Ahşap karıncalar görsel klasik koşullanma

Behavior
 

ERRATUM NOTICE

Summary

Biz araştırmacılar görsel öğrenme ve hafıza oluşumu analizi serbestçe bireyler taşınmasıyla mümkün değil bir düzeyde çalışmaya izin verir klasik koşullanma harnessed karıncalar için bir iletişim kuralı mevcut.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

D. Fernandes, A. S., Buckley, C. L., Niven, J. E. Visual Classical Conditioning in Wood Ants. J. Vis. Exp. (140), e58357, doi:10.3791/58357 (2018).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Böceklerin çeşitli türler için öğrenme ve hafıza oluşumu eğitim sistemleri modellemek haline gelmiştir. Hayvanlar serbestçe hareket birçok çalışma odaklanmak rağmen klasik koşullanma paradigmalar harnessed böcekler ile uygulama çalışmaları için araştırma bireylerin öğrenmek tam ipuçları ve öğrenme temel sinirsel mekanizmalar önemli edilmiştir ve bellek oluşumu. Burada klasik koşullanma yoluyla ahşap karıncalar görsel ilişkisel öğrenmede çağrıştıran bir protokol mevcut. Bu paradigmada, karıncalar harnessed ve bir appetitive şeker ödül, koşulsuz uyarıcı (ABD) eşleştirilmiş görsel bir ipucu (mavi karton), koşullu uyarıcı (CS), mevcuttur. Karıncalar bir üst çene kemiği alt dudak uzantısı refleks (MaLER), bir okuma öğrenme için kullanılabilecek koşulsuz tepki (UR), gerçekleştirmek. Eğitim 5 dakika intertrial aralığı (ITI) tarafından ayrılmış 10 deneme oluşur. Karıncalar da bellek saklama 10 dakika veya 1 saat sonra eğitim için test edilir. Bu iletişim kuralı, görsel hafıza oluşumu ayrıntılarını ve ahşap karıncalar öğrenme ve hafıza oluşumu sinir olarak kesin ve kontrollü bir şekilde çözümlemek araştırmacılar izin potansiyeline sahiptir.

Introduction

Böcekler yoğun öğrenme ve hafıza oluşumu1eğitimi için model olarak kullanılmaya başlandı. Özellikle başarılı bir damar araştırma öğrendim ipuçları üzerinde kesin denetim sağlayan klasik koşullanma ölçülü hayvanların kullanarak içerir ve araştırmacılar öğrenme ve hafıza destek sinirsel mekanizmalar araştırmak için izin verir. Çalışmalar çoğunluğu bal arısı işçiler, Apis melliferaappetitive klasik koşullanma üzerinde odaklanmıştır. Bal arısı işçiler bir CS UR çağrıştıran bir ABD ile ilişkilendirmek için eğitilmiştir. Bu paradigmada, ilk olarak geliştirilen Takeda2 ve Bitterman vd. 3, UR hortum uzantısı refleks (PER) ABD şeker ve CS bir koku. Arılar CS ve ABD arasındaki ilişkiyi öğrenmek ve bu ilişkinin uzun süreli bellek oluşabilir.

PER UR kullanarak özgün paradigma arılar4koku öğrenme destek sinirsel yollar çözülmeye kullanılmıştır. Öğrenme caydırıcı öğrenme bastırılması başına8 ya da Sting uzantısı kullanarak birleştirmek için görsel uyaranlara5,6,7, dahil olmak üzere farklı duyusal uyaranlara, test etmek için çeşitli şekillerde değiştirildi Refleks (SER)9 UR olarak ve öğrenme bumblebees10 ve meyve sinekleri11diğer türlerden test etmek. Her ne kadar bellek oluşumu çeşitli yöntemleri ile klasik koşullanma eğitim gördü, bu yaklaşımı kullanarak gözlemlemek hala zor öğrenme görsel bile türler görsel öğrenme yeteneği yüksek derecede yiyecek arama sırasında gibi gösteriyor ki arıları.

Son yıllarda yapılan çalışmalarda benzer bir yaklaşım Palp açılış yanıtı (POR)12gerçekleştirmek, çekirge ve karıncalar, üst çene kemiği alt dudak uzantısı refleks (MaLER)13gerçekleştirmek gibi bir hortum var mı böcekler için başvurdum. Bu zaten iki farklı çöl locust fenotipleri, sokulgan ve bellek oluşumu eşleşmesi gerekir fikri yeniden uygulayan solitarious formları faz özgü beslenme stratejileri maç aşama özel öğrenme yetenekleri ortaya koymuştur ekolojik ihtiyaçlarını14. Ayrıca, koku karıncalar öğrenmede üzerinde çalışmalar göstermiştir karıncalar ve arıları arasında benzerlikler bellek oluşumu ve saklama, uzun süreli bellek saklamak ile 72 saat sonra eğitim, protein sentezi15üzerinde bağımlı olmak.

Özgün paradigma bu uyarlamaların birçok modeli türü ve birçok yöntemleri ile belirlenmesi öğrenme ve hafıza oluşumu sağladı. Bu bellek oluşumu ortak böcekler için mekanizmalarının belirlenmesi için aynı zamanda öğrenme ve hafıza farklı türlerin belirli ekolojisi yansıtan farklılıklar tanımlamak için gereklidir. Biz burada tarif Protokolü temel amacı klasik koşullanma deneyler bir görsel koşullu uyarıcı yaygın olarak okudu karınca türleri ile Formica rufakullanarak gerçekleştirmek için bir yöntem sağlamaktır. Bu da görsel klasik koşullanma paradigmalar bir uyarlaması ile ahşap karıncalar16, görsel öğrenme bizim çalışma verilir.

Protocol

1. Formica rufa kolonileri korumak

Not: Bu çalışma için kullanılan ahşap karınca (Formica rufa, L.) koloniler Ashdown Orman, Sussex, İngiltere'den toplanmıştır (N 51 4.680, E 0 1.800). Birleşik Krallık içinde Temmuz ve Ağustos ayları arasında F. rufa kolonileri toplanmalıdır. Yuvayı iyi bir kısmı kaldırılmış olması gerekir, birkaç yüz işçi ve damızlık, Koloni emin olmak için sürekli de dahil olmak üzere ve daha uzun süreler için aktif (en fazla bir yıl) zaman. Yuva kaldırma önce ilgili yetkililerden izin alınmalı.

  1. Ahşap karınca koloniler halinde geniş bir kutu ev (yaklaşık 135 cm x 70 cm x 35 cm), 21 ° C'de kaçan gelen karıncalar önlemek için (Örneğin, Fluon) politetrafloroetilin (PTFE) reçine ile 12 saat ışık: 12 altında duvarları-s karanlık döngüsü.
    1. Sukroz (333 g/L) ve su su dağıtıcılar kullanarak karıncalar için sağlar. Karıncalar diyet protein zengin olduğundan emin olmak için koloni donmuş cırcır böcekleri 2 x bir hafta ile beslemek. Yuvayı sprey su ile her gün nemli tutmak için.
    2. Koloni sıhhi koşullarını iyileştirmek için çam reçinesi gerektiğinde ekleyin; çam reçinesi parazitizm ahşap karınca koloniler17azaltır. Küçük bir konteyner (yaklaşık 15 cm çapında ve 5 cm derin) karıncalar herhangi bir ölü koloni üyeleri içinde yatırabilirsiniz içinde yuva yerleştirin.
  2. Karıncalar herhangi bir deney denemeden önce toplama sonra en az 2 hafta için yukarıda belirtilen koşullar altında tutun. Sükroz karıncalar 2 d böylece motivasyonlarını artırma deneyler önce açlıktan yuvadan çıkarın.

2. seçme ve karıncalar Harnessing

Not: karıncalar harnessing için ısmarlama bir tutucu gereklidir. Bu modelleme kil kullanarak inşa edilebilir ve açılış bir kesim ile bir karton yatay olarak bağlı. Karton üst yüzeyine balmumu, böcek süzgeçte sabitleme sırasında bağlanması için izin ile kısmen kaplı olması. Onları eğitim öncesinde stres düzeyi yüksek tutulmasi önlemek için karıncalar, harnessing zaman dikkatli işleme her adımda bu protokol (bakım, taşıma ve deney gibi), ama özellikle gereklidir.

  1. Yemek için motive olan karıncalar seçmek için bir slayt sukroz (200 g/L) bir damla ile küçük bir kutusunun içine yerleştirir (yaklaşık 14 cm x 8 cm x 5 cm) duvarları PTF reçine ile kaçış önlemek için. Ahşap veya ölü karıncalar yuvadan taşıyan karınca seçmeyin. Çünkü yiyecek aramak için toplayıcılar yuvaya bırakmak için çalışıyor olması muhtemel bunlar yerine, yuva, duvarlar kadar dolu karıncalar al.
  2. Her karınca bu kutuya koyun ve sukroz teslimi akışlarını görmek için sabırsızlanıyorum. Eğer işe yararsa, doyma önlemek için başka bir boş kutuya hemen aktarın.
  3. Her karınca için ayrı bir tüp aktarın. Her tüpün karınca hareketsiz için 1-2 min için dondurucu veya 5 dakikaya kadar ezilmiş buz koyun.
  4. Yer tutucu, baş ve göğüs arasında ortak tarafından karton kesme yoluyla immobilize karınca. Anten böcek pimleri karton üzerinde balmumu katmanı katıştırılmış kullanarak baş tarafında kalır emin olun.
  5. Özel yapım ısıtma elemanı bir böcek PIN karıncanın kafa, ucu paralel karton için balmumu için kullanın. Bu yordamı, değil ısıtma elemanı ile anten tel onlara herhangi bir zarar üstlenmeden önlemek için dokunmatik sırasında.
  6. Balmumu kuruduktan sonra anten tutan böcek çiviler kaldırmak ve karınca sahibinden dikkatli bir şekilde çıkarın.
  7. Karınca tutan böcek PIN düzeltmek bir modelleme kil silindir ve karınca sağlanması bir ısmarlama plastik tutucu altındaki bir tipik ayakta duruş korur ve tüm vücut taşımak ücretsizdir düzeltme baş hariç.
  8. Harnessed karıncalar eğitim öncesinde en az 2 h için karanlıkta tut.

3. eğitim ve sınama

  1. Kurulum, şartına uyarıcı ve unconditioned uyarıcı
    1. Beyaz akrilik kutu içinde (50 x 50 x 50 cm), açık deneyci için erişime izin vermek için ön deney. Karıncanın davranış bir kamera ile kayıt.
      1. Karınca, hemen üstüne bir Makro objektifle Kamerası kutusunun üst yüzey bir delikten.
      2. Gerekli olmayan herhangi bir görsel yardımlar azaltmak için karanlıkta bir ışık kaynağı doğrudan akrilik kutu (iki 26-W ışık) tepesine işaret dışında oda tutun.
    2. Görsel bir ipucu (CS) onun merkezinde bir şırınga (2 mL) bağlı bir iğne bağlı bir parlak mavi ( Şekil S1spektrumunda) karton dikdörtgen (60 x 45 mm) ile kullanılan ABD (sukroz 200 g/L) el ile karınca (Şekil 1A ve 1B teslim edilir ).
      Not: renkli ve suda zaman koku yok olması koşuluyla sükroz çözüm herhangi bir beyaz şeker ile yapılabilir.
    3. Eğitim eşleştirilmiş ve (aşağıda) açıklama görmek, randomize bir sırada unpaired paralel, iki türde davranış.
      Not: Bu çalışmada, biz görsel ipucu doğası dikkat etmedi. Yalnızca işaret ve ödül arasındaki ilişkiyi dikkate alınmıştır. Rengi ve şekli değil test edildi ve diğer özelliklere sahip bir CS benzer sonuçlar üretecektir olasıdır. Yine de, aynı cins gelen karıncalar mavi renk18kapak dalga boyları için duyarlı olmak göstermiştir çünkü mavi renk seçildi.
  2. Eşleştirilmiş eğitim
    Not: eşleştirilmiş eğitim, CS ve ABD her deneme olarak, sunulmaktadır birbirleri ile (Şekil 1 c) ilişkili.
    1. Karıncalar kendiliğinden MaLER sunum önce performans değil emin olmak için CS sunmadan önce karıncalar 10 s kaydetmeye başlamak. Karıncalar MaLER bu dönemde gerçekleştirirseniz, deneme için bir kaç saniye ertelemek. Tüm karıncalar sürekli olarak bu davranış gösteriyorsa, çözümleme dışı bırakmak.
    2. Şırınga + CS karınca ~ 10 için önünde hareket ettirmek karıncanın yüz ve maksimum 5 mm yukarıda ve her tarafa arasında s, iğne ucu ile devam etti. Bu süre boyunca, iğne ucu mümkün olduğunca yakın karıncanın kafa ama anten (Şekil 1B) dokunmadan hareket.
      Not: Görsel ilişkisel öğrenme arıları6' bir rol oynamaları için gösterilmiştir çünkü CS sunarken hareket dahil edildi.
    3. Sükroz şırınga ucu tek bir damla terlemek ve sükroz anten ve ağız karınca sükroz algılamaya izin vermek için yanında damla yerleştirmek için basınç uygulayın. Karınca yaklaşık 5 için beslemek izin s.
      Not: Bu deneylerde her davada tüketilen sükroz karıncalar miktarını kontrol değil. Hangi karıncalar üzerinde besleme onları serbestçe yaklaşık 5 için beslemek izin vermek için yeterince büyük olmalıdır sükroz damla s.
    4. Bu yordamı 10 tekrar x, bir ITI 5 dk ile.
      Not: Bu deneylerde, karıncalar her zaman sağa, akrilik kutu açık tarafına yakın onların sağ gözü ile çevrildi. Bu nedenle, CS her zaman onların sağ taraftan karıncalar yaklaştı. Bu öğrenme geçersiz kılmaz rağmen soldaki karıncaların yarı, yarıya herhangi bir olası lateralizasyon etkisi önlemek için sağa çevirerek bu deneyler yapılabilir.
  3. Unpaired eğitim
    Not: Bu eğitim için karıncalar ya CS ya da ABD ayrı ayrı olarak, bu iki uyaranlara sunan oluşur böylece, birbirinden zaman (Şekil 1 d) içinde ayrışmış.
    1. Karıncalar 10 s her davadan önce kaydetmeye başlamak.
    2. Eşleştirilmiş eğitim gibi aynı şekilde CS mevcut ama sükroz karınca için teslim etme.
    3. 2.5 dakika sonra doğrudan bağlı CS kullanarak ağız (aynı zamanda dokunaklı anten) ABD sunmak.
    4. Start ile CS deneme ve bu yordamı 10 tekrar x 2.5 min bir ITI ile enterkalasyon deneme, her tür için.
  4. Test
    Not: Bir test son eğitim deneme sonra yürütülen tek 1 x, ya da 10 dakika veya 1 h olmalıdır; karınca CS ancak değil ABD sunulmaktadır bir test daha önce kurulan ilişkisel hafıza yok neden olabilir.
    1. Test önce karıncalar 10 s kaydetmeye başlamak.
    2. Yaklaşık 10 için ant için CS mevcut s.
    3. Karınca hala testten sonra sükroz sunarak beslemek için motive olduğundan emin olun.

4. veri toplama ve Analizi

  1. Karıncanın davranış, yukarıdan, 10 kayıt s her davadan önce ve CS ve ABD sunumlar sırasında. Tüm denemeler ve testleri için posterior analiz kaydedilir sağlamak.
  2. Eğitim ve sınamak, sırasında yapılan kayıtları kullanarak karıncalar yanıt sırasında 10 puan edinildi s CS sunum.
  3. Davranış uzantısı ve ağız hareketin bağlı olarak üç tür CS sunuya sırasında karıncalar yanıt-e doğru ayırmak: tam çekiş ile hareketi (FEM) besleme sanki, hareketi (FE) olmadan tam uzantısı veya kısmi uzantısı (PE), üst çene kemiği alt dudak veya çene dokunacı (Şekil 2A - 2B). Tüm MaLER türleri tek yanıt olarak (Şekil 2E) Grup çözümlemesi için.
  4. Her deneme ve test, besleme değil mi tüm karıncalar hariç.
    Not: bir analiz için bireysel karıncalar dikkate alır bir istatistiksel test, böylece değişkenlik içindeki bireyler için muhasebe önerilir. (Olumlu yanıt için 1 ve 0 yanıt için) ikili bir şekilde eğitim sırasında karıncalar yanıt-e doğru sınıflandırmak, karışık etkileri ile logistic regresyon tavsiye16,19olur. Karıncalar her eğitim deneme veya test, bir Gyanıt oranı karşılaştırmak için-testi veya Fisher'in kesin tavsiye edilir, karıncalar analiz16,20sayısına bağlı olarak.

Representative Results

Klasik koşullanma deneyler sırasında CS hayvanlar ve spontan bir tepkisine neden gerekir değil. Biz yapılan deneylerde sadece % 3 - % 4'ü karıncalar eğitim öncesinde ilk deneme görsel ipucu cevaben MaLER gerçekleştirilen. Eşleştirilmiş bir eğitim gören karıncalar CS yanıt olarak giderek daha fazla MaLER gerçekleştirilen (Şekil 3A; logistic regresyon, N 51, serbestlik derecesi (df) = 507, = z = 5.949, p < 0,01). CS yanıt eşleştirilmiş karıncalar yüzdesi yaklaşık % 50, üçüncü deneme itibaren monoton. Aksine, Hayır önemli gösterdi unpaired karıncalar MaLER içinde eğitim sırasında artırmak (Şekil 3B; logistic regresyon, N 29, df = 287, = z 0.758, p = 0.45 =). MaLER olay yanıt olarak görsel bir işaret daha eğitim unpaired eşleştirilmiş sırasında önemli ölçüde daha yüksek oldu (logistic regresyon, N = 80, df 796, = z =-5.306, p < 0,01), hangi ilk (Tablo 1) dışında her deneme için de geçerlidir.

Onların kısa ve orta vadeli bellek15incelenmesi için karıncalar test edildi 10 dk veya 1 h son eğitim deneme sonra. Ne zaman onlar unpaired yerine eşlenmiş eğitim (Şekil 3 c ve 3D; geçirmiş her iki test için karıncalar MaLER CS yanıt olarak performans oranı önemli ölçüde daha yüksek Tablo 1).

Eğitim, bireysel karıncalar sırasında önemli varyasyon sayısını ve türünü gösteren (Şekil 4A ve 4B) görüntülenen MaLER gösterdi. Süre en karıncalar onlar yanıt vermek ve hangi onlar vermedi denemeler arasında dönüşümlü olarak eşleştirilmiş karıncalar sadece % 14 her deneme sürümünden itibaren ikinci veya üçüncü deneme içinde cevap verdi. Bu eğitim mahkemelere içinde karıncalar yanıt, hangi onlar genişletilmiş ve onların ağız taşındı derecesi çeşitli. Bu nedenle, biz MaLER üç farklı tipe ayrılır: FEM, FE veya PE. Genellikle, karıncalar FEM veya PE FE daha sık gerçekleştirilen. Ancak, sadece bir kaç karıncalar sürekli olarak gerçekleştirilen bir yanıt aynı türü; Çoğu durumda, karıncalar küçük tutarlılık MaLER türüne (Şekil 4) gerçekleştirilen gösterdi.

Figure 1
Resim 1 : Deneysel kurulum ve eğitim düzeni. (A)düzeltme karınca balmumu bir böcek pin ile bağlı bir modelleme için kil silindir (turuncu) ve yer bir doğal duruş izin vermek için özel yapım bir tutucu altındaki. Doğrudan bir kamera altında iki ışık kaynağı tarafından aydınlatılmış beyaz akrilik kutu içine yerleştirin. Şartına uyarıcı (CS) unconditioned uyarıcı (bizi), şeker ödül sunar şırınga bağlı bir karton (mavi kare) kullanın. İç metin içinde sahibinin bir karınca yakın bir görünümünü gösterir. (B) şırınga ucu iğne mümkün olduğunca yakın karıncanın kafa ama bu şemada gösterildiği gibi anten dokunmadan taşınır. Veya (D) eğitim unpaired tren karıncalar ya (C) ile eşleştirilmiş. Bu rakam Fernandes ve ark. değiştirildi 16. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 2
Resim 2 : Üst çene kemiği alt dudak uzantısı yanıt ahşap karıncalar. Video kayıtları üzerinden tek tek kare eğitim sırasında karıncalar ağız kısmı hareketleri göster. (A) Bu panel yanıt gösterir. (B) Bu panel sonlandırır üst çene kemiği-alt dudak tam bir uzantısıdır (FE) içinde glossa gösterir. (C) Bu panel kısmi uzantısı (PE) ile yalnızca üst palpus görünür gösterir. (D) Bu panel kısmi bir uzantısı (PE) üst çene kemiği alt dudak yapıları gösterir. (E) karıncalar eşleştirilmiş eğitim gören (N = 51) FE (orta kahverengi) bir veya PE (açık kahverengi) hareketi (FEM; koyu kahverengi), tam bir uzantıyla gerçekleştirmek. Bu rakam Fernandes ve ark. değiştirildi 16. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 3
Şekil 3 : Ahşap karıncalar formu görsel bir ipucu ilişkisel anıları eşleştirilmiş bir şeker ödül. (A) eşleştirilmiş karıncalar yüzdesi (N = 51) MaLER yanıt CS tanıtımı için önemli ölçüde performans Eğitim boyunca arttı. (B) karıncalar MaLER performans yüzdesi artış önemli ölçüde unpaired Eğitim boyunca (N = 29). Karıncalar vardı 10 dakika (C) test (eşleştirilmiş: N = 15; unpaired: N = 15) veya (D) 1 saat (eşleştirilmiş: N = 15; unpaired: N = 14) geçen eğitim deneme sonra. Karıncalar sırasında ve eşleştirilmiş veya unpaired eğitimden sonra CS yanıt yüzdesi gösterilir kahverengi ya da gri, anılan sıraya göre. MaLER üç tür karanlık (FEM), Orta (FE) ve ışık (PE) sesleri temsil edilir. Bu rakam Fernandes ve ark. değiştirildi 16. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 4
Şekil 4 : Karıncalar bireysel performans sırasında eğitim. Bu paneller bireysel performansları göster (A) eşleştirilmiş karıncalar ve (B) karıncalar unpaired. MaLER üç tür karanlık (FEM), Orta (FE) ve ışık (PE) kahverengi veya gri temsil edilir. Bu rakam Fernandes ve ark. değiştirildi 16. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Deneme N df G (düzeltilmiş) P
1 80 na na > 0,1
2 80 1 3.86 < 0,05
3 80 1 8,41 < 0,01
4 80 1 6,63 < 0,01
5 80 1 8,41 < 0,01
6 80 1 7.5 < 0,01
7 80 1 10.69 < 0,01
8 80 1 11.76 < 0,01
9 80 1 17.13 < 0,01
10 80 1 17.13 < 0,01
10 dk 59 1 5.5 < 0,05
1 h 59 1 4.42 < 0,05

Tablo 1: CS geçirmiş karıncalar arasında yanıtlarını MaLER karşılaştırılması eşleştirilmiş ve her deneme ve test için eğitim unpaired Karıncalar (N), serbestlik derecesi (df), Gsayısı-test bağımsızlık (G) ve p-değeri gösterilir. İlk deneme bir Fisher'ın tam testi ile analiz edildi. Bu tablo Fernandes ve ark. değiştirildi 16.

Discussion

Klasik koşullanma öğrenme ve bellek çalışmaya en köklü paradigmalar biridir. Biz burada sunulan paradigma bir uyarlaması bal arı işçi2,3 için tasarlanmış ve daha sonra da başına10 öğrenme için bir okuma kullanma meyve sinekleri, bumblebees gibi birçok diğer türler ile kullanılan protokoldür ,11ve çekirgeler ve karıncalar, POR ve MaLER, sırasıyla12,13kullanın. Bu iletişim kuralını kullanan, görsel bir ipucu ve şeker ödül arasındaki ilişkiyi öğrenmek ve bu kısa - (10 dakika) ve orta vadeli (1 saat) tutma çözümlemek için harnessed ahşap karıncalar yetiştirmek mümkündür bellek16.

Davranışsal herhangi bir deneyde, hayvanların yanıt değişkenlik en aza indirebilirsiniz kritik adımları dikkate almak gereklidir. Burada sunulan iletişim kuralında, değişkenliği öncesi ve eğitim sırasında en aza indirmek için çeşitli önlemler alınır. Deneyler başlangıcı önce Koloni en az iki gündür açlıktan ölüyor gerekiyor ve karıncalar holding kutusunda bir şeker damla yemek için istekli olduklarını göre seçilmelidir. Karıncalar bu şekilde seçerek beslemek için motive olan eğitim karıncalar olasılığını en üst düzeye çıkarmak için tasarlanmıştır. Dikkatli stres seviyelerini azaltmaya yardımcı olabilir işleme de önemlidir çünkü, hangi, bu çok yoğun21ise öğrenme bozar. Bu amaçla, karıncalar (için kaçan) herhangi bir hareket bu yordamı sırasında stres kaynağı olabileceğinden harnessed iken, hareketsiz kalmak soğuk ile anestezi. Ayrıca, karınca ve balmumu arasında iletişim antenler ve sıcak balmumu veya zarar verebileceğini tel arasında temas kaçınarak en az olmalıdır. Her ne kadar bu gözlemler resmen analiz değil, belirli bir desen ile öğrenme sırasında taşımak için anten görünüyordu.

Deneyler sırasında dikkatli şeker teslimini de karıncalar motive tutmak önemlidir. Bu resmen değerlendirilmemiş iken, yine, ani gıda teslim sırayla motivasyon ve öğrenme eksikliği için liderliğindeki karınca için ek stres neden gibi görünüyordu. Ayrıca, eğitim sırasında teslim sükroz doyma eğitim sonundan önce önlemek için bir düşük konsantrasyon (200 g/L) olmalıdır ve test. Bu bir düşük kendiliğinden performansını bu yanıt-e doğru görsel ipucu ile birlikte, o da denemeler üzerinde emdirmek değil çünkü iyi aday koşulsuz tepki olması MaLER sağlar. Son olarak, çoğu klasik koşullanma çalışmaları2,3,5,6,7,8,9,10aksine, 11 , 12 , 13, bir karınca o zaman deneme, sonuna kadar denemeler yerinde bırakarak tercihan--dan izale o başka bir karınca test etmek için eğittik. Birlikte birkaç karıncalar eğitim stres ve/veya görsel bilgi tam değişimine tarafından neden arasında çatışma bir artış nedeniyle olabilir daha değişken sonuçlar üretmek için görünüyordu. Her deneme süresini azaltmak için biz 5 dakika ITI kullanılan çoğu klasik koşullanma çalışmaları16' 10 dakika ITI yerine kullanılır. Tüm bu hususlar yardımcı olacaktır karıncalar besleme ve eğitim sırasında öğrenmek için motive olması rağmen bazı değişkenlik kaçınamayız. Biz normal bir sosyal, appetitive ve hareket davranış var gibi karıncalar kullanarak ve karıncalar analizinden eğitim deneme veya test beslemek için başarısız an hariç öneririz.

CS doğası bu çalışmada test değil. Her ne kadar biz-si olmak kullanılmış mavi bir görsel uyarıcı karıncalar aynı cins için bu dalga boylarında18hassas olduğundan, bir ödül ile birlikte diğer renkler de öğrenilmesi. Daha fazla deney tam olarak görmüş ve bu kurulum öğrendim renkleri tanımlamak için gerekli olacaktır. Bu da farklı şekil ve boyutlarda görsel ipucu için doğrudur. Karıncalar uzamsal çözünürlük, sunuldu karıncalar gözleri mesafede burada sunulan görsel uyarıcı ayırt için yeterli olacaksa biz test etmedim. Ahşap karıncalar bileşik gözler boyutu ve yönü22, bizim bilgi için sayısı açısından tarif var, ancak onların Uzaysal Çözünürlük tam olarak henüz tanımlandı değil. Ancak, bu Melophorus magoti23için hesaplanan. Ahşap karıncalar benzer bir karakterizasyonu veya diğer test böcekler gözleri görsel ipucu olma özellikleri açık bir soruşturma için gözlenen ve hayvanlar tarafından öğrendim katkıda bulunacak. Ayrıca, biz hareket sırasında klasik koşullanma6bal arısı ilişkisel öğrenmede bir rol oynamaya gösterilmiştir çünkü görsel uyarıcı için ant sunarken dahil. Ancak, bu da bu çalışmada ve uçan böcekler böcekler yürüyüş için karşılaştırıldığında farklı hareket olması nedeniyle test edildi değil, bal arısı ve karınca görsel klasik koşullanma arasındaki farklar tespit.

Son bir kayda göre Biz karıncalar eğitimden sonra böyle uzun süre harnessed hayatta değildi çünkü uzun süreli bellek saklamak incelemek koyamadık. Ancak, deneyler sonraki setleri, karıncalar yaşatılmaktadır ve onları (bir kutu üzerlerine yerleştirerek) bir karanlık ve nemli ortamda yemek ve ne zaman harnessed ve yaptı öğrenmek için motive gece. Bu nedenle, Bu paradigma uzun süreli bellek saklamak ek olarak kısa ve orta vadeli ahşap karıncalar çözülmeye kullanılabilir.

Genel klasik koşullanma paradigmalar uyarlanmış bu basit yordamı ile edinme ve tutma paradigmalar ücretsiz hareket eden hayvanlar kullanarak yaygın olarak inceledik harnessed ahşap karıncalar görsel anıları okumak mümkündür. Bu paradigma böcek navigasyon için çok köklü bir modelinde görsel öğrenme nöral temeli analiz etmek için kullanılan potansiyeline sahiptir.

Disclosures

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgements

Yazarlar Tom Collett ve Cornelia Buehlmann koleksiyon ve ahşap karınca koloniler bakım ile ilgili değerli bilgi paylaşımı için teşekkür ederiz. Yazarlar ayrıca Justine Crevel Bu makalenin önceki sürümleri üzerinde yorum için teşekkürler.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Fluon Blades Biological Ltd, Edenbridge, UK ACS 109; ACS 112; ACS 114 For preventing insects from scaping
Crickets Blades Biological Ltd, Edenbridge, UK LZJ 217 Given to the ant colonies as protein source
Natural Pine Rosin/Resin  Minerals-water Ltd, Rainham, UK 500g Given to the ant colonies for sanitation
Austerlitz Insect Pin Fine Science Tools GmbH, Heidelberg, Germany 26000-40 For harnessing ants
High speed camera Edmund Optics Inc., Barrington, USA eo-13122M MaLER recordings during training and testing
Macrolens Cannon, Surrey, UK EF 100 mm f/2.8 L Macro IS USM MaLER recordings during training and testing
Software IDS Imaging Development Systems GmbH uEye64 MaLER recordings during training and testing
Blue Cardboard john smith's at Union Store, University of Sussex JACK-PJM41358 Constitutes de conditional stimulus
Syringe Fisher Scientific LTD, Loughborough, UK BD Plastipak 300185case; Product Code.12369289 US and CS (attached) presentation
Needle (0.5 x 16 mm) Fisher Scientific LTD, Loughborough, UK BD Microlance 300600; Product Code:10442204 US and CS (attached) presentation

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Chittka, L., Niven, J. Are bigger brains better? Current Biology. 19, (21), R995-R1008 (2009).
  2. Takeda, K. Classical conditioned response in the honey bee. Journal of Insect Physiology. 6, 168-179 (1961).
  3. Bitterman, M. E., Menzel, R., Fietz, A., Schäfer, S. Classical conditioning of proboscis extension in honeybees (Apis mellifera). Journal of Comparative Psychology. 97, (2), 107-119 (1983).
  4. Menzel, R., Muller, U. Learning and memory in honeybees: from behavior to neural substrates. Annual Review of Neuroscience. 19, (1), 379-404 (1996).
  5. Hori, S., Takeuchi, H., Kubo, T. Associative learning and discrimination of motion cues in the harnessed honeybee Apis mellifera L. Journal of Comparative Physiology A. 193, (8), 825-833 (2007).
  6. Balamurali, G. S., Somanathan, H., De Ibarra, N. H. Motion cues improve the performance of harnessed bees in a colour learning task. Journal of Comparative Physiology A. 201, (5), 505-511 (2015).
  7. Mujagić, S., Würth, S. M., Hellbach, S., Dürr, V. Tactile conditioning and movement analysis of antennal sampling strategies in honey bees (Apis mellifera L). Journal of Visualized Experiments. (70), e50179 (2012).
  8. Wright, G., et al. Parallel reinforcement pathways for conditioned food aversions in the honeybee. Current Biology. 20, (24), 2234-2240 (2010).
  9. Vergoz, V., Roussel, E., Sandoz, J. C., Giurfa, M. Aversive learning in honeybees revealed by the olfactory conditioning of the sting extension reflex. PloS One. 2, (3), e288 (2007).
  10. Laloi, D., et al. Olfactory conditioning of the proboscis extension in bumble bees. Entomologia Experimentalis et Applicata. 90, (2), 123-129 (1999).
  11. Chabaud, M. A., Devaud, J. M., Pham-Delègue, M. H., Preat, T., Kaiser, L. Olfactory conditioning of proboscis activity in Drosophila melanogaster. Journal of Comparative Physiology A. 192, (12), 1335-1348 (2006).
  12. Simões, P., Ott, S. R., Niven, J. E. Associative olfactory learning in the desert locust, Schistocerca gregaria. Journal of Experimental Biology. 214, (15), 2495-2503 (2011).
  13. Guerrieri, F. J., d'Ettorre, P. Associative learning in ants: conditioning of the maxilla-labium extension response in Camponotus aethiops. Journal of Insect Physiology. 56, (1), 88-92 (2010).
  14. Simões, P. M., Niven, J. E., Ott, S. R. Phenotypic transformation affects associative learning in the desert locust. Current Biology. 23, (23), 2407-2412 (2013).
  15. Guerrieri, F. J., d'Ettorre, P., Devaud, J. M., Giurfa, M. Long-term olfactory memories are stabilised via protein synthesis in Camponotus fellah ants. Journal of Experimental Biology. 214, (19), 3300-3304 (2011).
  16. Fernandes, A. S. D., Buckley, C. L., Niven, J. E. Visual associative learning in wood ants. Journal of Experimental Biology. 221, (3), 173260 (2018).
  17. Christe, P., Oppliger, A., Bancala, F., Castella, G., Chapuisat, M. Evidence for collective medication in ants. Ecology Letters. 6, (1), 19-22 (2003).
  18. Aksoy, V., Camlitepe, Y. Behavioural analysis of chromatic and achromatic vision in the ant Formica cunicularia (Hymenoptera: Formicidae). Vision research. 67, 28-36 (2012).
  19. Bates, D. M. lme4: Mixed-Effects Modeling with R. Springer. New York, NY. (2010).
  20. Sokal, R. R., Rohlf, F. J. Biometry (3rd edn). W.H. Freman and Company. New York, NY. (1995).
  21. Bateson, M., Desire, S., Gartside, S. E., Wright, G. A. Agitated honeybees exhibit pessimistic cognitive biases. Current Biology. 21, (12), 1070-1073 (2011).
  22. Perl, C. D., Niven, J. E. Differential scaling within an insect compound eye. Biology letters. 12, (3), 20160042 (2016).
  23. Schwarz, S., Narendra, A., Zeil, J. The properties of the visual system in the Australian desert ant Melophorus bagoti. Arthropod Structure & Development. 40, (2), 128-134 (2011).

Erratum

Formal Correction: Erratum: Visual Classical Conditioning in Wood Ants
Posted by JoVE Editors on 12/31/1969. Citeable Link.

An erratum was issued for: Visual Classical Conditioning in Wood Ants. 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:

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).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics