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><tbody><tr><td>Bumblebee colonies</td><td>Koppert Biological Systems</td><td></td><td>NATUPOL Beehive</td></tr><tr><td>Digital microscopic camera&amp;nbsp;</td><td>Dino-lite Europe</td><td>AM4815ZT</td><td>Dino-Lite Edge&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>100 &amp;mu;l microcapillary tube&amp;nbsp;</td><td>Blaubrand IntraEND</td><td>709144</td><td></td></tr><tr><td>15 ml polypropylene centifuge tube&amp;nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>11849650</td><td></td></tr><tr><td>1 ml disposable plastic luer slip syringe</td><td>BD</td><td>300013</td><td></td></tr><tr><td>Dell Latitude 3550 laptop</td><td>Dell</td><td></td><td>Check for compatibility with video software&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Canon CanoScan LiDE 120</td><td>Canon</td><td></td><td>Check for compatibility with the computer/laptop</td></tr><tr><td>Observer software version 5.0.25</td><td>Noldus</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kinovea software version 0.8.15</td><td>Kinovea&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>silicone tubing</td><td></td><td></td><td>6&amp;nbsp;cm length, 1&amp;nbsp;mm inside &amp;Oslash; &amp;amp; 6&amp;nbsp;cm length, 4&amp;nbsp;mm inside &amp;Oslash;</td></tr><tr><td>Male luer x1/16&quot; standard hose barbed polypropylene adapter</td><td>Cole-Parmer</td><td>TW-45518-22</td><td></td></tr><tr><td>Female luer x 1/16&quot; standard hose barbed polypropylene adapter</td><td>Cole-Palmer</td><td>TW-45508-12</td><td></td></tr><tr><td>Steel mesh&amp;nbsp;</td><td></td><td></td><td>0.5 mm mesh size</td></tr><tr><td>Sucrose (grade II)&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S5391</td><td></td></tr><tr><td>Quinine hydrochloride dihydrate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Q1125</td><td></td></tr><tr><td>ImageJ software version 1.48</td><td>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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Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

8.7K 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

Behavioural Pharmacology in Classical Conditioning of the Proboscis Extension Response in Honeybees (Apis mellifera)

Honeybees (Apis mellifera) are well known for their communication and orientation skills and for their impressive learning capability1,2. Because the survival of a honeybee colony depends on the exploitation of food sources, forager bees learn and memorize variable flower sites as well as their profitability. Forager bees can be easily trained in natural settings where they forage at a feeding site and learn the related signals such as odor or color. Appetitive associative learning can also be studied under controlled conditions in the laboratory by conditioning the proboscis extension response (PER) of individually harnessed honeybees3,4. This learning paradigm enables the study of the neuronal and molecular mechanisms that underlie learning and memory formation in a simple and highly reliable way5-12. A behavioral pharmacology approach is used to study molecular mechanisms. Drugs are injected systemically to interfere with the function of specific molecules during or after learning and memory formation13-16.
Here we demonstrate how to train harnessed honeybees in PER conditioning and how to apply drugs systemically by injection into the bee flight muscle.

Behavioural Pharmacology in Classical Conditioning of the Proboscis Extension Response in Honeybees Apis mellifera

We demonstrate how to implement a behavioral pharmacology method in an appetitive olfactory conditioning paradigm in honeybees (Apis mellifera) by systemic application of drugs. This method allows investigation of the mechanisms underlying learning and memory formation in a simple and reliable way.

Behavioural Pharmacology in Classical Conditioning der Proboscis Erweiterung Reaktionszeit in Honigbienen ( Apis mellifera)

Honeybees (Apis mellifera) are well known for their communication and orientation skills and for their impressive learning capability1,2. Because the ...

Forschung

Neurowissenschaften

Identification of Olfactory Volatiles using Gas Chromatography-Multi-unit Recordings (GCMR) in the Insect Antennal Lobe

All organisms inhabit a world full of sensory stimuli that determine their behavioral and physiological response to their environment. Olfaction is especially important in insects, which use their olfactory systems to respond to, and discriminate amongst, complex odor stimuli. These odors elicit behaviors that mediate processes such as reproduction and habitat selection1-3. Additionally, chemical sensing by insects mediates behaviors that are highly significant for agriculture and human health, including pollination4-6, herbivory of food crops7, and transmission of disease8,9. Identification of olfactory signals and their role in insect behavior is thus important for understanding both ecological processes and human food resources and well-being.
	To date, the identification of volatiles that drive insect behavior has been difficult and often tedious. Current techniques include gas chromatography-coupled electroantennogram recording (GC-EAG), and gas chromatography-coupled single sensillum recordings (GC-SSR)10-12. These techniques proved to be vital in the identification of bioactive compounds. We have developed a method that uses gas chromatography coupled to multi-channel electrophysiological recordings (termed 'GCMR') from neurons in the antennal lobe (AL; the insect's primary olfactory center)13,14. This state-of-the-art technique allows us to probe how odor information is represented in the insect brain. Moreover, because neural responses to odors at this level of olfactory processing are highly sensitive owing to the degree of convergence of the antenna's receptor neurons into AL neurons, AL recordings will allow the detection of active constituents of natural odors efficiently and with high sensitivity. Here we describe GCMR and give an example of its use.
	Several general steps are involved in the detection of bioactive volatiles and insect response. Volatiles first need to be collected from sources of interest (in this example we use flowers from the genus Mimulus (Phyrmaceae)) and characterized as needed using standard GC-MS techniques14-16. Insects are prepared for study using minimal dissection, after which a recording electrode is inserted into the antennal lobe and multi-channel neural recording begins. Post-processing of the neural data then reveals which particular odorants cause significant neural responses by the insect nervous system.
	Although the example we present here is specific to pollination studies, GCMR can be expanded to a wide range of study organisms and volatile sources. For instance, this method can be used in the identification of odorants attracting or repelling vector insects and crop pests. Moreover, GCMR can also be used to identify attractants for beneficial insects, such as pollinators. The technique may be expanded to non-insect subjects as well.

Identification of Olfactory Volatiles using Gas Chromatography-Multi-unit Recordings GCMR in the Insect Antennal Lobe

Olfactory cues mediate many different behaviors in insects, and are often complex mixtures comprised of tens to hundreds of volatile compounds. Using gas chromatography with multi-channel recording in the insect antennal lobe, we describe a method for the identification of bioactive compounds.

Identifikation der olfaktorischen Flüchtige mittels Gaschromatographie-Multi-unit Recordings (GCMR) im Insect Antennallobus

All  organisms inhabit a world full of sensory stimuli that determine their  behavioral and physiological response to their environment. Olfaction is ...

Tactile Conditioning And Movement Analysis Of Antennal Sampling Strategies In Honey Bees (Apis mellifera L.)

Honey bees (Apis mellifera L.) are eusocial insects and well known for their complex division of labor and associative learning capability1, 2. The worker bees spend the first half of their life inside the dark hive, where they are nursing the larvae or building the regular hexagonal combs for food (e.g. pollen or nectar) and brood3. The antennae are extraordinary multisensory feelers and play a pivotal role in various tactile mediated tasks4, including hive building5 and pattern recognition6. Later in life, each single bee leaves the hive to forage for food. Then a bee has to learn to discriminate profitable food sources, memorize their location, and communicate it to its nest mates7. Bees use different floral signals like colors or odors7, 8, but also tactile cues from the petal surface9 to form multisensory memories of the food source. Under laboratory conditions, bees can be trained in an appetitive learning paradigm to discriminate tactile object features, such as edges or grooves with their antennae10, 11, 12, 13. This learning paradigm is closely related to the classical olfactory conditioning of the proboscis extension response (PER) in harnessed bees14. The advantage of the tactile learning paradigm in the laboratory is the possibility of combining behavioral experiments on learning with various physiological measurements, including the analysis of the antennal movement pattern.

Tactile Conditioning And Movement Analysis Of Antennal Sampling Strategies In Honey Bees Apis mellifera L.

In this protocol we show how to condition harnessed honey bees to tactile stimuli and introduce a 2D motion capture technique for analyzing the kinematics of fine-scale antennal sampling pattern.

Tactile Conditioning und Bewegungsanalyse der antennalen Sampling Strategies In Honey Bees (<em&gt; Apis mellifera</em&gt; L.)

Honey bees (Apis mellifera L.) are eusocial insects and well known for their complex division of labor and associative learning capability1, 2. The worker ...

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, ...

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 ...

A Single-fly Assay for Foraging Behavior in Drosophila

For many animals, hunger promotes changes in the olfactory system in a manner that facilitates the search for appropriate food sources. In this video article, we describe an automated assay to measure the effect of hunger or satiety on olfactory dependent food search behavior in the adult fruit fly Drosophila melanogaster. In a light-tight box illuminated by red light that is invisible to fruit flies, a camera linked to custom data acquisition software monitors the position of six flies simultaneously. Each fly is confined to walk in individual arenas containing a food odor at the center. The testing arenas rest on a porous floor that functions to prevent odor accumulation. Latency to locate the odor source, a metric that reflects olfactory sensitivity under different physiological states, is determined by software analysis. Here, we discuss the critical mechanics of running this behavioral paradigm and cover specific issues regarding fly loading, odor contamination, assay temperature, data quality, and statistical analysis.

A Single-fly Assay for Foraging Behavior in Drosophila

In this video article, we describe an automated assay to measure the effect of hunger or satiety on olfactory dependent food search behavior in the adult fruit fly Drosophila melanogaster.

Ein Single-fly-Assay für Sammelverhalten in<em&gt; Drosophila</em

For many animals, hunger promotes changes in the olfactory system in a manner that facilitates the search for appropriate food sources. In this video ...

A Proboscis Extension Response Protocol for Investigating Behavioral Plasticity in Insects: Application to Basic, Biomedical, and Agricultural Research

Insects modify their responses to stimuli through experience of associating those stimuli with events important for survival (e.g., food, mates, threats). There are several behavioral mechanisms through which an insect learns salient associations and relates them to these events. It is important to understand this behavioral plasticity for programs aimed toward assisting insects that are beneficial for agriculture. This understanding can also be used for discovering solutions to biomedical and agricultural problems created by insects that act as disease vectors and pests. The Proboscis Extension Response (PER) conditioning protocol was developed for honey bees (Apis mellifera) over 50 years ago to study how they perceive and learn about floral odors, which signal the nectar and pollen resources a colony needs for survival. The PER procedure provides a robust and easy-to-employ framework for studying several different ecologically relevant mechanisms of behavioral plasticity. It is easily adaptable for use with several other insect species and other behavioral reflexes. These protocols can be readily employed in conjunction with various means for monitoring neural activity in the CNS via electrophysiology or bioimaging, or for manipulating targeted neuromodulatory pathways. It is a robust assay for rapidly detecting sub-lethal effects on behavior caused by environmental stressors, toxins or pesticides.
We show how the PER protocol is straightforward to implement using two procedures. One is suitable as a laboratory exercise for students or for quick assays of the effect of an experimental treatment. The other provides more thorough control of variables, which is important for studies of behavioral conditioning. We show how several measures for the behavioral response ranging from binary yes/no to more continuous variable like latency and duration of proboscis extension can be used to test hypotheses. And, we discuss some pitfalls that researchers commonly encounter when they use the procedure for the first time.

The Proboscis Extension Response (PER) conditioning protocol, developed for the honey bee (Apis mellifera), provides an ecologically-relevant and easily quantifiable means for studying several different mechanisms of learning in many insect species.

Eine Nasennebenschutz-Protokoll für die Untersuchung Verhaltensplastizität bei Insekten: Anwendung auf Grund, Biomedizinische und Agrarforschung

Insects modify their responses to stimuli through experience of associating those stimuli with events important for survival (e.g., food, mates, threats). ...

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

We present two methods for observing bumblebee choice behavior in an enclosed testing space. The first method consists of Radio Frequency Identification (RFID) readers built into artificial flowers that display various visual cues, and RFID tags (i.e., passive transponders) glued to the thorax of bumblebee workers. The novelty in our implementation is that RFID readers are built directly into artificial flowers that are capable of displaying several distinct visual properties such as color, pattern type, spatial frequency (i.e., &#8220;busyness&#8221; of the pattern), and symmetry (spatial frequency and symmetry were not manipulated in this experiment). Additionally, these visual displays in conjunction with the automated systems are capable of recording unrewarded and untrained choice behavior. The second method consists of recording choice behavior at artificial flowers using motion-sensitive high-definition camcorders. Bumblebees have number tags glued to their thoraces for unique identification. The advantage in this implementation over RFID is that in addition to observing landing behavior, alternate measures of preference such as hovering and antennation may also be observed. Both automation methods increase experimental control, and internal validity by allowing larger scale studies that take into account individual differences. External validity is also improved because bees can freely enter and exit the testing environment without constraints such as the availability of a research assistant on-site. Compared to human observation in real time, the automated methods are more cost-effective and possibly less error-prone.

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 ...

SwarmSight: Real-time Tracking of Insect Antenna Movements and Proboscis Extension Reflex Using a Common Preparation and Conventional Hardware

Many scientifically and agriculturally important insects use antennae to detect the presence of volatile chemical compounds and extend their proboscis during feeding. The ability to rapidly obtain high-resolution measurements of natural antenna and proboscis movements and assess how they change in response to chemical, developmental, and genetic manipulations can aid the understanding of insect behavior. By extending our previous work on assessing aggregate insect swarm or animal group movements from natural and laboratory videos using the video analysis software SwarmSight, we developed a novel, free, and open-source software module, SwarmSight Appendage Tracking (SwarmSight.org) for frame-by-frame tracking of insect antenna and proboscis positions from conventional web camera videos using conventional computers. The software processes frames about 120 times faster than humans, performs at better than human accuracy, and, using 30 frames per second (fps) videos, can capture antennal dynamics up to 15 Hz. The software was used to track the antennal response of honey bees to two odors and found significant mean antennal retractions away from the odor source about 1 s after odor presentation. We observed antenna position density heat map cluster formation and cluster and mean angle dependence on odor concentration.

This protocol describes steps for using the novel software, SwarmSight, for frame-by-frame tracking of insect antenna and proboscis positions from conventional web camera videos using conventional computers. The free, open-source software processes frames about 120 times faster than humans and performs at better than human accuracy.

SwarmSight: Echtzeit-Tracking von Insekten Antenne Bewegungen und Rüssel Erweiterung Reflex mit einem gemeinsamen Vorbereitung und konventioneller Hardware

Many scientifically and agriculturally important insects use antennae to detect the presence of volatile chemical compounds and extend their proboscis ...

A 3D Printed Pollen Trap for Bumble Bee (Bombus) Hive Entrances

To verify the plant sources from which bumble bees forage for pollen, individuals must be collected to remove their corbicular pollen loads for analysis. This has traditionally been done by netting foragers at nest entrances or on flowers, chilling the bees on ice, and then removing the pollen loads from the corbiculae with forceps or a brush. This method is time and labor intensive, may alter normal foraging behavior, and can result in stinging incidents for the worker performing the task. Pollen traps, such as those used on honey bee hives, collect pollen by dislodging corbicular pollen loads from the legs of workers as they pass through screens at the nest entrance. Traps can remove a large quantity of pollen from returning forager bees with minimal labor, yet to date no such trap is available for use with bumble bee colonies. Workers within a bumble bee colony can vary in size making size selection of entrances difficult to adapt this mechanism to commercially reared bumble bee hives. Using 3D printing design programs, we created a pollen trap that successfully removes the corbicular pollen loads from the legs of returning bumble bee foragers. This method significantly reduces the amount of time required by researchers to collect pollen from bumble bee foragers returning to the colony. We present the design, results of pollen removal efficiency tests, and suggest areas of modifications for investigators to adapt traps to a variety of bumble bee species or nest box designs.

A 3D Printed Pollen Trap for Bumble Bee Bombus Hive Entrances

We present a non-lethal and automated mechanism to collect pollen from bumble bee (Bombus) workers returning to a hive. Instructions for producing, preparing, installing and using the devices are included. By using 3D-printed objects, modification to the design was timely, efficient and allowed for quick turnaround for testing.

Eine 3D-gedruckte Pollenfalle für Hummel (Bombus) Bienenstockeingänge

To verify the plant sources from which bumble bees forage for pollen, individuals must be collected to remove their corbicular pollen loads for analysis.  ...

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

Zusammenfassung

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