Name: 나무 개미에 비주얼 고전 컨디셔닝 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-10-05T14:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 46 s
Description: 학습하세요 나무 개미의 고전 조건화를 통해 시각 학습과 기억 형성을 연구하는 방법을. 고정된 개미를 이용하여 곤충 신경과학 및 탐색 행동을 정밀하게 분석할 수 있습니다.

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저자 톰 Collett 고 Cornelia Buehlmann 수집 및 나무 개미 식민지의 유지 보수에 관한 귀중 한 정보 공유를 위한 감사. 저자는 또한이 문서의 이전 버전에 대 한 코멘트 저스틴 Crevel 감사 합니다.

1. 유지 Formica rufa 식민지
참고:이 연구에 사용 되는 나무 개미 (Formica rufa, L.) 식민지에 Ashdown 숲, 서 섹스, 영국에서 모았다 (N 51 4.680, E 0 1.800). 영국 내에서, 7 월과 8 월 사이 F.이 식민지를 수집 해야 합니다. 둥지의 좋은 비율을 제거 해야 합니다, 그리고 여러 백 노동자와 종족, 식민지를 보장 하기 위해 유지 등의 긴 기간에 대 한 활성 시간 (최대 1 년). 권한 둥지 제거 하기 전에 관련된 기관에서 발견 되어야 한다.
<ol><li>넓은 상자에 나무 개미 식민지 집 (약 135 cm x 70 cm x 35 cm) 12-h 빛: 12에서 소계 (PTFE)의 수 지 (예를 들어, Fluon)에서 21 ° C에서 탈출 개미를 방지 하기 위해 덮여 벽-h 어두운 주기.<ol>
<li>자당 (333 g/L)과 물 물 디스펜서를 사용 하 여 개미를 제공 합니다. 개미 다이어트는 단백질이 풍부 하도록 냉동된 귀뚜라미 2 주 x와 식민지를 피드. 스프레이 둥지 물으로 매일 습기가 유지 하.</li>
		<li>식민지의 위생 상태를 개선 하기 위해 추가 소나무 수 지 때 필요한; 소나무 수 지 나무 개미 식민지17기생을 줄일 수 있습니다. 개미에 어떤 죽은 식민지 회원 보증금을 수 있도록 작은 용기 (직경에서, 5 cm 깊은 약 15 cm) 둥지 안에 배치 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>어떤 실험을 시도 하기 전에 수집 후 적어도 2 주 동안 afore 언급 한 조건에서 개미를 유지. 개미 2 d 그들의 동기 부여 향상 실험 전에 굶 어 둥지에서는 자당을 제거 합니다.</li>
</ol>2. 선택 하 고 개미를 활용
참고: 개미를 활용, 맞춤 홀더 필요 합니다. 이 모델링 점토를 사용 하 여 생성할 수 있습니다 그리고 여 상처와 골 판지 수평으로 그것에 연결 된. 골 판지의 상부 표면 부분적으로 곤충 핀 고정 하는 동안 연결을 허용 하는 왁 스로 코팅 한다. 주의 깊은 취급 훈련 전에 스트레스의 높은 수준에 그들을 겪고 피하기 위해 개미를 활용 하는 경우이 프로토콜 (를 포함 하 여 유지 보수, 수송, 및 실험), 그러나 특히 모든 단계에 대 한 필요 하다.
<ol><li>개미를 먹을 동기를 선택 하려면 작은 상자 안에 자당 (200 g/L)의 한 방울을 슬라이드 배치 (약 14 c m x 8 c m x 5 cm) 벽 PTF 탈출을 방지 하기 위해 수 지로 덮여. 둥지에서 나무 또는 죽은 개미를 운반 하는 개미를 선택 하지 마십시오. 대신, 이들은 더 음식에 대 한 검색을 둥지를 떠나 려 하는 채집 될 가능성이 있기 때문에 개미 둥지의 벽을 크롤 링을 가져가 라.</li>
	<li>상자에서 각 개미를 놓고 자당 드롭에 피드를 보고 싶어 합니다. 않으면, 전송 즉시 포만 방지 하기 위해 또 다른 빈 상자.</li>
	<li>별도 튜브에 각 개미를 전송. 걸거나 각 관 1-2 분, 냉동 실에 최대 5 분 동안 얼음에 개미를 고정 하.</li>
	<li>장소에 그것의 머리와 가슴 사이 공동으로 종이에 컷을 통해 홀더 고정된 개미. 유지 안테나 마분지 위에 왁 스 층에 포함 된 곤충 핀을 사용 하 여 머리의 측에.</li>
	<li>맞춤 난방 요소를 사용 하 여 ant의 머리에는 곤충 핀의 끝을 마분지에 평행 하 게 왁 스. 이 절차 동안, 그들에 게 손해를 발생 시 키 지 않으려면 난방 요소와 안테나 와이어 터치 하지 마십시오.</li>
	<li>말린 후에 왁 스, 안테나를 잡고 곤충 핀을 제거 하 고 조심 스럽게 소유자에서 개미를 제거.</li>
	<li>개미를 잡고 곤충 핀 수정 모델링 점토에 실린더와 개미를 보장, 아래 주문 품 플라스틱 홀더 전형적인 서 자세를 유지 하 고 몸 전체는 자유롭게 이동 하는 수정 프로그램을 제외 하 고 머리.</li>
	<li>훈련 전에 적어도 2 시간에 대 한 어둠 속에서 이용한 개미를 유지.</li>
</ol>3. 학습 및 테스트
<ol><li>
설정, 조건 자극, 그리고 unconditioned 자극
	<ol>
<li>흰색 아크릴 상자 (50 x 50 x 50 cm)는 실험에 대 한 액세스를 허용 하도록 앞에 오픈에 실험을 실시 합니다. 카메라와 함께 개미의 동작을 기록 합니다.<ol>
<li>상자의 상부 표면에 구멍을 통해 바로 위에 개미, 매크로 렌즈와 카메라를 배치 합니다.</li>
			<li>어떤 외부 시각적 효과 줄이기 위해, 방을 광원 아크릴 상자 (두 26 W 빛)의 상단에 직접 가리키고 제외한 어둠 속에서 계속.</li>
		</ol>
</li>
		<li>사각형 사용 하 여 시각적 큐 (CS)으로 밝은 파란색 ( 그림 S1에 스펙트럼) 골 판지 (60 x 45 m m) 바늘, 주사기 (2 mL)에 연결에 그것의 센터에 연결 된 미국 (자당 200 g/L) 수동으로 개미 (그림 1A 및 1B에 전달 ). 참고: 자당 솔루션은 색깔과 냄새 때 물에 녹아 있지 않습니다 어떤 흰 설탕으로 만들 수 있습니다.</li>
		<li>두 가지 유형의 병렬, 짝과 홀 (아래 설명 참조), 무작위 순서로 교육을 실시 합니다. 참고:이 연구에서 우리가 않았다 지불 하지 시각적 표시의 성격에 관심. 큐와 보상 간의 연결에만 계정에 찍은. 색상과 모양 하지 테스트 되었습니다, 그리고 다른 특징을 가진 CS 비슷한 결과 얻을 것 이라고 가능성이 높습니다. 그럼에도 불구 하 고, 파란색 같은 속에서 개미는 파란색18파장에 민감한 표시 되었습니다 때문에 발탁 됐다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
쌍을 이루는 교육 참고: 대응 훈련, CS 및 미국 제공 됩니다 모든 재판에 관련 된 서로 (그림 1C).<ol>
<li>그 개미는 저절로 수행 되지 MaLER는 프레 젠 테이 션 하기 전에 보장 하기 위해 CS를 제시 하기 전에 개미 10 s를 녹음을 시작 합니다. 개미는이 기간 동안 MaLER 수행, 몇 초 동안 재판을 연기. 어떤 개미 지속적으로이 동작을 표시 하는 경우는 분석에서 제외 합니다.</li>
		<li>이동 주사기 + CS ~ 10 개미 앞 s, 바늘의 팁과 개미의 얼굴과 양쪽에 5mm 위의 최대 사이 보관. 이 시간 동안, 이동 바늘의 팁 최대한 가까이 개미의 머리에 하지만 안테나 (그림 1B)를 건드리지 않고. 참고: 모션 꿀벌6시각적 연관 학습에 역할을 보여줘 왔다 때문에 CS를 제시 포함 되었다.</li>
		<li>안테나와 감지는 자당 개미 있도록 mouthparts 자당의 방울을 주사기 끝에서 자당의 한 방울을 스며 나오게 하다 압력을 적용 합니다. 약 5에 대 한 피드 개미 수 s. 참고: 각 재판에서 자당 개미의 금액 하지 이러한 실험에서 통제 되었다. 어떤 개미에 피드 약 5 동안 자유롭게 먹을 수 있도록 충분히 큰 있어야 하는 자당의 드롭 s.</li>
		<li>10이이 절차를 반복 x, 5 분의 ITI. 참고:이 실험에서 개미 돌리 었 다 항상 아크릴 상자 오픈 쪽에 가까운 그들의 오른쪽 눈으로 오른쪽. 따라서, CS는 항상 그들의 오른쪽 측면에서 개미를 접근. 이 학습을 무효화 하지 않습니다, 하지만 절반 왼쪽에 개미 및 어떤 가능한 lateralization 효과 피하기 위해 오른쪽 절반을 설정 하 여이 실험을 수행할 수 있습니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
짝이 없는 훈련 참고:이 훈련으로 구성 되어 제시 개미에는 CS 또는 미국, 되 고,이 두 자극 (그림 1D) 시간이 지남에 따라서, 서로 다른 해리.<ol>
<li>각 재판 전에 개미 10 s를 녹음을 시작 합니다.</li>
		<li>짝된 훈련에서 같은 방식으로 CS를 제시 하지만 개미에는 자당을 제공 하지 마십시오.</li>
		<li>2.5 분 후 미국 CS 연결 없이 주사기를 사용 하 여 (안테나) 감동 또한 mouthparts에 직접 제공 합니다.</li>
		<li>CS의 재판으로 시작 하 고 10이이 절차를 반복 x 재판, 2.5 분의 ITI와 intercalating의 각 유형에 대 한.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
테스트 참고: 테스트 실시 1 x, 어느 10 분 또는 1 시간 후 해야 마지막 훈련 재판; 테스트는 개미 제시는 CS와 아니라 미국 이전 형성 연관 메모리의 멸종을 발생할 수 있습니다.<ol>
<li>테스트 전에 개미 10 s를 녹음을 시작 합니다.</li>
		<li>약 10 개미에 게는 CS를 제시 s.</li>
		<li>개미는 여전히 동기 테스트 후 자당을 제공 하 여 피드를 확인 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. 데이터 수집 및 분석
<ol><li>10 위 개미의 행동 기록 s 각 재판 전에 및 CS 및 미국 프레 젠 테이 션 하는 동안. 모든 시련과 테스트 사후 분석을 위해 기록 됩니다 확인 합니다.</li>
	<li>학습 및 테스트, 하는 동안 만든 녹음을 사용 하 여 점수 10 동안 개미 응답 CS 프레 젠 테이 션의 s.</li>
	<li>개미 응답 CS 프레 젠 테이 션 확장과 mouthparts의 움직임에 따라 동작의 세 가지 유형으로 구분: 전체 확장 운동 (FEM)와 마치 운동 (FE) 없이 전체 확장 또는 부분 확장 (PE)의 먹이 maxilla labium 또는 상 악 palps (그림 2A - 2D). 분석을 위해 단일 응답 (그림 2E)으로 모든 MaLER 종류 그룹.</li>
	<li>모든 시도 테스트에 피드 하지 않았다 어떤 개미를 제외 합니다. 참고: 분석, 개별 개미를 고려 하는 통계적 테스트 것이 좋습니다, 그로 인하여 개인 시간 변화에 대 한 회계. (긍정적인 응답에 대 한 1 및 0 응답을) 이진 방식으로 훈련 기간 동안 개미 응답을 분류할 때 혼합 효과 로지스틱 회귀는 권장16,19. 개미 각 훈련 평가판 또는 테스트, G에 응답의 비율을 비교-시험 또는 피셔의 정확한 시험 좋습니다, 개미 분석된16,20의 수에 따라.</li>
</ol>

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</ol>

저자는 공개 없다.

고전적인 조건 연구 학습 및 메모리를 가장 잘 설립 된 패러다임 중 하나입니다. 우리가 여기에 제시 된 프로토콜은 패러다임의 적응 꿀 꿀벌 노동자2,3 에 대 한 설계 하 고 이후 여러 다른 종, 땅벌, 등 과일 파리, 또한10 학습 한 판독으로 당을 사용 하는 사용 ,11, 메뚜기 및 개미, POR MaLER, 각각12,13를 사용 하 여. 이 프로토콜을 사용 하는 시각적 표시와 설탕 보상 사이 협회를 학습과이 짧은-(10 분) 및 중간 기간 (1 시간)의 보존을 분석을 이용한 나무 개미 훈련 수 메모리16.
어떤 행동 실험에서는 동물 들의 응답에 있는 변화를 최소화할 수 있는 중요 한 단계를 고려 하는 데 필요한입니다. 여기에 제시 된 프로토콜에서 여러 조치 전에, 훈련 중 가변성을 최소화 하기 위해 가져옵니다. 실험 시작 전에 식민지 적어도 2 일 동안 굶 어 하 고 개미 지주 상자에는 설탕에서에서 식사를 그들의 지에 따라 선택 되어야 합니다. 이 방법으로 개미를 선택 피드 동기 훈련 개미의 기회를 극대화 하기 위한 것입니다. 처리도 주의 하는 중요 한 고려 사항은 스트레스 수준을 줄이기 위해 도울 수 있기 때문에,이 방해 학습 그것이 너무 강렬한21. 이 위해 개미 있어 움직이지 무력화 되 고, 하는 동안이 절차 동안 모든 운동 (도 주)에 대 한 스트레스의 원천이 될 수 있기 때문에 감기와 취 한다. 또한, 개미와 왁 스 사이의 접촉 최소화, 안테나와 뜨거운 왁 스 또는 손상을 일으킬 수 있는 와이어 간의 접촉을 피하 해야 합니다. 이러한 관측 하지 분석 된 공식적으로, 비록 안테나 학습 하는 동안 특정 패턴으로 이동 것 같았다.
실험 중 설탕의 주의 배달 개미 동기를 유지 하는 것이 중요 이기도 합니다. 다시,이 아니라 분석 된 공식적으로, 하는 동안 갑작스러운 음식 배달 동기 부여와 학습의 부족에 차례 차례로 지도 개미에 추가적인 스트레스를 일으킬 것 같았다. 또한, 훈련 중에 배달 하는 자당을 피하기 위해 훈련의 끝 전에 포만 감소 된 농도 (200 g/L)의 이어야 한다 및 테스트. MaLER를 시각적 표시에이 응답의 낮은 자연 성능, 함께 그것은 또한 않습니다 하지 포화 재판에 있기 때문에 좋은 후보 무조건 응답 될 수 있습니다. 마지막으로, 대부분 클래식 컨디셔닝 연구2,3,5,6,7,,89,10, 반대 11 , 12 , 13, 우리 훈련 한 개미 당시 실험 끝까지 재판 사이 장소에서 그것을 떠나 보다는 테스트 하는 다른 개미를 제거. 여러 개미를 함께 훈련 스트레스와 경치의 완전 한 변화에 의해 발생 하는 시각적 정보 사이 충돌 증가 될 수 있습니다 더 많은 변수 결과를 보였다. 각 실험 기간을 줄이기 위해, 우리는 대부분 클래식 컨디셔닝 연구16에 사용 10 분 ITI 대신 5 분 ITI를 사용 합니다. 이러한 고려 사항은 도움이 될 모든 개미 공급 하 고 훈련 기간 동안 배울 동기 확인, 비록 일부 변화는 피할 수 없습니다. 그들이 피드 훈련 평가판 또는 테스트에 실패 하는 순간 분석에서 개미를 제외 하 고 정상적인 사회, appetitive, 및 운동 동작 것 개미를 사용 하는 것이 좋습니다.
CS의 본질은이 연구에서 테스트 하지. 우리는 사용 하지만 블루 시각적 자극 같은 속의 개미는 이러한 파장18에 민감한 때문에, 다른 색상 수 있습니다 또한 보상 협회에서 배울 수 있습니다. 추가 실험 본 되 고,이 설정에서 색상 특성을 완벽 하 게 해야 할 것 이다. 이것은 또한 다른 모양 및 시각적인 큐의 크기에 대 한 사실입니다. 개미 공간 해상도에 제시 했다 개미 눈에서 거리에서 여기에서 선물 된 시각적 자극을 구별을 위한 충분 한 것 하는 경우 테스트 하지 했습니다. 나무 개미 겹 눈 크기와 수 면22, 우리의 지식, 설명 되었습니다 비록 그들의 공간 해상도 설명 되지 않은 되어 완전히 아직. 그러나,이 Melophorus magoti23계산 되었습니다. 관찰 하 고 동물에 의해 배운 나무 개미의 유사한 특성, 또는 다른 테스트 곤충의 눈이 시각적 큐의 기능의 명확한 조사에 기여할 것입니다. 또한, 우리는 고전적인 조건6동안 꿀벌 연관 학습에 역할을 보여줘 왔다 때문에 개미를 시각적 자극을 제시 하는 경우 모션을 포함. 그러나, 이것은 또한 테스트 하지이 연구로 하 고, 곤충을 걷기에 비해 곤충 비행의 다른 운동 특성상, 꿀벌과 개미 시각적 고전적인 조건 간의 차이 수 관찰.
최종 메모에서 우리 개미 훈련 후 같은 오랜 기간 동안 무력화 되 살아나지 않았다 때문에 장기 메모리 보존을 검사 하지 못했습니다. 그러나, 실험의 다음 집합에서 우리 개미 살아있는 보관 하 고 먹을 무력화 하 고 왼쪽을 배울 동기 그들 (그들에 상자를 배치) 어둡고 습 한 환경에서 하룻밤 키를 누릅니다. 따라서,이 패러다임 해명 짧은 및 중간 장기 메모리 뿐만 아니라 나무 개미의 장기 메모리 보존 사용 될 수 있습니다.
일반 클래식 컨디셔닝 패러다임에서 적응이 간단한 절차, 그것 수집 및 무료 움직이는 동물을 사용 하 여 패러다임에 널리 연구 이용한 나무 개미에 시각적 기억의 보존 연구 가능 하다. 이 패러다임 곤충 탐색에 대 한 매우 확고 모델에서 시각적 학습의 신경 기초를 분석 하는 데 사용할 가능성이 있다.

An erratum was issued for: <a href="https://www.jove.com/video/58357/visual-classical-conditioning-in-wood-ants">Visual Classical Conditioning in Wood Ants</a>. The Acknowledgments section was updated, and a supplemental figure was added.
The Acknowledgments sections was updated from:
The authors thank Tom Collett and Cornelia Buehlmann for sharing valuable information regarding collection and maintenance of wood ant colonies. The authors also thank Justine Crevel for commenting on previous versions of this article.
to:
The authors thank Tom Collett and Cornelia Buehlmann for sharing information regarding collection and maintenance of wood ant colonies. The authors also thank Justine Crevel for commenting on previous versions of this article, and Nora Nevala for measuring the spectrum intensity of the visual stimulus. This work was supported by a BBSRC grant to JEN (grant number BB/R005036/1). All the data pertaining to this manuscript are published in the University of Sussex Research Data Repository online database (10.25377/sussex.5794386).
The following supplemental figure was added to the end of the Representative Results section:
<img alt="Spectral analysis graph; normalized intensity vs wavelength (nm); spectroscopy data visualization." src="/files/ftp_upload/58357/58357supfig1.jpg" data-altupdatedat="1761830439000" data-alt="Supplemental Figure 1"> 
Figure S1: Normalized intensity of the conditional stimuli (CS). The CS has a peak intensity at 545 nm (in the green range) and another at 435 nm (in the blue range).

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/video/58357/visual-classical-conditioning-in-wood-ants">Visual Classical Conditioning in Wood Ants</a>.&#160;The&#160;Acknowledgments section&#160;was&#160;updated, and a supplemental&#160;figure was added.

Erratum: Visual Classical Conditioning in Wood Ants

곤충은 광범위 하 게 학습 및 메모리 형성1공부에 대 한 모델로 사용 되었습니다. 연구의 특히 성공적인 정 맥 단서를 알게 되 고 정밀 하 게 제어할 수 있는 절제 된 동물의 고전적인 조건을 사용 하 고 조사 학습 및 메모리 underpinning 신경 메커니즘을 연구 합니다. 연구의 대부분은, Apis mellifera꿀벌 노동자의 appetitive 고전적인 조건에 집중 했다. 꿀벌 노동자는 UR 끝 미국에 연관 한 CS 훈련 된다. 이 패러다임, 다케다2 , Bitterman 그 외 여러분 에 의해 원래 개발 3를 통해 UR은 코 확장 반사 (%), 미국 설탕, 이며는 CS는 냄새입니다. 꿀벌은 CS와 미국 사이 협회 학습과이 협회의 장기 메모리를 형성할 수 있다.
꿀벌4후 각 학습을 underpinning 신경 경로 해명 하는 UR로는 당을 사용 하 여 원래 패러다임 사용 되었습니다. 그것은 다른 감각 자극, 시각 자극5,,67를 포함 하 여 혐오 학습 당8 또는 따 끔 확장의 억제를 사용 하 여 통합의 학습을 여러 가지 방법으로 수정 되었습니다. 반사 (SER)9 통해 UR, 그리고 다른 종에서 땅벌10 및 과일 파리11등 학습 테스트. 여러 형식으로 메모리 대형 클래식 컨디셔닝 통해 공부 하고있다, 하지만 여전히이 방법을 사용 하 여 관찰 하기 어려운 학습 visual 종에도 표시 시각적 학습 능력의 높은 학위 구하고, 동안 같은 꿀벌입니다.
최근 연구는 수행 벨 오프닝 응답 (POR)12, 메뚜기 및 개미 Maxilla Labium 확장 반사 (MaLER)13를 수행 하는 등 코가 없는 곤충에 유사한 접근을 적용 했습니다. 이 이미 두 개의 다른 사막 메뚜기 고기에서 군 생 및 메모리 형성 일치 하는 아이디어를 다시 시행 solitarious 형태의 공정 별 먹이 전략을 일치 하는 공정 별 학습 능력을 밝혔다 생태 요구14. 또한, 개미에서 후 각 학습에 대 한 연구 나타났습니다 개미와 꿀벌 사이의 유사성 메모리 형성에 보존, 장기 메모리 유지와 단백질 합성15에 종속 되 고, 훈련 후 72 시간.
원래 패러다임의 이러한 적응 학습 및 메모리 형성 많은 modalities와 여러 모델 종에서 공부 될 수 있다. 이것은 메모리 형성 일반적인 곤충의 메커니즘을 식별 뿐만 아니라 학습 및 다른 종에서 메모리의 특정 생태를 반영 하는 차이 식별 하는 데 필수적 이다. 여기 설명 하는 프로토콜의 주요 목표는 널리 공부 개미 종, Formica rufa시각적 조건부 자극을 사용 하 여 고전적인 조건 실험을 수행 하는 방법을 제공 하는. 그것은 비주얼 클래식 컨디셔닝 패러다임의 적응 그것도 나무 개미16, 시각적 학습의 우리의 연구에서 발급 됩니다.

<table><tbody><tr><td>Fluon</td><td>Blades Biological Ltd, 영국 에덴브리지,</td><td>ACS 109; ACS 112; ACS 114</td><td>곤충이 탈출하는 것을 방지하기 위해</td></tr><tr><td>Crickets</td><td>Blades Biological Ltd, Edenbridge, UK</td><td>LZJ 217</td><td>단백질 공급원으로 개미 군체에 제공</td></tr><tr><td>Natural Pine Rosin/Resin&nbsp;</td><td>Minerals-water Ltd, Rainham, UK</td><td>500g</td><td>위생을 위해 개미 군체에 제공</td></tr><tr><td>Austerlitz Insect Pin</td><td>Fine Science Tools GmbH, Heidelberg, Germany</td><td>26000-40</td><td>개미 하네스용</td></tr><tr><td>고속 카메라</td><td>Edmund Optics Inc., Barrington, USA</td><td>eo-13122M</td><td>MaLER 기록 훈련 및 테스트 중 Macrolens</td></tr><tr><td></td><td>Cannon, Surrey, UK</td><td>EF 100 mm f/2.8 L Macro IS USM</td><td>훈련 및 테스트 중 MaLER 녹음</td></tr><tr><td>Software</td><td>IDS Imaging Development Systems GmbH</td><td>uEye64</td><td>MaLER 교육 및 테스트 중 블루</td></tr><tr><td>카드보드</td><td>john smith's at Union Store, University of Sussex</td><td>JACK-PJM41358</td><td>Constitutes de conditional stimulus</td></tr><tr><td>Syringe</td><td>Fisher Scientific LTD, Loughborough, UK</td><td>BD&nbsp; 플라스티팍&nbsp; 300185케이스; 제품 코드.12369289</td><td>US 및 CS (첨부) 프레젠테이션</td></tr><tr><td>바늘 (0.5 x 16 mm)</td><td>Fisher Scientific LTD, Loughborough, UK</td><td>BD Microlance 300600; 상품 코드:10442204</td><td>US and CS (Attached) presentation</td></tr></tbody></table>

나무 개미에 비주얼 고전 컨디셔닝

Visual Classical Conditioning in Wood Ants

곤충의 여러 종 모델 시스템을 공부 하는 학습 및 메모리 형성 되고있다. 이용한 곤충과 클래식 컨디셔닝 패러다임을 구현 하는 연구 조사 개인 배울 정확한 단서와 기본 학습 신경 메커니즘에 대 한 중요 한 되었습니다 많은 연구 초점을 자유롭게 이동 하는 동물에, 및 메모리 대형입니다. 여기 선물이 evoking 클래식 컨디셔닝 통해 나무 개미에 시각적 연관 학습을 위한 프로토콜. 이 패러다임에서는 개미는 무력화 하 고 시각적 큐 (블루 골 판지), 조건 자극 (CS), appetitive 설탕 보상, 무조건 자극 (미국)와 함께 제시. 개미는 Maxilla Labium 확장 반사 (MaLER), 학습에 대 한 판독으로 사용 될 수 있는 무조건적인 응답 (UR)를 수행 합니다. 10 타석, 5 분 intertrial 간격 (ITI)으로 구분 된 훈련에 의하여 이루어져 있다. 개미는 또한 10 분 또는 1 시간 교육 후 메모리 보존에 대 한 테스트. 이 프로토콜 분석, 정밀 하 고 제어 된 방식으로, 비주얼 메모리 형성의 세부 사항 및 나무 개미에 학습 및 메모리의 신경 기초 연구자 수 있도록 가능성이 있다.

고전적인 조건 실험 동안에 CS 동물에 자발적인 응답을 유도 하지 해야 합니다. 우리가 실시 한 실험에서 단지 3%-4%의 개미 첫 재판, 훈련 이전에 시각적 표시에 대 한 응답에서 MaLER 수행. 짝된 훈련을 진행 했다 개미는 CS에 대 한 응답에 점점 더 많은 MaLER 수행 (그림 3A; 로지스틱 회귀, N = 51, 자유도 (df) 507, = z = 5.949, p &lt; 0.01). 짝 개미는 CS에 응답 하는 비율이 약 50%, 이후 3 번째 재판에서 plateaued. 그와 반대로, 짝이 없는 개미 보여준 더 중요 한 훈련 중 MaLER에 증가 (그림 3B; 로지스틱 회귀, N = 29, df = 287, z 0.758, p = 0.45 =). 시각적 표시에 대 한 응답에서 MaLER의 발생은 보다 교육 홀 짝 중 상당히 높은 (로지스틱 회귀, N = 80, df = 796, z =-5.306, p &lt; 0.01), 있던 첫 번째 (표 1)를 제외 하 고 모든 재판에 대 한 사실.
그들의 짧은-, 중간 메모리15검사, 개미 실험 하였다 10 분 또는 1 시간 마지막 훈련 재판 후. 두 테스트에 대 한 개미는 CS에 대 한 응답에서 MaLER 수행의 비율 때 훨씬 더 높은 그들은 보다는 홀 짝 훈련 (그림 3C 와 3D; 겪고 했다 표 1)입니다.
훈련, 개별 개미 중 수와 MaLER 그들은 (그림 4A 및 4B) 표시의 종류에 상당한 변화를 보였다. 대부분 개미 있는 그들은 응답 하 고 있는 그들은 하지 않았다 재판을 번갈아 하는 동안 짝된 개미의 14%만 이후, 두 번째 나 세 번째 재판에서 모든 재판에 대응. 개미 반응 그 훈련 시험에는 그들은 확장 하 고 그들의 mouthparts 이동도 다양 합니다. 따라서, 우리는 세 가지 유형으로 MaLER 분할: FEM, 철, 또는 PE. 일반적으로, 개미 수행 FEM 또는 PE 철 보다 더 자주. 그러나, 단지 몇 가지 개미 수행 일관 되 게 동일한 유형의 응답; 대부분의 경우, 개미 (그림 4) 수행 MaLER의 종류에 약간의 일관성을 보여주었다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58357/58357fig1.jpg"> 그림 1 : 실험 및 훈련 제도. (A) 수정 곤충 핀에 왁 스로 개미를 모델링에 연결 된 찰 흙 실린더 (오렌지) 및 장소 자연 주의적인 입장을 허용 하도록 아래 맞춤 홀더. 카메라 바로 아래 2 개의 광원에 의해 조명 흰색 아크릴 상자 안에 놓습니다. Unconditioned 자극 (미국), 설탕 보상을 제공 하 여 주사기에 부착 된 골 판지 (파란색 사각형) 조건 자극 (CS)으로 사용 합니다. 삽입 홀더에 개미의 근접 보기를 보여 줍니다. (B) 주사기의 바늘은 개미의 머리에 하지만이 회로도 같이 안테나를 건드리지 않고 최대한 가까이 이동 합니다. 중 하나는 (C)를 통해 기차 개미 한 쌍 또는 (D) 짝이 없는 훈련. 이 그림에서 페르난데스 외 수정 되었습니다. 16. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58357/58357fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58357/58357fig2.jpg"> 그림 2 : 나무 개미는 Maxilla Labium 확장 응답. 비디오 녹화에서 개별 프레임 훈련 동안 개미 입 부분 움직임을 보여줍니다. (A)이이 패널 응답을 보여줍니다. (B)이이 패널에는 glossa maxilla labium 종료의 전체 확장 (FE)을 보여줍니다. (C)이이 패널 표시만 상 악 palpus와 부분 확장 (PE)를 보여줍니다. (D)이이 패널 maxilla labium 구조의 부분 확장 (PE)을 보여 줍니다. (E) 개미 대응된 훈련을 받고 (N = 51) PE (밝은 갈색) 또는 FE (중간 갈색)는 운동 (FEM, 다크 브라운), 전체 확장을 수행. 이 그림에서 페르난데스 외 수정 되었습니다. 16. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58357/58357fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58357/58357fig3.jpg"> 그림 3 : 개미 양식 시각적 큐의 연관 기억 설탕 보상 대응 나무. (A) 짝된 개미 비율 (N = 51) 훈련을 통해 증가 크게 MaLER CS 프레 젠 테이 션에 대 한 응답에서 수행. (B) 개미 MaLER 수행의 백분율 증가 하지 않았다 크게 짝이 없는 훈련을 통해 (N = 29). 개미 했다 테스트 (C) 10 분 (짝: N = 15; 홀: N = 15) 또는 (D) 1 시간 (짝: N = 15; 홀: N = 14) 마지막 훈련 재판 후. 개미는 CS에 응답 하는 동안 및 쌍 또는 짝이 없는 훈련 후의 비율 브라운 또는 회색, 각각 표시 됩니다. 세 가지 유형의 MaLER (FEM), 매체 (FE), 어둡고 빛 (PE) 음색에 표시 됩니다. 이 그림에서 페르난데스 외 수정 되었습니다. 16. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58357/58357fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58357/58357fig4.jpg"> 그림 4 : 훈련 기간 동안 개미의 개별 성능. 이러한 패널 표시 개별 공연 (A)의 짝된 개미와 (B) 짝이 없는 개미. 세 가지 유형의 MaLER 다크 (FEM), 매체 (FE), 빛 (PE) 브라운 또는 회색에 표시 됩니다. 이 그림에서 페르난데스 외 수정 되었습니다. 16. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58357/58357fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>평가판</td>
			<td>N</td>
			<td>df</td>
			<td>G (조정)</td>
			<td>P</td>
		</tr>
<tr>
<td>1</td>
			<td>80</td>
			<td>na</td>
			<td>na</td>
			<td>&gt; 0.1</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>80</td>
			<td>1</td>
			<td>3.86</td>
			<td>&lt; 0.05</td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>80</td>
			<td>1</td>
			<td>8.41</td>
			<td>&lt; 0.01</td>
		</tr>
<tr>
<td>4</td>
			<td>80</td>
			<td>1</td>
			<td>6.63</td>
			<td>&lt; 0.01</td>
		</tr>
<tr>
<td>5</td>
			<td>80</td>
			<td>1</td>
			<td>8.41</td>
			<td>&lt; 0.01</td>
		</tr>
<tr>
<td>6</td>
			<td>80</td>
			<td>1</td>
			<td>7.5</td>
			<td>&lt; 0.01</td>
		</tr>
<tr>
<td>7</td>
			<td>80</td>
			<td>1</td>
			<td>10.69</td>
			<td>&lt; 0.01</td>
		</tr>
<tr>
<td>8</td>
			<td>80</td>
			<td>1</td>
			<td>11.76</td>
			<td>&lt; 0.01</td>
		</tr>
<tr>
<td>9</td>
			<td>80</td>
			<td>1</td>
			<td>17.13</td>
			<td>&lt; 0.01</td>
		</tr>
<tr>
<td>10</td>
			<td>80</td>
			<td>1</td>
			<td>17.13</td>
			<td>&lt; 0.01</td>
		</tr>
<tr>
<td>10 분</td>
			<td>59</td>
			<td>1</td>
			<td>5.5</td>
			<td>&lt; 0.05</td>
		</tr>
<tr>
<td>1 h</td>
			<td>59</td>
			<td>1</td>
			<td>4.42</td>
			<td>&lt; 0.05</td>
		</tr>
</tbody></table>표 1: MaLER 응답 받은 했다 개미 사이 CS의 비교 및 각 시도 및 테스트에 대 한 훈련, 짝이 없는 개미 (N), 자유도 (df), G수-테스트의 독립 (G)과 p-값이 표시 됩니다. 첫 번째 재판은 피셔의 정확한 시험 분석 했다. 이 테이블 페르난데스 외 에서 수정 되었습니다. 16.

우리는 자유롭게 개인 이동 불가능 분석의 수준에서 시각적 학습 및 메모리 형성 연구에 연구를 이용한 개미 클래식 컨디셔닝에 대 한 프로토콜을 제시.

Several species of insects have become model systems for studying learning and memory formation. Although many studies focus on freely moving animals, ...

이 기술의 일반적인 장점은 시각적 기억이 자유로운 움직이는 나무 개미보다는 고정된 방식으로 조절된 방식으로 연구될 수 있다는 것입니다. 이 방법은 곤충 탐색을 위한 아주 잘 확립된 모형에서 시각 학습의 신경 기초를 조사하는 데 사용될 가능성이 있습니다. 먹을 동기를 부여개미를 선택하려면 벽을 덮고 있는 형광이 있는 작은 상자 안에 자당 한 방울이 있는 슬라이드를 놓습니다.그런 다음 선택한 개미를 상자에 넣고 자당 드롭에 공급되는지 기다립니다. 개미가 자당 드롭에 공급하면 즉시 빈 상자로 전송합니다. 그 후 각 개미를 별도의 튜브로 옮기고 튜브를 냉동실에 잠깐 넣어 개미를 고정시합니다.고정된 개미를 골판지의 컷을 통해 홀더에 놓고 머리와 흉부 사이의 관절로 잡습니다. 그런 다음 곤충 핀을 사용하여 안테나가 머리 측면에 남아 있는지 확인합니다. 맞춤형 가열 요소를 사용하여 왁스를 녹여 곤충 핀 끝을 개미의 머리에 부착하여 골판지와 평행하게 합니다.왁스가 건조한 후, 안테나에서 곤충 핀을 제거하고 홀더에서 개미를 조심스럽게 제거합니다. 다음으로, 개미를 모델링 점토 실린더에 고정하고 그 아래에 맞춤형 플라스틱 홀더를 고정합니다. 개미가 전형적인 스탠딩 자세를 유지하고 머리를 제외한 전신이 자유롭게 움직일 수 있는지 확인합니다.먼저, 개미 홀더 바로 위에 흰색 아크릴 상자 위에 매크로 렌즈가 있는 카메라를 배치하고 개미를 상자 안에 홀더에 놓습니다. 그런 다음, 바늘과 자당으로 채워진 주사기, 무조건 자극, 밝은 파란색 판지 사각형, 조건부 자극에 부착하여 시각적 신호로 사용하십시오. 페어링 된 트레이닝의 경우 조건부 자극을 제시하기 전에 개미 10 초 녹화를 시작합니다.개미가 이 시간 동안 막실라 라비움 확장 반사 또는 MaLER를 수행하는 경우 몇 초 동안 재판을 연기하십시오. 10초 동안 개미 앞에서 조건부 자극으로 주사기를 이동합니다. 그런 다음 주사기에서 한 방울의 자당한 방울을 발산하고 개미에게 5초 동안 먹이를 주냅니다.각 시험 사이에 5분씩 페어링된 교육 절차를 10회 반복합니다. 페어링되지 않은 교육의 경우 시험 10초 전에 비디오 녹화를 시작합니다. 이어서, 이전에 설명한 바와 같이 조건부 자극을 제시한다.2.5분 후, 무조건 적인 자당 자극을 파란색 판지 없이 주사기로 개미의 입에 직접 전달합니다. 교육 시험이 완료되면 테스트 단계 10초 전에 카메라 녹화를 시작합니다. 그런 다음 조건부 자극을 개미에게 10초 동안 제시합니다.시험이 끝난 후에, 개미가 아직도 공급동기가 있는지 확인하기 위하여 개미에게 자당무조건 자극을 전달합니다. 훈련 및 테스트 중에 만든 레코딩을 사용하여 조건부 자극 프리젠 테이션의 10 초 동안 개미의 응답을 점수. 마지막으로 조건부 자극 프리젠 테이션 동안 개미의 반응을 세 가지 범주로 분리하고, 마치 먹이기와 함께 전체 확장, 움직임없이 전체 확장, 또는 맥실라 라듐 또는 상악찰의 부분 연장.이 프로토콜에서, 짝훈련을 받은 개미는 조건부 자극에 응하여 점점 더 많은 MaLER를 수행했습니다. 반대로, 짝을 이루지 않은 개미는 훈련 도중 MaLER에 있는 중요한 증가를 보여주지 않았습니다. 그들의 단기 및 중간 기억을 검토하기 위하여는, 개미는 마지막 훈련 시험 후에 10 분 또는 1 시간 중 하나를 시험했습니다.두 테스트 모두 조건부 자극에 대한 응답으로 MaLER를 수행하는 개미의 비율이 짝을 이루는 훈련을 받았을 때 더 높았습니다. MaLER 응답은 FEM, FE 및 PE의 세 가지 범주로 나뉩니다. 일반적으로 개미는 FE보다 FEM 또는 PE를 더 자주 수행했습니다. 그러나, 몇몇 개미만이 일관되게 동일한 유형의 반응을 보였습니다. 이 절차를 시도하는 동안, 특히 하네스 하는 동안 스트레스 수준 및 잠재적인 손상을 줄이기 위해 개미를 주의 깊게 처리 하는 것이 중요 하다.이 절차를 적용함으로써, 다른 시각적 자극은 나무 개미가 시각적 기억을 형성하는 데 사용하는 속성을 조사하기 위해 사용할 수 있습니다. 개발 후,이 기술은 곤충 신경 과학 및 탐색 분야의 연구자들이 마이크로파를 위한 나무 개미와 시각적 인 연관된 기억을 탐구하는 길을 열어줍니다.

visual-classical-conditioning-in-wood-ants

Research

연구

JoVE Journal

Behavior

행동

우리는 마약 조직의 응용 프로그램에서 꿀벌의 후각 appetitive 에어컨 패러다임 (아피스 mellifera)의 행동 약리학 방법을 구현하는 방법을 보여줍니다. 이 방법은 메커니즘 기본 학습과 간단하고 안정적​​인 방식으로 메모리 형성의 조사를 허용합니다.

꿀벌의 코 확장 응답 클래식 컨디셔닝에 Behavioural 약리학 ( 아피스 mellifera)

이 프로토콜에서 우리는 상태로 촉각 자극에 꿀벌을 밝혀와 고급 규모의 antennal 샘플링 패턴의 운동학을 분석하는 차원 모션 캡처 기술을 소개하는 방법을 보여줍니다.

촉각 시설과 꿀벌에 Antennal 샘플링 전략의 움직임 분석 (<em&gt; API를 mellifera</em&gt; L.)

머리를 고정한 쥐의 수염 신호 눈 깜빡임 조절을 위해 여기에 제시된 제제는 쥐가 원통형 러닝머신에서 걸을 수 있도록 하면서 특정 수염을 정확하게 자극합니다. 수염 자극 조건 자극(CS)과 안와 주위 충격 무조건 자극(US)을 짝을 이루면 이 장치에서 신뢰할 수 있는 연관 학습이 가능합니다.

머리 고정 쥐의 수염-신호 Eyeblink 클래식 컨디셔닝

여기에서 우리는 Drosophila 학습 및 기억의 맥락에서 pre-및/또는 후성 칼슘이 구상될 수 있는 프로토콜을 제시합니다. 합성 국소화 된 칼슘 센서를 사용하여 생체 내 칼슘 이미징은 이러한 유형의 연관 학습의 기초가되는 시냅스 가소성이 결정될 수 있도록 고전적인 후각 조절 패러다임과 결합됩니다.

초파리 멜라노가스터에서 학습 유발 시냅스 가소성의 생체 내 광학 칼슘 이미징

방어 행동 응답은 위협 강도, 근접성 및 노출 컨텍스트에 따라 다행입니다. 이러한 요인에 기초하여, 우리는 개별 과목 내에서 조건된 동결 및 비행 행동 사이의 명확한 전환을 유도하는 고전적인 컨디셔닝 패러다임을 개발했습니다. 이 모델은 불안, 공황 및 외상 후 스트레스 장애와 관련된 병리를 이해하는 데 중요합니다.

동결 및 비행 행동을 연구하는 새로운 파블로비안 공포 컨디셔닝 패러다임

우리는 이전에 Caenorhabditis elegans 가 각각 대량 및 간격 훈련을 통해 단기 및 장기 연관 기억을 형성하는 프로토콜을 개발했습니다. 여기에서는 1- 프로판올과 염산을 각각 조건 자극과 무조건 자극으로 짝을 지어 혐오 연관 기억을 형성함으로써 C. elegans 의 컨디셔닝에 대한 자세한 프로토콜을 설명합니다.

Caenorhabditis elegans에서 두 가지 화학 물질을 짝을 지어 혐오스러운 연관 학습 및 기억 형성

학습 및 기억과 같은 인지 과정 중 세포 활동을 연구하는 데 있어 중요한 장벽은 생체 내 이미징 준비를 위해 마취제를 사용하는 것입니다. 마취는 초파리(Drosophila)를 포함한 여러 모델에서 단기 기억과 인지를 손상시킵니다.이 연구는 마취 없이 생체 내 이미징을 위해 성인 초파리를 준비하는 독특한 방법을 제시합니다.

생체 내 마취되지 않은 초파리 성충의 신경 활동 이미징

이 문서에서는 마우스에서 학습 공포와 메모리를 평가하기 위해 비디오 분석 시스템을 사용하여 상황과 큐 공포 조건화 시험을위한 프로토콜을 제시한다.

마우스에서 비디오 분석 시스템을 사용하여 콘텐츠 및 시작됨 공포 컨디셔닝 테스트

다음 실험에서 우리는 쥐의 추적 공포 조건화위한 프로토콜을 설명합니다. 연상 메모리의이 유형은 중립 자극과 무조건 자극을 분리 트레이스 기간을 포함한다.

생쥐의 공포 컨디셔닝을 추적

그것은 복부 영상 스트림에서 하향식 (top-down) 신호가 운동에 어떻게 영향을 미치는지 명확하지 않다. 우리는 3D 깊이 반전 환상을 대상으로 모터의 동작을 테스트 할 수있는 패러다임을 개발했다. 큰 차이는 환상과 진실 된보기 상태에서 의도적으로, 목표 지향적 움직임과 자동 작업 모두에서보고됩니다.

모터 동작 톱 다운 비주얼 프로세스의 영향을 탐색하는 방법

학습하세요 나무 개미의 고전 조건화를 통해 시각 학습과 기억 형성을 연구하는 방법을. 고정된 개미를 이용하여 곤충 신경과학 및 탐색 행동을 정밀하게 분석할 수 있습니다.

나무 개미에 비주얼 고전 컨디셔닝

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