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

L’objectif global de cette procédure est de mesurer rapidement les mouvements des antennes et de la trompe des insectes à partir de la vidéo d’une préparation animale commune à l’aide d’un logiciel de site d’essaim open source et d’une caméra et d’un matériel informatique conventionnels. Ces méthodes peuvent être utilisées pour obtenir rapidement des mesures à haute résolution des mouvements de l’antenne et du proboscis. L’application de ces méthodes peut élucider comment les mouvements de l’antenne et du proboscis changent en réponse à des manipulations chimiques, développementales et génétiques.

Le principal avantage de cette technique est qu’elle permet de mesurer rapidement les mouvements à l’aide d’un logiciel gratuit et ne nécessite pas de matériel vidéo ou informatique sophistiqué. Bien que cette méthode puisse donner un aperçu des réponses olfactives chez les abeilles, elle peut également être appliquée à d’autres systèmes d’insectes. Pour commencer, utilisez des flacons pour collecter les abeilles ouvrières à l’entrée de la ruche et placez brièvement les flacons dans une boue de glace.

Avec du ruban adhésif, fixez chaque abeille dans un tube de harnais, puis appliquez du ruban adhésif sur le dessus du tube pour cacher les pattes. Assurez-vous que les jambes ne sont pas visibles du haut du tube du harnais. Ensuite, sous un microscope de dissection, utilisez un fer à souder à basse température pour appliquer de la cire chauffée à l’arrière de la tête de chaque abeille pour l’immobiliser.

Utilisez une petite tige pour tenir l’antenne à l’écart de la cire et assurez-vous que les antennes peuvent bouger librement. Utilisez un support de webcam pour positionner une caméra directement au-dessus de la tête de l’abeille, et utilisez le logiciel d’enregistrement pour inspecter la vidéo et zoomer sur la tête. Une fois le ruban adhésif et la cire appliqués, prévisualisez la scène à l’aide de l’appareil photo et recherchez tout ce qui pourrait bouger ou changer qui n’est pas l’antenne ou la trompe.

Ajustez ensuite le ruban adhésif et la cire au besoin. Ensuite, utilisez les paramètres du logiciel d’enregistrement pour maintenir une exposition constante de l’appareil photo et ajustez le curseur d’exposition à la valeur souhaitée. Ajustez les curseurs de contraste, de luminosité et de netteté pour améliorer la détection de l’antenne.

Ajustez l’éclairage ambiant pour réduire les ombres de l’antenne. Utilisez une source de lumière diffuse, comme une lampe à col de cygne de laboratoire ou une lampe de poche avec du papier pour éclairer l’abeille. Ensuite, placez une lumière LED placée dans le champ de la caméra pour indiquer quand l’odeur de stimulus est délivrée.

Dans une hotte, préparez des cartouches d’odeurs, qui serviront à stimuler les abeilles lors des enregistrements vidéo. Positionnez la source de diffusion d’odeurs près du tube du harnais, en prenant soin de ne pas obstruer la vue de la caméra. Placez une source d’aspiration opposée à la source d’odeur pour éliminer les odeurs de stimulus et allumez-la avant la présentation de l’odeur.

Une fois que les abeilles sont maîtrisées et que les préparatifs de la caméra sont terminés, filmez chaque abeille dans chaque condition expérimentale sous forme de fichier vidéo distinct. Ensuite, dans le module de suivi de l’antenne du site d’essaim, cliquez sur le bouton Parcourir pour ouvrir un fichier vidéo. Une fois le fichier vidéo chargé, placez le widget du capteur d’antenne au-dessus de la tête de l’abeille.

Utilisez les icônes de rotation et d’échelle pour ajuster l’alignement du widget. Le widget doit couvrir toute l’amplitude de mouvement de l’antenne de l’abeille. Ensuite, placez le widget du capteur de traitement sur la lumière LED qui indique quand l’odeur de stimulus est délivrée.

Cliquez sur le bouton de lecture dans le coin inférieur gauche pour commencer l’affichage image par image du fichier vidéo. Les points probables de l’antenne et du proboscis seront surlignés en jaune, et les anneaux jaunes indiqueront les extrémités des appendices. Ajustez les curseurs dans la section des filtres pour optimiser la sensibilité du filtre.

Lorsque la sensibilité idéale est atteinte, seuls les appendices de l’abeille seront mis en évidence dans le cadre. Avance rapide dans les parties suivantes de la vidéo pour s’assurer que la sensibilité du filtre est optimisée tout au long de la vidéo. Testez votre installation en réalisant un court exemple vidéo de l’insecte et analysez-le avec le logiciel, à la recherche d’objets en mouvement étrangers détectés par le logiciel.

Ajustez la scène, l’éclairage et l’angle de la caméra jusqu’à ce que le logiciel isole les mouvements des antennes et du proboscis. Après avoir configuré les widgets et les filtres, mettez la vidéo en pause, redémarrez-la et lisez-la du début à la fin. Enfin, développez la section Enregistrer, cliquez sur le bouton Enregistrer les données de suivi et sélectionnez un dossier dans lequel enregistrer le fichier.

Pour valider le logiciel de suivi des appendices, deux évaluateurs humains ont localisé les extrémités des antennes dans 425 images vidéo, qui ont ensuite été analysées par le logiciel. La distance entre les deux évaluateurs humains est démontrée dans cette figure, avec la distance interhumaine et la distance entre les emplacements détectées par le logiciel et les évaluateurs humains sont démontrées avec la distance humaine la plus proche du logiciel. La distance interhumaine était faible pour les images au début, puis a augmenté au cours de la seconde moitié de la vidéo.

Les niveaux de distance humaine les plus proches du logiciel restent constants tout au long de la vidéo. 23 abeilles mellifères femelles ont été exposées à cinq conditions d’odeur différentes, et les vidéos des essais ont été analysées à l’aide du logiciel de suivi des appendices. À l’exception de la condition de contrôle, le logiciel a pu détecter des différences significatives dans les changements d’angle moyens des antennes après exposition à des conditions d’odeur expérimentales.

De plus, les cartes de densité d’angle d’antenne ont révélé des groupes de préférences d’emplacement d’antenne. Les grappes rouges sur la carte indiquent que les antennes préfèrent s’éloigner de la source d’odeur peu de temps après l’apparition de l’odeur et préférer les angles vers la source d’odeur peu de temps après la fin de l’odeur. Lors de cette procédure, il est important de se rappeler d’inspecter soigneusement chaque scène vidéo avant l’enregistrement pour un placement et un éclairage optimaux des abeilles.

De plus, il est important de marquer les cadres de diffusion des odeurs avec un indicateur visuel. Après avoir effectué cette procédure, d’autres méthodes, telles que le conditionnement des odeurs, peuvent être effectuées. Cette procédure est également utile pour explorer les réponses innées chez les abeilles mellifères et d’autres insectes.

N’oubliez pas que travailler avec des abeilles et certains produits chimiques peut être dangereux. Un équipement de protection individuelle approprié doit toujours être porté lors de l’exécution de cette procédure. Une fois maîtrisée, cette procédure peut être utilisée pour obtenir efficacement des données de mouvement d’antenne et de trompe pour un grand nombre d’insectes et dans des conditions expérimentales.

Swarm Sight, le logiciel open source utilisé dans cette procédure, peut être obtenu auprès de swarmsight.org.