Name: Conditionnement tactile et danalyse des mouvements des stratégies déchantillonnage antennaires chez les abeilles ( Apis mellifera L.) (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-12-12T11:50:00.000+00:00
Duration: 10 min 14 s
Description: Découvrez le conditionnement tactile des abeilles Apis mellifera et l'analyse cinématique des mouvements antennaires par capture de mouvement 2D. Cette méthode permet d'étudier l'apprentissage associatif et non-associatif chez les insectes.

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Nous tenons à remercier Joachim Erber pour nous introduire dans le paradigme de l&#39;apprentissage tactile chez les abeilles. Ce travail a été soutenu par le Pôle d&#39;excellence de 277 CITEC, financé dans le cadre de l&#39;Initiative d&#39;excellence allemande.

1. Préparation des abeilles <ol><li> Butineuses de nectar ou de pollen sont pris dans le domaine soit à partir d&#39;un chargeur de saccharose ou directement à partir de l&#39;entrée de la ruche, alors qu&#39;il rentrait d&#39;un voyage de recherche de nourriture. Chaque abeille est capturée dans un flacon en verre qui est fermé par un bouchon de mousse et pris immédiatement dans le laboratoire pour une manipulation ultérieure. </li><li> Dans le laboratoire, les abeilles capturées sont brièvement refroidi au réfrigérateur à 4 ° C jusqu&#39;à ce qu&#39;ils montrent les premiers signes de l&#39;immobilité. </li><li> Chaque abeille immobilisée est monté dans un petit tube de métal avec du ruban adhésif entre la tête et le thorax et l&#39;abdomen. Des précautions doivent être prises pour que la trompe et les antennes peuvent se déplacer librement. </li><li> Peindre les yeux composés et des ocelles de l&#39;abeille fixe avec de la peinture blanche (par exemple, sans solvant, Tipp-Ex) pour occlure vision. </li><li> Ajouter une petite goutte de cire fondue derrière la tête de l&#39;abeille pour le fixer à la bande entre la tête et le thorax pour éviter les mouvements de la tête lors des enregistrements. </li><li> Marquez chaque abeille avec un certain nombre sur la bande pour une meilleure identification et placer le tube avec l&#39;abeille fixe dans une atmosphère humide pour éviter la déshydratation. </li><li> Nourrir chaque abeille pendant 5 sec avec des gouttelettes d&#39;une solution de saccharose à 30% présentaient une seringue et laisser toutes les abeilles de récupérer pendant 30 min avant de commencer avec le protocole de conditionnement tactile. </li></ol> 2. Conditionnement tactile <ol><li> Avant le conditionnement, chaque abeille doit être testé pour la réponse extension du proboscis (PER) à un stimulus de saccharose à 30% appliqué aux antennes. Ainsi le bout de la trompe doit traverser une ligne virtuelle entre les mandibules ouvertes. Jeter toutes les abeilles qui ne répondent pas à un PER à la relance du saccharose. </li><li> Pour le conditionnement tactile utiliser un cube en laiton (par exemple 3 x 5 mm) avec une surface lisse ou un motif gravé, par exemple, horizontale ou rainures verticales formant une grille de 150 um de longueur d&#39;onde, comme le stimulus conditionné (CS). Faou le stimulus inconditionnel (États-Unis) utilisent une solution de saccharose à 30% (sucre de ménage, dilué dans de l&#39;eau). </li><li> Le cube en laiton (SM) est placé dans un support sur ​​un micromanipulateur (par exemple, Märzhäuser MM33) afin d&#39;assurer un positionnement précis pendant la procédure de conditionnement. Aux Etats-Unis est présenté à l&#39;abeille avec une seringue remplie d&#39;une solution de saccharose à 30%. </li><li> La procédure de conditionnement se compose de cinq paires de stimulus tactile (CS) et une solution de saccharose (États-Unis), avec un intervalle inter-essai (IIT) de 5 min. Placez une abeille devant le micromanipulateur avec le stimulus tactile monté (CS). Placez le CS lentement, de sorte que la surface de la stimulation tactile est parallèle à la tête de l&#39;abeille (figure 1 A et B). La distance entre l&#39;animal et l&#39;objet tactile devrait être de l&#39;ordre du rayon antennaire de travail de l&#39;abeille testée, à savoir l&#39;abeille doit être capable d&#39;analyser le stimulus tactile dans une position confortable wvec les deux antennes. Dans l&#39;exemple illustré à la figure 1, la distance était de 3 mm. Laissez l&#39;abeille analyser le stimulus tactile (CS) pendant 5 sec. Après la première section 3, présenter une gouttelette du saccharose 30% (US) avec une solution de la seringue sous la trompe. Utilisez le bout de la seringue pour soulevez doucement la trompe. La stimulation du saccharose dans la trompe suscitera l&#39;inconditionné PAR 15. Laissez l&#39;abeille à lécher la récompense du saccharose. Utiliser un chronomètre avec un signal d&#39;alarme pour maintenir des intervalles de temps précis au cours du conditionnement. </li><li> Le PER conditionné est utilisé comme mesure pour la réussite de l&#39;apprentissage d&#39;une abeille. Après les appariements premier récompensés, les abeilles commencent à réagir à la présentation CS, par extension, de leur trompe, ce qui indique qu&#39;ils attendent la récompense à venir. A trompe complètement étendus observés à tout moment pendant la fenêtre 3 sec Temps de présentation des stimuli tactiles et avant la présentation du saccharose est marqué comme une réponse positive. Aucune réponse négative est compté. Le occurrence du PER est à noter par l&#39;expérimentateur. Le pourcentage des abeilles montrant le PER lors de la présentation CS est tracée pour chaque procès. </li></ol> 3. Les enregistrements cinématiques <ol><li> Mouvements antennaires d&#39;une seule abeille exploitées sont enregistrées avec une caméra vidéo numérique avec une lentille macro approprié (par exemple Basler A602f-2 équipé d&#39;TechSpec VZM 200, fonctionnant à 50 images par seconde via une connexion fire wire). La caméra est positionnée au-dessus de l&#39;animal dans une vue de haut en bas (Figure 1). Dans la figure 1, la résolution spatiale des enregistrements est de 0,02 mm / pixel. </li><li> Calibrer l&#39;appareil par l&#39;enregistrement d&#39;images individuelles d&#39;un damier de 10 x 10 mm avec une longueur d&#39;arête de 1 mm à partir des orientations différentes dans le cadre du but caméra. Le calibrage peut être fait avec la boîte à outils Matlab appareil de calibrage 16. </li><li> Placez une seule abeille fixe en dessous de la lentille de la caméra. Présenter le stimulus tactile, fixé à un micromanipulateur, À l&#39;animal. Procéder de la même manière que décrit pour le conditionnement tactile, et d&#39;enregistrer le mouvement antennaire tandis que l&#39;abeille est la numérisation de l&#39;objet. Il est important que la gamme complète antennaire de travail et le stimulus tactile sont visibles. Les choix de configurations de stimulus testé et numéros d&#39;essai dépendent de la conception expérimentale. </li></ol> 4. Analyse des données <ol><li> Le calcul du fond de l&#39;image se fait en Matlab. Tout d&#39;abord, la valeur médiane niveaux de gris au fil du temps doit être calculé pour chaque pixel. Les objets statiques, comme la tête fixe de l&#39;abeille et le stimulus tactile, constituera le fond de l&#39;image. Les objets en mouvement, comme les deux antennes, ne fera pas partie de l&#39;arrière-plan. </li><li> Chaque trame de la vidéo enregistrée doit être chargé de manière séquentielle, et la différence entre l&#39;image courante et l&#39;image de fond doit être calculée. Le résultat de cette soustraction souligne les parties de l&#39;image qui sont en mouvement de trame en trame. Ideally, les antennes de l&#39;abeille sont les seuls domaines de valeurs non nulles (figure 1C). </li><li> Pour un traitement ultérieur, les deux plus grandes zones avec des valeurs de pixels non nuls sont supposés être des antennes. Pour les deux antennes d&#39;un masque binaire doit être généré pour chaque pixel contenant une valeur 1, si le pixel appartient à l&#39;antenne et 0 sinon valeur. Ce masque sert de base pour localiser les conseils des antennes plus tard. Pour obtenir un masque préliminaire pour l&#39;image entière de la valeur de gris de chaque pixel de l&#39;image de différence est comparée à un seuil prédéfini. Depuis nous nous occupons de bruit tard ce seuil est choisi pour être assez faible. Le masque préliminaire puis porte toujours deux types d&#39;erreurs: Premièrement, en raison de bruit de l&#39;image régions petits font encore partie du masque. Deuxièmement, les zones qui appartiennent à l&#39;antenne ne sont pas forcément être totalement connecté. Celle-ci survient surtout si le fond est à peu près la même luminescence que l&#39;antenne. Pour éliminer ces artefacts, standardopération de traitement d&#39;image morphologique sont appliquées, c&#39;est à dire une combinaison de l&#39;érosion et la dilatation d&#39;image, en s&#39;appuyant sur ​​les fonctions standard Matlab imerode et imdilate respectivement (voir 17 pp 158-205 pour plus d&#39;explications). Après le processus de débruitage des hypothèses antennes sont encore contenus dans le même masque. Par conséquent, comme prochaine étape du masque binaire est concentrée dans les zones disjointes utilisant la norme Matlab fonction bwlabel (voir 17 pp 40-48 pour plus de détails sur l&#39;algorithme de segmentation d&#39;image). </li><li> Le nombre de pixels par grappe est compté et les deux plus grandes grappes sont sélectionnées. Le centre de gravité est calculée de distinguer entre l&#39;antenne gauche et droit (figure 1D). </li><li> La pointe antennaire pour chaque antenne peut être définie comme étant le pixel dans un groupe avec la valeur la plus élevée dans la direction proximale-distale pour-(voir la figure 1D). </li></ol>

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</ol>

Aucun conflit d&#39;intérêt déclaré.

Préparation des abeilles: Collecte et fixant les abeilles doit être fait rapidement, afin de maintenir le niveau de stress de la dépression animal. Le stress a un effet sur ​​la réactivité PER-et, par conséquent, pourrait avoir un effet indirect sur ​​les performances d&#39;apprentissage des abeilles 19, 20. Le niveau de stress peut être diminué en plaçant les flacons de verre avec les abeilles directement sur la glace immédiatement après le prélèvement pour les immobiliser rapidement. Il doi...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nom de réactif / Matériel </td><td> Entreprise </td><td> Numéro de catalogue </td><td> Commentaires </td></tr><tr><td> Butineuses de pollen, Apis mellifera L. </td><td></td><td></td><td> Urticaire privés </td></tr><tr><td> Flacons en verre (22 x 45 mm) </td><td> Carl Roth GmbH &amp; Co </td><td> X655.1 </td><td></td></tr><tr><td> Tubes en laiton, 10 x 30 mm </td><td></td><td></td><td> Autoproduits </td></tr><tr><td> Cube en laiton, 3 x 5 mm </td><td></td><td></td><td> Autoproduits </td></tr><tr><td> Tipp-Ex (sans solvant) </td><td> Tipp-Ex GmbH &amp; Co KG </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Solution de saccharose (30%) </td><td></td><td></td><td> Suger ménager dilué dans de l&#39;eau </td></tr><tr><td> L&#39;éthanol (70%) </td><td> Carl Roth GmbH &amp; Co </td><td> 9065,3 &lt;/ Td&gt; <td></td></tr><tr><td> Seringue (1 ml) et une aiguille (0,6 x 25) </td><td> Carl Roth GmbH &amp; Co </td><td> 59,1 </td><td></td></tr><tr><td> Stop Watch </td><td> Carl Roth GmbH &amp; Co </td><td> L423.1 </td><td></td></tr><tr><td> Micromanipulateur </td><td> Märzhäuser MM33 </td><td> 00-42-101-0000 </td><td></td></tr><tr><td> Caméra vidéo numérique </td><td> Basler A602f-2 </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Objectif macro pour appareil photo </td><td> TechSpec VZM 200 </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Matlab R2009b </td><td> The MathWorks </td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

conditionnement tactile et d&#39;analyse des mouvements des stratégies d&#39;échantillonnage antennaires chez les abeilles (<em&gt; apis mellifera</em&gt; l.)

Tactile Conditioning And Movement Analysis Of Antennal Sampling Strategies In Honey Bees (Apis mellifera L.)

Les abeilles (Apis mellifera L.) sont insectes sociaux et bien connus pour leur division complexe du travail et de la capacité d&#39;apprentissage associatif 1, 2. Les abeilles ouvrières passer la première moitié de leur vie à l&#39;intérieur de la ruche obscure, où ils sont soigner les larves ou le renforcement des peignes régulière hexagonale pour la nourriture (pollen ou de nectar par exemple) et du couvain 3. Les antennes sont extraordinaires palpeurs multisensorielles et jouent un rôle crucial dans divers tactiles tâches induites par 4, y compris bâtiment de 5 et 6 ruche reconnaissance des formes. Plus tard dans la vie, chaque abeille quitte la ruche à la recherche de nourriture. Puis, une abeille doit apprendre à distinguer les sources alimentaires rentables, mémoriser leur emplacement, et les communiquer à ses compagnons de nidification 7. Les abeilles utilisent différents signaux floraux comme les couleurs ou les odeurs 7, 8, mais aussi les indices tactiles de la surface des pétales de 9 à former des souvenirs multisensoriels de la source de nourriture. En vertu de coopération entre laboratoiresnditions, les abeilles peuvent être formés dans un paradigme d&#39;apprentissage appétitive de discriminer les caractéristiques des objets tactiles, tels que des bords ou des rainures avec leurs antennes 10, 11, 12, 13. Ce paradigme d&#39;apprentissage est étroitement lié au conditionnement classique de la réponse olfactive extension du proboscis (PER) dans les abeilles harnachés 14. L&#39;avantage du paradigme de l&#39;apprentissage tactile en laboratoire est la possibilité de combiner des expériences comportementales sur l&#39;apprentissage de diverses mesures physiologiques, y compris l&#39;analyse de la forme du mouvement antennaire.

Dans l&#39;expérience suivante, nous avons étudié la façon dont l&#39;apprentissage tactile affecte le comportement d&#39;échantillonnage antennaire chez les abeilles. Pour cela, nous avons suivi le mouvement de la pointe antennaire chez les abeilles naïfs et conditionné avant et pendant la présentation d&#39;un stimulus tactile. Tout d&#39;abord, le mouvement spontané antennaire d&#39;un groupe de butineuses de pollen (N = 42) a été enregistré pendant 1 min. La moitié des abeilles (N = 21) ...

Dans ce protocole, nous montrons comment les abeilles état attelé à des stimuli tactiles et mettre en place une technique de capture de mouvement 2D pour analyser la cinématique de fin échelle modèle d&#39;échantillonnage antennaire.

Conditionnement tactile et d&#39;analyse des mouvements des stratégies d&#39;échantillonnage antennaires chez les abeilles (<em&gt; Apis mellifera</em&gt; L.)

Honey bees (Apis mellifera L.) are eusocial insects and well known for their complex division of labor and associative learning capability1, 2. The worker ...

Les objectifs généraux de cette procédure sont de montrer comment conditionner les abeilles à des stimuli tactiles, et d’introduire une technique de capture de mouvement 2D pour analyser la cinématique de l’échelle fine et 10 modèles d’échantillonnage. Au début, la procédure consiste à capturer des abeilles en vol libre devant leur ruche. La deuxième étape consiste à atteler les abeilles dans des tubes métalliques et à obstruer leurs yeux avec de la peinture blanche.Ensuite, les abeilles sont entraînées à des stimuli tactiles à l’aide de la procédure de conditionnement classique. La dernière étape consiste à enregistrer le mouvement de l’antenne de l’abeille conditionnée à l’aide d’une caméra vidéo numérique. En fin de compte, la capture de mouvement 2D dans MATLAB est utilisée pour analyser les changements de comportement du mouvement d’une antenne chez les abeilles mellifères après des paradigmes d’apprentissage tactile associatifs et non associatifs.Cette méthode peut être utilisée pour étudier la discrimination tactile et la perception chez diverses espèces modifiables. Il peut différencier les changements dus à l’apprentissage tactile non associatif des changements résultant d

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Neurosciences

Les abeilles peuvent être conditionnés dans un paradigme d'apprentissage olfactif appétitif (PER-conditionné). L'utilisation des odeurs comme stimuli, nous avons établi une méthode dans laquelle le comportement est enregistré pendant l'imagerie calcique simultanée est utilisée pour mesurer l'activité d'odeur évoquée dans les neurones du corps de...

In vivo Ca 2 + - Imagerie des neurones du corps champignons Pendant l&#39;apprentissage olfactif dans le Honey Bee

Nous démontrons comment mettre en œuvre une méthode pharmacologie comportementale dans un paradigme de conditionnement olfactif appétitif chez les abeilles (Apis mellifera) par application systémique de médicaments. Cette méthode permet l'étude des mécanismes sous-jacents de l'apprentissage et la formation de la mémoire d'une manière simple et fiable.

Pharmacologie comportementale dans le conditionnement classique de la réponse Extension Proboscis chez les abeilles ( Apis mellifera)

Signaux olfactifs médiation de nombreux comportements différents chez les insectes, et sont des mélanges souvent complexes composées de quelques dizaines à quelques centaines de composés volatils. Chromatographie en phase gazeuse avec multi-canal d'enregistrement dans le lobe antennaire des insectes, nous décrivons une méthode pour l'identification de composés bioactifs.

L&#39;identification des composés volatils olfactifs chromatographie en phase gazeuse-à logements multiples enregistrements (GCMR) dans le lobe antennaire des insectes

Le protocole de conditionnement Proboscis Extension Response (PER), développé pour l’abeille mellifère (Apis mellifera), fournit un moyen écologiquement pertinent et facilement quantifiable pour étudier plusieurs mécanismes d’apprentissage différents chez de nombreuses espèces d’insectes.

Un Protocole d&#39;intervention en Trompe d&#39;extension pour les enquêtes plasticité comportementale chez les insectes: application à la base, biomédicale et la recherche agricole

Enregistrements à long terme extracellulaires simultanée de deux neuropiles différentes du cerveau ou deux voies anatomiques différents ont été établis dans les abeilles. Ces enregistrements permettent l'enquête des aspects temporels de traitement neuronal dans différentes zones du cerveau à l'unique neurone ainsi que sur le plan d'ensemble dans un animal se comporter.

Les enregistrements simultanés à long terme à deux étapes de traitement neuronal à se conduire abeilles

Cette vidéo décrit l’identification par radiofréquence (RFID) et les méthodes d’enregistrement vidéo sensibles au mouvement pour surveiller le comportement de choix des bourdons.

Identification par radiofréquence et vidéo Motion-sensible efficacement Automatiser enregistrement de récompense Choix Comportement par les bourdons

Un nouveau test comportemental est décrit pour étudier les réponses gustatives à court terme des pièces buccales de bourdons (Bombus terrestris) en mouvement libre envers les nutriments et les toxines en solution.

A Novel Behavioral Assay d&#39;enquêter sur les réponses gustatifs de l&#39;individu, Librement-mobiles Bumble Bees (<em&gt; Bombus terrestris</em&gt;)

Ce manuscrit décrit plusieurs protocoles pour l'administration d'agents pharmacologiques pour les abeilles, y compris des méthodes non invasives simples pour les abeilles en vol libre, ainsi que des variantes plus invasives qui permettent le traitement des abeilles sobres localisé précis.

Manipulation neuropharmacologiques de Restrained et vol libre abeilles,<em&gt; Apis mellifera</em

La perte de colonies d'abeilles de miel présente un défi pour les services de pollinisation des cultures. Les pratiques actuelles de protection des pollinisateurs justifient une approche alternative pour minimiser le contact des abeilles à des pesticides nuisibles à l'aide de chimie répulsif. Ici, nous fournissons des méthodes détaillées pour un protocole de suivi visuel pour dissimuler les dissolvants pour les abeilles.

Protocole de suivi vidéo pour les chimies de dissolution d&#39;écran pour les abeilles

Ce protocole décrit les étapes pour utiliser le nouveau logiciel, SwarmSight, image par image suivi des insectes postes d’antenne et de la trompe de vidéos de caméra web conventionnel à l’aide d’ordinateurs classiques. Le logiciel gratuit, open-source traite les trames environ 120 fois plus vite que les humains et effectue au mieux qu’exactitude humaine.

SwarmSight : Suivi en temps réel des mouvements de l’antenne insectes et trompe Extension réflexe à l’aide d’une préparation commune et matériel conventionnel

Nous présentons un protocole pour le conditionnement classique de fourmis harnachées qui permet aux chercheurs d’étudier la formation apprentissage et la mémoire visuelle à un niveau d’analyse n’est pas possible avec se déplaçant librement les individus.

Visuels conditionnement classique dans les fourmis des bois

Découvrez le conditionnement tactile des abeilles Apis mellifera et l'analyse cinématique des mouvements antennaires par capture de mouvement 2D. Cette méthode permet d'étudier l'apprentissage associatif et non-associatif chez les insectes.

Conditionnement tactile et danalyse des mouvements des stratégies déchantillonnage antennaires chez les abeilles ( Apis mellifera L.) (Vidéo) | JoVE Journal

Conditionnement tactile et d'analyse des mouvements des stratégies d'échantillonnage antennaires chez les abeilles (

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