Condizionata tattile e Analisi del Movimento di strategie di campionamento antennale di api mellifere ( Apis mellifera L.)

Gli obiettivi generali di questa procedura sono mostrare come condizionare le api a stimoli tattili e introdurre una tecnica di motion capture 2D per analizzare la cinematica di scala fine e 10 modelli di campionamento. All'inizio, la procedura richiede la cattura di api in volo libero davanti al loro alveare. Il secondo passo consiste nell'imbrigliare le api in tubi di metallo e occludere i loro occhi con vernice bianca.

Successivamente, le api vengono addestrate allo stimolo tattile utilizzando la classica procedura di condizionamento. Il passaggio finale consiste nel registrare il movimento dell'antenna dell'ape condizionata con una videocamera digitale. In definitiva, il motion capture 2D in MATLAB viene utilizzato per analizzare i cambiamenti nel comportamento del movimento di un'antenna nelle api mellifere dopo paradigmi di apprendimento tattile associativo e non associativo.

Questo metodo può essere utilizzato per studiare la discriminazione tattile e la percezione in varie specie alterabili. Può differenziare i cambiamenti dovuti all'apprendimento tattile non associativo dai cambiamenti che si verificano dall'apprendimento associativo, come durante il condizionamento. In generale, le persone che non conoscono questo metodo avranno difficoltà perché le api devono essere maneggiate con molta attenzione e la tempistica della procedura di condizionamento tattile è fondamentale.

Il metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo del rilevamento tattile attivo. Utilizza un comportamento riflesso naturale come comportamento di segnalazione, permettendoci di capire se l'animale può discriminare o meno tra due stimoli tattili. Per iniziare, raccogli le api direttamente dall'ingresso dell'alveare.

Cattura ogni ape in una fiala di vetro chiusa con un tappo di schiuma e portala immediatamente in laboratorio per un'ulteriore manipolazione in laboratorio. Brevemente, raffreddare le api in un frigorifero a quattro gradi Celsius fino a quando non iniziano a mostrare segni di immobilità. Per prima cosa, immobilizza ogni ape su un tubo di metallo.

Posizionare del nastro adesivo intorno alla testa e al torace e sopra l'addome. Verificare che il probo e un'antenna siano liberamente mobili per occludere la visione dell'ape. Dipingi gli occhi composti e i selli con vernice bianca.

Metti una piccola goccia di cera fusa tra la testina e il nastro per evitare che la testina si muova. Durante le registrazioni. Per una più facile identificazione, contrassegnare il nastro di ogni ape mellifera con un numero e posizionare il tubo in un'atmosfera umida per prevenire la disidratazione.

Infine, usa una siringa riempita con una soluzione di saccarosio al 30% per nutrire ogni ape per cinque secondi e lasciarla recuperare per 30 minuti. Prima di iniziare il protocollo di condizionamento tattile, prima del condizionamento, testare ogni B per la risposta all'estensione psis o PER. Per fare ciò, applicare uno stimolo al 30% di saccarosio alle antenne per una risposta corretta.

La punta della psia deve attraversare una linea virtuale tra le mandibole aperte. Per lo studio vengono utilizzate solo api con un PER corretto. Per il condizionamento tattile, le strutture superficiali metalliche vengono utilizzate come stimolo condizionato o cs.

La loro superficie può essere liscia o scanalata per creare una trama diversa. Lo stimolo incondizionato o ecografia è una soluzione di saccarosio al 30%. Posiziona il cubo di ottone in un supporto su un micro manipolatore.

Ciò consentirà un posizionamento esatto durante la procedura di condizionamento. Una volta montato lo stimolo tattile, posizionare un'ape davanti al micro manipolatore. Quindi, posiziona lentamente le C in modo che la superficie dello stimolo tattile sia parallela alla testa dell'ape.

L'ape dovrebbe essere in grado di scansionare lo stimolo tattile in una posizione comoda con entrambe le antenne. Per iniziare la procedura di condizionamento, lasciare che la perlina esegua la scansione dello stimolo tattile per cinque secondi. Dopo i primi tre secondi, utilizzare una siringa per presentare una gocciolina della soluzione di saccarosio al 30% sotto il probo.

Utilizzare la punta della siringa per sollevare delicatamente il probus. Questa stimolazione dovrebbe suscitare il PER incondizionato. Consenti all'ape di leccare il saccarosio.

Ricompensa per un secondo. Procedi con la procedura di condizionamento fino a quando l'ape non riceve cinque accoppiamenti. Dopo i primi accoppiamenti premiati, le api dovrebbero iniziare a rispondere alla presentazione CS estendendo i loro psi, indicando che si aspettano la ricompensa imminente.

Una psisi completamente estesa osservata in qualsiasi momento durante i primi tre secondi di presentazione dello stimolo tattile prima della presentazione del saccarosio viene valutata come risposta positiva. Infine, viene generata una curva di apprendimento per un gruppo di api. Per questo, per ogni prova viene tracciata la percentuale di api che mostrano il PER durante la presentazione CS.

Dopo il condizionamento, viene utilizzata una videocamera digitale con un obiettivo macro adatto per registrare i movimenti dell'antenna. Qui utilizziamo una fotocamera basler a 602 F, dotata di un obiettivo VZM 200 con specifiche tecniche che funziona a 50 fotogrammi al secondo tramite una connessione a filo antincendio, regola la fotocamera in modo tale che l'ape imbrattata e lo stimolo tattile siano visibili. Quindi, calibrare la fotocamera scattando singole foto di una scacchiera calibrata da diversi orientamenti.

Utilizza un software specializzato con uno strumento di calibrazione della fotocamera per analizzare le immagini. Una volta calibrato, posizionare una singola B fissa sotto l'obiettivo della fotocamera e presentare lo stimolo tattile. Come illustrato in precedenza.

Registra il movimento di sigillatura mentre l'ape sta scansionando l'oggetto. Una volta raccolti i dati, MATLAB viene utilizzato per definire prima lo sfondo dell'immagine, calcolare il valore mediano della scala di grigi nel tempo per ogni pixel. Oggetti statici come la testa fissa dell'ape e lo stimolo tattile costituiranno lo sfondo dell'immagine sottraendo lo sfondo dell'immagine da ogni fotogramma le parti mobili del video.

Idealmente, le antenne dell'ape sono isolate come le uniche aree con valori diversi da zero per un'ulteriore elaborazione. Si presume che le due aree più grandi con valori di pixel diversi da zero siano le antenne. Viene creata una maschera per localizzare le punte dell'antenna e per l'intera immagine per ridurre la quantità di errore.

Una volta che queste tecniche hanno ridotto il livello di rumore, viene applicata una combinazione di strumenti di erosione e dilatazione dell'immagine. Una funzione di maschera binaria viene utilizzata per raggruppare le aree disgiunte. Il centro di gravità viene calcolato per i due più grandi di questi ammassi al fine di distinguere tra l'antenna sinistra e quella destra.

Qui, sono etichettati a colori in rosso e verde. Infine, la punta dell'antenna per ogni antenna può essere definita come il pixel in un cluster con il valore più alto in direzione prossimale e distale, viene creato un istogramma bidimensionale che mostra la distribuzione spaziale di una punta mostrata. Ecco la curva di apprendimento del condizionamento tattile del PER nel forgiatore di polline.

La percentuale di risposte positive dopo il primo abbinamento era significativamente più alta rispetto al comportamento spontaneo e la curva di apprendimento mostra saturazione dopo la terza ricompensa. In questo esempio, il movimento della punta anale sia nel gruppo condizionato che in quello naïve è stato registrato per un minuto in presenza o assenza dello stimolo tattile visto. Qui ci sono movimenti spontanei di un tunnel prima della presentazione dello stimolo.

L'absa mostra la posizione laterale della punta di un tunnel mentre l'ordinata mostra la posizione distale. La scala dei colori indica la percentuale di tempo che la punta dell'anina ha trascorso in una determinata posizione. Il giallo indica che le posizioni rosse, meno frequenti e nere sono fuori portata.

Questi dati mostrano che sia il gruppo condizionato che il gruppo condizionato hanno cambiato il loro modello di movimento antale in presenza di uno stimolo tattile rispetto al loro comportamento spontaneo. Si noti che la regione gialla rettangolare vicino alla superficie dello stimolo indica che la punta del tallone della formica ha trascorso molto tempo a campionare la superficie. Le api del gruppo condizionato hanno trascorso molto più tempo con la punta dell'antenna nell'area dello stimolo rispetto alle api ingenue.

Seguendo questa procedura, si possono trovare metodi elettrofisiologici e farmacologici per rispondere a ulteriori domande come: qual è la base neurofisiologica del comportamento tattile attivo nelle api mellifere Dopo il suo sviluppo? Questa tecnica di condizionamento tattile ha aperto la strada ai ricercatori nel campo del rilevamento attivo del tocco per esplorare vari aspetti della discriminazione dello stimolo tattile, ma anche dell'apprendimento tattile e della memoria in Alpha Pots. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come analizzare la ricerca tattile attiva e i movimenti di campionamento e gli insetti.

Si noti che l'analisi del movimento può essere espansa all'analisi tridimensionale se almeno un'ulteriore telecamera viene aggiunta in sincronia alla prima.