A Novel Behavioral Ensayo para investigar las respuestas gustativas de individual, libre de movimiento abejorros ( Bombus terrestris)
July 21st, 2016
Se describe un novedoso ensayo conductual para investigar las respuestas gustativas a corto plazo de las piezas bucales de abejorros (Bombus terrestris) que se mueven libremente hacia los nutrientes y toxinas en solución.
El objetivo general de este procedimiento es evaluar la sensibilidad gustativa de los abejorros trabajadores adultos hacia los nutrientes y las toxinas. Con este método, podemos medir las respuestas naturales de alimentación de las abejas con gran detalle. Esto nos permitirá identificar la capacidad de la abeja para detectar tanto nutrientes como toxinas en solución.
La principal ventaja de esta técnica es que proporciona varias medidas de respuesta, como la cantidad de alimento que las abejas consumen en un corto período y la duración del período de alimentación. Esto tiene varias ventajas en comparación con los métodos go-no-go existentes, como el protocolo de reflejo de extensión de probóscide. Los ensayos de comportamiento proporcionan información valiosa sobre los mecanismos neuronales.
Este ensayo proporcionará una forma controlada de estudiar las respuestas de las abejas que se mueven libremente a los compuestos tóxicos en los alimentos. Una demostración visual de este método es realmente crítica, ya que la preparación y la presentación de las soluciones pueden ser difíciles de aprender. Requieren una entrega realmente precisa de las soluciones en el momento correcto.
Esta demostración uiliza Bombus terrestris audax de colonias criadas comercialmente. Dos horas antes del inicio del experimento, recoja abejorros trabajadores individuales con un frasco de plástico con un tapón de plástico perforado. Para comenzar, transfiera viales de abejas recolectadas individualmente a un ambiente oscuro y muévalas de hambre durante dos a cuatro horas.
Las abejas se prueban en un tubo de retención. El tubo de retención es un tubo de centrífuga modificado de 15 mililitros con un orificio de cuatro milímetros perforado en la punta y una pieza de malla de acero fijada en el interior. A continuación, fije dos piezas de cartón a los lados de la cuna del tubo de sujeción de poliestireno para proteger a la abeja de los estímulos visuales durante el experimento.
Después del período de inanición, transfiera una abeja del frasco a un tubo de retención. Luego, fije el tubo de sujeción a la cuna de poliestireno con cera dental. A continuación, coloque una cámara microscópica digital.
Conecte la cámara a una configuración de computadora adecuada para grabar. A continuación, coloque la cámara a cinco centímetros por encima de la punta del tubo de sujeción. Finalmente, ajuste el tubo de sujeción para que al menos 18 mililitros de la punta estén dentro del cuadro de video.
La prueba se divide en dos fases: la prueba previa, en la que se presenta una gota de sacarosa, y la fase de prueba, en la que se presenta la solución de interés. Antes del inicio del experimento, conecte un tubo de silicona de seis centímetros de largo con un diámetro interior de un milímetro a través de un adaptador macho a otro tubo de silicona de seis centímetros de longitud pero con un diámetro interior de cuatro milímetros. Esto funcionará como una bombilla de pipeta.
Ahora, configure las soluciones de prueba. Primero, prepare un tubo microcapilar de 100 microlitros con la solución de prueba, luego escanee el tubo con un escáner plano a 600 ppp. A continuación, conecte el tubo microcapilar al tubo de silicona.
Ahora, inserte el capilar en un soporte de micromanipulador, como una jeringa modificada de un mililitro. A continuación, utilice el manipulador para colocar el capilar en una posición de preparación. Comience la grabación de video después del período de habituación.
En este estudio, la actividad de la probóscide se registra a 26,7 fotogramas por segundo con un aumento de 25X. En segundo lugar, prepare una jeringa con 500 milimolares de sacarosa disuelta en agua desionizada. A continuación, conecte la jeringa a un adaptador hembra.
Ahora, comience la prueba. Primero, presente la jeringa con una gota de sacarosa de aproximadamente 3,5 microlitros en la punta del tubo de retención para motivar a la abeja a extender su probóscide. Dale a la abeja hasta cinco minutos para que consuma la sacarosa.
Si la gota no se consume por completo, retira la abeja del experimento. Una vez que la abeja termine la gota, retire inmediatamente la jeringa. Luego, coloque el microcapilar de cinco a 10 milímetros de la punta del tubo de retención y apriete suavemente el tubo según sea necesario para mantener la solución en la punta del tubo microcapilar.
Ejecute la prueba durante dos minutos, comenzando con el primer contacto de la probóscide con la solución. Después de dos minutos, retire el microcapilar y vuelva a escanearlo para medir el volumen de solución de prueba consumido por la abeja. Se compararon las respuestas alimentarias a la sacarosa de un molar, la sacarosa de un molar con quinina milimolar y el agua pura desionizada.
La actividad continua de la probóscide se puntuó durante los dos primeros minutos de las pruebas. Un episodio de alimentación se define como el contacto entre la probóscide extendida y la solución sin interrupción del contacto durante intervalos de cinco segundos o más. La duración acumulada de los episodios de alimentación con sacarosa que contiene quinina se redujo significativamente en comparación con la sacarosa sola, pero no con el agua desionizada sola.
Del mismo modo, los tratamientos tienen un efecto significativo en la frecuencia de los episodios de alimentación durante la fase de prueba. Asimismo, la velocidad de retracción de la probóscide difirió significativamente entre tratamientos. Los abejorros retrajeron su probóscide lejos de la solución de prueba significativamente más rápido después del primer contacto con sacarosa que contenía quinina que con sacarosa o agua desionizada sola.
El consumo total de la solución de prueba se midió después de la fase de prueba. Las abejas comieron significativamente menos de la solución de sacarosa que contenía quinina que la solución de sacarosa pura. La respuesta a la quinina no fue significativamente diferente al agua desionizada.
Una vez dominada, esta técnica se puede realizar en dos o tres horas con aproximadamente ocho abejas si se realiza correctamente y todas las abejas responden a la solución de interés. Después de ver este video, debe tener una buena comprensión del valor de este método para proporcionar datos sobre los tipos de sustancias que las abejas pueden detectar en los alimentos. Al intentar este método, es muy importante no derramar ninguna solución en el tubo de retención y no derramar ninguna solución de interés fuera del tubo microcapilar.
Esperamos que esta técnica permita a los investigadores en el campo de la gustación investigar más a fondo cómo el sistema del gusto de las abejas obtiene información sobre nutrientes y toxinas.
Descripción general
Este artículo describe un ensayo de comportamiento novedoso para evaluar las respuestas gustativas de las abejas de campo (Bombus terrestris) en movimiento libre a nutrientes y toxinas. El método permite una medición detallada de las respuestas de alimentación, proporcionando información sobre la capacidad de las abejas para detectar varias sustancias en solución.
Componentes clave del estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Ecología del comportamiento
- Entomología
Antecedentes
- Entender la sensibilidad gustativa en las abejas es crucial para los estudios ecológicos.
- Los métodos existentes a menudo carecen de información detallada sobre el comportamiento.
- Este ensayo ofrece un entorno controlado para estudiar las respuestas de las abejas.
- Las demostraciones visuales son esenciales para la ejecución adecuada de la técnica.
Propósito del estudio
- Medir la sensibilidad gustativa de las abejas de campo hacia nutrientes y toxinas.
- Proporcionar un método que produzca múltiples medidas de respuesta.
- Mejorar la comprensión de los mecanismos neuronales relacionados con el comportamiento alimentario.
Métodos utilizados
- Se recolectaron abejas de campo individuales y se las mantuvo sin alimento antes de las pruebas.
- Se utilizó un tubo de contención modificado para observar el comportamiento de alimentación.
- Las soluciones se entregaron con precisión para medir el consumo y las sesiones de alimentación.
- Se empleó la grabación en video para analizar la actividad del probóscide durante las pruebas.
Resultados principales
- Las abejas consumieron menos solución de sacarosa que contenía quinina en comparación con sacarosa pura.
- La duración y frecuencia de las sesiones de alimentación se vieron afectadas significativamente por la presencia de quinina.
- La velocidad de retracción del probóscide varió significativamente entre las diferentes soluciones.
- El ensayo demostró la capacidad de las abejas para detectar y responder a toxinas en la comida.
Conclusiones
- Este método proporciona datos valiosos sobre la gustación y detección de toxinas en las abejas.
- Se puede dominar en pocas horas con la técnica adecuada.
- Los hallazgos contribuyen a la comprensión de cómo las abejas procesan información sobre la comida.
Preguntas frecuentes
Executive Industry Relevance
This assay enables detailed behavioral analysis of gustatory responses in a non-model organism, supporting target validation in neuroactive compound screening. By quantifying feeding microstructure, it provides predictive confidence in detecting deterrent or stimulant activity of novel molecules. The method supports early de-risking of compounds affecting sensory pathways relevant to pollinator safety and ecological risk assessment.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates taste receptor pathways and neuronal mechanisms underlying nutrient and toxin detection.
- Operational Value: Enables functional validation of gustatory targets in a physiologically relevant, freely-moving system.
- Strategic Value: Supports mechanistic de-risking by linking molecular activity to measurable behavioral outputs.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantitative, multi-parametric readouts including consumption volume, bout frequency, duration, and retraction speed.
- Operational Value: Standardizes solution delivery and video-based scoring for reproducible behavioral phenotyping.
- Strategic Value: Enables high-content screening of compound libraries for gustatory modulation.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Models oral exposure routes and taste-mediated avoidance in ecologically relevant species.
- Operational Value: Provides a platform for cross-species comparison of chemosensory responses.
- Strategic Value: Informs environmental risk assessment of agrochemicals and pharmaceuticals on non-target pollinators.
Pipeline & Workflow Integration
The assay fits within discovery biology workflows where behavioral phenotyping informs target engagement and pathway modulation.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of compound effects on sensory detection and feeding motivation.
- Screening: Delivers assay-ready, standardized readouts for evaluating phagostimulant or deterrent activity.
- Analytics: Enables statistical comparison of feeding microstructure across treatment groups.
- Translational Research: Connects molecular activity to organism-level behavior in a disease-relevant system for pollinator health.
- Enterprise Reuse: Reusable across compound classes and laboratories with standardized video and scoring protocols.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity by correlating molecular structure with feeding behavior dynamics.
- Operational Value: Ensures reproducibility through controlled starvation, precise solution presentation, and blinded video scoring.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by identifying early sensory liabilities in compound profiles.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization based on gustatory safety and environmental impact profiles.
Implementation Considerations
- Requires expertise in insect handling, video microscopy, and behavioral event logging.
- Depends on microcapillary tube preparation, digital scanning, and synchronized solution delivery systems.
- Necessitates cross-team standardization of starvation protocols, environmental controls, and scoring criteria.
- Adaptation to other pollinator species may require adjustments in holding tube dimensions and starvation duration.
- Practical limitations include solution evaporation, leakage risks, and the need for careful calibration of stimulus timing.
