التلاعب Neuropharmacological من ضبط النفس وتحلق خالية من عسل النحل،<em> mellifera أبيس</em
Summary
توضح هذه المخطوطة عدة بروتوكولات لإدارة وكلاء الدوائية للنحل العسل، بما في ذلك أساليب موسع بسيطة للنحل تحلق الحرة، فضلا عن المتغيرات أكثر الغازية التي تسمح العلاج الموضعي دقيقة من النحل ضبط النفس.
Abstract
عسل النحل تظهر قدرات التعلم مذهلة والسلوك الاجتماعي المتقدمة والاتصالات. وبالإضافة إلى ذلك، الدماغ هو صغير، وسهلة لتصور ودراسة. لذلك، كانت النحل فترة طويلة نموذجا مفضلا بين بيولوجيا عصبية وneuroethologists لدراسة الأساس العصبي للسلوك الاجتماعي والطبيعي. من المهم، مع ذلك، أن التقنيات التجريبية المستخدمة لدراسة النحل لا تتداخل مع السلوكيات التي تجري دراستها. وبسبب هذا، فقد كان من الضروري لتطوير مجموعة من التقنيات لمعالجة الدوائية للعسل النحل. في هذه الورقة ونحن لشرح الطرق لعلاج النحل العسل ضبط النفس أو ترفع الحرة مع مجموعة واسعة من وكلاء الدوائية. وتشمل هذه الطريقتين موسع مثل العلاجات الفموية والموضعية، فضلا عن أساليب أكثر الغازية التي تسمح لتسليم المخدرات الدقيق في أي من الأزياء النظامية أو المترجمة. وأخيرا، ونحن نناقش مزايا وعيوب كل طريقة ووصفالعقبات المشتركة وكيفية التغلب عليها أفضل. ونختتم مناقشة حول أهمية تطويع المنهج التجريبي على الأسئلة البيولوجية بدلا من العكس.
Introduction
منذ كارل فون فريش توضيح لغة الرقص من 1، ظلت نحل العسل نوع الدراسة شعبية للباحثين في سلوك الحيوان وعلم الأعصاب. في السنوات الأخيرة، ظهر عدد لا يحصى من التخصصات الجديدة عند تقاطع هذين المجالين، والعديد من التخصصات الأخرى (على سبيل المثال، علم الأحياء الجزيئي، وعلم الجينوم وعلم الحاسوب) نشأت معهم. وقد أدى ذلك إلى التطور السريع للنظريات ونماذج جديدة لفهم كيفية النتائج السلوك من النشاط في الجهاز العصبي. بسبب نمط الحياة فريدة من نوعها، مرجع السلوكي الغنية، وسهولة التلاعب التجريبية والدوائية، ظلت النحل في طليعة هذه الثورة.
ويجري استخدام عسل النحل لدراسة المسائل العصبية الحيوية الأساسية مثل تلك الكامنة وراء التعلم والذاكرة 2،3، صنع القرار 4، حاسة الشم 5، أو المعالجة البصرية 6. في السنوات الأخيرة، وهونوقد تم حتى تستخدم إرنست و يونغ النحل كنموذج لدراسة الموضوعات عموما محفوظة للبحوث الطبية، مثل آثار إدمان المخدرات 7-11، والنوم 12، والشيخوخة 13، أو الآليات الكامنة التخدير 14.
وخلافا للكائنات النموذج الجيني الكلاسيكية (على سبيل المثال، D. البطن، C. ايليجانس، M. العضلة)، وهناك عدد قليل جدا من الأدوات الجينية المتاحة لمعالجة الوظائف العصبية في نحل العسل، على الرغم من أن هذا الوضع يتغير حاليا 15. بدلا من ذلك، وقد اعتمدت الدراسات نحل العسل في المقام الأول على التلاعب الدوائية. وقد كان هذا نجاحا كبيرا. ومع ذلك، فإن تنوع البحوث النحل هو من هذا القبيل أن هناك حاجة إلى مجموعة من الأساليب لإدارة الدوائية. بحث مع عسل النحل يتناول مسائل متنوعة للغاية، ودرس باحثون من تخصصات وخلفيات مختلفة، ويستخدم مجموعة متنوعة من الأساليب التجريبية. العديد من عزاءالأسئلة اللدودين تتطلب النحل إما أن تكون تحلق الحرة، والتفاعل بحرية في مستعمرتهم، أو كليهما. وهذا يمكن أن تجعل من الصعب تتبع حيوانات التجارب الفردية، ويجعل من ضبط النفس أو إقناء؛ إدخال القنية غير مجد.
لاستيعاب تنوع البحوث عسل النحل، وهناك حاجة إلى مجموعة متنوعة من أساليب تسليم المخدرات، مما يسمح للإدارة قوية ومرنة مع ضمان أن الدوائية وملامح الدوائية، غزو من طريقة، وموثوقيتها، تتناسب مع النموذج في السؤال. وبسبب هذه الاحتياجات المتنوعة، وضعت معظم المجموعات البحثية أساليب إدارة المخدرات فريدة خاصة بهم. حتى الآن، كان هذا مصدر قوة للمجتمع أبحاث النحل. وقد أدى ذلك إلى تطوير صفائف من أساليب السماح لإدارة الدواء نفسه في ظروف مختلفة. هدفنا هنا ليس لتطوير طريقة موحدة واحد للتلاعب الدوائية من النحل، وإنما لتسليط الضوء على الطرق التيأثبتت نجاحها بشكل خاص، ومساعدة الباحثين تعتمد هذه. نحن مناقشة المبادئ الأساسية لكيفية عملها، فضلا عن مزاياها وعيوبها.
Protocol
Representative Results
Discussion
الأساليب المذكورة أعلاه تسمح علاج بسيط وفعال وقوي إما خالية من الطيران أو نحل العسل تسخيرها. هذه الأساليب متوافقة مع العديد من النماذج التجريبية والأسئلة البيولوجية (الجدول 1). كل الطرق خالية من الطيران يمكن بسهولة أن تطبق على النحل تسخيرها. العكس هو أقل نجا?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This project was funded by ARC grant DP0986021 and NHMRC grant 585442. ABB is supported by an ARC Future Fellowship (FT140100452). JAP is supported by an iMQRES scholarship awarded by Macquarie University and by a DAAD-Doktorandenstipendium awarded by the German Academic Exchange Service. JMD is supported by CNRS and University Paul Sabatier.
Materials
| Sucrose | Sigma-Aldrich | S8501 | Any supplier will do |
| Sodium Chloride | Sigma-Aldrich | S7653 | |
| Potassium Chloride | Sigma-Aldrich | P9333 | |
| Magnesium Chloride hexahydrate | Sigma-Aldrich | M2670 | |
| Calcium Chloride dihydrate | Sigma-Aldrich | C8106 | |
| Dextrose monohydrate | Sigma-Aldrich | 49159 | |
| Phosphate Buffer Saline (PBS) | Sigma-Aldrich | P4417 | |
| Protection Wax | Dentaurum | 124-305-00 | |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H3375 | |
| dimethylformamide | Sigma-Aldrich | D4551 | |
| 95% Ethanol | Sigma-Aldrich | 493511 | |
| Glass capillary | WPI | 1B100F-3 | |
| 23 G NanoFil needle | WPI | NF33BV-2 | |
| Very fine forsceps | Dumont | 0208-55-PO | |
| Electrode puller | SRI | 2001 | |
| FemtoJet Microinjector | Eppendorf | 5247 000.01 | |
| Eicosane | Sigma-Aldrich | 219274 | |
| manual micromanipulator | Brinkmann Instrumentenbau | MM-33 | |
| electronic micromanipulator | Luigs & Neumann Feinmechanik + Elektortechnik | Junior unit XYZ | |
| stereomicroscope | Leica | M80 | |
| soldering iron | Weller | WESD51 | |
| Dextran, Alexa Fluor 546, 10000 MW | ThermoFisher Scientific | D-22911 | |
| Dextran, Alexa Fluor 568, 10000 MW | ThermoFisher Scientific | D-22912 | |
| small Petri dish | Sigma-Aldrich | P5481 | |
| mineral oil | Sigma-Aldrich | M5904 | |
| 50 mL Centrifuge tube | ThermoFisher Scientific | 339652 | |
| forceps | Australian Entomological Supplies | ||
| Blade holder and breaker | Australian Entomological Supplies | E130 | |
| Feather double edged razor blade | ThermoFisher Scientific | 50-949-135 | |
| Nichrome wire | Any supplier will do | ||
| Electrical wires | Any supplier will do | ||
| Model paint | Tamiya USA | Depends on colour | |
| Repeating dispenser | Hamilton company | PB-600-1 | |
| Glass syringe | WPI | NANOFIL | |
| flourescence viewing system | Nightsea | SFR-GR | |
| graticule | ProSciTech | S8014-24 | |
| microcapillary with holder | Drummond | 1-000-0010 | |
| Liquid silicone | Any supplier will do | ||
| Thermocouple | Digitech | QM-1324 | |
| Micropipette | Eppendorf |
References
- Frisch, K. .. . v. o. n. . B. e. e. s. . Their Vision, Chemical Senses, and Language. , (1971).
- Giurfa, M. The amazing mini-brain: lessons from a honey bee. Bee World. 84 (1), 5-18 (2003).
- Giurfa, M. Behavioral and neural analysis of associative learning in the honeybee: a taste from the magic well. J. Comp. Physiol. 193 (8), 801-824 (2007).
- Perry, C. J., Barron, A. B. Honey bees selectively avoid difficult choices. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 110 (47), 19155-19159 (2013).
- Giurfa, M., Sandoz, J. -. C. Invertebrate learning and memory: Fifty years of olfactory conditioning of the proboscis extension response in honeybees. Learn. Mem. 19 (2), 54-66 (2012).
- Srinivasan, M. V. Honey bees as a model for vision, perception, and cognition. Annu. Rev. Entomol. 55, 267-284 (2010).
- Søvik, E., Cornish, J. L., Barron, A. B. Cocaine tolerance in honey bees. PLoS One. 8 (5), e64920 (2013).
- Søvik, E., Barron, A. B. Invertebrate models in addiction research. Brain. Behav. Evol. 82 (3), 153-165 (2013).
- Søvik, E. . Reward processing and responses to drugs of abuse in the honey bee, Apis mellifera. , (2013).
- Søvik, E., Even, N., Radford, C. W., Barron, A. B. Cocaine affects foraging behaviour and biogenic amine modulated behavioural reflexes in honey bees. Peer J. 2, e662 (2014).
- Abramson, C. I., Stone, S. M., et al. The development of an ethanol model using social insects I: behavior studies of the honey bee (Apis mellifera L.). Alcohol. Clin. Exp. Res. 24, 1153-1166 (2000).
- Sauer, S., Kinkelin, M., Herrmann, E., Kaiser, W. The dynamics of sleep-like behaviour in honey bees. J. Comp. Physiol. A Neuroethol. Sensory, Neural, Behav. Physiol. 189 (8), 599-607 (2003).
- Münch, D., Kreibich, C. D., Amdam, G. V. Aging and its modulation in a long-lived worker caste of the honey bee. J. Exp. Biol. 216 (Pt 9), 1638-1649 (2013).
- Cheeseman, J. F., Winnebeck, E. C., et al. General anesthesia alters time perception by phase shifting the circadian clock. Proc. Natl. Acad. Sci. , (2012).
- Schulte, C., Theilenberg, E., Müller-Borg, M., Gempe, T., Beye, M. Highly efficient integration and expression of piggyBac-derived cassettes in the honeybee (Apis mellifera). Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 111 (24), 9003-9008 (2014).
- Felsenberg, J., Gehring, K. B., Antemann, V., Eisenhardt, D. Behavioural pharmacology in classical conditioning of the proboscis extension response in honeybees (Apis mellifera). J. Vis. Exp. (47), e2282 (2011).
- Burger, H., Ayasse, M., Dötterl, S., Kreissl, S., Galizia, C. G. Perception of floral volatiles involved in host-plant finding behaviour: Comparison of a bee specialist and generalist. J. Comp. Physiol. A Neuroethol. Sensory, Neural, Behav. Physiol. 199 (9), 751-761 (2013).
- Pan, K. C., Goodman, L. J. Ocellar projections within the central nervous system of the worker honey bee, Apis mellifera. Cell Tissue Res. 176 (4), 505-527 (1977).
- Ito, K., Shinomiya, K., et al. A systematic nomenclature for the insect brain. Neuron. 81, 755-765 (2014).
- Bitterman, M. E., Menzel, R., Fietz, A., Schäfer, S. Classical conditioning of proboscis extension in honeybees (Apis mellifera). J. Comp. Psychol. 97 (2), 107-119 (1983).
- Barron, A. B., Robinson, G. E. Selective modulation of task performance by octopamine in honey bee (Apis mellifera) division of labour. J. Comp. Physiol. A Neuroethol. Sens. Neural. Behav. Physiol. 191 (7), 659-668 (2005).
- Schulz, D. J., Sullivan, J. P., Robinson, G. E. Juvenile Hormone and Octopamine in the Regulation of Division of Labor in Honey Bee Colonies. Horm. Behav. 42 (2), 222-231 (2002).
- Schulz, D. J., Elekonich, M. M., Robinson, G. E. Biogenic amines in the antennal lobes and the initiation and maintenance of foraging behavior in honey bees. J. Neurobiol. 54 (2), 406-416 (2003).
- Barron, A. B., Vander Meer, R. K., Maleszka, J., Robinson, G. E., Maleszka, R. Comparing injection, feeding and topical application methods for treatment of honeybees with octopamine. J. Insect Physiol. 53 (2), 187-194 (2007).
- McClung, C., Hirsh, J. Stereotypic behavioral responses to free-base cocaine and the development of behavioral sensitization in Drosophila. Curr. Biol. 8 (2), 109-112 (1998).
- Martin, B. R., Lue, L. P., Boni, J. P. Pyrolysis and volatilization of cocaine. J. Anal. Toxicol. 13 (3), 158-162 (1989).
- Lefer, D., Perisse, E., Hourcade, B., Sandoz, J. -. C., Devaud, J. -. M. Two waves of transcription are required for long-term memory in the honeybee. Learn. Mem. 20 (1), 29-33 (2012).
- Urlacher, E., Soustelle, L., et al. Honey Bee Allatostatins Target Galanin/Somatostatin-Like Receptors and Modulate Learning: A Conserved Function?. PLoS One. 11 (1), e0146248 (2016).
- Stollhoff, N., Menzel, R., Eisenhardt, D. Spontaneous recovery from extinction depends on the reconsolidation of the acquisition memory in an appetitive learning paradigm in the honeybee (Apis mellifera). J. Neurosci. 25 (18), 4485-4492 (2005).
- Barron, A. B., Maleszka, R., Helliwell, P. G., Robinson, G. E. Effects of cocaine on honey bee dance behaviour. J. Exp. Biol. 212 (2), 163-168 (2009).
- Devaud, J. -. M., Papouin, T., Carcaud, J., Sandoz, J. -. C., Grünewald, B., Giurfa, M. Neural substrate for higher-order learning in an insect: Mushroom bodies are necessary for configural discriminations. Proc. Natl. Acad. Sci. , 1-9 (2015).
- 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).
- Henry, M., Béguin, M., et al. A common pesticide decreases foraging success and survival in honey bees. Science. 336 (6079), 348-350 (2012).
- Søvik, E., Perry, C. J., LaMora, A., Barron, A. B., Ben-Shahar, Y. Negative impact of manganese on honeybee foraging. Biol. Lett. 11 (3), 20140989 (2015).
- Farooqui, T., Vaessin, H., Smith, B. H. Octopamine receptors in the honeybee (Apis mellifera) brain and their disruption by RNA-mediated interference. J. Insect Physiol. 50 (8), 701-713 (2004).
- Guo, X., Su, S., et al. Recipe for a Busy Bee: MicroRNAs in Honey Bee Caste Determination. PLoS One. 8 (12), e81661 (2013).
- Cristino, A. S., Barchuk, A. R., et al. Neuroligin-associated microRNA-932 targets actin and regulates memory in the honeybee. Nat. Commun. 5, 5529 (2014).
- Vargaftig, B. B., Coignet, J. L., de Vos, C. J., Grijsen, H., Bonta, I. L. Mianserin hydrochloride: Peripheral and central effects in relation to antagonism against 5-hydroxytryptamine and tryptamine. Eur. J. Pharmacol. 16 (3), 336-346 (1971).
- Beggs, K. T., Tyndall, J. D. A., Mercer, A. R. Honey bee dopamine and octopamine receptors linked to intracellular calcium signaling have a close phylogenetic and pharmacological relationship. PLoS One. 6 (11), (2011).
- Matsumoto, Y., Menzel, R., Sandoz, J. -. C., Giurfa, M. Revisiting olfactory classical conditioning of the proboscis extension response in honey bees: a step toward standardized procedures. J. Neurosci. Methods. 211 (1), 159-167 (2012).
