Identyfikacja radiowa i wideo wrażliwe na ruch skutecznie automatyzują rejestrowanie nienagradzanych zachowań wybranych przez trzmiele

Ogólnym celem tych procedur jest zautomatyzowanie obserwacji zachowań pszczół wybieranych przy sztucznych kwiatach. Osiąga się to poprzez uprzednie przyklejenie znacznika identyfikacyjnego do wszystkich pszczół w kolonii za pomocą plastikowych znaczników numerycznych lub znaczników RFID, w zależności od protokołu. Drugim krokiem jest ustawienie kamer czułych na ruch lub czytników RFID w przestrzeni testowej.

Następnie sztuczne kwiaty zajmują miejsce w przestrzeni testowej. Ostatnim krokiem jest zapewnienie koloniom B dostępu do przestrzeni testowej. Ostatecznie generowana jest duża baza danych zapisów składająca się z czasu i miejsca każdej wizyty kwiatowej.

Główną przewagą tych technik nad innymi metodami, takimi jak ręczne rejestrowanie obserwacji w czasie rzeczywistym, jest to, że techniki te umożliwiają nam badanie zachowania pszczół, które nigdy jeszcze nie doświadczyły nagród na kwiatach. Pszczoły potrzebują czasu, aby odkryć kwiaty, czasami nawet dni. Nasze metody pozwalają nam uchwycić te bardzo rzadkie zdarzenia.

Możemy rejestrować aktywność całej kolonii trzmieli w sposób ciągły przez dłuższy czas i z dużą precyzją. Może to pomóc nam odpowiedzieć na kluczowe pytania w zachowaniu owadów dotyczące pochodzenia różnic indywidualnych. Środowiskiem testowym dla tego protokołu musi być odizolowane pomieszczenie lub klatka lotnicza z metalowym ekranem o pojemności dwóch metrów sześciennych na klatce lotu.

Mały otwór o średnicy niklu lub około dwóch centymetrów służy pszczołom jako punkt wejścia i wyjścia. Pszczoła. Kolonie są połączone z przestrzenią testową za pomocą kanału, który jest wystarczająco szeroki, aby umożliwić jednoczesną cyrkulację kilku pszczół. Przewody rurowe sitowe są idealne, ponieważ zapewniają dobrą przyczepność podczas tych eksperymentów.

Pszczoły swobodnie poruszają się między klatką lotu a skrzynką kolonijną za pośrednictwem tych przewodów w przestrzeni testowej to dwa uchwyty do umieszczania sztucznych kwiatów. Są to drewniane stojaki o wysokości 1,2 metra umieszczone na środku przestrzeni lub przymocowane do ściany. W górnej części stojaka znajduje się mechanizm, który służy do przytrzymywania kwiatów.

W trakcie eksperymentu lokalizacje posiadaczy są okresowo zmieniane, aby zapobiec wprowadzaniu artefaktów efektu pozycji. Podczas eksperymentów RFID, sześciokątna głowica 2K jest instalowana na specjalnie zaprojektowanym sztucznym kwiatku do eksperymentów z kolorowymi znacznikami. Kamery wrażliwe na ruch są umieszczone dwa metry od sztucznych kwiatów.

Przestrzeń testowa jest oświetlona lampami fluorescencyjnymi generującymi co najmniej 1 200 luksów natężenia, ponieważ pszczoły mogą wykryć migotanie zwykłych lamp fluorescencyjnych, podczas eksperymentu należy użyć specjalistycznych stateczników wysokiej częstotliwości migoczących z częstotliwością ponad 200 Hz. Pracownicy są oznaczani na klatce piersiowej za pomocą znaczników RFID, wybierają ich do indywidualnych pojemników, gdy wyjdą ze swoich kokonów i gdy są jeszcze w stanie uśpienia i nie są w stanie latać, wezwij ich na około godzinę w lodówce ustawionej na siedem stopni Celsjusza. Zminimalizuje to ryzyko użądlenia podczas tagowania.

Po schłodzeniu nałóż unikalny tag RFID na każdego pracownika za pomocą nietoksycznego kleju. Pozostaw klej do wyschnięcia na co najmniej 10 minut przed ponownym wprowadzeniem robotnicy do kolonii. Wszyscy pracownicy, którzy unikają znakowania lub zgubili swój identyfikator RFID, muszą zostać usunięci.

Kiedy w eksperymencie sztuczne konstrukcje kwiatowe mogą być wykonane przez warsztat mechaniczny, są one następnie wyłożone kolorową gliną. Zwykły niebieski sztuczny kwiat jest podstawowym szablonem, do którego dodawane są różne cechy wizualne. Jedną z cech wizualnych jest projekt wykorzystujący cienką wyściółkę z żółtej gliny.

Szczelina w cylindrycznej części sztucznego kwiatu łatwo zatrzaskuje się na czytniku RFID. Konstrukcja bodźca kwiatowego ma kluczowe znaczenie. Przestrzeń wewnętrzna musi być na tyle duża, aby wszystkie trzmiele mogły wspiąć się do środka, ale na tyle mała, aby znacznik na trzmielu znajdował się w odległości od trzech do czterech milimetrów od czytnika.

Co więcej, sztuczny kwiat musi być zaprojektowany tak, aby wyświetlał właściwości wizualne w taki sposób, aby nie było zakłóceń między cylindrem a częściami szopa. Alternatywą dla tagów RFID są kolorowe zawieszki numeryczne. Znaczniki te są również stosowane u pszczół robotnic wkrótce po wyjściu z kokonów.

Jedną z zalet w stosunku do tagów RFID jest to, że pszczołom trudniej jest je usunąć. Podobnie jak w przypadku znakowania RFID, usuń wszystkie robotnice z kolonii i zadzwoń do nich przed znakowaniem. Później. Po rozpoczęciu eksperymentu i zarejestrowaniu zachowania pszczół pojawią się nowe robotnice, które będą musiały zostać oznaczone.

Zazwyczaj co dwa do trzech dni pojawia się od siedmiu do dziesięciu nowych robotnic, aby zarejestrować dane pszczół oznaczonych kolorem. Kamery wideo wrażliwe na ruch muszą być skierowane na każdy kwiat spoza środowiska testowego. Mogą to być kamery z protokołem internetowym o rozdzielczości co najmniej jednego megapiksela i modyfikacji światła.

Wymień standardowy obiektyw na bardzo ogniskowy obiektyw o średnicy 1.8 milimetra, aby zapewnić lepszą ostrość i możliwość powiększenia kwiatu. Ustaw ostrość na innym aparacie, aby uchwycić obszar przed dwoma kwiatami. Ta kamera jest umieszczona około pół metra nad kwiatami.

Rejestruje zachowania, które występują przed lądowaniem, w tym unoszenie się w powietrzu, a nawet intonację. Kolonia składająca się z 375 pracowników została oznaczona za pomocą identyfikatorów RFID. 85% z nich weszło do klatki podczas badania, a 62% tych pszczół zbadało również jeden z czterech bodźców kwiatowych.

Zostało to ocenione jako najechanie na Intonację, lądowanie i eksplorację. W wyniku eksperymentu zarejestrowano około 300 000 zdarzeń, które były przechowywane w bazie danych myszy w świecie. Wykazano, że preferowany jest wzór radialny zamiast wzoru koncentrycznego.

Wzór promieniowy odwrócił się jednak, gdy wzór koncentryczny został umieszczony w środku kwiatu, a wzór promieniowy był obwodowy. W drugim eksperymencie pszczoły zostały oznaczone kolorowymi numerami i sfilmowane kamerami czułymi na ruch. W tym eksperymencie preferowano kwiaty o centralnym umieszczeniu w kształcie promieniowym nad centralnie umieszczonym wzorem koncentrycznym. Kwiecie.

Umiejscowienie wzoru na kwiatku nie miało znaczenia. Procedury te pozwalają nam empirycznie przetestować przewidywania teoretyczne oferowane przez modelowanie obliczeniowe i sztuczną inteligencję na temat charakterystyki przetwarzania informacji wzrokowych przez małe mózgi. Na przykład nienadzorowane sieci neuronowe zostały wykorzystane do wygenerowania prognoz dotyczących preferencji dotyczących symetrii, które przetestowaliśmy przy użyciu naszych zautomatyzowanych metod.

Zachowanie trzmieli opuszczających swoją kolonię po raz pierwszy jest zaniedbanym obszarem badań, a niektóre z przeszkód w badaniach mają charakter metodologiczny. Techniki, które opisaliśmy w tym filmie, szczególnie dobrze nadają się do badania zachowania trzmieli, które po raz pierwszy opuszczają swoją kolonię i szukają pożywienia. Specyfikacja RFID. Tagowanie i nagrania wideo wrażliwe na ruch są obecnie wykorzystywane przez psychologów i biologów do badania nowych pytań, które do niedawna były poza zasięgiem.