The experiments were supported by a grant from the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada to CMSP. We thank Koppert Canada for their bumblebee colony donations. Portions of this manuscript, including some figures and tables have been published in Naturwissenschaften11, and reproduced here with permission from Springer.

Die Animal Care Committee der University of Ottawa hat unsere Versuchsprotokoll, die Sicherheitsverfahren für das Personal die Arbeit mit Bienen skizziert genehmigt. 1. Testumgebung Vorbereitung <ol><li> Bereiten Sie einen leeren Raum (isoliert Raum, oder Metall-Sieb abgedeckt Flugkäfig) von 2 mx 2 mx 2 m. HINWEIS: Wird der Raum als Testraum gewählt, sicherzustellen, dass die Bienen nicht durch die Fenster zu entkommen, Räume unter Türen und Luftaustausch Kanälen. </li><li> In kleinen Einstiegspunkte (zB ca. 2 cm Durchmesser Löcher) in den Flugkäfig, wo Bienen eingeben können und die Prüfung Raum verlassen, ohne Obstruktion. Konzeption eines Systems zur Zugangspunkte zu blockieren, um die Bienen während der Zeiträume für die Wartung und Gerätekonfiguration vorbehalten aus dem Testraum zu halten. HINWEIS: Wir verwendeten Bombus Impatiens Cresson Arbeiter. </li><li> Schließen Sie ein oder zwei Kolonie-Boxen auf die Prüfung-Raum mit einem Stecker. Stellen Sie sicher, dass eine tote Biene nicht blo kannCK-Anschluss. HINWEIS: Hier verwenden zwei Arten von Verbindungsstrukturen: eine hölzerne &quot;Brücke&quot; Struktur mit einem Glasdeckel und ein Drahtgeflecht Rohr. Sie sind leicht zu reinigen und sie für die Bienen bieten Traktion. </li><li> Legen Sie zwei künstlichen Blumenhalter innerhalb des Testraum. <ol><li> Zeigen Blumenhalter in der Mitte der Testraum oder bringen Sie sie an der Wand. </li><li> Schließen Sie einen &quot;2k6 Kopf&quot; RFID-Leser an die Spitze des Zylinderabschnitts der künstlichen Blume mit Klebeband (siehe Abbildung 1 für die Positionierung). Verwenden Sie ein 1,2 m hoher Holzständer um, die künstlichen Blumen befestigen. HINWEIS: Das Oberteil des Ständers sollte einen Befestigungsmechanismus, wo künstliche Blumen angeschlossen werden kann darstellen. Abbildung 2 eine schematische Zeichnung </li></ol></li><li> In Hochfrequenz (min. 200 Hz) Neonröhren, die Prüfung-Raum ausreichend zu beleuchten. Verwenden Sie einen Hochfrequenz EVG, dass lig sicherzustellenht Flimmern liegt über visuelle Flimmerverschmelzungsfrequenz Hummeln &quot;6. HINWEIS: Hier verwenden 12 Tageslicht-Leuchtstofflampen, die etwa 1.200 Lux Lichtintensität für einen Raum von 2 x 2 x 2 m zu erzeugen. </li></ol><img alt="Figur 1" src="/files/ftp_upload/52033/52033fig1highres.jpg" /> Abbildung 1. RFID Künstliche Blumen-Design. Schematische Darstellung der RFID-fähigen künstliche Blume in Experiment 1. Die RFID-Lesegerät verwendet ruhte oben auf dem offenen Zylinder durch die Mitte der Blüte. Stimuli Muster und Positionen: a. peripheren konzentrischen, b. Zentral konzentrischen, c. Peripherie-Radial- und d. central-radial. Diese Zahl hat sich von Orbán et al. 11 geändert. <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/52033/52033fig2highres.jpg" /> <sTrong&gt; Abbildung 2. Stimulus-Ausstellungsstand. Eine schematische Zeichnung, die die Gestaltung der künstlichen Blume Stimulus Stand und Befestigungsclip. Der Befestigungsclip an die künstliche Blume geklebt und dient zum schnellen Befestigen und Lösen der Stimuli zu und von den Reizen steht. Diese Konfiguration wurde in der bewegungssensitiven Video Experiment verwendet. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52033/52033fig2highres.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> 2. Bumblebee Colony Vorbereitung <ol><li> Nach der Ankunft im Handel bestellt Kolonien, schließen die Kolonie Box auf der Flugkäfig. </li><li> Bereitzustellen Pollen (von Honigbienen aus einer Vielzahl von Pflanzen gesammelt) und Zucker-Wasser (1: 1 Volumenteile) ad libitum bis zum Beginn der Testsitzungen. <ol><li> Kochen Sie 1 l Wasser und mischen in der gleichen Menge von Zucker, um den Zucker-Wasser-Lösung zu erstellen. </li><li> Erwerben Pollen von einem Imker oder comHandels Anbieter von Hummelkolonien. Schleifen Sie die Pollen mit einem Mörser und Stößel und mischen mit Honig und Wasser (nach Bedarf), um sie in einer feuchten Paste. </li></ol></li><li> Nachdem das Experiment beginnt, bieten 15-40 ml Zuckerwasser (proportional zur Koloniegröße Menge) täglich. Weiter zur Pollen ad libitum bereitzustellen. Passen Zuckerwassermenge nach Lagerebenen in den Honigtöpfe. HINWEIS: Halten Lagerung von Lebensmitteln Spiegel niedrig bietet einen Anreiz für Arbeitnehmer, das Nest zu verlassen, um mehr Nahrung zu suchen. </li><li> Bienen ermöglichen die Testumgebung über die Verbinderstruktur ein, wie in Schritt 1.3 beschrieben. HINWEIS: Bienen frei bewegen zwischen dem Nest und der Testumgebung während des Experiments. </li></ol> 3. Vorbereitung für die Beobachtung von Radio-Frequenz-Identifikation <ol><li> Starten Kleben RFID-Tags auf den Thorax der Arbeiter, sobald die Kolonie eintrifft, und weiterhin während des Experiments, als neue ArbeitERS entstehen. </li><li> Klebetechnik <ol><li> Zeigen alle Arbeitnehmer in Einzelbehältnissen während der anfänglichen Tagging. Coole Arbeitnehmer für ca 1 Stunde in den Kühlschrank stellen (ca. 7 ° C), um sie zu verlangsamen. HINWEIS: Abkühlung Arbeitnehmer im Vorfeld der Tagging hilft, aggressive Kolonien mehr überschaubar. Dies minimiert die Wahrscheinlichkeit von Stacheln. </li><li> Mit dem Tagging Gerät und ungiftig Kleber (durch das Tag-Provider zur Verfügung gestellt), befestigen Sie den RFID-Tag, um den Brustkorb des Arbeiters. Kleber RFID-Tags für die Arbeitnehmer, wie sie entstehen, während sie noch in callow Stufe (bevor sie in der Lage, Flug sind). </li><li> Warten, ein Minimum von 10 min, bevor der Arbeiter wieder in der Kolonie, um die RFID-Tag sicher nicht durch die Arbeitskraft entfernt werden. </li></ol></li><li> Entsorgen von Arbeitnehmern, die nicht während ihrer callow Bühne getaggt wurden, oder Arbeitnehmer, die ihre RFID-Tags verloren haben (durch Klebereste oder Glatze auf dem Brustkorb zu sehen ist). HINWEIS: Diese Bienen können hatte Erfahrung haben outside die Kolonie. </li><li> RFID Reader <ol><li> Verwenden Sie einen Personalcomputer (PC), um die RFID-Reader-Software zu konfigurieren. Ändern Sie das Datumsformat des Betriebssystems, um jjjj-mm-tt hh: mm: ss, um sicherzustellen, dass die heruntergeladenen RFID-Daten werden korrekt codiert. Stellen Sie die mit den RFID-Lesegeräte mit der Programmiersprache C ++, damit den Export der Daten auf dem RFID-Lesegerät als Comma Separated Values ​​(CSV) mitgelieferte Programm. </li><li> Schließen Sie das RFID-Lesegerät an den Computer über ein RS-232 auf USB-Anschluss. Herunterladen der Daten an den RFID-Leser periodisch, bevor der Lese Speicherkapazität (bis zu 32.000 Datensätze) erreicht. Verwenden RFID-Lesegeräte zur Aufzeichnung von Datum, Uhrzeit und eine dreizehn Zeichen eindeutige Zeichenfolge mit jedem Tag zugeordnet. Importieren Sie die heruntergeladene CSV-Datei in ein relationales Datenbankmanagementsystem (RDBMS). </li></ol></li></ol> 4. Künstliche Blumen Vorbereitung für RFID Lesegeräte <ol><li> Erwerben blau und gelb backen Ton von einem lokalen Handwerk zu speichern. </li><li> Erstellen Sie eine blue Zylinder mit einem Durchmesser von 1,5 cm, und schneiden eine 1,5 cm x 3 cm großes Loch auf der Seite. ANMERKUNG: Das Loch an der Seite des Zylinders wird als Aufnahme für das RFID-Lesegerät dienen. </li><li> Erstellung einer blauen Kegel mit einem Durchmesser von 8 cm an einem Ende und 1,5 cm an dem anderen Ende. </li><li> Merge den Zylinder und den Kegel. </li><li> Erstellen Sie eine 20 cm lange und 0,5 cm breite Strang gelben Lehm. </li><li> Schneiden Sie das gelbe Strang Größe, und die Arbeit in den blauen Kegel und Zylinder. HINWEIS: Radial Formen erfordert 5 cm langen, geraden Linien und konzentrische Formen werden 4-8 cm lang Kreislinien erforderlich. </li><li> Backen Ton bei 130 ° F bis sie vollständig ausgehärtet. </li></ol> 5. Vorbereitung für die Beobachtung durch bewegungssensitiven Video Recording <ol><li> Starten Kleben farbigen Kunststoff Nummer Tags an den Brustkorb der Arbeitsbienen, sobald die Kolonie eintrifft, und weiterhin während des Experiments als neue Arbeitskräfte entstehen. </li><li> Während der anfänglichen Taggi Entfernen Sie alle Arbeitnehmerng-Sitzung, um sicherzustellen, dass jeder einzelne erhält eine Nummer-Tag. Platz Arbeiter zurück in der Kolonie sofort nach Tagging. HINWEIS: Im Gegensatz RFID-Tags, sind die Nummer Tags schwieriger für Arbeitnehmer, zu entfernen. </li><li> Als neue Arbeitskräfte entstehen, markieren sie, während sie noch unerfahrenen sind. Markierungsfrequenz ändert sich mit dem Zustand der Koloniezyklus, aber Durchschnittswerte um etwa 7-10 Arbeiter alle 2-3 Tage. Entsorgen von Arbeitnehmern, die nicht während ihrer callow Bühne getaggt wurden, weil sie nicht mehr blüten naiv sein. </li><li> System für die Kennzeichnung mehr Arbeiter als verfügbare Markennummern HINWEIS: Wenn das Experiment geht weiter für einen Zeitraum von Monaten und mehreren Kolonien beteiligt sind, gibt es eine gute Chance, dass die verfügbaren Markennummern ausgehen. Es gibt etwa 7 unterscheidbar tag Farben, die jeweils von 1 bis 99 durchnummeriert so dass bis zu 693 gleichzeitig getaggt Arbeiter. Ein Experiment läuft für 3 Monate mit 3-4 Kolonien weit über 693 Arbeitnehmer insgesamt, aber nie gleichzeitig am Leben zu haben. &lt;ol&gt; <li> Stellen Sie sicher, dass die Zahlen Tags werden systematisch positioniert (zB Oberseite des Tag-Nummer wird immer mit Kopf der Biene ausgerichtet), insbesondere für den folgenden Nummern: 6, 9, 66, 69, 99. </li><li> Entfernen Sie leere Arbeiter und erfassen ihre Tag-Nummer als &quot;befreit&quot; werden. Pflegen Sie eine Datenbank von Tag-Nummern und Farben, die &quot;verfügbar&quot; sind oder &quot;in Gebrauch&quot;, um sicherzustellen, dass eine eindeutige Tag nicht auf mehreren Bienen gleichzeitig verwendet. HINWEIS: Zusätzliche Tags Kombinationen können durch Hinzufügen von Farben zu bereits vorhandenen Farben hergestellt werden. Beispielsweise kann das Hinzufügen einer gelben Punkt auf einem blauen Tag mit einem Sharpiestift neue Kombinationen erstellen. </li></ol></li><li> Video Data Processing <ol><li> Legen Sie zwei Internet-Protokoll (IP) Camcorder (mindestens 1 mp Bildauflösung) vor jedem Blumenanzeige, außerhalb der Testumgebung (siehe Abbildung 3). <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/52033/52033fig3highres.jpg" /> <strong&gt; Abbildung 3. Testumgebung. Ein Foto von der Testumgebung, die die beiden frontalen Camcordern in den Vordergrund, die Decke Camcorder zwischen den Leuchten und der Reize steht mit Beispiel Reize in der Mitte des Raumes. HINWEIS: Ein Glasteiler zwischen den IP-Camcorder und den künstlichen Blumen gewährleistet, dass die Kunstblumen sind deutlich sichtbar. Die IP-Camcordern kann bis zu 5 m entfernt von den Reizen sein. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52033/52033fig3highres.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> </li><li> Ersetzen Sie die Lager-Objektive mit 1,8 mm Varioobjektiven. Diese Linsen genügend Zoom und Fokus auf die künstlichen Blumen. </li><li> Ein zusätzlicher IP-Camcorder direkt über der künstlichen Blume, die sich auf einer Fläche von 1 bis 2 m vor der künstlichen Blumen. Dieser Camcorder zeichnet Schweben und antennation Verhaltensweisen. </li><li> Verbinden Sie die IP-Camcordern<html> an einen PC über ein sekundäres Netzwerk-Controller (NIC) und einem Ethernet-Hub. </li><li> Konfigurieren des PCs Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP), um dynamisch zu verteilen IP-Adressen an die IP-Camcordern. </li><li> Konfigurieren eines Dateiübertragungsprotokoll (FTP) Server auf dem PC. </li><li> Konfigurieren eines FTP-Client-Prozess automatisch einzahlen Videoclips auf dem PC. </li><li> Konfigurieren Sie die IP-Camcorder, um eine 10 sec Videoclip jedes Mal eine Bewegung erkannt wird aufzeichnen. </li></ol></li><li> Video Clip Analyse <ol><li> Öffnen Sie einen Videoclip, und zeigen Sie die Inhalte Frame-by-Frame mit einem Video-Viewer der Wahl. </li><li> Nehmen Sie ein Bienen Kunststoff-Tag-Nummer, Datum und Uhrzeit der Aufnahme in eine Tabellenkalkulation oder ein RDBMS. Hier definieren Sie eine Landung wie die Beine einer Biene in Berührung kommen mit der künstlichen Blume. HINWEIS: Entsorgen Sie Entscheidungen, die sozial geprägt sind (Landung, während eine andere Biene auf den Reiz vorhanden ist). </li></ol></li></ol>e &quot;&gt; 6. Künstliche Blumen Vorbereitung für Videobeobachtung <ol><li> Design Visuelle Eigenschaften unter Verwendung einer Grafikbearbeitungssoftware. HINWEIS: Stellen Sie sicher, dass das gedruckte Muster geschnitten und zu einem Kegel zusammengeklappt werden. Verwenden geometrischer Berechnungen, um den Ausschnitt Form, die in einem Kegel mit einem Durchmesser von 8 cm Ergebnisse. </li><li> Drucken, schneiden und falten Sie die visuelle Eigenschaft in einen Kegel. </li><li> Kleber Befestigungsclips auf einen Reiz (siehe Abbildung 2). </li></ol> 7. Statistische Analyse <ol><li> In beiden Experimenten berechnen eine Auswahl Anteil für jede Biene (zB gemacht eine bestimmte Bienen x Auswahl einer Blume aus insgesamt y). </li><li> Analysieren Sie diese Proportionen mit einer replizierten Anpassungstest 7. HINWEIS: Eine replizierte G-Test berechnet eine Heterogenität Wert (G h), die die Menge der Variabilität der Wiederholungen (dh jede Biene) zeigt, und eine gepoolte Wert (G p), die die gesamte Bedeutung zeigtalle Wahl Proportionen. Die G-Werte verglichen werden, um 2-Werte in Tests von Bedeutung χ. </li></ol> 8. Stimuli Präsentationssequenz <ol><li> Befestigen künstliche Blumen an den Blumenständen innerhalb der Testfläche. Ändern der Kombination und Lage der angezeigten Impulse in regelmäßigen Zeitintervallen (beispielsweise täglich) an Ort Wirkungen zu vermeiden. </li></ol> 9. Studien Kündigung <ol><li> Legen Sie die Kolonien in der Tiefkühltruhe bei -10 ° C für 3 Tage, um die Bienen zu töten. </li></ol>

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The authors have no competing financial interests.

RFID-Technologie ermöglicht das Studium Hunderte von einzelnen Arbeiter mit Leichtigkeit und hoher Genauigkeit, aber die Eigenschaften der aufgezeichneten Verhalten unterscheidet sich von Beobachtungen von Menschen und Videoaufnahmen. Das Wahlverhalten von RFID aufgenommen wurden, können als Blumen Exploration beschrieben. Dies ist eine sehr strenge Kriterium der Vorzug gegenüber Kriterien in anderen Studien verwendet werden, wie Ansatz 8, Eintritt in ein Labyrinth-Arm 9,10, antenReaktions 8 oder Landung auf einem Muster 11,12. Um die Gültigkeit der Wahlverhalten Definitionen zu vergleichen und die neue RFID-Verfahren für unbelohnt Verhalten zu validieren, wurden Videoaufnahmen von der Landung in Experiment 2. Messstation Wahl Maßnahmen sind nicht gleich: die RFID-Kriterium wie Blumen Eintrag gemessen, zeigten, dass die visuelle Eigenschaft Muster Positionierung ist auf Bienen Wahl wichtiger, während die Videodaten zeigten, dass die visuelle Eigenschaft Mustertyp ist auf Bienen Wahl wichtiger. Eine der allgemeinen Herausforderungen im Studium verlernt Wahlverhalten ist, dass es sehr schwierig ist, Blumen naiv, untrainierte Bienen künstliche Blumen, die keinen Pollen oder Nektar anbieten zu gewinnen. Tatsächlich sind viele der früheren Experimenten griff zu trainieren Bienen in der Testumgebung auf Reize, die gedacht werden bei Tests Stimuli irrelevant Wahlverhalten zu sein. RFID und bewegungssensitiven Videoaufnahmen zu überwinden diese Hürde, indem kontinuierliche Aufzeichnung, 24 Stunden am Tag, ohne die ständige Überwachung der Forscher, und durch die Erhöhung der Stichprobengröße von 15 bis 20 Bienen auf mehrere hundert Bienen. Während unbelohnt Entscheidungen durch ungeschultes Bienen bleiben eine Seltenheit, stellen diese neuen experimentellen Design-Parameter die Beobachtung möglich. Andere Verbesserungen, die durch diese beiden Techniken gehören die Beseitigung der Probenspannung, die Verbesserung der externen Validität und Verfolgung von individuellen Unterschieden. Sample Bias eingeführt werden kann, wenn nur das Studium ein Dutzend Bienen in einer Kolonie. Es gibt erhebliche Unterschiede in der Verhaltenseigenheiten in den einzelnen Arbeitnehmer auch innerhalb der gleichen Kolonie, die wahrscheinlich übersehen werden, weil nur die Arbeiter beobachtet, dass gerade &quot;kooperieren&quot; mit dem Forscher zu einem bestimmten Zeitpunkt. Studium 15-20 Bienen in einer Kolonie von 300 oder mehr Bienen, stellt weniger als 5% der Gesamtkolonie, wobei Probenahme Vorspannung kann signifikant sein. Tagging und Beobachten des Verhaltens aller Arbeitnehmer beseitigt dieses Problem überhaupt. Die Anzahl der gleichzeitigen Auswahl Stimuli können auch manipuliert werden. Wir boten binären Entscheidungen in unserem Experiment aus technischen Gründen, aber Einzelwahl oder mehrere Wahl Designs sind denkbar. In Bezug auf die externe Validität, Studium Bienen in einer Laborumgebung ist traditionell sehr künstlich, was die Verallgemeinerbarkeit der Ergebnisse behindert hat. Zum Beispiel hatte die Forscher zu sein present für die Datensammlung, hatte Bienen in einer Testumgebung einer nach Futter und Testen wurde auf ein kleines Zeitfenster beschränkt. Die in diesem Dokument beschriebenen neuen Techniken zu entfernen diese künstlichen Grenzen, indem sie die Beobachtung, unbeaufsichtigt und uneingeschränkt. Schließlich können die individuellen Unterschiede des Verhaltens dokumentiert werden, da wir wissen, ob diese durch einen einzelnen oder durch mehrere Bienenbienen wiederholt Entscheidungen. Bewegungssensitiven, haben Auflösung Camcorder mit hoher räumlicher den Rand über RFID-Techniken in Bezug auf die Flexibilität von Reizen Designs: das Erscheinen eines visuellen Reizes kann fast jede Gestalt oder Form, solange Identifizierung der Person kann auf mindestens ein eingefangen werden paar Frames. Bearbeitet Videos ist ein wenig mehr Zeit in Anspruch als die Verarbeitung von RFID-Daten, da die Identifizierung muss der Forscher, die manuelle Inspektion jedes Videoclips erfordert gelesen werden. Wenn der visuelle Reiz-Design kann die Zwänge der R treffenFID-Leser (dh, müssen die RFID-Tags auf die Biene, um mindestens 3-4 mm des RFID-Lesers kommen), dann die RFID-Technologie hat den Vorteil gegenüber automatisierten Großdatenerfassung. Qualitative Forschung würde wahrscheinlich weiterhin von Videoanalyse begünstigt werden. Wie in diesem Experiment gezeigt, kann RFID-Lesegeräte sehr große Datenmengen, die keine manuelle Codierung erfordert anzuhäufen. Die etwas andere Vorteile, die mit jeder Technik verbunden legen nahe, dass in der Zukunft könnten sie in einer komplementären Art und Weise verwendet werden. Die Zukunft der beiden Technologien in präzise Quantifizierung der selten auftretenden Verhaltensweisen liegen. Zum Beispiel ist ein klare Möglichkeit für zukünftige Anwendungen, diese Techniken in Gewächshäusern und anderen mehr naturalistischen Umgebungen einzusetzen. Die Kombination von Naturalismus und experimentelle Kontrolle würde es auf Fragen, die nicht vor der Beantwortung möglich waren. Grob gesagt, diese Techniken bieten zwei neue Weisen, Verhalten in einer rigorosen einnd effiziente Weise. RFID und bewegungssensitiven Video sind ein bedeutender Schritt nicht nur für Forscher studieren Bestäuber oder Insekten, aber diese Techniken auch auf andere Verhaltensforscher appellieren.

Ein Schlüsselproblem bei der Untersuchung verlernt Wahlverhalten von Hummeln und Honigbienen ist, dass Blumen naiv, ungelernte Arbeiter nicht leicht geben Sie die Testraum, in dem Einstellungen gemessen werden kann. Infolgedessen setzen viele Forscher auf einem weniger als ideale Technik: Pre-Workout Arbeitnehmer innerhalb der Testraum von vorgeblich neutralen Reizen, die Forscher halten sich von den experimentellen Stimuli zu sein ernähren. Allerdings haben die jüngsten Versuche gezeigt, dass Reize, die gedacht wurden, um neutrale (dh Reize, die nicht nachfolgenden Wahlverhalten in einer Test-Session beeinflussen) sein haben Präferenzen in unerwarteter Weise 1 beeinflusst. Automatisierte Systeme, die Radio Frequency Identification (RFID) 2 und bewegungssensitiven Videoaufnahmen gehören können bieten eine Gelegenheit lösen dieses Problem. Das Ziel der Studie war zweifach: (1) in erster Linie an die Literatur über verlernt Blumen Präferenzen Hummeln beitragen, (2) und in zweiter Linie um evaluate zwei Wahl-Messsysteme, wie von zwei verschiedenen automatisierten Aufnahmegeräten aufgezeichnet. Zwei automatisierte Systeme 3 wurden in der vorliegenden Studie durchgeführt, um verlernt Wahlverhalten zu beobachten: RFID und bewegungssensitiven Videoaufnahmen. Zwei wesentliche Elemente der beiden Systeme sind, dass Entscheidungen werden nicht belohnt, und die Anzeige der verschiedenen visuellen Hinweisen können manipuliert werden. Bewegungssensitiven Video (High Definition, Aufzeichnung mit 1 MP Auflösung) erlaubt nicht nur eine kontinuierliche Beobachtung von frei erkunden Arbeiter in einem Flugraum, ist aber entscheidend für die effiziente Beobachtung der relativ seltene Ereignisse 4. Die Forschungsfrage in Experiment 1 bezieht sich auf, wie unterschiedlich visuellen Eigenschaften interagieren, wenn sie zusammen angezeigt. Diese Untersuchung soll die relative Bedeutung der Musterpositionierung in Bezug auf Mustertyp zu erforschen. Mit einem 2 x 2-Design, radial (dh Sunburst) und konzentrisch (dh Stier eye) Mustertypen sind entweder zentral oder peripher auf einer künstlichen Blume (siehe Abbildung 1 für Beispiele von Stimuli) platziert. RFID-Lesegeräte werden in diese speziell entwickelte künstliche Blume Reize gebaut und Hummeln erhalten RFID-Tags, die aktiviert uns, jeden getaggt Arbeiter, die die künstliche Blume Reiz eintritt aufzeichnen lassen. RFID Beobachtungs funktioniert durch die Leseeinrichtung (in den Kunstblumen eingebaut) Senden von Signalen an Funkfrequenzen (13,56 MHz in diesem Fall), die durch die Anwesenheit von passiven Tags moduliert werden. Der Leser kann erkennen und aufzeichnen, diese Signalmodulationen, die über Tags ermöglichende Tag eindeutige Identifizierung leicht variieren. Die Fragen von Experiment 2 gibt es drei Gründe. Erstens sind Blumen Eintrag, wie RFID, und Landung gemessen, wie Videoaufnahmen äquivalenten Auswahlkriterien gemessen? Wahl ist an verschiedenen Punkten (Landung für Video- und Blumen Eintrag für RFID), die in verschiedenen Maßnahmen umzusetzen gemessender Präferenz. Zweitens, was ist die Wirkung der zentralen vs peripheren Positionierung? Es ist nicht bekannt, ob Arbeitnehmer einen zentralen Muster wählen, ob eine Kombination aus zwei radialen Muster in verschiedenen Positionen vorgestellt (siehe Abbildung 4b). Drittens, was ist die relative Bedeutung der Musterposition vs Mustertyp? In anderen Worten, Hummel landen Muster der bevorzugten Muster Typ oder der bevorzugten Musterposition? Bienen könnten zentral-Radial an ein Peripherie-konzentrischen Muster bevorzugen, aber die Präferenz könnte aufgrund der Mustertyp oder seine zentrale Positionierung sein. In diesem Experiment wurden zwei Variablen aneinander 5 (siehe Figur 4c, d) gegenüber. In Experiment 2 verwendeten wir bewegungssensitiven Videoaufnahmen auf blumenartige Reize. Künstliche Blumen wurden in einem Flugkäfig an diesen Blumen aus dem fron platziert und bewegungsempfindliche High-Definition-Camcorder hingewiesen wurdent und der Spitze. Genauer gesagt wurden zwei Camcorder positioniert, um die Frontalansicht eines jeden der beiden Reize im Testraum zu erfassen. Eine zusätzliche Camcorder wurde zwischen den Reizen positioniert, um aufzuzeichnen schwebt Verhalten von oben, und eroberte Verhalten der aus künstlichen Blumen. Hummeln wurden mit Zahl-Tags, die auf High-Definition-Video-Clips gelesen werden konnten identifiziert. Schweben, wurden antennation und Landeverhalten beobachtet.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="708">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:143px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:231px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Miniaturized mic3 tags</td>
			<td style="width:143px;">Microsensys</td>
			<td style="width:119px;">mic3 TAG 64 bit RO</td>
			<td>RFID tags to glue to bee</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">RFID reader 2k6 head</td>
			<td style="width:143px;">Microsensys</td>
			<td style="width:119px;">2k6</td>
			<td>RFID readers built into artificial flowers</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">IP camcorders</td>
			<td style="width:143px;">Vivotek</td>
			<td style="width:119px;">IP8161</td>
			<td>Motion-sensitive video recorders</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Opalith Plattchen number tags and non-toxic glue</td>
			<td style="width:143px;">Beeworks.com</td>
			<td style="width:119px;">n/a</td>
			<td>Number tags to glue to bees</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Bumblebee Colony for Research</td>
			<td style="width:143px;">Koppert Canada</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Artificial flowers</td>
			<td style="width:143px;">N/A</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Developed by campus biology shop</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Artificial flower stand</td>
			<td style="width:143px;">N/A</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Developed by campus biology shop</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Flight room</td>
			<td style="width:143px;">N/A</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Developed by campus biology shop</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Laptop with Windows</td>
			<td style="width:143px;">Generic hardware / Microsoft software</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Used to download RFID data</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">RS 232 to USB converter</td>
			<td style="width:143px;">Generic</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Connect RFID reader to computer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Desktop</td>
			<td style="width:143px;">IBM</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Used to transmit video data</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Second NIC</td>
			<td style="width:143px;">Generic</td>
			<td style="width:119px;">10/100M NIC PCI</td>
			<td>Used to transmit video data</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Network hub</td>
			<td style="width:143px;">Generic</td>
			<td style="width:119px;">4-port</td>
			<td>Used to transmit video data</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">High precision tweezer</td>
			<td style="width:143px;">SPI</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Used to glue number and RFID tags to bees</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Sugar</td>
			<td style="width:143px;">Generic</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Used to mix with water to create sugar-water</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Pollen</td>
			<td style="width:143px;">Any local apiarist</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Fed to bumblebees</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Marking cage with plunger</td>
			<td style="width:143px;">Beeworks.com</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Aids tagging process</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Honey</td>
			<td style="width:143px;">Generic</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Used to mix with water ot create pollen paste</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Bake clay</td>
			<td style="width:143px;">Sculpey</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Stimulus for RFID</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Clay shaping tools</td>
			<td style="width:143px;">Generic</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Stimulus for RFID</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">White paper</td>
			<td style="width:143px;">Generic</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Stimulus for Video</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Laser printer</td>
			<td style="width:143px;">Generic</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Stimulus for Video</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Wood</td>
			<td style="width:143px;">Generic</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Stimulus for Video -- attachment clip</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

radio frequency identification and motion-sensitive video efficiently automate recording of unrewarded choice behavior by bumblebees

Wir präsentieren zwei Methoden zur Beobachtung Hummel Wahlverhalten in einem geschlossenen Testraum. Die erste Methode besteht darin, Radio Frequency Identification (RFID) Leser in künstlichen Blumen, die verschiedene visuelle Hinweise angezeigt gebaut und RFID-Tags (dh passive Transponder) auf den Brustkorb des Hummelarbeiter geklebt. Die Neuheit in unserem Implementierung ist, dass RFID-Lesegeräte werden direkt in künstliche Blumen, die anzeigen kann mehrere verschiedene visuelle Eigenschaften wie Farbe, Muster-Typ, Raumfrequenz (dh &quot;Geschäftigkeit&quot; des Musters) und Symmetrie (Raumfrequenz und sind gebaut Symmetrie wurden in diesem Versuch nicht manipuliert). Zusätzlich sind diese visuelle Displays in Verbindung mit der automatisierten Systeme der Lage die Aufnahme unbelohnt und untrainierten Wahlverhalten. Die zweite Methode besteht aus Aufzeichnungswahlverhalten bei Kunstblumen mit bewegungssensitiven High-Definition-Camcorder. Bumblebees haben Nummer Tags zu ihren Thorax zur eindeutigen Identifizierung geklebt. Der Vorteil bei dieser Ausführung über RFID ist, dass zusätzlich zu beobachten Landeverhalten, alternative Messungen der Bevorzugung wie Schweben und antennation kann auch beobachtet werden. Beide Automatisierungsmethoden erhöhen experimentelle Kontrolle und interne Validität, indem es in größerem Maßstab Studien, die Berücksichtigung individueller Unterschiede nehmen. Externe Validität wird ebenfalls verbessert, weil die Bienen frei betreten und verlassen die Testumgebung ohne Einschränkungen wie die Verfügbarkeit von Forschungsassistent vor Ort. Im Vergleich zu der menschlichen Beobachtung in Echtzeit, die automatisierte Methoden kostengünstiger und möglicherweise weniger fehleranfällig.

Experiment 1: RFID Daten Alle 375 Arbeiter in der Kolonie wurden RFID getaggt, und 318 dieser Arbeiter (85%) in die Flugkäfig zu irgendeinem Zeitpunkt während der Studie. Insgesamt 197 (62% der Bienen, die die Kolonie links) besucht mindestens einer der vier künstlichen Blume Reize. Definition einer Wahl Eine Auswahl wurde als Arbeiter Eintritt in die künstliche Blume definiert (siehe Abbildung 1). Wir markierten dieses Verhalten als &quot;Blumen Exploration.&quot; Diese Definition einer Wahl ist strenger als die, die in der Literatur verwendet, die, je nach Studie, verwenden Sie eine Kombination aus Schweben, antennation oder Landung. Floral Exploration ist eine strengere Definition der Wahl, weil es erfordert, dass die Bienen nicht nur auf einen Reiz zu besuchen, indem schwebt, antennating und Landung auf sie, aber auch durch die Erforschung es. Datenmanagement <p class="jove_content"&gt; RFID-Techniken sind in der Lage, eine enorme Menge von Daten relativ zu anderen Verfahren zu sammeln. Dieses Experiment produzierten 310.221 Datensätze. Ein Datenbankprogramm wie MySQL ist ein unverzichtbares Werkzeug, um diese Menge an Daten und genauso wichtig sind die SQL-Abfragen verwendet, um herauszuarbeiten, Antworten auf die Forschungsfragen zu speichern. Zum Beispiel ist ein Problem der Definition einer Wahl. Die RFID-Lesegeräte wurden konfiguriert, um das Vorhandensein einer Markierung alle 1 ms, was im Falle von Bienen, die innerhalb der Kunstblumen Minuten oder sogar Stunden waren, können in mehreren tausend Aufnahmen zu verwandeln aufzuzeichnen. Unsere Definition einer Wahl war ein Besuch, der mindestens 1 ms dauerte, aber ein erneuter Besuch würde nicht gezählt, bis die aktuelle Folge von Aufnahmen wurde von mindestens einem 1 min Pause unterbrochen werden. Zusammenfassung des Experiments Vier repliziert Anpassungstests wurden an allen Entscheidungen von einer Bienen &quot;naiv-Sitzung&quot;, um Wahl p vergleichen geführtroportions zu einem theoretischen Wert von Chance 7. Naiv Tagung einen Bienen bezieht sich auf die erste Test Zustand, in dem die Biene &quot;teilgenommen&quot;. Die G-Tests zeigen eine Präferenz für zentrale Positionierung (siehe Tabelle 1) und radialen Muster Art. 4b zeigt, dass Muster bevorzugt wird rückgängig gemacht, wenn die konzentrischen Muster ist zentral positioniert und der radialen Muster peripher positioniert. Wenn die Positionierung konstant, wie in Figur 4a und d stattfindet, ist jedoch bevorzugt in Richtung der Musterradialmuster, Fig. 4 zeigt, daß die relativen Anteile der ersten Wahl für jedes Muster für jede Kombination vergleichbar waren, die für alle Entscheidungen gezeigten Verhältnissen. <img alt="Figur 4" src="/files/ftp_upload/52033/52033fig4highres.jpg"/> Abbildung 4. RFID Experimentelle Ergebnisse. Auswahl Frequenzen bei ter vier verschiedene Blütenkombinationen in Experiment 1. Die dunkelbraunen Balkendiagramme zeigen Sie alle Entscheidungen vom naiven Sitzung der Biene (linke Seite der y-Achse) und die hellbraunen Balken zeigen die erste Wahl für jeden Arbeitnehmer (rechte y-Achse ). &quot;Alle Entscheidungen&quot; zeigen vergleichbare Muster auf &quot;erste Wahl&quot;, aber mit größerer statistischer Power. Die Balkendiagramme zeigen, daß die Positionierung der Muster wichtiger als die Art von Muster. Eine zentral angeordnete Muster wurde bevorzugt, auch wenn der Mustertyp angezeigt eine ansonsten weniger bevorzugt konzentrischen Muster. Sternchen zeigen eine Auswahl Anteil, signifikant verschieden vom Zufall ist. Hinweis. * P &lt;0,05, ** p &lt;0,01, *** p &lt;.001. Diese Zahl hat sich von Orbán et al. 11 geändert. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td rowspan="2"> Bedingungen </td><td colspan="3"> Pooled </td><td colspan="3"> Heterogenität </td><td></td></tr><tr><td> Gp </td><td> df </td><td> p </td><td> Gh </td><td> df </td><td> p </td><td></td></tr><tr><td> Zentral-Radial vs Zentral-Concentric </td><td> 3,96 </td><td> 1 </td><td> 0,047 </td><td> 197,55 </td><td> 41 </td><td> 0.000 </td><td></td></tr><tr><td> Peripheral-Radial vs Zentral-Concentric </td><td> 33.77 </td><td> 1 </td><td> 0.000 </td><td> 210,81 </td><td> 42 </td><td> 0.000 </td><td></td></tr><tr><td> Zentral-Radial vs Peripheral-Concentric </td><td> 508,31 </td><td> 1 </td><td> 0.000 </td><td> 345,78 </td><td> 30 </td><td> 0.000 </td><td></td></tr><tr><td> Peripheral-Radial vs Peripheral-Concentric </td><td> 7,42 </td><td> 1 </td><td> 0.000 </td><td> 84.06 </td><td> 24 </td><td> 0.000 </td><td></td></tr></tbody></table> Tabelle 1. </sTrong&gt; Inferenzstatistik von RFID-Daten. Experiment 1. Diese Tabelle wurde von Orbán et al modifiziert. (2013) 11. G p bezieht sich auf signifikante Abweichung von einer Gruppe Anteil von Chance und G h bezieht sich auf die Tests für individuelle Unterschiede ( dh Heterogenität). Bitte beachten Sie die Handschrift für weitere Informationen über die statistischen Tests. Versuch 2: Video Data Ein insgesamt 264 Entscheidungen wurden in den vier Bedingungen über drei Testen Sitzungen aufgezeichnet. Tabelle 2 zeigt die Zahl der Arbeiter und die Wahlen von jeder Kolonie beigetragen. Definition einer Wahl Videodaten erlaubt die Aufnahme von drei Arten von Wahlverhalten: Schweben, antennation und Landung. Während alle drei Arten von Verhaltensweisen beobachtet werden können, schweben und antennation sind difficult, mit einem Tag-Nummer durch schnelle Bewegungen, die Camcorder mit schlechter Auflösung oder niedriger Geschwindigkeit nicht aufnehmen kann assoziieren. Es ist entscheidend, um eine High-Definition-Camcorder verwenden (obwohl dies nicht zur Verfügung stand, um uns im Idealfall ein Hochbildrate Camcorder sollte verwendet werden, um Unschärfen zu minimieren), um Tag-Nummern, die nur auf einer kleinen Anzahl von Frames auftreten können sicherstellen können gelesen werden . Dieses Verfahren wurde auch zur Wahl Muster mit der RFID-Technik, die Blumenexplorations erkennt vergleichen. Bewegungsempfindlichkeit Überlegungen Eine der zentralen Fragen bei der Herstellung eines erfolgreichen Experiments ist die Konfiguration der bewegungssensitiven Camcordern. Ein Camcorder, die zu empfindlich ist zu viel Daten, die nicht praktikabel ist und kann sehr teuer zu verarbeiten geworden aufzeichnen. Zum Beispiel, zunächst unsere Camcorder wurde durch regelmäßige Schwingungen im Gebäude ausgelöst (zB Passanten auf dem Flur, Klimaanlage, etc.), die in 1R führte11; 2 gültige Datenpunkte für jeweils 150-200 aufgenommenen Videoclips. Auf der anderen Seite, ist ein noch schwerwiegender Fehler eine geringe Empfindlichkeit Konfiguration, die Schlüsseldaten verpassen. Es ist entscheidend, um alle Camcorder in der gleichen Weise zu konfigurieren, ansonsten kann die Stichprobenfehler die Ergebnisse verzerren. Zusammenfassung des Experiments Vier repliziert Anpassungstests fanden drei Gruppen Proportionen, die vom Zufall signifikant abweicht, und einen nicht-signifikanten Gesamtanteil (siehe Tabelle 3 und Abbildung 5). (1) Muster ist wichtig: eine signifikante Präferenz für die Zentralradial über dem zentralen konzentrischen Muster gefunden wurde (siehe Tabelle 3). (2) Standpunkt des radialen Muster ist weniger wichtig: die Präsentation des Zentral radialen und peripheren radialen Kombination zeigte keinen signifikanten Unterschied aus Zufall. (3) Die Zentral-Radial- und peripheren konzentrischen Kombination führte zu einer starken Präferenz in Richtungs die zentral-Radialmuster. Die zentrale konzentrische und Peripherie-Radial Kombination ausgelöst signifikante Präferenz in Richtung der peripheren radialen Muster. Muster trumpft Lage. Individuelle Unterschiede waren nicht signifikant in allen vier Kombinationen (siehe Tabelle 3). <img alt="Figur 5" src="/files/ftp_upload/52033/52033fig5highres.jpg"/> . Abbildung 5. bewegungssensitiven Video Ergebnisse Wahl Frequenzen bei den vier verschiedenen Blütenkombinationen in Experiment 2. Die Ergebnisse zeigen die Bedeutung der Mustertyp über-Positionierung: Radialmuster wurden bevorzugt, auch wenn die Muster wurden peripher positioniert. Werte geben die Anzahl der Wahlmöglichkeiten der angezeigten Bilder. Sternchen zeigen eine Auswahl Anteil, signifikant verschieden vom Zufall ist. Hinweis. ** P &lt;0,01 *** p &lt;0,001. Diese Zahl hat sich von Orbán 11 modifiziert. <table border = &quot;0&quot; cellpadding = &quot;0&quot; cellspacing = &quot;0&quot;&gt; <tbody><tr><td rowspan="2"> Bedingungen </td><td> Session 1 </td><td colspan="2"> Session 2 </td><td colspan="2"> Session 3 </td></tr><tr><td> Colony 1 </td><td> Colony 2 </td><td> Colony 3 </td><td> Colony 4 </td><td> Colony 5 </td></tr><tr><td> Anzahl der Arbeitnehmer </td><td> 45 </td><td> 7 </td><td> 2 </td><td> 8 </td><td> 23 </td></tr><tr><td> Anzahl der Wahlmöglichkeiten </td><td> 151 </td><td> 25 </td><td> 2 </td><td> 20 </td><td> 65 </td></tr></tbody></table> Tabelle 2. Beschreibende Statistik der bewegungssensitiven Videodaten. Gesamtzahl der Entscheidungen an den künstlichen Blumen in Experiment 2 für jede Kolonie aufgenommen und die Zahl der Arbeiter, die diese Entscheidungen. Diese Tabelle wurde von Orbán et al. 11 geändert. Bitte beachten Sie die Handschrift beziehenfür weitere Informationen. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td rowspan="2"> Bedingungen </td><td colspan="3"> Pooled </td><td colspan="3"> Heterogenität </td></tr><tr><td> Gp </td><td> df </td><td> p </td><td> Gh </td><td> df </td><td> p </td></tr><tr><td> Zentral-Radial vs Zentral-Concentric </td><td> 17.98 </td><td> 1 </td><td> 0.000 </td><td> 40.72 </td><td> 29 </td><td> 0,073 </td></tr><tr><td> Zentral-Radial vs Peripheral Radial </td><td> 1,85 </td><td> 1 </td><td> 0,173 </td><td> 53,63 </td><td> 39 </td><td> 0,060 </td></tr><tr><td> Periphere Radial vs Zentral Concentric </td><td> 6,57 </td><td> 1 </td><td> 0,010 </td><td> 26.31 </td><td> 27 </td><td> 0,500 </td></tr><tr><td> Zentral Radial vs Peripheral Concentric </td><td> 18.18 </td><td> 1 </td><td> 0.000 </td><td> 41.92 </td><td> 37 </td><td>0,256 </td></tr></tbody></table> Tabelle 3. Inferenzstatistik bewegungssensitiven Videodaten. Experiment 2. Diese Tabelle wurde von Orbán et al modifiziert worden. 11. G p bezieht sich auf signifikante Abweichung von einer Gruppe Anteil von Chance und G h bezieht sich auf die Tests für individuelle Unterschiede ( dh Heterogenität). Bitte beachten Sie die Handschrift für weitere Informationen über die statistischen Tests.

Watch this Scientific Journal Video about Radio Frequency Identification and Motion-sensitive Video Efficiently Automate Recording of Unrewarded Choice Behavior by Bumblebees at JoVE.com

Radio Frequency Identification and Motion-sensitive Video Efficiently Automate Recording of Unrewarded Choice Behavior by Bumblebees

This video describes Radio-Frequency Identification (RFID) and motion-sensitive video recording methods to monitor choice behavior by bumblebees.

Radio Frequency Identification und bewegungssensitiven Video effizient zu automatisieren Aufnahme von unbelohnt Wahlverhalten von Hummeln

We present two methods for observing bumblebee choice behavior in an enclosed testing space. The first method consists of Radio Frequency Identification ...

radio-frequency-identification-motion-sensitive-video-efficiently

Research

JoVE Journal

Neuroscience

10.8K Aufrufe.  University of Ottawa. This video describes Radio-Frequency Identification (RFID) and motion-sensitive video recording methods to monitor choice behavior by bumblebees. 

Serie: Radio Frequency Identification and Motion-sensitive Video Efficiently Automate Recording of Unrewarded Choice Behavior by Bumblebees

Single Sensillum Recordings in the Insects Drosophila melanogaster and Anopheles gambiae

The sense of smell is essential for insects to find foods, mates, predators, and oviposition sites3. Insect olfactory sensory neurons (OSNs) are enclosed in sensory hairs called sensilla, which cover the surface of olfactory organs. The surface of each sensillum is covered with tiny pores, through which odorants pass and dissolve in a fluid called sensillum lymph, which bathes the sensory dendrites of the OSNs housed in a given sensillum. The OSN dendrites express odorant receptor (OR) proteins, which in insects function as odor-gated ion channels4, 5. The interaction of odorants with ORs either increases or decreases the basal firing rate of the OSN. This neuronal activity in the form of action potentials embodies the first representation of the quality, intensity, and temporal characteristics of the odorant6, 7.
Given the easy access to these sensory hairs, it is possible to perform extracellular recordings from single OSNs by introducing a recording electrode into the sensillum lymph, while the reference electrode is placed in the lymph of the eye or body of the insect. In Drosophila, sensilla house between one and four OSNs, but each OSN typically displays a characteristic spike amplitude. Spike sorting techniques make it possible to assign spiking responses to individual OSNs. This single sensillum recording (SSR) technique monitors the difference in potential between the sensillum lymph and the reference electrode as electrical spikes that are generated by the receptor activity on OSNs1, 2, 8. Changes in the number of spikes in response to the odorant represent the cellular basis of odor coding in insects. Here, we describe the preparation method currently used in our lab to perform SSR on Drosophila melanogaster and Anopheles gambiae, and show representative traces induced by the odorants in a sensillum-specific manner.

Single Sensillum Recordings in the Insects Drosophila melanogaster and Anopheles gambiae

Electrophysiological responses of olfactory sensory neurons to odorants can be measured in insects using single sensillum recordings. In this video article we will demonstrate how to perform single sensillum recordings in the antennae of the vinegar fly (Drosophila melanogaster) and the maxillary palps of the malaria mosquito (Anopheles gambiae).

Einzel Sensillum Recordings in der Insekten Drosophila melanogaster Und Anopheles gambiae</em

The sense of smell is essential for insects to find foods, mates, predators, and oviposition sites3. Insect olfactory sensory neurons (OSNs) are enclosed ...

Forschung

Neurowissenschaften

Cryopreservation of Cortical Tissue Blocks for the Generation of Highly Enriched Neuronal Cultures

In this study, we outline a standardized protocol for the successful cryopreservation and thawing of cortical brain tissue blocks to generate highly enriched neuronal cultures. For this protocol the freezing medium used is 10% dimethyl sulfoxide (DMSO) diluted in Hank's Buffered Salt Solution (HBSS). Blocks of cortical tissue are transferred to cryovials containing the freezing medium and slowly frozen at -1&deg;C/min in a rate-controlled freezing container. Post-thaw processing and dissociation of frozen tissue blocks consistently produced neuronal-enriched cultures which exhibited rapid neuritic growth during the first 5 days in culture and significant expansion of the neuronal network within 10 days. Immunocytochemical staining with the astrocytic marker glial fibrillary acidic protein (GFAP) and the neuronal marker beta-tubulin class III, revealed high numbers of neurons and astrocytes in the cultures. Generation of neural precursor cell cultures after tissue block dissociation resulted in rapidly expanding neurospheres, which produced large numbers of neurons and astrocytes under differentiating conditions. This simple cryopreservation protocol allows for the rapid, efficient, and inexpensive preservation of cortical brain tissue blocks, which grants increased flexibility for later generation of neuronal, astrocyte, and neuronal precursor cell cultures.

Here, we describe a method for efficient cryopreservation and thawing of cortical brain tissue blocks to generate highly enriched neuronal cultures. This simple protocol provides flexibility for later generation of neuronal, astrocyte, and neuronal precursor cell cultures.

Kryokonservierung von kortikalen Gewebes Bausteine ​​für die Generierung von hoch angereichertem neuronalen Kulturen

In this study, we outline a standardized protocol for the successful cryopreservation and thawing of cortical brain tissue blocks to generate highly ...

Large-scale Recording of Neurons by Movable Silicon Probes in Behaving Rodents

A major challenge in neuroscience is linking behavior to the collective activity of neural assemblies. Understanding of input-output relationships of neurons and circuits requires methods with the spatial selectivity and temporal resolution appropriate for mechanistic analysis of neural ensembles in the behaving animal, i.e. recording of representatively large samples of isolated single neurons. Ensemble monitoring of neuronal activity has progressed remarkably in the past decade in both small and large-brained animals, including human subjects1-11. Multiple-site recording with silicon-based devices are particularly effective because of their scalability, small volume and geometric design.
Here, we describe methods for recording multiple single neurons and local field potential in behaving rodents, using commercially available micro-machined silicon probes with custom-made accessory components. There are two basic options for interfacing silicon probes to preamplifiers: printed circuit boards and flexible cables. Probe supplying companies (<a href="http://www.neuronexustech.com/" >http://www.neuronexustech.com/</a>; <a href="http://www.sbmicrosystems.com/">http://www.sbmicrosystems.com/</a>; <a href="http://www.acreo.se/">http://www.acreo.se/</a>) usually provide the bonding service and deliver probes bonded to printed circuit boards or flexible cables. Here, we describe the implantation of a 4-shank, 32-site probe attached to flexible polyimide cable, and mounted on a movable microdrive. Each step of the probe preparation, microdrive construction and surgery is illustrated so that the end user can easily replicate the process.

We describe methods for large-scale recording of multiple single units and local field potential in behaving rodents with silicon probes. Drive fabrication, probe attachment to the drive and probe implantation processes are illustrated in sufficient details for easy replication.

Großflächige Aufnahme von Neuronen durch Movable Silicon Probes in Behaving Nagetiere

A major challenge in neuroscience is linking behavior to the collective activity of neural assemblies. Understanding of input-output relationships of ...

Simultaneous Recording of Calcium Signals from Identified Neurons and Feeding Behavior of Drosophila melanogaster

To study neuronal networks in terms of their function in behavior, we must analyze how neurons operate when each behavioral pattern is generated. Thus, simultaneous recordings of neuronal activity and behavior are essential to correlate brain activity to behavior. For such behavioral analyses, the fruit fly, Drosophila melanogaster, allows us to incorporate genetically encoded calcium indicators such as GCaMP1, to monitor neuronal activity, and to use sophisticated genetic manipulations for optogenetic or thermogenetic techniques to specifically activate identified neurons2-5. Use of a thermogenetic technique has led us to find critical neurons for feeding behavior (Flood et al., under revision). As a main part of feeding behavior, a Drosophila adult extends its proboscis for feeding6 (proboscis extension response; PER), responding to a sweet stimulus from sensory cells on its proboscis or tarsi. Combining the protocol for PER7 with a calcium imaging technique8 using GCaMP3.01, 9, I have established an experimental system, where we can monitor activity of neurons in the feeding center &#x2013; the suboesophageal ganglion (SOG), simultaneously with behavioral observation of the proboscis. I have designed an apparatus ("Fly brain Live Imaging and Electrophysiology Stage": "FLIES") to accommodate a Drosophila adult, allowing its proboscis to freely move while its brain is exposed to the bath for Ca2+ imaging through a water immersion lens. The FLIES is also appropriate for many types of live experiments on fly brains such as electrophysiological recording or time lapse imaging of synaptic morphology. Because the results from live imaging can be directly correlated with the simultaneous PER behavior, this methodology can provide an excellent experimental system to study information processing of neuronal networks, and how this cellular activity is coupled to plastic processes and memory.

Simultaneous Recording of Calcium Signals from Identified Neurons and Feeding Behavior of Drosophila melanogaster

The fruit fly, Drosophila melanogaster, extends its proboscis for feeding, responding to a sugar stimulus from its proboscis or tarsus. I have combined observations of the proboscis extension response (PER) with a calcium imaging technique, allowing us to monitor the activity of neurons in the brain, simultaneously with behavioral observation.

Gleichzeitige Aufnahme von Calcium-Signale von identifizierten Neuronen und Fressverhalten von Drosophila melanogaster</em

To study neuronal networks in terms of their function in behavior, we must analyze how neurons operate when each behavioral pattern is generated.  Thus, ...

Vertical T-maze Choice Assay for Arthropod Response to Odorants

Given the economic importance of insects and arachnids as pests of agricultural crops, urban environments or as vectors of plant and human diseases, various technologies are being developed as control tools. A subset of these tools focuses on modifying the behavior of arthropods by attraction or repulsion. Therefore, arthropods are often the focus of behavioral investigations. Various tools have been developed to measure arthropod behavior, including wind tunnels, flight mills, servospheres, and various types of olfactometers. The purpose of these tools is to measure insect or arachnid response to visual or more often olfactory cues. The vertical T-maze oflactometer described here measures choices performed by insects in response to attractants or repellents. It is a high throughput assay device that takes advantage of the positive phototaxis (attraction to light) and negative geotaxis (tendency to walk or fly upward) exhibited by many arthropods. The olfactometer consists of a 30 cm glass tube that is divided in half with a Teflon strip forming a T-maze. Each half serves as an arm of the olfactometer enabling the test subjects to make a choice between two potential odor fields in assays involving attractants. In assays involving repellents, lack of normal response to known attractants can also be measured as a third variable.

A vertical, T-maze olfactometer is described for assaying the behavioral response of arthropods. The olfactometer allows the experimenter to measure choices performed by test subjects when subjected to two potential odor fields. Both attraction to and repulsion from odorants can be measured with this device.

Vertical T-Labyrinth Wahl Assay für Gliederfüßer Response to Geruchsstoffe

Given the economic importance of insects and arachnids as pests of agricultural crops, urban environments or as vectors of plant and human diseases, ...

Measuring Spinal Presynaptic Inhibition in Mice By Dorsal Root Potential Recording In Vivo

Presynaptic inhibition is one of the most powerful inhibitory mechanisms in the spinal cord. The underlying physiological mechanism is a depolarization of primary afferent fibers mediated by GABAergic axo-axonal synapses (primary afferent depolarization). The strength of primary afferent depolarization can be measured by recording of volume-conducted potentials at the dorsal root (dorsal root potentials, DRP). Pathological changes of presynaptic inhibition are crucial in the abnormal central processing of certain pain conditions and in some disorders of motor hyperexcitability. Here, we describe a method of recording DRP in vivo in mice. The preparation of spinal cord dorsal roots in the anesthetized animal and the recording procedure using suction electrodes are explained. This method allows measuring GABAergic DRP and thereby estimating spinal presynaptic inhibition in the living mouse. In combination with transgenic mouse models, DRP recording may serve as a powerful tool to investigate disease-associated spinal pathophysiology. In vivo recording has several advantages compared to ex vivo isolated spinal cord preparations, e.g. the possibility of simultaneous recording or manipulation of supraspinal networks and induction of DRP by stimulation of peripheral nerves.

Measuring Spinal Presynaptic Inhibition in Mice By Dorsal Root Potential Recording In Vivo

GABAergic presynaptic inhibition is a powerful inhibitory mechanism in the spinal cord important for motor and sensory signal integration in spinal cord networks. Underlying primary afferent depolarization can be measured by recording of dorsal root potentials (DRP). Here we demonstrate a method of in vivo recording of DRP in mice.

Mess Spinal Präsynaptische Hemmung bei Mäusen durch Spinalgan Mögliche Aufnahme<em&gt; In Vivo</em

Presynaptic inhibition is one of the most powerful inhibitory mechanisms in the spinal cord. The underlying physiological mechanism is a depolarization of ...

A Procedure for Implanting a Spinal Chamber for Longitudinal In Vivo Imaging of the Mouse Spinal Cord

Studies in the mammalian neocortex have enabled unprecedented resolution of cortical structure, activity, and response to neurodegenerative insults by repeated, time-lapse in vivo imaging in live rodents. These studies were made possible by straightforward surgical procedures, which enabled optical access for a prolonged period of time without repeat surgical procedures. In contrast, analogous studies of the spinal cord have been previously limited to only a few imaging sessions, each of which required an invasive surgery. As previously described, we have developed a spinal chamber that enables continuous optical access for upwards of 8 weeks, preserves mechanical stability of the spinal column, is easily stabilized externally during imaging, and requires only a single surgery. Here, the design of the spinal chamber with its associated surgical implements is reviewed and the surgical procedure is demonstrated in detail. Briefly, this video will demonstrate the preparation of the surgical area and mouse for surgery, exposure of the spinal vertebra and appropriate tissue debridement, the delivery of the implant and vertebral clamping, the completion of the chamber, the removal of the delivery system, sealing of the skin, and finally, post-operative care. The procedure for chronic in vivo imaging using nonlinear microscopy will also be demonstrated. Finally, outcomes, limitations, typical variability, and a guide for troubleshooting are discussed.

A Procedure for Implanting a Spinal Chamber for Longitudinal In Vivo Imaging of the Mouse Spinal Cord

In this video, we describe a procedure for implanting a chronic optical imaging chamber over the dorsal spinal cord of a live mouse. The chamber, surgical procedure, and chronic imaging are reviewed and demonstrated.

Ein Verfahren für die Implantation eines Spinal Kammer für Längs<em&gt; In-vivo-</em&gt; Imaging der Maus Spinal Cord

Studies in the mammalian neocortex have enabled unprecedented resolution of cortical structure, activity, and response to neurodegenerative insults by ...

Quantifying Fish Swimming Behavior in Response to Acute Exposure of Aqueous Copper Using Computer Assisted Video and Digital Image Analysis

Behavioral responses of aquatic organisms to environmental contaminants can be precursors of other effects such as survival, growth, or reproduction. However, these responses may be subtle, and measurement can be challenging. Using juvenile white sturgeon (Acipenser transmontanus) with copper exposures, this paper illustrates techniques used for quantifying behavioral responses using computer assisted video and digital image analysis. In previous studies severe impairments in swimming behavior were observed among early life stage white sturgeon during acute and chronic exposures to copper. Sturgeon behavior was rapidly impaired and to the extent that survival in the field would be jeopardized, as fish would be swept downstream, or readily captured by predators. The objectives of this investigation were to illustrate protocols to quantify swimming activity during a series of acute copper exposures to determine time to effect during early lifestage development, and to understand the significance of these responses relative to survival of these vulnerable early lifestage fish. With mortality being on a time continuum, determining when copper first affects swimming ability helps us to understand the implications for population level effects. The techniques used are readily adaptable to experimental designs with other organisms and stressors.

Measuring the impacts of environmental contaminants on fish behavior is often subjective and challenging particularly when dealing with sublethal endpoints. We describe methods including video technology to quantify swimming behavior of early life stage white sturgeon (Acipenser transmontanus) during and after 96 hr acute exposures to various concentrations of copper.

Quantifizieren Fisch Schwimmverhalten in Reaktion auf akute Exposition von wässrigen Kupfer Form von computergestützten Video und digitale Bildanalyse

Behavioral responses of aquatic organisms to environmental contaminants can be precursors of other effects such as survival, growth, or reproduction.  ...

Insect-machine Hybrid System: Remote Radio Control of a Freely Flying Beetle (Mercynorrhina torquata)

The rise of radio-enabled digital electronic devices has prompted the use of small wireless neuromuscular recorders and stimulators for studying in-flight insect behavior. This technology enables the development of an insect-machine hybrid system using a living insect platform described in this protocol. Moreover, this protocol presents the system configuration and free flight experimental procedures for evaluating the function of the flight muscles in an untethered insect. For demonstration, we targeted the third axillary sclerite (3Ax) muscle to control and achieve left or right turning of a flying beetle. A thin silver wire electrode was implanted on the 3Ax muscle on each side of the beetle. These were connected to the outputs of a wireless backpack (i.e., a neuromuscular electrical stimulator) mounted on the pronotum of the beetle. The muscle was stimulated in free flight by alternating the stimulation side (left or right) or varying the stimulation frequency. The beetle turned to the ipsilateral side when the muscle was stimulated and exhibited a graded response to an increasing frequency. The implantation process and volume calibration of the 3 dimensional motion capture camera system need to be carried out with care to avoid damaging the muscle and losing track of the marker, respectively. This method is highly beneficial to study insect flight, as it helps to reveal the functions of the flight muscle of interest in free flight.

Insect-machine Hybrid System: Remote Radio Control of a Freely Flying Beetle Mercynorrhina torquata

This protocol describes the process of constructing an insect-machine hybrid system and carrying out wireless electrical stimulation of the flight muscles required to control the turning motion of a flying insect.

Insect-Maschine Hybridsystem: Remote Radio Control eines frei fliegenden Käfer (<em&gt; Mercynorrhina torquata</em&gt;)

The rise of radio-enabled digital electronic devices has prompted the use of small wireless neuromuscular recorders and stimulators for studying in-flight ...

Assays to Detect UV-reflecting Structures and Determine their Importance in Mate Preference using the Sailfin Molly Poecilia latipinna

Many organisms use cues and signals beyond human sensitivity during social interactions. It is important to take into account how organisms perceive their worlds when trying to understand their behavior and ecology. Sensitivity to the ultraviolet spectrum (UV; 300 - 400 nm) is found across multiple genera of birds, fish, reptiles, amphibians, and even mammals. This protocol describes a technique for examining organisms for the presence of UV-reflecting structures and a method for testing whether these cues are used as social signals in the context of mate choice. A spectrophotometer is used to detect the presence of UV reflectance and variation in reflective intensity between individuals and sexes. An example of this technique is presented in which a dichotomous mate choice test exposes sexually receptive individuals to opposite sex individuals whose visual appearance can be manipulated by filters that either transmit full spectrum or block UV wavelengths. This system allowed for the determination that female, but not male, sailfin mollies (Poecilia latipinna) were using UV markings as part of their mating decisions. These types of studies serve to expand our knowledge of the range of organisms that utilize UV and provide insight into how UV plays a role in their lives.

Assays to Detect UV-reflecting Structures and Determine their Importance in Mate Preference using the Sailfin Molly Poecilia latipinna

This protocol outlines the use of spectrophotometry to detect ultraviolet-reflecting structures on organisms (in this example, the sailfin molly Poecilia latipinna) and describes dichotomous choice tests for fish that allow inferences to be made on the role of ultraviolet cues during mate selection.

Assays UV-reflektierenden Strukturen zu erkennen und zu bestimmen, deren Bedeutung in Mate-Vorlieben der Sailfin Molly mit<em&gt; Poecilia latipinna</em

Many organisms use cues and signals beyond human sensitivity during social interactions. It is important to take into account how organisms perceive their ...