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Summary
우리는 자유롭게 개인 이동 불가능 분석의 수준에서 시각적 학습 및 메모리 형성 연구에 연구를 이용한 개미 클래식 컨디셔닝에 대 한 프로토콜을 제시.
Abstract
곤충의 여러 종 모델 시스템을 공부 하는 학습 및 메모리 형성 되고있다. 이용한 곤충과 클래식 컨디셔닝 패러다임을 구현 하는 연구 조사 개인 배울 정확한 단서와 기본 학습 신경 메커니즘에 대 한 중요 한 되었습니다 많은 연구 초점을 자유롭게 이동 하는 동물에, 및 메모리 대형입니다. 여기 선물이 evoking 클래식 컨디셔닝 통해 나무 개미에 시각적 연관 학습을 위한 프로토콜. 이 패러다임에서는 개미는 무력화 하 고 시각적 큐 (블루 골 판지), 조건 자극 (CS), appetitive 설탕 보상, 무조건 자극 (미국)와 함께 제시. 개미는 Maxilla Labium 확장 반사 (MaLER), 학습에 대 한 판독으로 사용 될 수 있는 무조건적인 응답 (UR)를 수행 합니다. 10 타석, 5 분 intertrial 간격 (ITI)으로 구분 된 훈련에 의하여 이루어져 있다. 개미는 또한 10 분 또는 1 시간 교육 후 메모리 보존에 대 한 테스트. 이 프로토콜 분석, 정밀 하 고 제어 된 방식으로, 비주얼 메모리 형성의 세부 사항 및 나무 개미에 학습 및 메모리의 신경 기초 연구자 수 있도록 가능성이 있다.
Introduction
곤충은 광범위 하 게 학습 및 메모리 형성1공부에 대 한 모델로 사용 되었습니다. 연구의 특히 성공적인 정 맥 단서를 알게 되 고 정밀 하 게 제어할 수 있는 절제 된 동물의 고전적인 조건을 사용 하 고 조사 학습 및 메모리 underpinning 신경 메커니즘을 연구 합니다. 연구의 대부분은, Apis mellifera꿀벌 노동자의 appetitive 고전적인 조건에 집중 했다. 꿀벌 노동자는 UR 끝 미국에 연관 한 CS 훈련 된다. 이 패러다임, 다케다2 , Bitterman 그 외 여러분 에 의해 원래 개발 3를 통해 UR은 코 확장 반사 (%), 미국 설탕, 이며는 CS는 냄새입니다. 꿀벌은 CS와 미국 사이 협회 학습과이 협회의 장기 메모리를 형성할 수 있다.
꿀벌4후 각 학습을 underpinning 신경 경로 해명 하는 UR로는 당을 사용 하 여 원래 패러다임 사용 되었습니다. 그것은 다른 감각 자극, 시각 자극5,,67를 포함 하 여 혐오 학습 당8 또는 따 끔 확장의 억제를 사용 하 여 통합의 학습을 여러 가지 방법으로 수정 되었습니다. 반사 (SER)9 통해 UR, 그리고 다른 종에서 땅벌10 및 과일 파리11등 학습 테스트. 여러 형식으로 메모리 대형 클래식 컨디셔닝 통해 공부 하고있다, 하지만 여전히이 방법을 사용 하 여 관찰 하기 어려운 학습 visual 종에도 표시 시각적 학습 능력의 높은 학위 구하고, 동안 같은 꿀벌입니다.
최근 연구는 수행 벨 오프닝 응답 (POR)12, 메뚜기 및 개미 Maxilla Labium 확장 반사 (MaLER)13를 수행 하는 등 코가 없는 곤충에 유사한 접근을 적용 했습니다. 이 이미 두 개의 다른 사막 메뚜기 고기에서 군 생 및 메모리 형성 일치 하는 아이디어를 다시 시행 solitarious 형태의 공정 별 먹이 전략을 일치 하는 공정 별 학습 능력을 밝혔다 생태 요구14. 또한, 개미에서 후 각 학습에 대 한 연구 나타났습니다 개미와 꿀벌 사이의 유사성 메모리 형성에 보존, 장기 메모리 유지와 단백질 합성15에 종속 되 고, 훈련 후 72 시간.
원래 패러다임의 이러한 적응 학습 및 메모리 형성 많은 modalities와 여러 모델 종에서 공부 될 수 있다. 이것은 메모리 형성 일반적인 곤충의 메커니즘을 식별 뿐만 아니라 학습 및 다른 종에서 메모리의 특정 생태를 반영 하는 차이 식별 하는 데 필수적 이다. 여기 설명 하는 프로토콜의 주요 목표는 널리 공부 개미 종, Formica rufa시각적 조건부 자극을 사용 하 여 고전적인 조건 실험을 수행 하는 방법을 제공 하는. 그것은 비주얼 클래식 컨디셔닝 패러다임의 적응 그것도 나무 개미16, 시각적 학습의 우리의 연구에서 발급 됩니다.
Protocol
1. 유지 Formica rufa 식민지
참고:이 연구에 사용 되는 나무 개미 (Formica rufa, L.) 식민지에 Ashdown 숲, 서 섹스, 영국에서 모았다 (N 51 4.680, E 0 1.800). 영국 내에서, 7 월과 8 월 사이 F.이 식민지를 수집 해야 합니다. 둥지의 좋은 비율을 제거 해야 합니다, 그리고 여러 백 노동자와 종족, 식민지를 보장 하기 위해 유지 등의 긴 기간에 대 한 활성 시간 (최대 1 년). 권한 둥지 제거 하기 전에 관련된 기관에서 발견 되어야 한다.
- 넓은 상자에 나무 개미 식민지 집 (약 135 cm x 70 cm x 35 cm) 12-h 빛: 12에서 소계 (PTFE)의 수 지 (예를 들어, Fluon)에서 21 ° C에서 탈출 개미를 방지 하기 위해 덮여 벽-h 어두운 주기.
- 자당 (333 g/L)과 물 물 디스펜서를 사용 하 여 개미를 제공 합니다. 개미 다이어트는 단백질이 풍부 하도록 냉동된 귀뚜라미 2 주 x와 식민지를 피드. 스프레이 둥지 물으로 매일 습기가 유지 하.
- 식민지의 위생 상태를 개선 하기 위해 추가 소나무 수 지 때 필요한; 소나무 수 지 나무 개미 식민지17기생을 줄일 수 있습니다. 개미에 어떤 죽은 식민지 회원 보증금을 수 있도록 작은 용기 (직경에서, 5 cm 깊은 약 15 cm) 둥지 안에 배치 합니다.
- 어떤 실험을 시도 하기 전에 수집 후 적어도 2 주 동안 afore 언급 한 조건에서 개미를 유지. 개미 2 d 그들의 동기 부여 향상 실험 전에 굶 어 둥지에서는 자당을 제거 합니다.
2. 선택 하 고 개미를 활용
참고: 개미를 활용, 맞춤 홀더 필요 합니다. 이 모델링 점토를 사용 하 여 생성할 수 있습니다 그리고 여 상처와 골 판지 수평으로 그것에 연결 된. 골 판지의 상부 표면 부분적으로 곤충 핀 고정 하는 동안 연결을 허용 하는 왁 스로 코팅 한다. 주의 깊은 취급 훈련 전에 스트레스의 높은 수준에 그들을 겪고 피하기 위해 개미를 활용 하는 경우이 프로토콜 (를 포함 하 여 유지 보수, 수송, 및 실험), 그러나 특히 모든 단계에 대 한 필요 하다.
- 개미를 먹을 동기를 선택 하려면 작은 상자 안에 자당 (200 g/L)의 한 방울을 슬라이드 배치 (약 14 c m x 8 c m x 5 cm) 벽 PTF 탈출을 방지 하기 위해 수 지로 덮여. 둥지에서 나무 또는 죽은 개미를 운반 하는 개미를 선택 하지 마십시오. 대신, 이들은 더 음식에 대 한 검색을 둥지를 떠나 려 하는 채집 될 가능성이 있기 때문에 개미 둥지의 벽을 크롤 링을 가져가 라.
- 상자에서 각 개미를 놓고 자당 드롭에 피드를 보고 싶어 합니다. 않으면, 전송 즉시 포만 방지 하기 위해 또 다른 빈 상자.
- 별도 튜브에 각 개미를 전송. 걸거나 각 관 1-2 분, 냉동 실에 최대 5 분 동안 얼음에 개미를 고정 하.
- 장소에 그것의 머리와 가슴 사이 공동으로 종이에 컷을 통해 홀더 고정된 개미. 유지 안테나 마분지 위에 왁 스 층에 포함 된 곤충 핀을 사용 하 여 머리의 측에.
- 맞춤 난방 요소를 사용 하 여 ant의 머리에는 곤충 핀의 끝을 마분지에 평행 하 게 왁 스. 이 절차 동안, 그들에 게 손해를 발생 시 키 지 않으려면 난방 요소와 안테나 와이어 터치 하지 마십시오.
- 말린 후에 왁 스, 안테나를 잡고 곤충 핀을 제거 하 고 조심 스럽게 소유자에서 개미를 제거.
- 개미를 잡고 곤충 핀 수정 모델링 점토에 실린더와 개미를 보장, 아래 주문 품 플라스틱 홀더 전형적인 서 자세를 유지 하 고 몸 전체는 자유롭게 이동 하는 수정 프로그램을 제외 하 고 머리.
- 훈련 전에 적어도 2 시간에 대 한 어둠 속에서 이용한 개미를 유지.
3. 학습 및 테스트
-
설정, 조건 자극, 그리고 unconditioned 자극
- 흰색 아크릴 상자 (50 x 50 x 50 cm)는 실험에 대 한 액세스를 허용 하도록 앞에 오픈에 실험을 실시 합니다. 카메라와 함께 개미의 동작을 기록 합니다.
- 상자의 상부 표면에 구멍을 통해 바로 위에 개미, 매크로 렌즈와 카메라를 배치 합니다.
- 어떤 외부 시각적 효과 줄이기 위해, 방을 광원 아크릴 상자 (두 26 W 빛)의 상단에 직접 가리키고 제외한 어둠 속에서 계속.
- 사각형 사용 하 여 시각적 큐 (CS)으로 밝은 파란색 ( 그림 S1에 스펙트럼) 골 판지 (60 x 45 m m) 바늘, 주사기 (2 mL)에 연결에 그것의 센터에 연결 된 미국 (자당 200 g/L) 수동으로 개미 (그림 1A 및 1B에 전달 ).
참고: 자당 솔루션은 색깔과 냄새 때 물에 녹아 있지 않습니다 어떤 흰 설탕으로 만들 수 있습니다. - 두 가지 유형의 병렬, 짝과 홀 (아래 설명 참조), 무작위 순서로 교육을 실시 합니다.
참고:이 연구에서 우리가 않았다 지불 하지 시각적 표시의 성격에 관심. 큐와 보상 간의 연결에만 계정에 찍은. 색상과 모양 하지 테스트 되었습니다, 그리고 다른 특징을 가진 CS 비슷한 결과 얻을 것 이라고 가능성이 높습니다. 그럼에도 불구 하 고, 파란색 같은 속에서 개미는 파란색18파장에 민감한 표시 되었습니다 때문에 발탁 됐다.
- 흰색 아크릴 상자 (50 x 50 x 50 cm)는 실험에 대 한 액세스를 허용 하도록 앞에 오픈에 실험을 실시 합니다. 카메라와 함께 개미의 동작을 기록 합니다.
-
쌍을 이루는 교육
참고: 대응 훈련, CS 및 미국 제공 됩니다 모든 재판에 관련 된 서로 (그림 1C).- 그 개미는 저절로 수행 되지 MaLER는 프레 젠 테이 션 하기 전에 보장 하기 위해 CS를 제시 하기 전에 개미 10 s를 녹음을 시작 합니다. 개미는이 기간 동안 MaLER 수행, 몇 초 동안 재판을 연기. 어떤 개미 지속적으로이 동작을 표시 하는 경우는 분석에서 제외 합니다.
- 이동 주사기 + CS ~ 10 개미 앞 s, 바늘의 팁과 개미의 얼굴과 양쪽에 5mm 위의 최대 사이 보관. 이 시간 동안, 이동 바늘의 팁 최대한 가까이 개미의 머리에 하지만 안테나 (그림 1B)를 건드리지 않고.
참고: 모션 꿀벌6시각적 연관 학습에 역할을 보여줘 왔다 때문에 CS를 제시 포함 되었다. - 안테나와 감지는 자당 개미 있도록 mouthparts 자당의 방울을 주사기 끝에서 자당의 한 방울을 스며 나오게 하다 압력을 적용 합니다. 약 5에 대 한 피드 개미 수 s.
참고: 각 재판에서 자당 개미의 금액 하지 이러한 실험에서 통제 되었다. 어떤 개미에 피드 약 5 동안 자유롭게 먹을 수 있도록 충분히 큰 있어야 하는 자당의 드롭 s. - 10이이 절차를 반복 x, 5 분의 ITI.
참고:이 실험에서 개미 돌리 었 다 항상 아크릴 상자 오픈 쪽에 가까운 그들의 오른쪽 눈으로 오른쪽. 따라서, CS는 항상 그들의 오른쪽 측면에서 개미를 접근. 이 학습을 무효화 하지 않습니다, 하지만 절반 왼쪽에 개미 및 어떤 가능한 lateralization 효과 피하기 위해 오른쪽 절반을 설정 하 여이 실험을 수행할 수 있습니다.
-
짝이 없는 훈련
참고:이 훈련으로 구성 되어 제시 개미에는 CS 또는 미국, 되 고,이 두 자극 (그림 1D) 시간이 지남에 따라서, 서로 다른 해리.- 각 재판 전에 개미 10 s를 녹음을 시작 합니다.
- 짝된 훈련에서 같은 방식으로 CS를 제시 하지만 개미에는 자당을 제공 하지 마십시오.
- 2.5 분 후 미국 CS 연결 없이 주사기를 사용 하 여 (안테나) 감동 또한 mouthparts에 직접 제공 합니다.
- CS의 재판으로 시작 하 고 10이이 절차를 반복 x 재판, 2.5 분의 ITI와 intercalating의 각 유형에 대 한.
-
테스트
참고: 테스트 실시 1 x, 어느 10 분 또는 1 시간 후 해야 마지막 훈련 재판; 테스트는 개미 제시는 CS와 아니라 미국 이전 형성 연관 메모리의 멸종을 발생할 수 있습니다.- 테스트 전에 개미 10 s를 녹음을 시작 합니다.
- 약 10 개미에 게는 CS를 제시 s.
- 개미는 여전히 동기 테스트 후 자당을 제공 하 여 피드를 확인 합니다.
4. 데이터 수집 및 분석
- 10 위 개미의 행동 기록 s 각 재판 전에 및 CS 및 미국 프레 젠 테이 션 하는 동안. 모든 시련과 테스트 사후 분석을 위해 기록 됩니다 확인 합니다.
- 학습 및 테스트, 하는 동안 만든 녹음을 사용 하 여 점수 10 동안 개미 응답 CS 프레 젠 테이 션의 s.
- 개미 응답 CS 프레 젠 테이 션 확장과 mouthparts의 움직임에 따라 동작의 세 가지 유형으로 구분: 전체 확장 운동 (FEM)와 마치 운동 (FE) 없이 전체 확장 또는 부분 확장 (PE)의 먹이 maxilla labium 또는 상 악 palps (그림 2A - 2D). 분석을 위해 단일 응답 (그림 2E)으로 모든 MaLER 종류 그룹.
- 모든 시도 테스트에 피드 하지 않았다 어떤 개미를 제외 합니다.
참고: 분석, 개별 개미를 고려 하는 통계적 테스트 것이 좋습니다, 그로 인하여 개인 시간 변화에 대 한 회계. (긍정적인 응답에 대 한 1 및 0 응답을) 이진 방식으로 훈련 기간 동안 개미 응답을 분류할 때 혼합 효과 로지스틱 회귀는 권장16,19. 개미 각 훈련 평가판 또는 테스트, G에 응답의 비율을 비교-시험 또는 피셔의 정확한 시험 좋습니다, 개미 분석된16,20의 수에 따라.
Representative Results
고전적인 조건 실험 동안에 CS 동물에 자발적인 응답을 유도 하지 해야 합니다. 우리가 실시 한 실험에서 단지 3%-4%의 개미 첫 재판, 훈련 이전에 시각적 표시에 대 한 응답에서 MaLER 수행. 짝된 훈련을 진행 했다 개미는 CS에 대 한 응답에 점점 더 많은 MaLER 수행 (그림 3A; 로지스틱 회귀, N = 51, 자유도 (df) 507, = z = 5.949, p < 0.01). 짝 개미는 CS에 응답 하는 비율이 약 50%, 이후 3 번째 재판에서 plateaued. 그와 반대로, 짝이 없는 개미 보여준 더 중요 한 훈련 중 MaLER에 증가 (그림 3B; 로지스틱 회귀, N = 29, df = 287, z 0.758, p = 0.45 =). 시각적 표시에 대 한 응답에서 MaLER의 발생은 보다 교육 홀 짝 중 상당히 높은 (로지스틱 회귀, N = 80, df = 796, z =-5.306, p < 0.01), 있던 첫 번째 (표 1)를 제외 하 고 모든 재판에 대 한 사실.
그들의 짧은-, 중간 메모리15검사, 개미 실험 하였다 10 분 또는 1 시간 마지막 훈련 재판 후. 두 테스트에 대 한 개미는 CS에 대 한 응답에서 MaLER 수행의 비율 때 훨씬 더 높은 그들은 보다는 홀 짝 훈련 (그림 3C 와 3D; 겪고 했다 표 1)입니다.
훈련, 개별 개미 중 수와 MaLER 그들은 (그림 4A 및 4B) 표시의 종류에 상당한 변화를 보였다. 대부분 개미 있는 그들은 응답 하 고 있는 그들은 하지 않았다 재판을 번갈아 하는 동안 짝된 개미의 14%만 이후, 두 번째 나 세 번째 재판에서 모든 재판에 대응. 개미 반응 그 훈련 시험에는 그들은 확장 하 고 그들의 mouthparts 이동도 다양 합니다. 따라서, 우리는 세 가지 유형으로 MaLER 분할: FEM, 철, 또는 PE. 일반적으로, 개미 수행 FEM 또는 PE 철 보다 더 자주. 그러나, 단지 몇 가지 개미 수행 일관 되 게 동일한 유형의 응답; 대부분의 경우, 개미 (그림 4) 수행 MaLER의 종류에 약간의 일관성을 보여주었다.
그림 1 : 실험 및 훈련 제도. (A) 수정 곤충 핀에 왁 스로 개미를 모델링에 연결 된 찰 흙 실린더 (오렌지) 및 장소 자연 주의적인 입장을 허용 하도록 아래 맞춤 홀더. 카메라 바로 아래 2 개의 광원에 의해 조명 흰색 아크릴 상자 안에 놓습니다. Unconditioned 자극 (미국), 설탕 보상을 제공 하 여 주사기에 부착 된 골 판지 (파란색 사각형) 조건 자극 (CS)으로 사용 합니다. 삽입 홀더에 개미의 근접 보기를 보여 줍니다. (B) 주사기의 바늘은 개미의 머리에 하지만이 회로도 같이 안테나를 건드리지 않고 최대한 가까이 이동 합니다. 중 하나는 (C)를 통해 기차 개미 한 쌍 또는 (D) 짝이 없는 훈련. 이 그림에서 페르난데스 외 수정 되었습니다. 16. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2 : 나무 개미는 Maxilla Labium 확장 응답. 비디오 녹화에서 개별 프레임 훈련 동안 개미 입 부분 움직임을 보여줍니다. (A)이이 패널 응답을 보여줍니다. (B)이이 패널에는 glossa maxilla labium 종료의 전체 확장 (FE)을 보여줍니다. (C)이이 패널 표시만 상 악 palpus와 부분 확장 (PE)를 보여줍니다. (D)이이 패널 maxilla labium 구조의 부분 확장 (PE)을 보여 줍니다. (E) 개미 대응된 훈련을 받고 (N = 51) PE (밝은 갈색) 또는 FE (중간 갈색)는 운동 (FEM, 다크 브라운), 전체 확장을 수행. 이 그림에서 페르난데스 외 수정 되었습니다. 16. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3 : 개미 양식 시각적 큐의 연관 기억 설탕 보상 대응 나무. (A) 짝된 개미 비율 (N = 51) 훈련을 통해 증가 크게 MaLER CS 프레 젠 테이 션에 대 한 응답에서 수행. (B) 개미 MaLER 수행의 백분율 증가 하지 않았다 크게 짝이 없는 훈련을 통해 (N = 29). 개미 했다 테스트 (C) 10 분 (짝: N = 15; 홀: N = 15) 또는 (D) 1 시간 (짝: N = 15; 홀: N = 14) 마지막 훈련 재판 후. 개미는 CS에 응답 하는 동안 및 쌍 또는 짝이 없는 훈련 후의 비율 브라운 또는 회색, 각각 표시 됩니다. 세 가지 유형의 MaLER (FEM), 매체 (FE), 어둡고 빛 (PE) 음색에 표시 됩니다. 이 그림에서 페르난데스 외 수정 되었습니다. 16. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4 : 훈련 기간 동안 개미의 개별 성능. 이러한 패널 표시 개별 공연 (A)의 짝된 개미와 (B) 짝이 없는 개미. 세 가지 유형의 MaLER 다크 (FEM), 매체 (FE), 빛 (PE) 브라운 또는 회색에 표시 됩니다. 이 그림에서 페르난데스 외 수정 되었습니다. 16. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
| 평가판 | N | df | G (조정) | P |
| 1 | 80 | na | na | > 0.1 |
| 2 | 80 | 1 | 3.86 | < 0.05 |
| 3 | 80 | 1 | 8.41 | < 0.01 |
| 4 | 80 | 1 | 6.63 | < 0.01 |
| 5 | 80 | 1 | 8.41 | < 0.01 |
| 6 | 80 | 1 | 7.5 | < 0.01 |
| 7 | 80 | 1 | 10.69 | < 0.01 |
| 8 | 80 | 1 | 11.76 | < 0.01 |
| 9 | 80 | 1 | 17.13 | < 0.01 |
| 10 | 80 | 1 | 17.13 | < 0.01 |
| 10 분 | 59 | 1 | 5.5 | < 0.05 |
| 1 h | 59 | 1 | 4.42 | < 0.05 |
표 1: MaLER 응답 받은 했다 개미 사이 CS의 비교 및 각 시도 및 테스트에 대 한 훈련, 짝이 없는 개미 (N), 자유도 (df), G수-테스트의 독립 (G)과 p-값이 표시 됩니다. 첫 번째 재판은 피셔의 정확한 시험 분석 했다. 이 테이블 페르난데스 외 에서 수정 되었습니다. 16.
Discussion
고전적인 조건 연구 학습 및 메모리를 가장 잘 설립 된 패러다임 중 하나입니다. 우리가 여기에 제시 된 프로토콜은 패러다임의 적응 꿀 꿀벌 노동자2,3 에 대 한 설계 하 고 이후 여러 다른 종, 땅벌, 등 과일 파리, 또한10 학습 한 판독으로 당을 사용 하는 사용 ,11, 메뚜기 및 개미, POR MaLER, 각각12,13를 사용 하 여. 이 프로토콜을 사용 하는 시각적 표시와 설탕 보상 사이 협회를 학습과이 짧은-(10 분) 및 중간 기간 (1 시간)의 보존을 분석을 이용한 나무 개미 훈련 수 메모리16.
어떤 행동 실험에서는 동물 들의 응답에 있는 변화를 최소화할 수 있는 중요 한 단계를 고려 하는 데 필요한입니다. 여기에 제시 된 프로토콜에서 여러 조치 전에, 훈련 중 가변성을 최소화 하기 위해 가져옵니다. 실험 시작 전에 식민지 적어도 2 일 동안 굶 어 하 고 개미 지주 상자에는 설탕에서에서 식사를 그들의 지에 따라 선택 되어야 합니다. 이 방법으로 개미를 선택 피드 동기 훈련 개미의 기회를 극대화 하기 위한 것입니다. 처리도 주의 하는 중요 한 고려 사항은 스트레스 수준을 줄이기 위해 도울 수 있기 때문에,이 방해 학습 그것이 너무 강렬한21. 이 위해 개미 있어 움직이지 무력화 되 고, 하는 동안이 절차 동안 모든 운동 (도 주)에 대 한 스트레스의 원천이 될 수 있기 때문에 감기와 취 한다. 또한, 개미와 왁 스 사이의 접촉 최소화, 안테나와 뜨거운 왁 스 또는 손상을 일으킬 수 있는 와이어 간의 접촉을 피하 해야 합니다. 이러한 관측 하지 분석 된 공식적으로, 비록 안테나 학습 하는 동안 특정 패턴으로 이동 것 같았다.
실험 중 설탕의 주의 배달 개미 동기를 유지 하는 것이 중요 이기도 합니다. 다시,이 아니라 분석 된 공식적으로, 하는 동안 갑작스러운 음식 배달 동기 부여와 학습의 부족에 차례 차례로 지도 개미에 추가적인 스트레스를 일으킬 것 같았다. 또한, 훈련 중에 배달 하는 자당을 피하기 위해 훈련의 끝 전에 포만 감소 된 농도 (200 g/L)의 이어야 한다 및 테스트. MaLER를 시각적 표시에이 응답의 낮은 자연 성능, 함께 그것은 또한 않습니다 하지 포화 재판에 있기 때문에 좋은 후보 무조건 응답 될 수 있습니다. 마지막으로, 대부분 클래식 컨디셔닝 연구2,3,5,6,7,,89,10, 반대 11 , 12 , 13, 우리 훈련 한 개미 당시 실험 끝까지 재판 사이 장소에서 그것을 떠나 보다는 테스트 하는 다른 개미를 제거. 여러 개미를 함께 훈련 스트레스와 경치의 완전 한 변화에 의해 발생 하는 시각적 정보 사이 충돌 증가 될 수 있습니다 더 많은 변수 결과를 보였다. 각 실험 기간을 줄이기 위해, 우리는 대부분 클래식 컨디셔닝 연구16에 사용 10 분 ITI 대신 5 분 ITI를 사용 합니다. 이러한 고려 사항은 도움이 될 모든 개미 공급 하 고 훈련 기간 동안 배울 동기 확인, 비록 일부 변화는 피할 수 없습니다. 그들이 피드 훈련 평가판 또는 테스트에 실패 하는 순간 분석에서 개미를 제외 하 고 정상적인 사회, appetitive, 및 운동 동작 것 개미를 사용 하는 것이 좋습니다.
CS의 본질은이 연구에서 테스트 하지. 우리는 사용 하지만 블루 시각적 자극 같은 속의 개미는 이러한 파장18에 민감한 때문에, 다른 색상 수 있습니다 또한 보상 협회에서 배울 수 있습니다. 추가 실험 본 되 고,이 설정에서 색상 특성을 완벽 하 게 해야 할 것 이다. 이것은 또한 다른 모양 및 시각적인 큐의 크기에 대 한 사실입니다. 개미 공간 해상도에 제시 했다 개미 눈에서 거리에서 여기에서 선물 된 시각적 자극을 구별을 위한 충분 한 것 하는 경우 테스트 하지 했습니다. 나무 개미 겹 눈 크기와 수 면22, 우리의 지식, 설명 되었습니다 비록 그들의 공간 해상도 설명 되지 않은 되어 완전히 아직. 그러나,이 Melophorus magoti23계산 되었습니다. 관찰 하 고 동물에 의해 배운 나무 개미의 유사한 특성, 또는 다른 테스트 곤충의 눈이 시각적 큐의 기능의 명확한 조사에 기여할 것입니다. 또한, 우리는 고전적인 조건6동안 꿀벌 연관 학습에 역할을 보여줘 왔다 때문에 개미를 시각적 자극을 제시 하는 경우 모션을 포함. 그러나, 이것은 또한 테스트 하지이 연구로 하 고, 곤충을 걷기에 비해 곤충 비행의 다른 운동 특성상, 꿀벌과 개미 시각적 고전적인 조건 간의 차이 수 관찰.
최종 메모에서 우리 개미 훈련 후 같은 오랜 기간 동안 무력화 되 살아나지 않았다 때문에 장기 메모리 보존을 검사 하지 못했습니다. 그러나, 실험의 다음 집합에서 우리 개미 살아있는 보관 하 고 먹을 무력화 하 고 왼쪽을 배울 동기 그들 (그들에 상자를 배치) 어둡고 습 한 환경에서 하룻밤 키를 누릅니다. 따라서,이 패러다임 해명 짧은 및 중간 장기 메모리 뿐만 아니라 나무 개미의 장기 메모리 보존 사용 될 수 있습니다.
일반 클래식 컨디셔닝 패러다임에서 적응이 간단한 절차, 그것 수집 및 무료 움직이는 동물을 사용 하 여 패러다임에 널리 연구 이용한 나무 개미에 시각적 기억의 보존 연구 가능 하다. 이 패러다임 곤충 탐색에 대 한 매우 확고 모델에서 시각적 학습의 신경 기초를 분석 하는 데 사용할 가능성이 있다.
Disclosures
저자는 공개 없다.
Acknowledgments
저자 톰 Collett 고 Cornelia Buehlmann 수집 및 나무 개미 식민지의 유지 보수에 관한 귀중 한 정보 공유를 위한 감사. 저자는 또한이 문서의 이전 버전에 대 한 코멘트 저스틴 Crevel 감사 합니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Fluon | Blades Biological Ltd, Edenbridge, UK | ACS 109; ACS 112; ACS 114 | For preventing insects from scaping |
| Crickets | Blades Biological Ltd, Edenbridge, UK | LZJ 217 | Given to the ant colonies as protein source |
| Natural Pine Rosin/Resin | Minerals-water Ltd, Rainham, UK | 500g | Given to the ant colonies for sanitation |
| Austerlitz Insect Pin | Fine Science Tools GmbH, Heidelberg, Germany | 26000-40 | For harnessing ants |
| High speed camera | Edmund Optics Inc., Barrington, USA | eo-13122M | MaLER recordings during training and testing |
| Macrolens | Cannon, Surrey, UK | EF 100 mm f/2.8 L Macro IS USM | MaLER recordings during training and testing |
| Software | IDS Imaging Development Systems GmbH | uEye64 | MaLER recordings during training and testing |
| Blue Cardboard | john smith's at Union Store, University of Sussex | JACK-PJM41358 | Constitutes de conditional stimulus |
| Syringe | Fisher Scientific LTD, Loughborough, UK | BD Plastipak 300185case; Product Code.12369289 | US and CS (attached) presentation |
| Needle (0.5 x 16 mm) | Fisher Scientific LTD, Loughborough, UK | BD Microlance 300600; Product Code:10442204 | US and CS (attached) presentation |
References
- Chittka, L., Niven, J.
- Takeda, K. Classical conditioned response in the honey bee. Journal of Insect Physiology. 6, 168-179 (1961).
- Bitterman, M. E., Menzel, R., Fietz, A., Schäfer, S. Classical conditioning of proboscis extension in honeybees (Apis mellifera). Journal of Comparative Psychology. 97 (2), 107-119 (1983).
- Menzel, R., Muller, U. Learning and memory in honeybees: from behavior to neural substrates. Annual Review of Neuroscience. 19 (1), 379-404 (1996).
- Hori, S., Takeuchi, H., Kubo, T. Associative learning and discrimination of motion cues in the harnessed honeybee Apis mellifera L. Journal of Comparative Physiology A. 193 (8), 825-833 (2007).
- Balamurali, G. S., Somanathan, H., De Ibarra, N. H. Motion cues improve the performance of harnessed bees in a colour learning task. Journal of Comparative Physiology A. 201 (5), 505-511 (2015).
- Mujagić, S., Würth, S. M., Hellbach, S., Dürr, V. Tactile conditioning and movement analysis of antennal sampling strategies in honey bees (Apis mellifera L). Journal of Visualized Experiments. (70), e50179 (2012).
- Wright, G., et al. Parallel reinforcement pathways for conditioned food aversions in the honeybee. Current Biology. 20 (24), 2234-2240 (2010).
- Vergoz, V., Roussel, E., Sandoz, J. C., Giurfa, M. Aversive learning in honeybees revealed by the olfactory conditioning of the sting extension reflex. PloS One. 2 (3), e288 (2007).
- Laloi, D., et al. Olfactory conditioning of the proboscis extension in bumble bees. Entomologia Experimentalis et Applicata. 90 (2), 123-129 (1999).
- Chabaud, M. A., Devaud, J. M., Pham-Delègue, M. H., Preat, T., Kaiser, L. Olfactory conditioning of proboscis activity in Drosophila melanogaster. Journal of Comparative Physiology A. 192 (12), 1335-1348 (2006).
- Simões, P., Ott, S. R., Niven, J. E. Associative olfactory learning in the desert locust, Schistocerca gregaria. Journal of Experimental Biology. 214 (15), 2495-2503 (2011).
- Guerrieri, F. J., d'Ettorre, P. Associative learning in ants: conditioning of the maxilla-labium extension response in Camponotus aethiops. Journal of Insect Physiology. 56 (1), 88-92 (2010).
- Simões, P. M., Niven, J. E., Ott, S. R. Phenotypic transformation affects associative learning in the desert locust. Current Biology. 23 (23), 2407-2412 (2013).
- Guerrieri, F. J., d'Ettorre, P., Devaud, J. M., Giurfa, M. Long-term olfactory memories are stabilised via protein synthesis in Camponotus fellah ants. Journal of Experimental Biology. 214 (19), 3300-3304 (2011).
- Fernandes, A. S. D., Buckley, C. L., Niven, J. E. Visual associative learning in wood ants. Journal of Experimental Biology. 221 (3), 173260 (2018).
- Christe, P., Oppliger, A., Bancala, F., Castella, G., Chapuisat, M. Evidence for collective medication in ants. Ecology Letters. 6 (1), 19-22 (2003).
- Aksoy, V., Camlitepe, Y. Behavioural analysis of chromatic and achromatic vision in the ant Formica cunicularia (Hymenoptera: Formicidae). Vision research. 67, 28-36 (2012).
- Bates, D. M. lme4: Mixed-Effects Modeling with R. , Springer. New York, NY. (2010).
- Sokal, R. R., Rohlf, F. J. Biometry (3rd edn). , W.H. Freman and Company. New York, NY. (1995).
- Bateson, M., Desire, S., Gartside, S. E., Wright, G. A. Agitated honeybees exhibit pessimistic cognitive biases. Current Biology. 21 (12), 1070-1073 (2011).
- Perl, C. D., Niven, J. E. Differential scaling within an insect compound eye. Biology letters. 12 (3), 20160042 (2016).
- Schwarz, S., Narendra, A., Zeil, J. The properties of the visual system in the Australian desert ant Melophorus bagoti. Arthropod Structure & Development. 40 (2), 128-134 (2011).
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동작 문제 140 시각적 단서 appetitive 조절 학습 메모리 MaLER Formica rufaErratum
Formal Correction: Erratum: Visual Classical Conditioning in Wood Ants
Posted by JoVE Editors on 12/31/1969.
Citeable Link.
An erratum was issued for: Visual Classical Conditioning in Wood Ants. The Acknowledgments section was updated, and a supplemental figure was added.
The Acknowledgments sections was updated from:
The authors thank Tom Collett and Cornelia Buehlmann for sharing valuable information regarding collection and maintenance of wood ant colonies. The authors also thank Justine Crevel for commenting on previous versions of this article.
to:
The authors thank Tom Collett and Cornelia Buehlmann for sharing information regarding collection and maintenance of wood ant colonies. The authors also thank Justine Crevel for commenting on previous versions of this article, and Nora Nevala for measuring the spectrum intensity of the visual stimulus. This work was supported by a BBSRC grant to JEN (grant number BB/R005036/1). All the data pertaining to this manuscript are published in the University of Sussex Research Data Repository online database (10.25377/sussex.5794386).
The following supplemental figure was added to the end of the Representative Results section:
Figure S1: Normalized intensity of the conditional stimuli (CS). The CS has a peak intensity at 545 nm (in the green range) and another at 435 nm (in the blue range).
