Радиочастотная идентификация и Motion-чувствительный Видео Эффективно Автоматизация запись без награды электорального поведения шмелями

Ключевой проблемой в изучении невыученных поведение выбор шмелями и пчелами, что цветоводства наивно, неподготовленные работники не легко ввести тестирование пространство, где предпочтения могут быть измерены. В результате, многие исследователи опираются на менее идеальной техники: предварительно обучение работников, чтобы прокормить внутри испытательной пространстве от якобы нейтральных стимулов, исследователи сочтут, будет отличаться от экспериментальных стимулов. Тем не менее, недавние эксперименты показали, что стимулы, которые, как считалось, быть нейтральными (т.е. стимулы, которые не влияют на дальнейшее поведение выбор в испытательной сессии) повлияли предпочтения самым неожиданным образом ^1. Автоматизированные системы, которые включают радиочастотной идентификации (RFID) ² и движения чувствительных видеозаписи может предложить возможность решить эту проблему. Целью исследования была двоякой: (1) в первую очередь внести свой вклад в литературу по невыученных цветочных предпочтениях шмелями, (2) и во вторую очередь, чтобы евaluate две системы измерения выбор, как записано двумя различными автоматизированными устройствами записи.

Два автоматизированные системы ³ были реализованы в данном исследовании наблюдать невыученных поведение выбор: RFID и движения чувствительных видеозаписи. Два ключевых элементов обеих систем, что выборы не вознаграждены, и на дисплее различных визуальных подсказок можно манипулировать. Движение чувствительного видео (высокой четкости, записи в 1 резолюции МП) не только позволяет непрерывное наблюдение за свободно путешествующие работников в комнате полета, но имеет решающее значение для эффективного наблюдения относительно редких событий ^4.

Исследование вопрос в эксперименте 1 относится к тому, как разные визуальные свойства взаимодействовать при отображении вместе. Это исследование стремится изучить относительную важность образов позиционирования по отношению к типу рисунка. Используя дизайн 2 х 2, радиальные (то есть, солнечных лучей) и концентрические (т.е. быка евы) Типы рисунков размещаются либо централизованно или по периферии на искусственный цветок (рисунок 1 для примеров стимулов). RFID считыватели, встроенные в этих специально разработанных искусственных цветов раздражители, и шмели получают RFID позволило теги, которые позволяют нам записывать каждую помеченную работника, который входит в искусственный цветок стимул. RFID наблюдения работает по механизму считывания (построен в искусственных цветов) посылающего сигналы на радиочастотах (13,56 МГц в данном случае), которые модулированного наличием пассивных меток. Читатель может обнаружить и записать эти сигнальные модуляций, которые слегка различаются по тегам позволяющих тегов уникальную идентификацию.

Вопросы эксперименте 2 являются втрое. Во-первых, это цветок-запись, если судить по RFID, и посадки, если судить по видеозаписям эквивалентные критерии выбора? Выбор измеряется в разных точках (посадки для видео, и запись цветок для RFID), которые могут перевести в различных мерпредпочтения. Во-вторых, то, что это эффект центральный против периферийного расположения? Не известно, является ли работники будут выбирать центральную картину, если были представлены комбинация, состоящая из двух радиальных моделей в разных положениях (рис 4б). В-третьих, то, что относительная важность позиции шаблона против типа образов? Иными словами, будет шмели приземлиться на моделях предпочтительного типа образов, или предпочтительного позиции шаблона? Пчелы могут предпочесть центрально-радиальной к периферийному-концентрической модели, но предпочтение может быть связано с типом рисунка или его центрального расположения. В этом эксперименте, две переменные были друг против друга ⁵ (рис 4в, г).

В эксперименте 2, мы использовали движения чувствительных видеозаписи на цветочных, как раздражители. Искусственные цветы были размещены внутри полета клетке, и движения чувствительных видеокамер высокой четкости были указал на эти цветы из Фронт и верхний. Более конкретно, два видеокамеры были расположены таким образом, чтобы захватить вид спереди каждого из двух раздражителей в пространстве тестирования. Дополнительным видеокамера была расположена между стимулами для записи зависания поведение сверху, и захватили поведение с обеих искусственных цветов. Шмели были определены с помощью цифровых меток, которые могут быть прочитаны на высокой четкости видео клипов. Зависание, наблюдались antennation и посадочные поведения.

Уход Комитет животных из Университета Оттавы одобрил наш экспериментальный протокол, который очерчивает меры безопасности для персонала, работающего с пчелами.

1. Тестирование окружающей среды Подготовка

1. Подготовка пустое пространство (изолированные комнаты, или металл-экран, покрытый полета клетку) 2 м х 2 м х 2 м.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Если в комнате выбирается в качестве испытательного пространства, обеспечить, чтобы пчелы не могут убежать через окна, места под дверями и обменные воздуховодов.
2. Добавить маленькие точки входа (например, отверстия ок. 2 см в диаметре) в полете клетке, где пчелы могут входить и выходить из испытаний пространство без препятствий. Разработка механизма для блокирования точек доступа, чтобы держать пчел из космоса испытание в периоды, зарезервированных для обслуживания и настройки оборудования.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Мы использовали Bombus недотроги CRESSON работников.
3. Подключите один или два колонии ящики для тестирования пространстве, используя разъем. Убедитесь, что мертвая пчела не может чтобы разъем.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Здесь используются два типа подключения структуры: деревянный "мост" структуру с стекло верхней крышке, и сетка трубку. Они легко моются, и они обеспечивают сцепление для пчел.
4. Поместите два искусственных держателей цветочных внутри испытательной пространстве.
   1. Поместите держатели цветок в центре тестирования пространстве, или прикрепить их к стене.
   2. Подключите "2K6 головы" RFID считыватель к верхней части цилиндрической части искусственного цветка, используя клейкую ленту (рисунок 1 для позиционирования). Используйте 1,2 м высокий деревянный стенд, к которому приложить искусственные цветы.
      ПРИМЕЧАНИЕ: В верхней части стенда должны оснащены механизмом крепления, где искусственные цветы можно подключить. Смотрите рисунок 2 для схематического рисунка
5. Добавить высокочастотный (мин. 200 Гц) люминесцентные светильники адекватно осветить тестирования-пространство. Используйте высокочастотный электронный балласт, чтобы гарантировать, что LigHT мерцание выше визуальный мерцания слияния порога шмелей ^»6.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Здесь, использовать 12 дневного люминесцентные лампы, которые производят около 1200 интенсивность Lux света для пространства 2 х 2 х 2 м.

Рисунок 1. RFID Искусственные цветы Дизайн. Принципиальная схема RFID-включен искусственный цветок, используемой в эксперименте 1. читателя RFID отдыхал на вершине открытого цилиндра через центр цветка. Стимулов узоры и должности:. периферической концентрические, б. Центрально-концентрические, с. периферической радиальная и d. Центрально-радиальная. Эта цифра была изменена с Орбана и др. ^11.

Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

2. Шмель колонии Подготовка

1. По прибытии в продаже заказанных колоний, подключить коробку колонии в полете клетке.
2. Предоставить пыльцу (собранную пчелами с различных растений) и сахар-вода (1: 1 по объему) вволю до начала сессий тестирования.
   1. Варить 1 л воды, и перемешивают в том же объеме сахара, чтобы создать Раствор сахара-воды.
   2. Купить пыльцу из пчеловод или коммерческий поставщиком шмелей колоний. Измельчить пыльцу с помощью ступки и пестика, и смешать с медом и водой (по мере необходимости), чтобы сделать его во влажную пасту.
3. Как только начинается эксперимент, обеспечивают 15-40 мл сахарной водой (количество зависит от размера колонии) ежедневно. Продолжать обеспечивать пыльцы вволю. Отрегулируйте количество сахара-воды в соответствии с уровнями хранения в горшки меда.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Поддержание уровня для хранения продуктов питания с низким дает стимул для работников покинуть гнездо искать больше пищи.
4. Разрешить пчелы, чтобы войти в среду тестирования через разъем структуры, как описано на стадии 1.3.
   Примечание: Пчелы свободно перемещаться между гнездом и окружающей среды тестирования в течение всего эксперимента.

3. Подготовка к наблюдению по Радиочастотная идентификация

1. Начало склеивания радиочастотных меток к грудной клетке рабочих, как только приходит колонии, и продолжают в течение всего эксперимента, а новой работыERS появляться.
2. Клеить Техника
   1. Поместите все работники в отдельных контейнерах в течение начального тегов. Классные рабочие в течение примерно 1 часа в холодильнике (примерно 7 ° C), чтобы замедлить их.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Охлаждение рабочих заранее мечения помогает сделать агрессивные колонии более управляемым. Это сводит к минимуму вероятность укусов.
   2. Использование маркировки устройство и нетоксичный клей (предоставленного поставщиком тега), прикрепить RFID тег в грудной клетке работника. Клей RFID метки для работников по мере их появления, в то время как они все еще находятся в стадии неоперившийся (прежде, чем они способны летать).
   3. Подождите, как минимум, 10 мин перед помещением работника обратно в колонию для обеспечения RFID тег не может быть удален с помощью работника.
3. Утилизировать работников, которые не были помечены при их стадии неоперившийся, или работников, которые потеряли свои метки RFID (как видно по остатков клея или лысиной на грудную клетку).
   ПРИМЕЧАНИЕ: Эти пчелы, возможно, имели опыт outsidе колонию.
4. Программное обеспечение RFID-считыватель
   1. Используйте персональный компьютер (ПК) для настройки программного обеспечения считывателя RFID. Изменение формата даты операционной системы, чтобы гггг-мм-дд чч: мм: сс обеспечить загруженные данные RFID правильно закодированы. Настройте программу поставки с RFID читателей, использующих C ++ язык программирования, который позволяет экспортировать данные на RFID считыватель как значения, разделенные запятыми (CSV).
   2. Подключите RFID считыватель к компьютеру с помощью RS-232 к USB разъем. Периодически Скачать данные для читателя RFID, до читателя доходит емкость (до 32000 записей). Используйте читателей RFID на дату, время и тринадцать символов уникальную строку, связанную с каждого тега записи. Импорт загруженный CSV файл в системе управления реляционными базами данных (СУБД).

4. Искусственные цветы Подготовка к RFID сканеры

1. Покупка синий и желтый испечь глину из местного магазина ремесла.
2. Создать блие цилиндр диаметром 1,5 см, и разрезать 1,5 см х 3 см отверстие на стороне.
   Примечание: отверстие на боковой стороне цилиндра будет служить в качестве сосуда для считывания RFID.
3. Создать синий конус с диаметром 8 см на одном конце, и 1,5 см на другом конце.
4. Слияние цилиндр и конус.
5. Создать 20 см и шириной 0,5 см прядь желтой глины.
6. Разрежьте желтую прядь по размеру, и работать в синей конуса и цилиндра.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Радиальные формы потребует 5 см длинные прямые линии, и концентрические формы потребует 4-8 сантиметровые круговые линии.
7. Выпекать глины на 130 ° F до полного закаленные.

5. Подготовка к наблюдению по Motion-чувствительной видеозаписи

1. Начните склеивания цветные пластиковые бирки с цифрами грудной клетки из рабочих пчел, как только колония прибывает, и продолжать в течение всего эксперимента, как появляются новые рабочие.
2. Удалите все работники во время начальной taggiнг заседание для того, чтобы каждый человек получает нумерацию. Место работники назад в колонии сразу после мечения.
   ПРИМЕЧАНИЕ: В отличие от радиочастотных меток, число теги труднее рабочие удалить.
3. С появлением новых рабочих, маркировать их, пока они еще неоперившийся. Пометка частоты меняется в зависимости от состояния колонии цикла, но в среднем около 7-10 рабочих каждые 2-3 дня. Утилизировать работников, которые не были помечены при их стадии неоперившийся, потому что они не могут больше быть цветок-наивным.
4. Система для мечения больше рабочих, чем доступных номеров тега
   ПРИМЕЧАНИЕ: Если эксперимент продолжается в течение нескольких месяцев и участвуют несколько колоний, есть хороший шанс, что доступные номера тегов закончились. Есть около 7 различимые цвета тегов, каждый пронумерованных от 1 до 99 позволяет до 693 одновременно помеченных работников. Эксперимент работает в течение 3 месяцев с использованием 3-4 колонии будут иметь более чем 693 работников в общей сложности, но никогда одновременно жив. <ол>
5. Убедитесь, что метки номера расположены систематически (например, верхняя сторона числа тэгов всегда выравнивается с головой пчелы), особенно для следующих номеров: 6, 9, 66, 69, 99.
6. Удалить мертвых рабочих, и записать их количество тегов, как "освободили". Ведение базы данных номеров тегов и цветов, которые "доступны" или "в использовании", чтобы убедиться, что это уникальный тег не используется на нескольких пчел в то же время.
   Примечание: Дополнительная комбинации тегов может быть получен путем добавления цвета к уже существующие цвета. Например, добавление желтую точку на синей метке с шулер ручкой можно создавать новые комбинации.

1. Дизайн визуальных свойств, используя программное обеспечение для редактирования графики.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, что напечатанная структура может быть разрезан и сложить в конус. Использование геометрические вычисления для получения форму выреза, что приводит к конуса с диаметром 8 см.
2. Распечатать, вырезать и сложить визуального свойства в конус.
3. Клей клипы крепления на стимул (рисунок 2).

7. Статистический анализ

1. В обоих экспериментах, вычислить выбор долю для каждого пчелы (например, конкретная пчела сделал рентгеновские выбор одного цветка из в общей сложности у).
2. Проанализируйте эти пропорции с воспроизведены степень согласия Test ^7.
   Примечание: реплицируются G-тест вычисляет значение гетерогенности _(З), который указывает количество повторов изменчивости (т.е. каждый пчелиного) и объединенного значения (G _р), который указывает общую значимостьвсе выбор пропорции. Значения G сравниваются с χ ² значения в тестах значение.

8. Стимулы Презентация Последовательность

1. Прикрепите искусственные цветы в цветочных стендов внутри испытательной пространстве. Измените сочетание и расположение отображаемых стимулов через равные промежутки времени (например, ежедневно), чтобы избежать последствий местоположение.

9. Изучение Прекращение

1. Поместите колонии в глубоком морозильной камере при -10 ° С в течение 3 дней, чтобы убить пчел.

Эксперимент 1: RFID данных

Все 375 работников колонии были RFID меткой, и 318 из этих работников (85%) вошли в летные клетку в какой-то момент во время исследования. В общей сложности 197 (62% пчел, которые покинули колонию) посетил хотя бы один из четырех искусственных цветов раздражители.

Определение выбора

Выбор был определен в качестве работника, входящего в искусственный цветок (рисунок 1). Мы назвали этот поведение как "цветочный разведки." Это определение выбора является более строгим, чем те, которые используются в литературе, которые, в зависимости от исследования, используют некоторую комбинацию зависания, antennation или посадки. Цветочные разведка является строже определение выбора, потому что он требует, чтобы пчелы посещают не только стимулом при наведении, antennating, и посадка на него, но и исследовать его.

Управление данными

Резюме эксперимента

Четыре-воспроизведены степень согласия тесты проводились на всех вариантов, из пчел "наивного сессии", чтобы сравнить выбор рroportions к теоретической стоимости случайно 7. Наивно сессия пчелы относится к первому условию тестирования, в котором пчела "участие". В G-тесты показывают предпочтение центральной позиционирования (таблица 1) и радиального типа рисунка. Рисунок 4b показывает, что предпочтение картина меняется на противоположную, концентрические модель устанавливается по центру и радиальная картина позиционируется периферии. Тем не менее, если позиционирование должно быть одинаковым, а на фиг.4а и D, предпочтение шаблон к радиальным образом. Рисунок 4 показывает, что относительные пропорции первого выбора для каждого образца для каждой комбинации были сравнимы с пропорциях, показанных для всех вариантов.

Рисунок 4. RFID Экспериментальные результаты. Выбор частоты в тон четыре различные комбинации цветов в эксперименте 1. Темно-коричневые гистограммы показать все варианты от наивного сессии пчелы (левобережная ось у), а светло-коричневые полоски показывают первый выбор каждого работника (правая сторона ось у ). "Все варианты" показать сопоставимые модели на "первым выбором", но с большей статистической мощности. Гистограммы показывают, что позиционирование моделей является более важным, чем тип узора. Центрально помещается образец предпочитали даже если тип модели отображается в противном случае менее предпочтительный концентрической схеме. Звездочки указывают на выбор долю, которая значительно отличается от случая. Заметка. * Р <0,05, ** р <0,01, *** р <0,001. Эта цифра была изменена с Орбана и др. 11.

Таблица 1. выведенный Статистика RFID данных. Эксперимент 1. Эта таблица была изменена с Орбана и др. (2013) 11. G р относится к значительному отклонению группового пропорции от случайно, и G ч относится к испытаниям на индивидуальных различий ( то есть, неоднородность). Пожалуйста, обратитесь к рукописи для более подробной информации о статистических тестов.

Эксперимент 2: Видео Data

В общей сложности 264 вариантов были записаны в четырех условий в течение трех испытательных сессий. Таблица 2 показывает количество работников и выбора вклад от каждой колонии.

Определение выбора

Данные видео позволяет записывать трех типов электорального поведения: зависания, antennation и посадки. Хотя можно наблюдать все три типа поведения, зависания и antennation являются difficuл связать с рядом тега из-за быстрых движений, что видеокамеры с низким разрешением, или низкой скорости не могут записывать. Это имеет решающее значение для использования видеокамеры высокой четкости (хотя это не было доступно для нас, в идеале ставка видеокамера высокого рамки должны быть использованы для снижения размытости), чтобы обеспечить количество тегов, которые могут появиться только на небольшом количестве кадров можно читать , Этот метод также используется для сравнения выбор моделей с техникой RFID, который обнаруживает цветочный разведку.

Соображения чувствительность движения

Одним из ключевых вопросов в производстве успешный эксперимент является конфигурация видеокамер движения чувствительных. Видеокамера, что слишком чувствителен запишет слишком много данных, что является нецелесообразным и может стать очень дорогим, чтобы обработать. Например, первоначально наша видеокамера была вызвана регулярных колебаний в здании (например, люди, проходящие мимо по коридору, кондиционер и т.д.), в результате которой 1R11; 2 действительные точки данных на каждые 150-200 записанных видеоклипов. С другой стороны, еще более серьезной ошибки является низкая чувствительность конфигурации, которые может пропустить данные ключа. Это имеет решающее значение, чтобы настроить все видеокамеры таким же образом, в противном случае, ошибки выборки может исказить результаты.

Резюме эксперимента

Четыре воспроизведены степень согласия тестов обнаружили три группы масштабов, что значительно отклонился от случайно, и один без существенного общую численность (таблица 3 и рисунок 5). (1) Образец важно: значительное предпочтение центральной радиальной-над центральной концентрической-узор был найден (таблица 3). (2) Положение радиальном картины менее важен: презентация Центрально-лучевой и периферической радиальной комбинации не показали существенное отличие от случая. (3) Центральная-радиальная и периферической концентрические сочетание привело к сильным предпочтением кS Центрально-радиальная картина. Центральный-концентрические и радиальные периферической комбинации вызывали значительное преимущество по отношению к периферийной-радиальная рисунком. Шаблон переиграла место. Индивидуальные различия были не-значительным во всех четырех комбинаций (таблица 3).

. Рисунок 5. Движение-Sensitive Видео Результаты частот выбор в четырех различных комбинаций цветов в эксперименте 2. Результаты показывают важность типа рисунка над рисунком позиционирования: предпочтение было отдано даже если узоры были расположены по периферии радиальные узоры. Значения указывают количество вариантов отображаемого рисунка. Звездочки указывают на выбор долю, которая значительно отличается от случая. Заметка. ** Р <0,01, *** р <0,001. Эта цифра была изменена с Орбана 11.

Таблица 2. Описательная статистика Motion-Sensitive видеоданных. Общее количество вариантов, записанных на искусственных цветов в эксперименте 2 для каждой колонии, а число рабочих делая этот выбор. Эта таблица была изменена с Орбана и др. 11. Пожалуйста, обратитесь к рукописидля получения полной информации.

Таблица 3. выведенный Статистика Motion-Sensitive видеоданных. Эксперимент 2. Эта таблица была изменена с Орбана и др. 11. G р относится к значительному отклонению группового пропорции от случайности, и G ч относится к испытаниям на индивидуальных различий ( то есть, неоднородность). Пожалуйста, обратитесь к рукописи для более подробной информации о статистических тестов.

У авторов нет конкурирующих финансовых интересов.