昆虫に行動可塑性を調査するためのテングザルの拡張レスポンスプロトコル：基本、生物医学および農業研究への応用

ミツバチ(Apis mellifera)のために開発されたテング拡張応答(PER)条件付けプロトコルは、多くの昆虫種における学習のいくつかの異なるメカニズムを研究するための生態学的に関連性があり、容易に定量化可能な手段を提供します。

この手順の全体的な目標は、ミツバチの食物に対する単純な反射的反応の行動条件付けを実装する方法を示すことです。これは、最初にミツバチを捕まえ、ハーネスで拘束し、少量の秘密の溶液を与えてから、ミツバチが拘束に慣れるようにすることで達成されます。次に、ビーズは、アンテナがショ糖で触れられたときに十分な動機を示すコンディショニングのために選択されます。

コンディショニング中、匂いの提示はショ糖報酬とペアになり、コンディショニングされた反応を誘発します。次に、非強化試験では、反応の有無、反応の潜伏時間、および反応の持続時間を測定します。最後のステップは、データ分析と、コンディショニングとテスト試行のグラフィカルな表示です。

この手法は、ミツバチの生物学の研究にうまく適用されており、健康学習行動は農薬などの破壊的な治療に特に敏感であるため、これらのタイプの治療がミツバチの行動に及ぼす影響を亜致死レベルで評価することが可能になります。この手法を視覚的に示することで、効果的なコンディショニングに必要な刺激タイミングと、効果を低下させる一般的なエラーを理解するのに役立ちます。この方法に不慣れな個人は、プロトコールと周囲の条件の両方に必要な細部への注意に苦労するでしょう。

まず、コロニーの入り口から働きバチを集めます。出発前に立ち止まるとき、または採餌から戻るときに、働きバチを捕まえます。バイアルごとに1匹の蜂のみを捕獲します。逃げを防ぐために、蓋を固定しながら、バイアルの開口部を水平または下に向けて保持します。

ミツバチが集まったら、研究室に戻り、一度に数本のバイアルを氷水スラリーに入れます。ミツバチが動かなくなったら、露出過多を避けるためにすぐにバイアルを氷から取り出し、ミツバチを拘束ハーネスに入れます。ミツバチの背側の胸部をホルダーの切断部分に向け、頭を上部のすぐ上に向けてミツバチを拘束します。

ミツバチをそっと押して、口の部分がホルダーの端からはみ出します。背側の頭部と胸部の間にガムテープを滑り込ませ、自由端をホルダーの側面にしっかりと取り付けます。ハーネスのテープが滑らかでぴんと張っていることを確認してください。

ミツバチホルダーの前面とテープの間に目立った隙間があってはなりません。隙間があると、ミツバチは自分の胸部を適切に伸ばすことができないか、逃げることができる可能性があります。ミツバチがハーネスから回復するまで約30分待ってから給餌します。

次に、トレーニングエリアからかなり離れた場所で、給餌とコンディショニングの合間に、各ミツバチに約3〜4マイクロリットルの0.5モルスクロースを与えます。ミツバチを実験室の静かな場所と、濡れたペーパータオルのあるプラスチック容器に入れます。この間、コンディショニングを開始する数分前に、テスタは0.5モルのスクロース溶液の小さな液滴でアンテナに触れることで摂食する動機付けになります。

このテスト中は、餌を与えないでください。彼らがpsisを延長することで応答する場合、おそらく学習に十分な動機があり、プロトコルに使用できます。準備ができたら、ガラス臭シリンジをモデリングクレイホルダーに入れ、幅の広い端の開口部が直接ミツバチと10 E.Theシリンジの端を指すように調整しますミツバチから1〜2センチメートルで、カートリッジをエアストリームチューブに接続し、シリンジの狭い端にバルブシステムを接続するフィッティングをしっかりと配置する必要があります。

各試行の開始時に、ハーネスを装着したミツバチをコンディショニングアリーナのペグに置き、アンテナを直接臭気カートリッジに向けてください。ミツバチをアリーナで15〜25秒間休ませてから、匂いの刺激を開始し、新しい環境に慣れさせます。スタートボタンを押すと、ニオイ配信のタイミング機構が開始されます。

刺激の開始後、無条件の刺激が提示される前に、臭いに対するミツバチの反応を監視します。各試行の後、ミツバチをさらに15〜25秒間コンディショニングエリアで休ませて、初期記憶形成を可能にします。試験後すぐにミツバチを動かすと、各コンディショニング試験の有効性が大幅に低下します。

ショ糖を届けるには、ニオイが現れる間、針の先端をミツバチから2〜3センチ離します。トレーニングアリーナの端を使用して、シリンジを振るのを防ぐと、この動きはミツバチの気を散らす可能性があります。匂い刺激の提示中に給餌信号が鳴ります。

給餌信号が鳴ったらすぐに、蜂がプロボスとして伸びるまでアンテナに軽く触れてから、蜂に餌を与えます。臭気の発現とショ糖の発現のタイミングは重要です。理想的には、これら2つの刺激が一時的に重なる必要があります。

臭いの発現とショ糖の発現の間に数秒以上経過すると、コンディショニングのパフォーマンスが低下します。.条件付けに続いて、強化されていないテスト試行を使用して、ミツバチが条件付けされた関連付けをどの程度覚えているかを評価します。まず、トレーニングエリアの上の三脚にビデオカメラを設置し、カメラをミツバチの頭の前面に合わせ、アンテナとプローブにピントが合うようにします。

匂い刺激の提示を示す小さなLEDライトが、ミツバチの後ろの領域にあり、ビデオで見える場所にあることを確認してくださいが、ミツバチには見えないことを確認してください。これにより、分析中に臭気の発生時間とオフセットを特定できます。最も一貫した結果を得るには、すべてがセットアップされたら、新しく準備された臭気カートリッジをテストに使用します。

前に示したように臭いを提示することからテストを開始します。臭いがする20秒前に録音を開始し、その後少なくとも20秒間録音を続けます。テスト後、ビデオ編集ソフトウェアを使用して、刺激に対する各ミツバチの反応をスコアリングします。

バイナリ スコアリング システムを使用して、psis 拡張応答をスコア付けし、応答を正または負としてスコア付けします。Bの回答を肯定的に採点します。開いた下顎骨の先端を接続して作られた線を超えてBが陽性反応を示すのは、Bが臭気発症後にプロブボアを伸ばしたときだけで、臭気オフセット前にBの反応が陰性としてスコアリングされる場合、試験中にプロボアが伸びていない場合、または臭気物質のオフセット後にプロボアが伸びた場合、 延長までの待ち時間や、条件に対する延長応答応答の数と合計時間など、他のパラメーターを収集できます。

刺激は、その後の条件付け試験よりも増加しました。新規試験臭気に対する応答は、炭素鎖の長さや炭素炭素の位置が刺激と異なり、条件刺激と新規試験臭との差の程度に比例して減少した。これらのデータは、新しい研究者間のばらつきと成功したコンディショニングを示しています。

オクタルに対する反応は、試験を実施するグループによって異なっていた。試験試験では、条件刺激として用いた匂いが最も強い反応を引き出しました。オクタルを条件刺激として用いた場合、メチルサイクロンと比較して試験中の反応が強く、新種の臭気が見られました。

同様に、メチルサイクロンは、条件刺激として使用されたときにより強い応答を示しました。後方ペアリングを使用した場合、条件付け応答は新しい匂いのレベル近くまで減少し、その開発後に成功した条件付けの正確なタイミングの重要性を示しています。この技術は、神経科学の分野の研究者が学習と記憶の神経基盤、およびミツバチなどの昆虫モデル生物を探求する道を開きました。

昆虫、特にミツバチを扱う作業は危険な場合があることを忘れないでください。これらの動物を扱うときは、適切な保護具を着用してください。