Diese Arbeit wurde von der Leverhulme Trust Zuschuss (RPG-2012-708) und einem BBSRC Zuschuss (BB / M00709X / 1) zu GAW finanziert.

1. Erfassen von Bienen aus der Kolonie und der Hungerperiode Hinweis: hier beschriebenen Experimente wurden an der Universität Newcastle, Großbritannien mit Bombus terrestris audax ausgeführt. Multiple (2-3) wurden im Handel erworben Kolonien pro Behandlung verwendet. Die Kolonien wurden auf einer Bank im Laborbedingungen gehalten (25 ± 2 ° C und 28 ± 2% RH) in konstanter Dunkelheit und wurden mit Honigbiene gesammelte Pollen und Zuckerlösungen ad libitum gefüttert. <ol><li> Sammeln Sie einzelne Arbeiter Hummeln ein Plastikfläschchen mit (7 cm lang, 2,8 cm Innendurchmesser) mit einem perforierten Kunststoff-Stopfen, nachdem das Tor für eine Biene gerade lang genug, um die Kolonie geöffnet zu haben, um zu beenden und gefangen werden. </li><li> Vor dem Experiment, verhungern individuell alle Hummeln für 2-4 Stunden in den Plastikflaschen und bei Raumtemperatur in völliger Dunkelheit zu halten. </li></ol> 2. Übertragung Bienen in die Halterohre und der Habituation Phase <ol><li> Nach der Hungerperiode übertragen Eine Hummel direkt aus dem Kunststoffröhrchen in ein Halterohr. Das Halterohr ist eine modifizierte 15-ml-Zentrifugenrohr (Länge: 119 mm, Durchmesser 17 mm), mit einem 4-mm-Loch an der Spitze und ein Stück Stahlnetz (Basis: 8 mm, Höhe 30 mm) gebohrt durch Schmelzen im Inneren fixiert der Kunststoff des Rohres mit einem beheizten Sezieren Stahlnadel. </li><li> Befestigen Sie das Halterohr die Hummel auf einen Polystyrolhalter mit Dentalwachs enthält. Fix zwei Stücke Pappe auf jeder Seite des Halterohrs. Dies ist die Biene von visuellen Reizen zu schützen, die mit dem Experiment stören könnten. </li><li> Positionieren Sie eine digitale mikroskopische Kamera 5 cm oberhalb der Spitze des Halterohrs und schließen Sie die Kamera an einen kompatiblen Laptop. </li><li> Stellen Sie die Halterohr, so dass zumindest die ersten 18 mm des Halterohrspitze innerhalb des Videorahmens ist. Vor dem Experiment, beginnen die 3 min Gewöhnungsperiode. </li></ol> 3.Pre-Test Phase: Geben Sie einen Tropfen Sucrose <ol><li> Eine Spritze mit einem weiblichen Adapter ein Tröpfchen von Saccharose-Lösung (~ 3,5 &amp; mgr; l, 500 mM Saccharose in entmineralisiertem Wasser gelöst) enthält. Präsentieren Sie die Saccharose innerhalb der Halterohrspitze die Verlängerung des Rüssels zu motivieren. </li><li> Geben Sie die Hummel bis zu 5 min, um die Saccharose Tröpfchen zu konsumieren. Wenn die Tröpfchen nicht verbraucht wird, entfernen Sie die Hummel aus dem Experiment. </li><li> Beginnen Videoaufzeichnung nach der Eingewöhnungszeit. In dieser Studie wurde die Rüssel Aktivität bei 26,7 Bilder / s aufgezeichnet -1 mit einer Vergrößerungsrate 25X. </li></ol> 4. Testphase: Präsentation der Testlösung <ol><li> Füllen Sie ein 100 ul Mikrokapillarröhre mit der Testlösung. Schließen Sie es an einem Stück Silikonschlauch (6 cm Länge, 1 mm Innendurchmesser) und befestigen Sie es an einem Mikromanipulator. <ol><li> Den Schlauch über einen Stecker-Adapter zu einem anderen Silikonschlauch (6 cm Länge, 4 mm Innendurchmesser), which fungiert als Pipettenküvette. </li><li> Positionieren Sie den Mikrokapillarröhre 5-10 mm entfernt von dem Halterohr Spitze. Sie vorsichtig den Schlauch drücken die Zulauflösung an der Spitze des Mikrokapillarröhre zu halten. </li></ol></li><li> Nachdem die Hummel die Saccharose Tröpfchen verbraucht, entfernen Sie sofort die Spritze, die die 500 mM Saccharose-Lösung enthält. </li><li> Beginnen Sie die 2 min Testphase, wenn die Hummel den Rüssel in Kontakt mit der Lösung im Inneren des Mikrokapillarröhre. <ol><li> Zur Steuerung für mögliche Verdunstung, füllen zwei zusätzliche Mikrokapillarröhrchen mit Saccharose oder Wasser und manipulieren, um sie genau so, wie in der Testphase. </li></ol></li><li> Vor und nach jedem Versuch scannen , um die Flüssigkeitsspiegel im Inneren des Mikrokapillarröhre einen Scanner mit 600 dpi unter Verwendung der Menge der Nahrung zu messen verbraucht (4A). </li></ol> 5. Bildanalysen <ol><li> Bestimmen Sie die Lösungsvolumen Verbrauch mit ImageJ (Version 1.48), ein Bild procEssing Software. <ol><li> Laden Sie die Bilddatei und Zoomen in das Bild (~ 400%). Um die Referenzskala eingestellt, wählen Sie die gerade Linie Werkzeug und eine Linie zwischen den beiden Enden des Mikrokapillarröhre ziehen. Wählen Sie &quot;Analysieren&quot; dann die &#39;Set-Skala&#39;. Geben Sie die Gesamtlänge des Rohres unter &quot;Bekannte Abstand &#39;und der entsprechenden Einheit unter&quot; Längeneinheit &quot;. </li><li> Wählen Sie die gerade Linie Werkzeug wieder und eine Linie zwischen den beiden Enden des Flüssigkeitsspiegels ziehen. Wählen Sie &quot;Analysieren&quot; dann &quot;Maßnahme&quot;. Im Fenster Ergebnisse die Länge der Flüssigkeit wird unter der &quot;Länge&quot; Säule gegeben. </li></ol></li><li> Berechnen des Volumens der Lösung Verbrauch unter Verwendung der Formel: <img alt="Gleichung 1" src="/files/ftp_upload/54233/54233eq1.jpg" /> woher <img alt="Gleichung 2" src="/files/ftp_upload/54233/54233eq2.jpg" /> ist die Länge des Mikrokapillarröhre und <img alt="Gleichung 3" src="/files/ftp_upload/54233/54233eq3.jpg" /> und <img alt= &quot;Gleichung 4&quot; src = &quot;/ files / ftp_upload / 54233 / 54233eq4.jpg&quot; /&gt; sind die gemessenen Längen der Flüssigkeit im Inneren des Mikrokapillarröhre vor und nach der Testphase sind. </li></ol> 6. Videoanalysen <ol><li> Ergebnis der Fütterung Verhalten während der 2 min Testphase für jedes Video eine Ereignisprotokollierung Software (siehe Materialien Tabelle). <ol><li> Zunächst definieren die Fütterungsverhalten (dh. Die Elemente) in der Verhaltensklassen Menü der Aufnahmesoftware. Die Fütterungsverhalten sind wie folgt: (1) Rüssel out / Kontakt: der Rüssel erstreckt und in Kontakt mit der Lösung im Inneren der Mikrokapillare Rohr (2) Rüssel out / kein Kontakt: der Rüssel erstreckt und nicht in Kontakt mit der Lösung im Inneren der Mikrokapillare Rohr, (3) Rüssel verstaut: der Rüssel nicht verlängert wird, sondern unter dem Kopf verstaut und (4) aus den Augen: die hummel aus dem Video-Frame ist. </li><li> Stellen Sie jedes Verhaltenals &quot;Staat&quot; und &quot;sich gegenseitig ausschließen&quot; im Eigenschaften-Menü und kontinuierliche Aufnahmen für ein 2-Minuten-Intervall zu machen. Replay die Videos in Slow-Motion-Modus (2-mal langsamer) für mehr Präzision. </li></ol></li><li> Messen der Geschwindigkeit des Rüssels Retraktion aus der Testlösung nach dem ersten Kontakt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rahmen (getrennt durch 37,5 msec in den Videoaufnahmen gezeigt) eine Bewegungsverfolgungsvideosoftware (siehe Materialien Table). <ol><li> Laden Sie die Video-Datei und fahren Sie mit dem Rahmen, wo die Rüssel ersten Kontakte die Lösung. </li><li> Um die Referenzskala setzen, wählen Sie das Linienwerkzeug und ziehen Sie eine Linie auf die Breite des Mikrokapillarröhre in dem Videoframe. Rechtsklick auf die Linie und wählen Sie &quot;Kalibrieren Maßnahme&quot;. Eingangs die Breite des Kapillarrohrs und der entsprechenden Einheit. </li><li> Wählen Sie &#39;Bild&#39; und dann &#39;Koordinatensystem Ursprung &quot;. Auf dem neuen Fenster auf der Spitze des Rüssels klicken und wählen Sie9; Anwenden &quot;. </li><li> Wählen Sie das Hand Verschieben-Werkzeug, klicken Sie rechts auf der Spitze des Rüssels auf dem Video-Frame und wählen Sie &quot;Track Path&quot;. Gehen Sie zum nächsten Bild und neu einzustellen, um die Spitze des Rüssels den Tracking-Punkt. </li></ol></li><li> Rechtsklick auf den Spurpunkt und wählen Sie &quot;Konfiguration&quot;. Wählen Sie &quot;Vollständiger Pfad&quot; und wählen Sie &quot;Speed&quot; unter Messung. Wählen Sie &quot;Übernehmen&quot;. Die Geschwindigkeit wird dann angezeigt. </li></ol>

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Die Autoren erklären, keinen Interessenkonflikt.

Mit diesem neuartigen Verhaltenstest wird Chinin Fütterung der buff-tailed bumble bee abzuschrecken gezeigt. Die reduzierte Rüssel Kontaktzeit und Fütterung Kampf Frequenz mit Wasser oder Zuckerlösung mit Chinin geschnürt wird hier als Ablehnung interpretiert weiter zu initiieren auf nicht-nahrhaften oder potentiell toxischen Lösungen zuzuführen. Wenn Chinin bis 1 M Saccharose-Lösung hinzugefügt wird, Hummeln reduzieren nicht nur das Volumen der Lösung, die sie verbrauchen, auch sie die Rüssel schneller zurückziehen, so dass die Kontaktzeit zwischen den Mundwerkzeuge und der Lösung reduziert ein Toxin enthält. Zusammen legen diese Ergebnisse nahe , dass Chinin durch die geschmackliche Rezeptorzellen auf den Mundwerkzeuge der Hummel wahrgenommen wird, wie bereits zuvor 9 bei der Honigbiene identifiziert. Chinin ist ein Toxin für Insekten , die Malaise-ähnliches Verhalten bei der Honigbiene 10 und Zuschlag in der Malaria - Mücke (Anopheles gambiae) 23 induziert. Dieser Test könnte auch auf die Bezeichnung Bezeichnung der führenIon einiger abschreckend und potentiell toxischen Substanzen, die von den Geschmacksrezeptorzellen auf den Mundwerkzeuge in den Hummeln wahrgenommen werden. Es ist entscheidend für die Mikrokapillare Rohr mit einem ausreichenden Volumen der Testlösung gefüllt werden während der gesamten Testphase dauern. Es wird empfohlen, mindestens etwa drei Viertel des Mikrokapillarröhre (zB 70-80 ul) gefüllt ist. Allerdings sollte darauf nicht vollständig auf das Mikrokapillarröhre füllen werden ergriffen, um die Gefahr von Verschütten während des Prozesses des Abtastens und Anbringen des Mikrokapillarröhre der experimentellen Vorrichtung zu reduzieren. Vorsicht ist auch geboten, wenn die 500 mM Saccharose Tröpfchen auf die Hummel präsentiert, so dass der Experimentator vermeidet das Tröpfchen in das Halterohr undicht. Das 4-mm-Loch an der Spitze des Halterohrs ist groß genug für einen Erwachsenen Arbeiter bumble bee auf natürliche Weise ihre Rüssel in Richtung der Testlösung erweitern. Es ist jedoch möglich, dassHummeln können die Lösung mit ihren Antennen schmecken, bevor sie ihre Rüssel erstrecken. Dies könnte die Wahrscheinlichkeit von Rüssel Erweiterung beeinflussen als PER durch die Stimulierung ihre Antennen mit einer Zuckerlösung 15 in Hummeln hervorgerufen werden könnte. In der Tat die Antennen von Hautflügler wie die Legimmen (Trissolcus brochymenae) 24 oder der Honigbiene 13 sind mit Geschmack sensilla ausgestattet, so dass sie Zucker und Giftstoffe wie Chinin zu schmecken. Folglich anfängliche antennal Kontakte mit Lösungen sehr abschreckend Verbindungen wie Chinin enthält, könnte auch die Motivation einer Hummel reduzieren, um ihre Rüssel verlängern und damit den experimentellen Erfolgsrate beeinflussen. Obwohl antennal Kontakt mit der Testlösung nicht kontrolliert werden kann, in der vorliegenden Studie haben wir keine wesentlichen Auswirkungen von antennal Kontakt auf Rüssel Erweiterung in Richtung der Testlösung zu finden. In diesem Test einrichten, sofort die Mikrokapillarröhre nach dem Pre-Testphase wenn die Hummeln &#39;Antennen noch innerhalb der Halterohr sind, können die Möglichkeit zu reduzieren für die Hummeln die Testlösung mit ihren Antennen zu schmecken. Die Hauptbeschränkung dieses Assays entsteht, wenn der Rüssel Retraktion von der Testlösung nach der ersten Rüssel Kontakt Verfolgen der Bewegungsverfolgungs Video-Software. Das Videomaterial zeigt nur 2D-Bewegung des Rüssels, so kann die gegebene Ausgabe der Geschwindigkeitsmessung unter oder über abgeschätzt werden. Jedoch mit einigen Modifikationen, könnte dieser Aspekt des Assays verbessert werden. mit verschiedenen Verbindungen, einschließlich natürlich vorkommenden pflanzlichen Sekundärmetaboliten Dieser Test kann verwendet werden, um natürliche Fütterung Antworten zu Lösungen beobachten. Die Beobachtung der direkten Verfütterung Antworten mit diesem Test gibt detaillierte Informationen darüber, wie Hummeln diese Verbindungen erkennen. Dies ist von Vorteil gegenüber bestehenden &#39;go-no go&#39; Methoden wie PER 18,19 </sup&gt; Und über zwei Wahl - Assays 7 , da diese Methode bei einer diskreten Fütterung Kampf mehrere Verhaltensreaktion Maßnahmen einschließlich Nahrungsmittelverbrauch produziert. mehrere Messparameter ermöglicht gleichzeitig eine bessere Beurteilung der Schmackhaftigkeit einer Verbindung. Zum Beispiel in unserem Test, Hummeln vermeiden Wasser verbrauchen oder die Saccharose-Lösung mit Chinin geschnürt. Zurückziehen des Rüssels könnte durch eine Änderung in den Reaktionen der Zuckerrezeptorzellen 12,13 verursacht werden. Unser Test zeigt, dass Hummeln die Rüssel schneller zurückziehen, nachdem die Saccharose und Chinin-Lösung als Wasser allein in Kontakt steht; Dies könnte , dass Chinin schlagen eine Reihe von Neuronen zusätzlich zur Hemmung der Zuckersensorneuronen 9,12,13,25 beeinflusst. Unser Assay erlaubt die Analyse der zeitlichen Muster der Verhaltensreaktionen während des Fütterns. Ein ähnliches Protokoll, bei dem die Verbrauchszeit und die Anzahl der Zeiträume gemessen hat albereit worden , um die Fütterung Reaktion von Drosophila zu nahrhaften und nicht nahrhaften Zucker 26 zu bewerten , umgesetzt. Wir gehen davon aus, dass die Bienen eine zuverlässigere Reaktion auf Fraßstimulantien in unserem Test als in anderen Verfahren wie PER aufweisen, weil die Bienen 21 frei bewegen kann in dem Halterohr sind. Diese Technik wird eine umfassende Analyse der Geschmacksschwellen erlauben für Nährstoffe und Giftstoffe, die Mechanismen zu beleuchten, der in Hummeln Fütterung und möglicherweise auch andere Bienenarten.

Plant-Bestäuber-Wechselwirkungen sind komplex. Bestäuber besuchen Blüten Nektar und Pollen als Nahrung zu erhalten; wiederum Bestäuber erleichtern sexuelle Fortpflanzung bei Pflanzen. Während diese Beziehung meist mutualistic ist, Blütennektar und Pollen manchmal Giftstoffe enthalten oder andere Pflanzenstoffe 1-5 die Bestäuber schädigen können. Die ökologische Gründe für das Vorhandensein solcher Verbindungen in Nektar und Pollen ist in allen Einstellungen nicht klar. Eine noch offene Frage in diesem Bereich ist, wie Bestäubern wie Bienen erkennen und vermeiden Blumen mit Nektar enthält Giftstoffe. Die Hummelarten, Bombus terrestris (Linnaeus, 1758), ist ein Generalist Bestäuber, die die Blüten vieler Pflanzenarten , darunter diejenigen , die Herstellung Nektar besucht enthält Giftstoffe 6. Hummeln wurden in einer 24 - Stunden - zwei-Wahl - Test 7 aufwendige Lösungen , die hohe Konzentrationen von Giftstoffen zu vermeiden gezeigt. Dieser Testder Verzehr von Lebensmitteln von Tiedeken et al. 7 gezeigt , dass Bienen Bitterstoffe in Lösungen erkennen kann. Jedoch war dieser Assay nicht in der Lage Geschmack von post-Ingestiv Prozessen zu unterscheiden , wie Unwohlsein , das auch Fressverhalten über diesem Zeitintervall 8-10 beeinflussen könnten. Bienen besitzen Geschmacks- sensilla auf ihren Antennen, Mundwerkzeuge und tarsi Verbindungen nachzuweisen 13.11. Der Rüssel - Streckreflex (PER) Experimente beinhalten Zurückhalten einzelner Bienen in einem Gurtzeug und dann der Biene antennal sensilla stimulieren die Fütterung 14-17 Reflex zu erzeugen. Bienen können in einzelnen Geschirre zurückgehalten werden und dann stimuliert die Verfütterung Reflex als Test ihrer Fähigkeit , Verbindungen zu schmecken 18,19 zu erzeugen. Andere haben die pro Assay modifiziert 9,20 die Empfindlichkeit der Antennen oder Mundwerkzeuge , um Giftstoffe zu untersuchen. Allerdings werden die Bienen auf Stress ausgesetzt während nutzbar zu machen. Dies könnte Einfluss darauf, wiesie reagieren 21 auf Verbindungen. Hier wird ein neuer Test wird beschrieben , um die Verhaltensgeschmacksreaktion von frei beweglichen Hummeln zu Saccharose und Chinin zu beurteilen, ein Alkaloid , das bereits berichtet wurde als Abschreckungsmittel 9 und giftig 10 bis Honigbienen (Apis mellifera) und Hummeln (Bombus terrestris) 7, 22. Obwohl Chinin nicht in Pflanzennektar gefunden worden ist , wird das Alkaloid oft als aversiven Reiz in verhaltensmäßigen und physiologischen Studien in Bienen verwendet 7,9,12,13,22. Das Verfahren beinhaltet das Video der Hummeln &quot;Mundwerkzeuge in großer Auflösung während der anfänglichen Rüssel Kontakt mit den Testlösungen aufnehmen. Insbesondere wird die Feinstruktur des Zuführungs Reaktion kontinuierlich geprüft Verhalten über einen 2 min Intervall erziehlt. Das Volumen der Lösung verbraucht wird, während der Fütterungsperiode gemessen und so die Menge der aufgenommenen Nahrung kann mit der Mikrostruktur von korreliert werdendas Fressverhalten. Auch die Geschwindigkeit des Rüssels Retraktion gemessen wird, als ein Indikator eines aktiven Vermeidungs ​​und daher vorge Ingestiv Detektion.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1383">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:507px;">Bumblebee colonies</td>
			<td style="width:211px;">Koppert Biological Systems</td>
			<td style="width:255px;"></td>
			<td style="width:411px;">NATUPOL Beehive</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:507px;">Digital microscopic camera&#160;</td>
			<td style="width:211px;">Dino-lite Europe</td>
			<td style="width:255px;">AM4815ZT</td>
			<td>Dino-Lite Edge&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:507px;">100 &#956;l microcapillary tube&#160;</td>
			<td style="width:211px;">Blaubrand IntraEND</td>
			<td style="width:255px;">709144</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:507px;">15 ml polypropylene centifuge tube&#160;</td>
			<td style="width:211px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:255px;">11849650</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:507px;">1 ml disposable plastic luer slip syringe</td>
			<td style="width:211px;">BD</td>
			<td style="width:255px;">300013</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:507px;">Dell Latitude 3550 laptop</td>
			<td style="width:211px;">Dell</td>
			<td style="width:255px;"></td>
			<td>Check for compatibility with video software&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:507px;">Canon CanoScan LiDE 120</td>
			<td style="width:211px;">Canon</td>
			<td style="width:255px;"></td>
			<td>Check for compatibility with the computer/laptop</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:507px;">Observer software version 5.0.25</td>
			<td style="width:211px;">Noldus</td>
			<td style="width:255px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:507px;">Kinovea software version 0.8.15</td>
			<td style="width:211px;">Kinovea&#160;</td>
			<td style="width:255px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:507px;">silicone tubing</td>
			<td style="width:211px;"></td>
			<td style="width:255px;"></td>
			<td>6&#160;cm length, 1&#160;mm inside &#216; &#38; 6&#160;cm length, 4&#160;mm inside &#216;</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:507px;">Male luer x 1/16&#34; standard hose barbed polypropylene adapter</td>
			<td style="width:211px;">Cole-Parmer</td>
			<td style="width:255px;">TW-45518-22</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:507px;">Female luer x 1/16&#34; standard hose barbed polypropylene adapter</td>
			<td style="width:211px;">Cole-Palmer</td>
			<td style="width:255px;">TW-45508-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:507px;">Steel mesh&#160;</td>
			<td style="width:211px;"></td>
			<td style="width:255px;"></td>
			<td>0.5 mm mesh size</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:507px;">Sucrose (grade II)&#160;</td>
			<td style="width:211px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>S5391</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:507px;">Quinine hydrochloride dihydrate</td>
			<td style="width:211px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>Q1125</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:507px;">ImageJ software version 1.48</td>
			<td style="width:211px;">ImageJ</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a novel behavioral assay to investigate gustatory responses of individual, freely-moving bumble bees (bombus terrestris)

Generalist Bestäuber wie die buff-tailed bumble bee, Bombus terrestris, stoßen beide Nährstoffe und Giftstoffe in der Blumennektar sie von blühenden Pflanzen zu sammeln. Nur wenige Studien haben die geschmackliche Reaktionen der Bienen zu Toxine in Lebensmitteln beschrieben, und diese Versuche haben in erster Linie die Rüssel Verlängerung Antwort auf verhaltene Honigbienen verwendet. Hier wird ein neuer Verhaltenstest wird zur Messung der Fütterung Antworten von frei bewegenden, einzelne Arbeiter Hummeln auf Nährstoffe und Giftstoffe vorgestellt. Dieser Test misst die Menge der Lösung von jedem bumble bee aufgenommen und zeigt auf, wie tastants in der Nahrung die Mikrostruktur des Fressverhalten beeinflussen. Die Lösungen werden in einem Mikrokapillarröhre auf einzelne Hummel dargestellt, die für 2-4 Stunden vorher ausgehungert wurden. Das Verhalten wird auf digitalen Video aufgenommen. Die Feinstruktur des Fütterungsverhaltens wird durch kontinuierliches Einkerben der Position des probo analysiertscis (Mundwerkzeuge) von Videoaufzeichnungen Ereignisprotokollierung Software. Die Position des Rüssels von drei verschiedenen Verhaltenskategorien definiert ist: (1) Rüssel ausgefahren und in Kontakt mit der Lösung, (2) Rüssel verlängert, aber nicht in Kontakt mit der Lösung und (3) Rüssel unter dem Kopf verstaut. Weiterhin wird die Geschwindigkeit der Rüssel aus der Lösung Zurückziehen entfernt wird ebenfalls geschätzt. In dem vorliegenden Test der Lösung das Volumen die Anzahl der Fütterung Anfälle wird die Dauer der Fütterungs Anfälle und die Geschwindigkeit des Rüssels Retraktion nach dem ersten Kontakt verbraucht wird, verwendet, um die phagostimulatory oder die abschreckende Wirkung der getesteten Verbindungen zu bewerten. Dieser neue Geschmackstest wird den Forschern ermöglichen, zu messen, wie Verbindungen in Nektar das Fressverhalten der Bienen beeinflussen gefunden und wird auch auf die Bestäubung Biologen, Toxikologen und Neuroethologen nützlich sein, die Hummel Geschmack System zu studieren.

Der neuartige Test wird verwendet, um 1 M Sucrose, um die Fütterung Antworten zu testen, 1 M Saccharose-Lösung plus 1 mM Chinin und entsalztem Wasser allein. Die direkten Verfütterung Antworten auf jede Behandlung werden durch Quantifizieren der Dauer des Rüssels Kontakte mit der Testlösung, die Frequenz der Zuführung Anfälle und der Geschwindigkeit des Rüssels Zurückziehen von der Testlösung nach dem ersten Kontakt während der 2 min Testphase bestimmt. Das Volumen der Lösung verbraucht wird, auch nach der Testphase gemessen. In dieser Studie haben wir einen Kampf Kriterium Intervall von 5 Sekunden (Abbildung 1, siehe Zusatz Datei) , basierend auf früheren Arbeiten von Französisch et al gewählt. 25 , die eine 5 sec Schwelle verwendet , um den Rüssel Abfahrverhalten von Drosophila charakterisieren als Reaktion auf abschreckende Verbindungen 25. So definiert man einen Futter Kampf als Kontakt zwischen den verlängerten Rüssel und der Lösung nichtt durch ein Fehlen von Kontakten von 5 sec oder mehr unterbrochen wird. Im Vergleich zu Saccharose und entsalztem Wasser allein, Chinin zu Saccharoselösung Zugabe schreckt offenbar Fütterung von Hummeln , da sie rasch weg bewegen wird , wenn sie einen aversiven Stoff (Video Abbildung 1) zu erkennen. In diesem Versuch haben die Behandlungen einen signifikanten Effekt auf die Gesamtzeit des Rüssels Kontakte während der Testphase (ANOVA auf die log-transformierten Daten, F 2,31 = 41, p &lt;0.001). Die kumulative Dauer der Kontaktzeit mit Saccharose enthaltenden Chinin signifikant reduziert im Vergleich allein (p ​​&lt;0,001) zu Saccharose , aber nicht zu deionisiertem Wasser allein (p ​​= 0,219) (Abbildung 2). Ähnlich haben die Behandlungen einen signifikanten Effekt auf die Gesamtzeit des Zuführungs Anfälle (ANOVA auf die log-transformierten Daten, F <sub&gt; 2,31 = 27.95, p &lt;0,001, 3A). Die kumulative Dauer der Kämpfe mit Saccharose enthalten, Chinin Fütterung signifikant im Vergleich reduziert allein (p &lt;0,001) zu Saccharose, aber nicht im Vergleich zu entsalztem Wasser allein (p = 0,41). Die Behandlungen haben auch eine erhebliche Auswirkung auf die Frequenz des Speise Anfälle (Poisson GLM mit einer Log - Link - Funktion, Änderung in deviance zur c 2 -Verteilung im Vergleich: p &lt;0,050), wobei die Zahl der Kämpfe mit Saccharose Chinin enthält , ist signifikant höher in Vergleich zu Saccharose (p &lt;0,01) , aber geringfügig signifikant unterschiedlich zu dem entionisierten Wasser - Behandlung (p = 0,055, aufgrund einer Hummel sieben Einspeisen Kämpfe auf Wasser, 3B anzeigt). Ebenso unterscheidet sich die Geschwindigkeit der Rüssel Rückzug signifikant zwischen den Behandlungen (ANOVA auf den log-transformierten Daten, F 2,31 = 5,12, p &lt;0,050). Hummeln einfahren proboscis aus der Testlösung entfernt wesentlich schneller nach dem ersten Kontakt mit Saccharose Chinin als mit Saccharose oder deionisiertes Wasser allein (p ​​&lt;0,050, Figur 3C) enthält. Diese Ergebnisse legen nahe, dass Chinin löst eine aktive Vermeidungsverhalten in Hummeln. Die Behandlungen haben auch eine signifikante Wirkung auf das Gesamtvolumen der Lösung verbraucht (ANOVA auf die log-transformierten Daten, F 2,32 = 62,5, p &lt;0,001), wobei der Verbrauch der Saccharose Chinin enthält , im Vergleich zu Saccharose reduziert (p &lt;0,001) , aber nicht zu entionisiertem Wasser (p = 0,457) (4B). Das Volumen der Lösung aus der Kapillare während der Testperiode verdampft ist vernachlässigbar. Bei Laborbedingungen (25 ± 2 ° C und 28 ± 2% RH), ändert sich die Verdampfung zwischen 0,033 bis 0,883 &amp; mgr; l mit einem Durchschnitt von 0,276 &amp; mgr; l und 0.171 &amp; mgr; l für entionisiertes Wasser und 1 M Saccharose sind. <p class="jove_content" fo:keep-together.within-page = &quot;1&quot;&gt; In diesem Test Kontakte zwischen der Antenne und der Testlösung kann nicht verhindert werden. Dennoch ist der Anteil der Hummeln mit ihren Antennen die Zulauflösung während der Testphase zu schmecken Änderung unterscheidet sich nicht signifikant zwischen den Behandlungen (binomische GLM, (Saccharose: 33,3% 46,1% Saccharose und Chinin: 60,0% und VE-Wasser) in Abweichung zu der c 2 -Verteilung im Vergleich: p = 0,450). 1,10 sec für Saccharose und Chinin;; 0,80 sec für VE-Wasser, ANOVA auf die 2,67 sec für Saccharose: Keine Wirkung der Behandlungen auf die Latenz zwischen dem ersten antennal Kontakte und die Testlösung und die ersten Kontakte des Rüssels (Median gefunden log-transformierten Daten, F 2,13 = 0,620, p = 0,550). Darüber hinaus bleibt der Anteil der Hummeln die Rüssel Verlängerung der Testlösung nach Geschmack konstant über die Behandlungen (Saccharose: 66,7%; Saccharose und Chinin: 50,0%; VE-Wasser: 52,2%; binomischen GLM, Veränderung der Devianz im Vergleich zu der c 2 Verteilung: p = 0,840). Zusammen legen diese Ergebnisse nahe, dass die Antennen eine untergeordnete Rolle bei der Erkennung der Toxine in diesem Assay spielen. Einem getrennten Experiment untersucht, ob es notwendig ist, Bienen für einen Zeitraum zu testen, mehr als 2 min. einen 2 min Testperiode und einer 10-minütigen Testzeitraum: Die Menge der Nahrung von den Bienen verbraucht wird mit dem 1 M Saccharose oder 1 mM Chinin in 1 M Saccharoselösungen in zwei Bedingungen getestet. Für beide Behandlungen, unterscheidet sich nicht für die Testperioden Gesamtnahrungsaufnahme und keine signifikanten Wechselwirkungen zwischen der Testperiode und der Behandlung (n = 6-13, ANOVA auf der log transformierten Daten; Effekt der Behandlungen: F = 1,31 54,8, p &lt;0,001; Wirkung der Testzeitraum: 1,31 F = 0, p = 0,979; Effekt der Interaktion: F = 0,1, p = 0,457). Zusammenfassend a2 min Testperiode ist ausreichend, um die Wirkung der Lösung auf die Gesamtmenge der Nahrung durch Hummeln und der abschreckenden Wirkung von toxischen oder abweisenden Substanzen in diesem Test verbraucht zu beurteilen. Somit ist es durch Messung der Nahrungsaufnahme und Verhalten Testen Einspeisen ist es möglich Gesamtnahrungsaufnahme auf die Feinstruktur des Zuführens während des Assays zu korrelieren. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/54233/54233fig1.jpg" /> Abbildung 1: Latenzzeiten zwischen den Rüssel Kontakte während der ersten 2 min des Feeding Assay Dichte Plots der Latenzzeiten Zeit jedes Rüssels Kontakt mit der 1 M Sucrose - Lösung trennt, die 1 M Saccharose + 1 mM Chinin - Lösung und Wasser.. Die kumulierten Daten von 13, 10 und 11 Bienen sind jeweils vertreten. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54233/54233fig1large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54233/54233fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> &lt;/ P&gt; <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/54233/54233fig2.jpg" /> Abbildung 2: Proboscis Kontakt Dauern während der ersten 2 Min von der Fütterung Assay Dichte Plots der Rüssel Kontaktdauern von Hummeln auf 1 M Saccharose Fütterung, 1 M Saccharose + 1 mM Chinin oder Wasser.. Probengröße wie in Abbildung 1 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54233/54233fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54233/54233fig2large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/54233/54233fig3.jpg" /> Abbildung 3: Rüssel Aktivität von Hummeln Fütterung auf 1 M Sucrose, 1 M Sucrose + 1 mM Chinin oder Wasser (A) Die kumulative Dauer der Fütterung Anfälle während der Testphase (B) die Häufigkeit von Schüben und (C) die Geschwindigkeit zugeführt wird . der Rüssel reTraktion nach dem ersten Kontakt. Beschriftung zeigt einen signifikanten Unterschied: Behandlungen mit verschiedenen Buchstaben zeigen P &lt;0,05. Box-Plots stellen den Median (schwarze Balken), die niedrigsten und die höchsten Datenpunkte noch innerhalb von 1,5 des Quartilabstand (Whiskers) und die Ausreißer (Kreise). Probengröße wie in Abbildung 1 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54233/54233fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54233/54233fig3large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 4" src="/files/ftp_upload/54233/54233fig4.jpg" /> Abbildung 4:. Chinin Unterdrückt von Hummeln Fütterung (A) Gescannte Bilder der Mikrokapillarröhrchen zeigt den Pegel des 1 M Saccharose oder 1 M Saccharose plus 1 mM Chinin - Lösung (durch eine schwarze Linie) vor und nach der Testphase beziehungsweise. (B) Der Verbrauch von 1 M Saccharose, 1 M Saccharose plus 1 mM Chinin oder entsalztem Wasser<html> allein durch Hummeln nach der Testphase. Beschriftung zeigt einen signifikanten Unterschied: Behandlungen mit verschiedenen Buchstaben zeigen P &lt;0,001. Box-Plots stellen den Median (schwarze Balken), die niedrigsten und die höchsten Datenpunkte noch innerhalb von 1,5 des Quartilabstand (Whiskers) und die Ausreißer (Kreise). Probengröße wie in Abbildung 1 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54233/54233fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54233/54233fig4large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> Video 1: Videoaufnahmen des Rüssels Aktivität in Richtung (A) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54233/Video_figure_1A_1M_Sucrose.m4v" target="_blank">1 M Sucrose</a> , (B) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54233/Video_figure_1B_Quinine.m4v" target="_blank">1 M Sucrose Plus 1 mM Chinin</a> und (C)d / 54233 / Video_figure_1C_Water.m4v &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Entionisiertes Wasser während der Testphase.

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A Novel Behavioral Assay to Investigate Gustatory Responses of Individual, Freely-moving Bumble Bees Bombus terrestris

A novel behavioral assay is described for investigating the short term gustatory responses of the mouthparts of freely-moving bumble bees (Bombus terrestris) toward nutrients and toxins in solution.

A Novel Verhaltenstest Gustatory Antworten einzelner, frei beweglichen Bumble Bees zur Untersuchung (<em&gt; Bombus terrestris</em&gt;)

Generalist pollinators like the buff-tailed bumble bee, Bombus terrestris, encounter both nutrients and toxins in the floral nectar they collect from ...

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Neuroscience

A Novel Behavioral Assay to Investigate Gustatory Responses of Individual, Freely-moving Bumble Bees (Bombus terrestris)

8.6K Aufrufe.  Newcastle University. A novel behavioral assay is described for investigating the short term gustatory responses of the mouthparts of freely-moving bumble bees (Bombus terrestris) toward nutrients and toxins in solution. 

Serie: A Novel Behavioral Assay to Investigate Gustatory Responses of Individual, Freely-moving Bumble Bees Bombus terrestris

Recording Behavioral Responses to Reflection in Crayfish

Social behavior depends on sensory input from the visual, mechanical and olfactory systems. One important issue concerns the relative roles of each sensory modality in guiding behavior. The role of visual inputs has been examined by isolating visual stimuli from mechanical and chemosensory stimuli. In some studies (Bruski &amp; Dunham, 1987: Delgado-Morales et al., 2004) visual inputs have been removed with blindfolds or low light intensity, and effects of remaining sensory modalities have been elucidated. An alternative approach is to study the effects of visual inputs in the absence of any appropriate mechanical and chemosensory cues. This approach aims to identify the exclusive role of visual inputs. 
We have used two methods to provide visual stimuli to crayfish without providing chemical and mechanical cues. In one method, crayfish are videotaped in an aquarium where half of the walls are covered in mirrors to provide a reflective environment, and the other half are covered in a non-reflective (matte finish) plastic. This gives the crayfish a choice between reflective and non-reflective environments. The reflective environment provides visual cues in the form of reflected images of the crayfish as it moves throughout half of the tank; these visual cues are missing from the non-reflective half of the tank. An alternative method is to videotape the behavior of crayfish in an aquarium separated by a smaller chamber at each end, with a crayfish in one small chamber providing visual cues and an inert object in the opposite small chamber providing visual input from a non-moving, non-crayfish source. 
Our published results indicate that responses of crayfish to the reflective environment depend on socialization and dominance rank. Socialized crayfish spent more time in the reflective environment and exhibited certain behaviors more frequently there than in the non-reflective environment; isolated crayfish showed no such differences. Crayfish that were housed in same-sex pairs developed a social rank of either dominant or subordinate. Responses to reflection differed between dominant and subordinate crayfish (May &amp; Mercier, 2006; May &amp; Mercier, 2007). Dominant crayfish spent more time on the reflective side, entered reflective corners more frequently and spent more time in reflective corners compared to the non-reflective side. Subordinate crayfish walked in reverse more often on the reflective side than on the non-reflective side. Preliminary data suggest similar effects from visual cues provided by a crayfish in a small adjoining chamber (May et al., 2008).

We have developed two methods for studying effects of visual cues on behavior in the absence of tactile and chemical cues. One method involves videotaping responses of crayfish to reflective walls in an aquarium; the other examines effects of visual inputs provided by a live crayfish behind a transparent partition.

Recording Verhaltensreaktionen auf Reflection in Crayfish

Social behavior depends on sensory input from the visual, mechanical and olfactory systems.  One important issue concerns the relative roles of each ...

Forschung

Neurowissenschaften

High-density EEG Recordings of the Freely Moving Mice using Polyimide-based Microelectrode

Electroencephalogram (EEG) indicates the averaged electrical activity of the neuronal populations on a large-scale level. It is widely utilized as a noninvasive brain monitoring tool in cognitive neuroscience as well as a diagnostic tool for epilepsy and sleep disorders in neurology. However, the underlying mechanism of EEG rhythm generation is still under the veil. Recently introduced polyimide-based microelectrode (PBM-array) for high resolution mouse EEG1 is one of the trials to answer the neurophysiological questions on EEG signals based on a rich genetic resource that the mouse model contains for the analysis of complex EEG generation process. This application of nanofabricated PBM-array to mouse skull is an efficient tool for collecting large-scale brain activity of transgenic mice and accommodates to identify the neural correlates to certain EEG rhythms in conjunction with behavior. However its ultra-thin thickness and bifurcated structure cause a trouble in handling and implantation of PBM-array. In the presented video, the preparation and surgery steps for the implantation of PBM-array on a mouse skull are described step by step. Handling and surgery tips to help researchers succeed in implantation are also provided.

In this article, we described the surgery procedure and handling tips for implantation of ultra-thin polyimide-based microelectrode array (PBM-array) on the mouse skull for acquisition of high-density encephalography (EEG) in a mouse model.

High-Density-EEG-Aufzeichnungen der sich frei bewegenden Mäusen mit Polyimid-Basis Mikroelektroden

Electroencephalogram (EEG) indicates the averaged electrical activity of the neuronal populations on a large-scale level. It is widely utilized as a ...

Using a Comparative Species Approach to Investigate the Neurobiology of Paternal Responses

A goal of behavioral neuroscience is to identify underlying neurobiological factors that regulate specific behaviors. Using animal models to accomplish this goal, many methodological strategies require invasive techniques to manipulate the intensity of the behavior of interest (e.g., lesion methods, pharmacological manipulations, microdialysis techniques, genetically-engineered animal models). The utilization of a comparative species approach allows researchers to take advantage of naturally occurring differences in response strategies existing in closely related species. In our lab, we use two species of the Peromyscus genus that differ in paternal responses. The male California deer mouse (Peromyscus californicus) exhibits the same parental responses as the female whereas its cousin, the common deer mouse (Peromyscus maniculatus) exhibits virtually no nurturing/parental responses in the presence of pups. Of specific interest in this article is an exploration of the neurobiological factors associated with the affiliative social responses exhibited by the paternal California deer mouse. Because the behavioral neuroscience approach is multifaceted, the following key components of the study will be briefly addressed: the identification of appropriate species for this type of research; data collection for behavioral analysis; preparation and sectioning of the brains; basic steps involved in immunocytochemistry for the quantification of vasopressin-immunoreactivity; the use of neuroimaging software to quantify the brain tissue; the use of a microsequencing video analysis to score behavior and, finally, the appropriate statistical analyses to provide the most informed interpretations of the research findings.

The comparative species approach allows behavioral neuroscientists to explore various neurobiological factors associated with specific behaviors viewed as characteristic of a specific animal model. Taking advantage of naturally occurring differences in behavior between closely related species, this technique doesn&#x2019;t require invasive techniques to manipulate the expression of the behavior.

Mit einem vergleichenden Arten Ansatz zur Neurobiologie der väterlichen Responses Untersuchen

A goal of behavioral neuroscience is to identify underlying neurobiological factors that regulate specific behaviors.  Using animal models to accomplish ...

MPI CyberMotion Simulator: Implementation of a Novel Motion Simulator to Investigate Multisensory Path Integration in Three Dimensions

Path integration is a process in which self-motion is integrated over time to obtain an estimate of one's current position relative to a starting point 1. Humans can do path integration based exclusively on visual 2-3, auditory 4, or inertial cues 5. However, with multiple cues present, inertial cues - particularly kinaesthetic - seem to dominate 6-7. In the absence of vision, humans tend to overestimate short distances (&lt;5 m) and turning angles (&lt;30&deg;), but underestimate longer ones 5. Movement through physical space therefore does not seem to be accurately represented by the brain.
Extensive work has been done on evaluating path integration in the horizontal plane, but little is known about vertical movement (see 3 for virtual movement from vision alone). One reason for this is that traditional motion simulators have a small range of motion restricted mainly to the horizontal plane. Here we take advantage of a motion simulator 8-9 with a large range of motion to assess whether path integration is similar between horizontal and vertical planes. The relative contributions of inertial and visual cues for path navigation were also assessed.
16 observers sat upright in a seat mounted to the flange of a modified KUKA anthropomorphic robot arm. Sensory information was manipulated by providing visual (optic flow, limited lifetime star field), vestibular-kinaesthetic (passive self motion with eyes closed), or visual and vestibular-kinaesthetic motion cues. Movement trajectories in the horizontal, sagittal and frontal planes consisted of two segment lengths (1st: 0.4 m, 2nd: 1 m; &plusmn;0.24 m/s2 peak acceleration). The angle of the two segments was either 45&deg; or 90&deg;. Observers pointed back to their origin by moving an arrow that was superimposed on an avatar presented on the screen.
Observers were more likely to underestimate angle size for movement in the horizontal plane compared to the vertical planes. In the frontal plane observers were more likely to overestimate angle size while there was no such bias in the sagittal plane. Finally, observers responded slower when answering based on vestibular-kinaesthetic information alone. Human path integration based on vestibular-kinaesthetic information alone thus takes longer than when visual information is present. That pointing is consistent with underestimating and overestimating the angle one has moved through in the horizontal and vertical planes respectively, suggests that the neural representation of self-motion through space is non-symmetrical which may relate to the fact that humans experience movement mostly within the horizontal plane.

An efficient way to gain insight into how humans navigate themselves in three dimensions is described. The method takes advantage of a motion simulator capable of moving observers in ways unattainable by traditional simulators. Results confirm that movement in the horizontal plane is underestimated, while vertical movement is overestimated.

MPI CyberMotion Simulator: Implementierung eines neuartigen Motion Simulator zu Multisensorische Pfadintegration in drei Dimensionen erforschen

Path integration is a process in which self-motion is integrated over time to obtain an estimate of one's current position relative to a starting point 1. ...

A Method for High Fidelity Optogenetic Control of Individual Pyramidal Neurons In vivo

Optogenetic methods have emerged as a powerful tool for elucidating neural circuit activity underlying a diverse set of behaviors across a broad range of species. Optogenetic tools of microbial origin consist of light-sensitive membrane proteins that are able to activate (e.g., channelrhodopsin-2, ChR2) or silence (e.g., halorhodopsin, NpHR) neural activity ingenetically-defined cell types over behaviorally-relevant timescales. We first demonstrate a simple approach for adeno-associated virus-mediated delivery of ChR2 and NpHR transgenes to the dorsal subiculum and prelimbic region of the prefrontal cortex in rat. Because ChR2 and NpHR are genetically targetable, we describe the use of this technology to control the electrical activity of specific populations of neurons (i.e., pyramidal neurons) embedded in heterogeneous tissue with high temporal precision. We describe herein the hardware, custom software user interface, and procedures that allow for simultaneous light delivery and electrical recording from transduced pyramidal neurons in an anesthetized in vivo preparation. These light-responsive tools provide the opportunity for identifying the causal contributions of different cell types to information processing and behavior.

A Method for High Fidelity Optogenetic Control of Individual Pyramidal Neurons In vivo

The recent development of neuroscience tools that combine genetics and optics, termed "optogenetics", enables control over neural circuit activity with an unprecedented level of spatial and temporal resolution. Here we provide a protocol for integrating in vivo recording with optogenetic manipulation of genetically-defined subsets of prefrontal cortical and subicular pyramidal neurons.

Eine Methode zur High Fidelity optogenetische Kontrolle der Einzelpyramidenzellen<em&gt; In-vivo-</em

Optogenetic methods  have emerged as a powerful tool for elucidating neural circuit activity  underlying a diverse set of behaviors across a broad range ...

RNAi-mediated Double Gene Knockdown and Gustatory Perception Measurement in Honey Bees (Apis mellifera)

This video demonstrates novel techniques of RNA interference (RNAi) which downregulate two genes simultaneously in honey bees using double-stranded RNA (dsRNA) injections. It also presents a protocol of proboscis extension response (PER) assay for measuring gustatory perception.	
	RNAi-mediated gene knockdown is an effective technique downregulating target gene expression. This technique is usually used for single gene manipulation, but it has limitations to detect interactions and joint effects between genes. In the first part of this video, we present two strategies to simultaneously knock down two genes (called double gene knockdown). We show both strategies are able to effectively suppress two genes, vitellogenin (vg) and ultraspiracle (usp), which are in a regulatory feedback loop. This double gene knockdown approach can be used to dissect interrelationships between genes and can be readily applied in different insect species.	
	The second part of this video is a demonstration of proboscis extension response (PER) assay in honey bees after the treatment of double gene knockdown. The PER assay is a standard test for measuring gustatory perception in honey bees, which is a key predictor for how fast a honey bee's behavioral maturation is. Greater gustatory perception of nest bees indicates increased behavioral development which is often associated with an earlier age at onset of foraging and foraging specialization in pollen. In addition, PER assay can be applied to identify metabolic states of satiation or hunger in honey bees. Finally, PER assay combined with pairing different odor stimuli for conditioning the bees is also widely used for learning and memory studies in honey bees.

RNAi-mediated Double Gene Knockdown and Gustatory Perception Measurement in Honey Bees Apis mellifera

In this protocol, we describe two strategies that simultaneously suppress two genes (double gene knockdown) in honey bees. Then we present how to use the proboscis extension response (PER) assay to study the effect of double gene knockdown on honey bee gustatory perception.

RNAi-vermittelte Gene Knockdown Doppelzimmer und Gustatorisch Perception Measurement in Honey Bees (<em&gt; Apis mellifera</em&gt;)

This video demonstrates novel techniques of RNA  interference (RNAi) which downregulate two genes simultaneously in honey bees  using double-stranded RNA ...

Recording Single Neurons' Action Potentials from Freely Moving Pigeons Across Three Stages of Learning

While the subject of learning has attracted immense interest from both behavioral and neural scientists, only relatively few investigators have observed single-neuron activity while animals are acquiring an operantly conditioned response, or when that response is extinguished. But even in these cases, observation periods usually encompass only a single stage of learning, i.e. acquisition or extinction, but not both (exceptions include protocols employing reversal learning; see Bingman&#160;et al.1 for an example). However, acquisition and extinction entail different learning mechanisms and are therefore expected to be accompanied by different types and/or loci of neural plasticity.
Accordingly, we developed a behavioral paradigm which institutes three stages of learning in a single behavioral session and which is well suited for the simultaneous recording of single neurons&#39; action potentials. Animals are trained on a single-interval forced choice task which requires mapping each of two possible choice responses to the presentation of different novel visual stimuli (acquisition). After having reached a predefined performance criterion, one of the two choice responses is no longer reinforced (extinction). Following a certain decrement in performance level, correct responses are reinforced again (reacquisition). By using a new set of stimuli in every session, animals can undergo the acquisition-extinction-reacquisition process repeatedly. Because all three stages of learning occur in a single behavioral session, the paradigm is ideal for the simultaneous observation of the spiking output of multiple single neurons. We use pigeons as model systems, but the task can easily be adapted to any other species capable of conditioned discrimination learning.

Learning new stimulus-response associations engages a wide range of neural processes which are ultimately reflected in changing spike output of individual neurons. Here we describe a behavioral protocol allowing for the continuous registration of single-neuron activity while animals acquire, extinguish, and reacquire a conditioned response within a single experimental session.

Aufnahme von Aktionspotentialen einzelner Neuronen &quot;sich frei zu bewegen Tauben auf drei Stages of Learning

While the subject of learning has attracted immense interest from both behavioral and neural scientists, only relatively few investigators have observed ...

Recording EEG in Freely Moving Neonatal Rats Using a Novel Method

EEG is a useful method to detect electrical activity in the brain. Moreover, it is a widely used diagnostic tool for various neurological conditions, such as epilepsy and neurodegenerative disorders. However, it is technically difficult to obtain EEG recordings in neonates as it requires specialized handling and great care. Here, we present a novel method to record EEG in neonatal rat pups (P8-P15). We designed a simple and reliable electrode using computer pin loci; it can be easily implanted into the skull of a rat pup to record high-quality EEG signals in the normal and epileptic brain. Pups were given an intraperitoneal (i.p.) injection of the neurotoxin kainic acid (KA) to induce epileptic seizures. The surgical implantation performed in this procedure is less expensive than other EEG procedures for neonates. This method allows one to record high-quality and stable EEG signals for more than 1 week. Furthermore, this procedure can also be applied to adult rats and mice to study epilepsy or other neurological disorders.

Here, we introduce a novel technique designed to record electroencephalography (EEG) in freely moving neonatal epileptic pups and describe its procedures, features, and applications. This method allows one to record EEG for more than 1 week.

Aufzeichnung von EEG in frei bewegten neonatalen Ratten mit einer neuartigen Methode

EEG is a useful method to detect electrical activity in the brain. Moreover, it is a widely used diagnostic tool for various neurological conditions, such ...

New Methods to Study Gustatory Coding

The sense of taste allows animals to detect chemicals in the environment, giving rise to behaviors critical for survival. When Gustatory Receptor Neurons (GRNs) detect tastant molecules, they encode information about the identity and concentration of the tastant as patterns of electrical activity that then propagate to follower neurons in the brain. These patterns constitute internal representations of the tastant, which then allow the animal to select actions and form memories. The use of relatively simple animal models has been a powerful tool to study basic principles in sensory coding. Here, we propose three new methods to study gustatory coding using the moth Manduca sexta. First, we present a dissection procedure for exposing the maxillary nerves and the subesophageal zone (SEZ), allowing recording of the activity of GRNs from their axons. Second, we describe the use of extracellular electrodes to record the activity of multiple GRNs by placing tetrode wires directly into the maxillary nerve. Third, we present a new system for delivering and monitoring, with high temporal precision, pulses of different tastants. These methods allow the characterization of neuronal responses in vivo directly from GRNs before, during and after tastants are delivered. We provide examples of voltage traces recorded from multiple GRNs, and present an example of how a spike sorting technique can be applied to the data to identify the responses of individual neurons. Finally, to validate our recording approach, we compare extracellular recordings obtained from GRNs with tetrodes to intracellular recordings obtained with sharp glass electrodes.

We present three new methods to study gustatory coding. Using a simple animal, the moth Manduca sexta (Manduca), we describe a dissection protocol, the use of extracellular tetrodes to record the activity of multiple gustatory receptor neurons, and a system for delivering and monitoring precisely timed pulses of tastants.

Neue Methoden zum Studieren der Gustatory Coding

The sense of taste allows animals to detect chemicals in the environment, giving rise to behaviors critical for survival. When Gustatory Receptor Neurons ...

Assay Development for High Content Quantification of Sod1 Mutant Protein Aggregate Formation in Living Cells

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal neurodegenerative disease that can be caused by inherited mutations in the gene encoding copper-zinc superoxide dismutase 1 (SOD1). The structural instability of SOD1 and the detection of SOD1-positive inclusions in familial-ALS patients supports a potential causal role for misfolded and/or aggregated SOD1 in ALS pathology. In this study, we describe the development of a cell-based assay designed to quantify the dynamics of SOD1 aggregation in living cells by high content screening approaches. Using lentiviral vectors, we generated stable cell lines expressing wild-type and mutant A4V SOD1 tagged with yellow fluorescent protein and found that both proteins were expressed in the cytosol without any sign of aggregation. Interestingly, only SOD1 A4V stably expressed in HEK-293, but not in U2OS or SH-SY5Y cell lines, formed aggregates upon proteasome inhibitor treatment. We show that it is possible to quantify aggregation based on dose-response analysis of various proteasome inhibitors, and to track aggregate-formation kinetics by time-lapse microscopy. Our approach introduces the possibility of quantifying the effect of ALS mutations on the role of SOD1 in aggregate formation as well as screening for small molecules that prevent SOD1 A4V aggregation.

We describe a method to quantify the aggregation of misfolded proteins. Our protocol details lentiviral induced stable cell line generation, automated confocal imaging, and image analysis of protein aggregates. As an illustrative application, we studied the effect of small molecules in promoting SOD1 aggregation in a time- and dose-dependent manner.

Assay-Entwicklung für hohe Content Quantifizierung der Sod1 mutierten Proteins Aggregatbildung in lebenden Zellen

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal neurodegenerative disease that can be caused by inherited mutations in the gene encoding copper-zinc ...

A Novel Verhaltenstest Gustatory Antworten einzelner, frei beweglichen Bumble Bees zur Untersuchung (

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