Eine Nasennebenschutz-Protokoll für die Untersuchung Verhaltensplastizität bei Insekten: Anwendung auf Grund, Biomedizinische und Agrarforschung

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, zu zeigen, wie die Verhaltenskonditionierung einer einfachen reflexiven Reaktion auf Nahrung bei Honigbienen implementiert werden kann. Dies wird erreicht, indem man zuerst Honigbienen fängt, sie in Geschirre hält, ihnen eine kleine Menge geheimer Lösung füttert und ihnen dann erlaubt, sich an die Fesselung zu gewöhnen. Als nächstes werden für die Konditionierung Kügelchen ausgewählt, die eine ausreichende Motivation zeigen, wenn ihre Antennen mit Saccharose berührt werden.

Während der Konditionierung wird die Geruchspräsentation mit einer Saccharosebelohnung gepaart, um die konditionierte Reaktion hervorzurufen. Als nächstes messen unverstärkte Versuche das Vorhandensein oder Fehlen der Antwort, die Latenz der Antwort und die Dauer der Antwort. Der letzte Schritt ist die Datenanalyse und die grafische Darstellung der Konditionierungs- und Testversuche.

Diese Technik wurde erfolgreich auf Studien zur Biologie und Gesundheit von Honigbienen angewendet. Das Lernverhalten reagiert besonders empfindlich auf störende Behandlungen wie Pestizide, was es ermöglicht, die Auswirkungen dieser Art von Behandlungen auf das Verhalten von Honigbienen auf subletalem Niveau zu bewerten. Die visuelle Demonstration dieser Methode hilft beim Verständnis des Stimulus-Timings, das für eine effektive Konditionierung erforderlich ist, und der häufigen Fehler, die die Wirksamkeit verringern. Eine Person, die neu in dieser Methode ist, wird mit der Liebe zum Detail zu kämpfen haben, die sowohl für das Protokoll als auch für die Umgebungsbedingungen erforderlich ist.

Zu Beginn sammeln Sie Arbeiterbienen am Eingang des Volkes, wenn sie eine Pause einlegen, bevor sie aufbrechen, oder wenn sie von der Futtersuche zurückkehren. Fangen Sie nur eine Biene pro Fläschchen. Halten Sie die Öffnung der Durchstechflasche waagerecht oder mit dem Gesicht nach unten, während Sie den Deckel schließen, um ein Austreten zu verhindern.

Sobald die Bienen eingesammelt sind, kehren Sie ins Labor zurück und geben Sie jeweils einige der Fläschchen in eine Eiswasseraufschlämmung. Sobald eine Biene unbeweglich ist, nehmen Sie das Fläschchen sofort aus dem Eis, um eine Überbelichtung zu vermeiden, und legen Sie die Biene in ein Rückhaltegeschirr. Halten Sie die Biene mit dem dorsalen Thorax zum Ausschnitt des Halters hin und mit dem Kopf knapp über der Spitze.

Drücken Sie die Biene vorsichtig so, dass ihre Mundwerkzeuge über den Rand des Halters hinausragen. Schieben Sie auf der Rückenseite einen Streifen Klebeband zwischen Kopf und Brustkorb und befestigen Sie das freie Ende fest an der Seite der Halterung. Stellen Sie sicher, dass das Klebeband am Gurt glatt und straff ist.

Es sollten keine erkennbaren Lücken zwischen der Vorderseite des Bienenhalters und dem Klebeband vorhanden sein. Wenn Lücken vorhanden sind, kann es sein, dass die Biene ihr Gestell nicht richtig ausdehnen kann oder sie kann entkommen. Lassen Sie die Bienen etwa 30 Minuten Zeit, sich vom Geschirr zu erholen, bevor Sie füttern.

Füttern Sie dann jede Biene in einem Bereich, der weit vom Trainingsbereich entfernt ist, während des Intervalls zwischen Fütterung und Konditionierung etwa drei bis vier Mikroliter 0,5 molare Saccharose. Setzen Sie die Bienen in einen ruhigen Bereich des Labors und in einen Plastikbehälter mit nassen Papiertüchern. Während dieser Zeit, einige Minuten vor Beginn der Konditionierung, motiviert sich der Testa zum Fressen, indem er seine Antennen mit einem kleinen Tröpfchen 0,5 molare Saccharoselösung berührt.

Lassen Sie sie während dieses Tests nicht füttern. Wenn sie darauf reagieren, indem sie ihre PSIS erweitern, sind sie wahrscheinlich ausreichend motiviert zu lernen und können für das Protokoll verwendet werden. Wenn Sie fertig sind, legen Sie die Glasgeruchsspritze in einen Modelliermassehalter und stellen Sie ihn so ein, dass die Öffnung am breiten Ende direkt auf die Bienen und 10 E zeigt. Das Ende der Spritze sollte ein bis zwei Zentimeter von der Biene entfernt sein. Platzieren Sie die Armatur, die die Kartusche mit dem Airstream Schlauch- und Ventilsystem verbindet, sicher über dem schmalen Ende der Spritze.

Setzen Sie die eingespannte Biene zu Beginn jedes Versuchs auf den Hering in der Konditionierungsarena, wobei die Antennen direkt auf die Geruchspatrone gerichtet sind. Lassen Sie die Biene 15 bis 25 Sekunden in der Arena ruhen, bevor Sie mit dem Geruchsreiz beginnen, damit sie sich an ihre neue Umgebung gewöhnen kann. Drücken Sie die Starttaste, um den Timing-Mechanismus für die Geruchsabgabe zu starten.

Überwachen Sie die Reaktion der Biene auf den Geruch nach dem Einsetzen des Stimulus und vor der Präsentation des unkonditionierten Stimulus. Lassen Sie die Biene nach jedem Versuch weitere 15 bis 25 Sekunden im Konditionierungsbereich ruhen, um eine anfängliche Gedächtnisbildung zu ermöglichen. Wenn Sie die Biene nach dem Versuch zu früh bewegen, wird die Wirksamkeit jedes Konditionierungsversuchs erheblich verringert.

Um die Saccharose abzugeben, halten Sie die Spitze der Nadel zwei bis drei Zentimeter von der Biene entfernt, während der Geruch präsentiert wird. Verwenden Sie den Rand des Trainingsplatzes, um ein Schütteln der Spritze zu verhindern, da diese Bewegung die Biene ablenken kann. Während der Präsentation des Geruchsreizes ertönt ein Fresssignal.

Sobald das Fresssignal ertönt, berühren Sie leicht die Antennen, bis die Biene sich als Rüssel ausstreckt, und füttern Sie dann die Biene. Das Timing zwischen der Präsentation des Geruchs und der Präsentation der Saccharose ist entscheidend. Im Idealfall überlappen sich diese beiden Reize kurz.

Wenn zwischen der Präsentation des Geruchs und der Präsentation der Saccharose mehr als ein paar Sekunden vergehen, nimmt die Leistung bei der Konditionierung ab. Verwenden Sie nach der Konditionierung unverstärkte Testversuche, um zu beurteilen, wie gut sich die Bienen an die konditionierte Assoziation erinnern. Stellen Sie zunächst eine Videokamera auf einem Stativ über dem Trainingsbereich auf und fokussieren Sie die Kamera auf die Vorderseite des Kopfes der Biene, so dass die Antennen und der Probus scharf fokussiert sind.

Stellen Sie sicher, dass sich eine kleine LED-Leuchte, die die Präsentation von Geruchsreizen anzeigt, in einem Bereich hinter der Biene befindet, wo sie im Video sichtbar ist, aber nicht für die Biene. Dies ermöglicht die Identifizierung des Zeitpunkts des Geruchsbeginns und des Offsets während der Analyse. Um die konsistentesten Ergebnisse zu erzielen, verwenden Sie frisch vorbereitete Geruchspatronen zum Testen, sobald alles eingerichtet ist.

Beginnen Sie mit dem Testen, indem Sie den Geruch wie zuvor gezeigt darstellen. Beginnen Sie die Aufnahme 20 Sekunden vor dem Auftreten des Geruchs und setzen Sie die Aufnahme danach mindestens 20 Sekunden lang fort. Verwenden Sie nach dem Test eine Videobearbeitungssoftware, um die Reaktion jeder Biene auf den Reiz der Bedingung zu bewerten.

Verwenden Sie ein binäres Bewertungssystem, um die Antwort der PSIS-Erweiterung zu bewerten und die Antworten entweder als positiv oder negativ zu bewerten. Bewerten Sie die Antwort von B als positiv. Wenn der B-Extensus psis über die Linie hinausgeht, die durch Verbinden der Spitzen der geöffneten Mandibeln gebildet wird, nur dann eine positive Reaktion erzielt, wenn der B seine Prob-Bois nach dem Einsetzen des Geruchs ausdehnt, aber vor dem Geruchs-Offset, wird die Reaktion von B als negativ bewertet, wenn während des Versuchs keine Ausdehnung des Pro-Bois stattfindet oder wenn die Pro-Bois nach dem Offset des Odoriermittels verlängert wird, Andere Parameter können erfasst werden, z. B. die Latenz bis zur Erweiterung sowie die Anzahl und Gesamtdauer der Antworten der Erweiterungsantwort auf die Bedingung.

Der Stimulus nahm im Laufe der nachfolgenden Konditionierungsversuche zu. Reaktionen auf neuartige Testgerüche, die sich vom Stimulus in der Länge der Kohlenstoffkette und/oder der Position des Kohlenstoffkohlenstoffs unterschieden, wurden proportional zum Grad der Differenz zwischen dem Bedingungsstimulus und dem neuen Testgeruch reduziert. Diese Daten verdeutlichen die Variabilität und erfolgreiche Konditionierung zwischen neuen Forschern.

Die Reaktionen auf Oktal unterschieden sich je nach Gruppe, die den Test durchführte. Während der Testversuche löste der Geruch, der als Bedingungsreiz verwendet wurde, die stärkste Reaktion aus. Wenn Oktal als Bedingungsstimulus verwendet wurde, war die Reaktion während des Tests im Vergleich zu Methylzyklon, einem neuartigen Geruch, stärker.

In ähnlicher Weise erzeugte Methylzyklon stärkere Reaktionen, wenn er als konditionierter Stimulus verwendet wurde. Bei Verwendung der Rückwärtspaarung wurde die konditionierte Reaktion auf das Niveau des neuartigen Geruchs reduziert, was die Bedeutung eines präzisen Timings für eine erfolgreiche Konditionierung nach seiner Entwicklung verdeutlicht. Diese Technik ebnete Forschern auf dem Gebiet der Neurowissenschaften den Weg, um die neuronalen Grundlagen des Lernens und des Gedächtnisses sowie Insektenmodellorganismen wie die Honigbiene zu erforschen.

Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit Insekten, insbesondere Honigbienen, gefährlich sein kann. Stellen Sie sicher, dass Sie eine geeignete Schutzausrüstung tragen, wenn Sie mit diesen Tieren arbeiten.