحية المثالية ، يجب أن يتداخل هذان المحفزان لفترة وجيزة.

إذا انقضت أكثر من بضع ثوان بين عرض الرائحة وعرض السكروز ، فسوف يتضاءل الأداء في التكييف. بعد التكييف ، استخدم تجارب الاختبار غير المقواة لتقييم مدى تذكر النحل للارتباط المشروط. أولا ، قم بإعداد كاميرا فيديو على حامل ثلاثي القوائم فوق منطقة التدريب وقم بتركيز الكاميرا على مقدمة رأس النحلة بحيث تكون الهوائيات والبروبوس في تركيز حاد.

تأكد من وجود ضوء LED صغير ، مما يشير إلى عرض تحفيز الرائحة ، في منطقة خلف النحلة وحيث يكون مرئيا في الفيديو ، ولكن ليس للنحلة. هذا يسمح بتحديد وقت ظهور الرائحة وإزاحتها أثناء التحليل. للحصول على النتائج الأكثر اتساقا ، استخدم خراطيش الرائحة المعدة حديثا للاختبار بمجرد إعداد كل شيء.

ابدأ الاختبار بتقديم الرائحة كما هو موضح سابقا. ابدأ التسجيل قبل 20 ثانية من إظهار الرائحة واستمر في التسجيل لمدة 20 ثانية على الأقل بعد ذلك. بعد الاختبار ، استخدم برنامج تحرير الفيديو لتسجيل استجابة كل نحلة لحالة التحفيز.

استخدم نظام تسجيل ثنائي لتسجيل استجابة تمديد PSIS ، وتسجيل الردود على أنها إيجابية أو سلبية. النتيجة ب على أنها إيجابية. عندما يسجل B exttensus psis خارج الخط الذي تم إجراؤه عن طريق توصيل أطراف الفك السفلي المفتوح استجابة إيجابية فقط عندما يمتد B إلى prob bois بعد ظهور الرائحة ، ولكن قبل أن تسجل إزاحة الرائحة استجابة B على أنها سلبية عندما لا يكون هناك امتداد للprob Bois أثناء التجربة ، أو إذا تم تمديد Pro Bois بعد إزاحة الرائحة ، يمكن جمع معلمات أخرى مثل زمن انتقال التمديد وعدد استجابات استجابة الملحق والمدة الإجمالية للشرط.

زاد التحفيز خلال تجارب التكييف اللاحقة. تم تقليل الاستجابات لروائح الاختبار الجديدة ، والتي اختلفت عن الحافز في طول سلسلة الكربون و / أو موضع الكربون الكربوني بشكل متناسب مع درجة الاختلاف بين محفز الحالة ورائحة الاختبار الجديدة. توضح هذه البيانات التباين والتكييف الناجح بين الباحثين الجدد.

اختلفت الاستجابات للثماني اعتمادا على المجموعة التي أجرت الاختبار. أثناء تجارب الاختبار ، أثارت الرائحة المستخدمة كمحفز للحالة أقوى استجابة. عندما تم استخدام الثماني كمحفز للحالة ، كانت الاستجابة أقوى أثناء الاختبار عند مقارنتها بإعصار الميثيل ، وهي رائحة جديدة.

وبالمثل ، أنتج إعصار الميثيل استجابات أقوى عندما تم استخدامه كمحفز مشروط. عند استخدام الاقتران العكسي ، تم تقليل الاستجابة المشروطة إلى ما يقرب من مستوى الرائحة الجديدة مما يوضح أهمية التوقيت الدقيق للتكييف الناجح بعد تطوره. مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال علم الأعصاب لاستكشاف القواعد العصبية للتعلم والذاكرة والكائنات الحية النموذجية للحشرات مثل نحل العسل.

لا تنس أن العمل مع الحشرات ، وخاصة نحل العسل ، يمكن أن يكون خطيرا. تأكد من ارتداء معدات الحماية المناسبة عند العمل مع هذه.