Condicionado tátil e Análise do Movimento de estratégias de amostragem antenais de abelhas ( Apis mellifera L.)

Os objetivos gerais deste procedimento são mostrar como condicionar as abelhas a estímulos táteis e introduzir uma técnica de captura de movimento 2D para analisar a cinemática de escala fina e 10 padrões de amostragem. No início, o procedimento requer a captura de abelhas voando livremente na frente de sua colmeia. O segundo passo é aproveitar as abelhas em tubos de metal e ocluir seus olhos com tinta branca.

Em seguida, as abelhas são treinadas para estímulos táteis usando o procedimento clássico de condicionamento. A etapa final é registrar o movimento de uma antena da abelha condicionada com uma câmera de vídeo digital. Em última análise, a captura de movimento 2D no MATLAB é usada para analisar mudanças no comportamento do movimento de uma antena em abelhas após paradigmas de aprendizado tátil associativo e não associativo.

Este método pode ser usado para estudar a discriminação tátil e a percepção em várias espécies alteráveis. Ele pode diferenciar mudanças devido ao aprendizado tátil não associativo de mudanças que ocorrem a partir do aprendizado associativo, como durante o condicionamento. Geralmente, indivíduos novos neste método terão dificuldades porque as abelhas precisam ser manuseadas com muito cuidado e o momento do procedimento de condicionamento tátil é crítico.

O método pode ajudar a responder a perguntas-chave no campo da detecção de toque ativo. Ele usa um comportamento reflexo natural como um comportamento de relato, permitindo-nos dizer se o animal pode ou não discriminar entre dois estímulos táteis. Para começar, colete abelhas diretamente da entrada da colmeia.

Capture cada abelha em um frasco de vidro fechado com um tampão de espuma e leve-o imediatamente ao laboratório para posterior manuseio no laboratório. Resumidamente, resfrie as abelhas em uma geladeira de quatro graus Celsius até que comecem a mostrar sinais de imobilidade. Primeiro, imobilize cada abelha em um tubo de metal.

Coloque fita adesiva ao redor da cabeça e do tórax e sobre o abdômen. Confirme se o probo e uma antena são livremente móveis para obstruir a visão da abelha. Pinte os olhos compostos e o selli com tinta branca.

Coloque uma pequena gota de cera derretida entre a cabeça e a fita para evitar que a cabeça se mova. Durante as gravações. Para facilitar a identificação, marque a fita de cada abelha com um número e coloque o tubo em uma atmosfera úmida para evitar a desidratação.

Por fim, use uma seringa cheia de solução de sacarose a 30% para alimentar cada abelha por cinco segundos e deixe-as se recuperar por 30 minutos. Antes de iniciar o protocolo de condicionamento tátil, antes do condicionamento, teste cada B para a resposta de extensão psis ou PER. Para fazer isso, aplique um estímulo de sacarose a 30% nas antenas para uma resposta correta.

A ponta do psis tem que cruzar uma linha virtual entre as mandíbulas abertas. Apenas abelhas com PER correto são usadas para o estudo. Para o condicionamento tátil, estruturas de superfície metálica são usadas como estímulo condicionado ou cs.

Sua superfície pode ser lisa ou ranhurada para criar uma textura diferente. O estímulo incondicionado ou US é uma solução de sacarose a 30%. Coloque o cubo de latão em um suporte em um micro manipulador.

Isso permitirá o posicionamento exato durante o procedimento de condicionamento. Uma vez que o estímulo tátil tenha sido montado, coloque uma abelha na frente do micro manipulador. Em seguida, posicione lentamente os Cs de forma que a superfície do estímulo tátil fique paralela à cabeça da abelha.

A abelha deve ser capaz de escanear o estímulo tátil em uma posição confortável com uma antena. Para iniciar o procedimento de condicionamento, permita que o cordão escaneie o estímulo tátil por cinco segundos. Após os primeiros três segundos, use uma seringa para apresentar uma gota da solução de sacarose a 30% sob os probos.

Use a ponta da seringa para levantar suavemente o probus. Essa estimulação deve provocar o PER não condicionado. Permita que a abelha lamba a sacarose.

Recompensa por um segundo. Prossiga com o procedimento de condicionamento até que a abelha receba cinco emparelhamentos. Após os primeiros emparelhamentos recompensados, as abelhas devem começar a responder à apresentação do CS por extensão de seu psis, indicando que esperam a próxima recompensa.

Uma psis totalmente estendida observada a qualquer momento durante os primeiros três segundos de apresentação do estímulo tátil antes da apresentação da sacarose é pontuada como uma resposta positiva. Finalmente, uma curva de aprendizado é gerada para um grupo de abelhas. Para isso, a porcentagem de abelhas que apresentam o PER durante a apresentação do CS é plotada para cada ensaio.

Após o condicionamento, uma câmera de vídeo digital com uma lente macro adequada é usada para registrar os movimentos da antena. Aqui usamos uma câmera basler a 602 F, equipada com uma lente VZM 200 de especificação técnica operada a 50 quadros por segundo por meio de uma conexão de fio de fogo, ajustamos a câmera de forma que a abelha aproveitada e o estímulo tátil sejam visíveis. Em seguida, calibre a câmera tirando fotos únicas de um tabuleiro de xadrez calibrado de diferentes orientações.

Use um software especializado com uma ferramenta de calibração de câmera para analisar as imagens. Uma vez calibrado, coloque um único B fixo abaixo da lente da câmera e apresente o estímulo tátil. Como mostrado anteriormente.

Registre o movimento de vedação enquanto a abelha está escaneando o objeto. Uma vez que os dados tenham sido coletados, o MATLAB é usado para definir o fundo da imagem primeiro, calcular o valor médio da escala de cinza ao longo do tempo para cada pixel. Objetos estáticos como a cabeça fixa da abelha e o estímulo tátil constituirão o fundo da imagem subtraindo o fundo da imagem de cada quadro das partes móveis do vídeo.

Idealmente, as antenas da abelha são isoladas como as únicas áreas de valores diferentes de zero para processamento posterior. As duas maiores áreas com valores de pixel diferentes de zero são consideradas as antenas an. Uma máscara é criada para localizar as pontas da antena e para toda a imagem para reduzir a quantidade de erro.

Uma combinação de ferramentas de erosão e dilatação de imagem é aplicada uma vez que essas técnicas tenham reduzido o nível de ruído. Uma função de máscara binária é usada para agrupar as áreas desconexas. O centro de gravidade é calculado para os dois maiores desses aglomerados, a fim de distinguir entre a antena esquerda e a direita.

Aqui, eles são rotulados em vermelho e verde. Finalmente, a ponta da antena para cada antena pode ser definida como o pixel em um cluster com o maior valor na direção proximal para distal, é criado um histograma bidimensional que mostra a distribuição espacial da ponta mostrada. Aqui está a curva de aprendizado do condicionamento tátil de PER no forjador de pólen.

A porcentagem de respostas positivas após o primeiro emparelhamento foi significativamente maior quando comparada ao comportamento espontâneo, e a curva de aprendizado mostra saturação após a terceira recompensa. Neste exemplo, o movimento da ponta anal tanto no grupo condicionado quanto no ingênuo foi registrado por um minuto na presença ou ausência do estímulo tátil observado. Aqui estão os movimentos espontâneos de um túnel antes da apresentação do estímulo.

O absa mostra a posição lateral da ponta do túnel, enquanto a ordenada mostra a posição distal. A escala de cores indica a porcentagem de tempo que a ponta anin passou em um determinado local. Amarelo indica locais muito frequentes locais vermelhos, menos frequentes e pretos estão fora de alcance.

Esses dados mostram que tanto o grupo quanto o grupo condicionado mudaram seu padrão de movimento antal na presença de um estímulo tátil em comparação com seu comportamento espontâneo. Observe que a região amarela retangular perto da superfície do estímulo indica que a ponta do calcanhar da formiga passou muito tempo amostrando a superfície. As abelhas do grupo condicionado passaram significativamente mais tempo com a ponta da antena na área do estímulo do que as abelhas ingênuas.

Após este procedimento, métodos eletrofisiológicos e farmacológicos podem ser encontrados para responder a perguntas adicionais como: qual é a base neurofisiológica para o comportamento de toque ativo em abelhas após seu desenvolvimento? Essa técnica de condicionamento tátil abriu caminho para pesquisadores no campo da detecção ativa do toque explorarem vários aspectos da discriminação de estímulos táteis, mas também da aprendizagem tátil e da memória em Alpha Pots. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como analisar a busca tátil ativa e a amostragem de movimentos e insetos.

Observe que a análise de movimento pode ser expandida para análise tridimensional se pelo menos uma câmera adicional for adicionada em sincronia à primeira.