Summary

Taktil Conditioning og bevægelse Analyse af Antennal Sampling Strategies In Honey Bees (<em> Apis mellifera</em> L.)

Published: December 12, 2012
doi:

Summary

I denne protokol vi vise, hvordan man tilstand udnyttes honningbier til taktile stimuli og indføre en 2D motion capture teknik til at analysere kinematik finskala-antennal sampling mønster.

Abstract

Honningbier (Apis mellifera L.) er eusocial insekter og kendt for deres komplekse arbejdsdeling og associativ læring kapacitet 1, 2. De bier tilbringer den første halvdel af deres liv inde i mørke hive, hvor de ammer larverne eller bygge den almindelige sekskantede kamme til fødevarer (f.eks pollen eller nektar) og ruge 3. Antennerne er ekstraordinære multisensoriske følehorn og spiller en afgørende rolle i forskellige taktile medierede opgaver 4, herunder hive bygning 5 og mønstergenkendelse 6. Senere i livet, hver enkelt bi forlader bistade til foder til fødevarer. Så en bi skal lære at skelne rentable fødekilder, huske deres placering, og meddeler den til sin Rede hjælpere 7. Bier bruger forskellige blomster signaler som farver eller lugte 7, 8, men også taktile køer fra den kronblad overflade 9 for at danne multisensoriske minder fra fødekilde. Under laboratoriesamarbejdeld, kan bierne blive oplært i en appetitive læringsparadigme at diskriminere taktile objekt funktioner, såsom kanter eller riller med deres antenner 10, 11, 12, 13. Dette indlæringsparadigme er nært beslægtet med den klassiske olfaktoriske konditionering af proboscis forlængelse respons (PER) i spændte bier 14. Fordelen ved den taktile læring i laboratoriet, er muligheden for at kombinere adfærdsmæssige forsøg på læring med forskellige fysiologiske målinger, herunder analyse af antennal bevægelsesmønster.

Protocol

1. Forberedelse af bier Nektar eller Pollen grøntmaskiner er fanget i området enten fra en sucrose feeder eller direkte fra bikuben indgangen på vej hjem fra en fouragering tur. Hver enkelt bi er fanget i et glas hætteglas, der er lukket med en skum stik og indtages straks ind i laboratoriet for videre håndtering. I laboratoriet er de indfangede bier kortvarigt afkølet i køleskabet ved 4 ° C indtil de viser første tegn på immobilitet. Hver enkelt immobiliseret bi er monteret i en…

Representative Results

I det følgende eksperiment vi undersøgt, hvordan taktil læring påvirker antennal sampling adfærd i honningbier. Til dette overvåges vi bevægelsen af ​​antennal spids hos naive og konditioneret bier før og under præsentation af en taktil stimuli. Først blev den spontane antennal bevægelse af en gruppe af pollen grøntmaskiner (N = 42) optaget i 1 min. Halvdelen af ​​bierne (N = 21) blev derefter konditioneret ved parring fem gange en taktil stimulering med en 30% saccharose…

Discussion

Forberedelse af bierne: Indsamling og fastsættelse af bier bør ske hurtigt, for at holde stress niveauet af dyret lav. Stress har en effekt på den PER-responsivitet, og derfor kunne have en indirekte effekt på indlæring i bier 19, 20. Stress niveau kan nedsættes ved at placere hætteglas med bierne direkte på is umiddelbart efter opsamlingen at immobilisere dem hurtigt. Det skal tages i betragtning, at bier har brug for mere tid til at komme, jo længere anæstesi periode er før.

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vi takker Joachim Erber for at indføre os til den taktile læring i honningbier. Dette arbejde blev støttet af Cluster of Excellence 277 CITEC, finansieret inden for rammerne af det tyske Exzellenzinitiative.

Materials

Name of Reagent/Material Company Catalog Number Comments
Pollen foragers, Apis mellifera L. Private hives
Glass vials (22 x 45 mm) Carl Roth GmbH & Co X655.1
Brass tubes, 10 x 30 mm Self-produced
Brass cube, 3 x 5 mm Self-produced
Tipp-Ex (solvent-free) Tipp-Ex GmbH & Co KG
Sucrose solution (30%) Household suger diluted in water
Ethanol (70%) Carl Roth GmbH & Co 9065.3
Syringe (1 ml) and needle (0.6 x 25) Carl Roth GmbH & Co 59.1
Stop Watch Carl Roth GmbH & Co L423.1
Micromanipulator Märzhäuser MM33 00-42-101-0000
Digital video camera Basler A602f-2
Macro lens for camera TechSpec VZM 200
Matlab R2009b The MathWorks

References

  1. Page, R. E., Scheiner, R., Erber, J., Amdam, G. V. The development and evolution of division of labor and foraging specialization in a social insect (Apis mellifera L.). Curr. Top. Dev. Biol. 74, 253-286 (2006).
  2. Menzel, R., Müller, U. Learning and memory in honeybees: From behavior to neural substrates. Annu. Rev. Neurosci. 19, 379-404 (1996).
  3. Seeley, T. D. . The wisdom of the hive. , (1995).
  4. Staudacher, E., Gebhardt, M. J., Dürr, V. Antennal movements and mechanoreception: neurobiology of active tactile sensors. Adv. Insect Physiol. 32, 49-205 (2005).
  5. Martin, H., Lindauer, M. Sinnesphysiologische Leistungen beim Wabenbau der Honigbiene. Z. Vergl. Physiol. 53, 372-404 (1966).
  6. Kevan, P. G., Menzel, R., Mercer, A. Texture sensitivity in the life of honeybees. Neurobiology and behavior of honeybees. , 96-101 (1987).
  7. von Frisch, K. . Tanzsprache und Orientierung der Bienen. , (1965).
  8. Waser, N. M. Flower constancy: definition, cause, and ceasurement. Am. Nat. 127, 593-603 (1986).
  9. Kevan, P. G., Lane, M. A. Flower petal microtexture is a tactile cue for bees. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 82, 4750-4752 (1985).
  10. Erber, J., Kierzek, S., Sander, E., Grandy, K. Tactile learning in the honeybee. J. Comp. Physiol. A. 183, 737-744 (1998).
  11. Kisch, J., Erber, J. Operant conditioning of antennal movements in the honey bee. Behav. Brain. Res. 99, 93-102 (1999).
  12. Scheiner, R., Erber, J., Page, R. E. Tactile learning and the individual evaluation of the reward in honey bees (Apis mellifera L.). J. Comp. Physiol. A. 185, 1-10 (1999).
  13. Erber, J., Scheiner, R., Adelman, G., Smith, B. Honeybee learning. Encyclopedia of Neuroscience. , (2004).
  14. Bitterman, M. E., Menzel, R., Fietz, A., Schäfer, S. Classical conditioning of proboscis extension in honeybees (Apis mellifera). J. Comp. Psychol. 97, 107-119 (1983).
  15. Dacher, M., Gauthier, M. Involvement of NO-synthase and nicotinic receptors in learning in the honey bee. Physiol. Behav. 95, 200-207 (2008).
  16. Haralick, R. M., Shapiro, L. G. . Computer and Robot Vision. I, (1992).
  17. Erber, J., Galizia, C. G., et al. Tactile antennal learning in the honey bee. Honeybee Neurobiology and Behavior. , 439-455 (2012).
  18. Pankiw, T., Page, R. E. Effect of pheromones, hormones, and handling on sucrose response thresholds of honey bees (Apis mellifera L.). J. Comp. Physiol. A. 189, 675-684 (2003).
  19. Harris, J. W., Woodring, J. Effects of stress, age, season and source colony on levels of octopamine, dopamine and serotonine in the honey bee (Apis mellifera L.) brain. J. Insect. Physiol. 38, 29-35 (1992).
  20. Scheiner, R., Kuritz-Kaiser, A., Menzel, R., Erber, J. Sensory responsiveness and the effects of equal subjective rewards on tactile learning and memory of honeybees. Learn. Mem. 12, 626-635 (2005).
  21. Mujagic, S., Sarkander, J., Erber, B., Erber, J. Sucrose acceptance and different forms of associative learning of the honey bee (Apis mellifera L.) in the field and laboratory. Front. Behav. Neurosci. 4, 46 (2010).
  22. Scheiner, R., Barnert, M., Erber, J. Variation in water and sucrose responsiveness during the foraging season affects proboscis extension learning in honey bees. Apidologie. 34, 67-72 (2003).
  23. Mujagic, S., Erber, J. Sucrose acceptance, discrimination and proboscis responses of honey bees (Apis mellifera L.) in the field and the laboratory. J. Comp. Physiol. A. 195, 325-339 (2009).
  24. Friedrich, A., Thomas, U., Müller, U. Learning at different satiation levels reveals parallel functions for the cAMP-protein kinase A cascade in formation of long-term memory. J. Neurosci. 24, 4460-4468 (2004).
  25. Erber, J., Pribbenow, B., Grandy, K., Kierzek, S. Tactile motor learning in the antennal system of the honeybee (Apis mellifera L.). J. Comp. Physiol. A. 181, 355-365 (1997).
  26. Lambin, M., Déglise, P., Gauthier, M. Antennal movements as indicators of odor detection by worker honeybees. Apidologie. 36, 119-126 (2005).
check_url/fr/50179?article_type=t

Play Video

Citer Cet Article
Mujagić, S., Würth, S. M., Hellbach, S., Dürr, V. Tactile Conditioning And Movement Analysis Of Antennal Sampling Strategies In Honey Bees (Apis mellifera L.). J. Vis. Exp. (70), e50179, doi:10.3791/50179 (2012).

View Video