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Condizionamento classico è uno dei paradigmi più consolidati per studiare l'apprendimento e la memoria. Il protocollo che abbiamo presentato qui è un adattamento del paradigma progettato per miele ape lavoratori2,3 e successivamente utilizzato con numerose altre specie, come bombi, mosche della frutta, che usano anche PER come una lettura per l'apprendimento10 ,11e cavallette e formiche, che utilizzano POR e MaLER, rispettivamente12,13. Utilizzando questo protocollo, è possibile addestrare imbrigliate formiche legno per imparare l'associazione tra un segnale visivo e una ricompensa di zucchero e analizzare il mantenimento di questa breve - (10 min) e a medio termine (1 ora) memoria16.
In ogni esperimento comportamentale, è necessario prendere in considerazione i passaggi critici che possono ridurre al minimo la variabilità nelle risposte degli animali. Nel protocollo presentato qui, vengono adottate diverse misure per ridurre al minimo la variabilità prima e durante l'allenamento. Prima dell'inizio degli esperimenti, la Colonia ha bisogno di essere affamato per almeno due giorni e formiche dovrebbero essere selezionate sulla loro volontà di mangiare da una goccia di zucchero nella casella della holding della base. Selezionando le formiche in questo modo è destinato per massimizzare le possibilità di formiche di formazione che sono motivati da sfamare. Un'attenta gestione è anche una considerazione importante, poiché può aiutare a ridurre i livelli di stress, che sconvolge apprendimento se è troppo intenso21. A tal fine, le formiche dovrebbero essere anestetizzate con freddo di rimanere immobili mentre essere imbrigliato, perché qualsiasi movimento (per fuggire) durante questa procedura potrebbe essere una fonte di stress. Inoltre, il contatto tra la formica e la cera deve essere minimo, evitando il contatto tra le antenne e la cera calda o filo, che poteva causare danni. Sebbene queste osservazioni non sono state analizzate formalmente, le antenne sembravano muoversi con un modello specifico durante l'apprendimento.
Durante gli esperimenti, attento consegna dello zucchero è anche importante per mantenere le formiche motivati. Ancora, mentre questo non è stato analizzato formalmente, consegna del cibo brusco sembrava causare ulteriore stress alla formica, che a sua volta ha portato ad una mancanza di motivazione e apprendimento. Inoltre, dovrebbe essere il saccarosio consegnato durante l'addestramento di una concentrazione ridotta (200 g/L) per evitare la sazietà prima della fine dell'addestramento e prova. In questo modo MaLER essere una risposta incondizionata di buon candidato perché, insieme ad un basso rendimento spontaneo di questa risposta per il segnale visivo, esso inoltre non saturare sopra prove. Infine, contrariamente a condizionamento classico la maggior parte studia2,3,5,6,7,8,9,10, 11 , 12 , 13, ci siamo allenati una formica al momento fino alla fine dell'esperimento, lasciando al posto tra prove piuttosto che rimuoverlo per testare un'altra formica. Formazione diverse formiche insieme sembrava per produrre risultati più variabili, che possono essere dovuto ad un aumento dello stress e/o conflitto tra informazioni visive causate dal cambiamento completo del paesaggio. Per ridurre la durata di ciascun esperimento, abbiamo usato un ITI 5 minuti anziché 10 minuti ITI utilizzato nella maggior parte dei studi di condizionamento classico16. Anche se tutte queste considerazioni dovrebbero aiutare a garantire che le formiche sono motivate per nutrire e imparare durante l'allenamento, alcuni variabilità non può essere evitato. Si consiglia di utilizzando le formiche che sembrano avere un comportamento sociale, appetitiva e locomozione normale ed escludendo le formiche dall'analisi al momento che non riescono a nutrirsi di una prova di formazione o di un test.
La natura del CS non è stata testata in questo studio. Anche se abbiamo usato uno stimolo visivo blu perché le formiche dello stesso genere sono sensibili a queste lunghezze d'onda18, altri colori potrebbero anche essere apprese in associazione con una ricompensa. Ulteriori esperimenti sarebbero stato necessario caratterizzare completamente i colori essendo visto e imparato in questo set-up. Questo vale anche per diverse forme e dimensioni del segnale visivo. Non abbiamo testato se è sufficiente per distinguere lo stimolo visivo presentato qui alla distanza dagli occhi delle formiche è stato presentato alla risoluzione spaziale delle formiche. Anche se gli occhi composti di legno formiche sono state descritte in termini di dimensioni e numero di sfaccettature22, a nostra conoscenza, loro risoluzione spaziale non è stata completamente descritta ancora. Tuttavia, questo è stato calcolato per Melophorus Mattarella23. Una simile caratterizzazione delle formiche del legna o gli occhi degli altri insetti testata contribuirebbe ad un'indagine chiara delle caratteristiche del segnale visivo essere osservato e imparato dagli animali. Inoltre, abbiamo incluso movimento quando presentando lo stimolo visivo alla formica, perché ha dimostrato di svolgere un ruolo nell'apprendimento associativo dell'ape mellifica durante il condizionamento classico6. Tuttavia, questo inoltre non è stato testato in questo studio e, a causa della natura di movimento differente di insetti rispetto alla camminata di insetti volanti, differenze tra ape e formica condizionamento classico visual potrebbero essere osservate.
Una nota finale, siamo stati in grado di esaminare la conservazione della memoria a lungo termine perché le formiche non sono sopravvissuto essendo sfruttato per periodi così lunghi dopo l'allenamento. Tuttavia, nella successive serie di esperimenti, abbiamo mantenuto le formiche vivo e motivati a mangiare e imparare quando imbrigliato e lasciato durante la notte in un ambiente buio e umido (posizionando una casella su di loro). Pertanto, questo paradigma potrebbe essere utilizzato per svelare la conservazione della memoria a lungo termine di formiche legna, oltre alla memoria a breve e medio termine.
Con questa semplice procedura adattata da paradigmi generali condizionamento classico, è possibile studiare l'acquisizione e la fidelizzazione di memorie visive nelle formiche legna bardate, che sono stati ampiamente studiate nei paradigmi utilizzando animali liberi di muoversi. Questo paradigma ha il potenziale per essere utilizzato per analizzare le basi neurali di apprendimento visivo in un modello molto ben consolidato per la navigazione dell'insetto.
