Name: a novel behavioral assay to investigate gustatory responses of individual, freely-moving bumble bees (bombus terrestris)
Uploaded: 2016-07-21T14:00:00
Duration: 7 min 30 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Novel Behavioral Assay to Investigate Gustatory Responses of Individual, Freely-moving Bumble Bees Bombus terrestris at JoVE.com

Dette arbeidet ble finansiert av Leverhulme Trust stipend (RPG-2012-708) og en BBSRC stipend (BB / M00709X / 1) for å GAW.

1. Fange Bees fra kolonien og sult periode Merk: Eksperimenter er beskrevet her ble utført ved Newcastle University, UK med Bombus terrestris Audax. Flere (2-3) kommersielt innkjøpt kolonier ble anvendt pr behandling. Koloniene har blitt opprettholdt på en benk ved laboratorieforhold (25 ± 2 ° C og 28 ± 2% RH) i konstant mørke og ble matet med honningbie samlet pollen og sukkerløsninger ad libitum. <ol><li> Samle enkelte arbeideren biene bruker en plasthetteglass (7 cm lang, 2,8 cm indre diameter) med en perforert plastpropp, etter å ha åpnet porten til kolonien akkurat lenge nok for en bie å gå ut og bli fanget. </li><li> Før forsøket, individuelt sulte alle biene for 2-4 timer i plastampuller og holde ved romtemperatur i stummende mørke. </li></ol> 2. Overføre Bees inn i Holding Rør og Habituation Phase <ol><li> Etter sult periode, overføre en humlen direkte fra plasthetteglasset inn i et holdingselskap tube. Holderøret er en modifisert 15 ml sentrifugerør (lengde: 119 mm, diameter 17 mm), med en 4 mm hull boret på spissen og et stykke av stålnett (base: 8 mm, høyde 30 mm) som er festet på innsiden av smelte plast av røret med et oppvarmet dissekere nål. </li><li> Fest holderøret inneholder humlen på en polystyren holder med dental voks. Fastsette to papplater på hver sin side av holderøret. Dette er for å skjerme bee fra visuelle stimuli som kan forstyrre eksperimentet. </li><li> Plasser et digitalt mikroskopisk kamera 5 cm over toppen av holderøret og koble kameraet til en kompatibel bærbar datamaskin. </li><li> Juster holderøret slik at minst de første 18 mm av holderøret tips er innenfor videorammen. Før eksperimentet, påbegynne 3 min tilvenning periode. </li></ol> 3.Pre-test Fase: Presentere en dråpe Sukrose <ol><li> Koble en sprøyte til en hunn-adapter inneholdende en dråpe av sukrose-løsning (~ 3.5 mL, 500 mM sukrose oppløst i avionisert vann). Presentere sukrose inne holderøret tips for å motivere forlengelse av snabel. </li><li> Gi humlen opp til 5 min å konsumere sukrose dråpen. Dersom dråpen ikke forbrukes, fjerne humlen fra forsøket. </li><li> Begynn video opptak etter tilvenning periode. I denne studien ble det snabel aktivitet registrert på 26,7 bilder / sek -1 med en 25X forstørrelse rate. </li></ol> 4. Test Fase: Presentere Test Solution <ol><li> Fyll en 100 ul microcapillary røret med forsøksoppløsningen. Koble den til et stykke silikonslanger (6 cm lengde, 1 mm innvendig diameter) og feste den til en mikromanipulator. <ol><li> Koble slangen via en mannlig adapter til en annen silikonslanger (6 cm lengde, 4 mm innvendig diameter), WHIch fungerer som en pipette pære. </li><li> Plasser microcapillary tube 5-10 mm fra holderøret spissen. Klem forsiktig røret for å opprettholde mateløsning på spissen av den microcapillary røret. </li></ol></li><li> Etter at humlen forbruker sukrose dråpe, umiddelbart fjerne sprøyten som inneholder 500 mm sukrose løsning. </li><li> Begynn 2 min testfasen når humlen sin snabel kontakt med løsnings inne i microcapillary røret. <ol><li> For å kontrollere for mulig fordamping, fylle to ekstra microcapillary rør med sukrose eller vann og manipulere det akkurat som under testfasen. </li></ol></li><li> Før og etter hvert forsøk skanne væskenivåene inne i microcapillary røret ved hjelp av en skanner ved 600 dpi for å måle mengden av mat som forbrukes (figur 4A). </li></ol> 5. Bildeanalyse <ol><li> Bestemme volumet av oppløsningen forbruk ved hjelp av ImageJ (versjon 1.48), et bilde procEssing programvare. <ol><li> Last opp bildefilen og zoome inn på bildet (~ 400%). Hvis du vil angi referanseskala ved å velge den rette linjen verktøyet og trekke en linje mellom de to endene av microcapillary røret. Velg &quot;Analyser&quot; og deretter &quot;Sett Scale&quot;. Input den totale lengden av røret under &#39;kjent avstand&#39; og den tilsvarende enhet under &#39;Enhet lengde&#39;. </li><li> Velg den rette linjen verktøyet igjen og trekke en linje mellom de to endene av væskenivået. Velg &quot;Analyser&quot; og deretter &quot;Mål&quot;. I resultatene vinduet lengden av væsken er gitt under &quot;Lengde-kolonnen. </li></ol></li><li> Beregn volum av oppløsningen forbruket ved å bruke formelen: <img alt="ligning 1" src="/files/ftp_upload/54233/54233eq1.jpg" /> hvor <img alt="ligning 2" src="/files/ftp_upload/54233/54233eq2.jpg" /> er lengden av røret og microcapillary <img alt="ligning 3" src="/files/ftp_upload/54233/54233eq3.jpg" /> og <img alt= &quot;Ligning 4&quot; src = &quot;/ files / ftp_upload / 54233 / 54233eq4.jpg&quot; /&gt; er de målte lengder av væske inne i microcapillary røret før og etter testfasen, henholdsvis. </li></ol> 6. Videoanalyser <ol><li> Resultat fôring atferd i løpet av 2 min testfasen av hver video ved hjelp av en hendelse logging software (Se Materials tabell). <ol><li> I begynnelsen definere fôring atferd (dvs. Elementene) i atferds klasser menyen i innspillingen programvare. Fôring atferd er som følger: (1) snabel ut / kontakt: snabel strekker seg og er i kontakt med løsningen inne i microcapillary rør (2) snabel ut / ingen kontakt: snabel strekker seg og ikke er i kontakt med løsningen inne i microcapillary tube, (3) snabel stuet: snabel utvides ikke, men i stedet stuet under hodet og (4) ute av syne: humlen er ute av videobildet. </li><li> Sett hver atferdsom en &quot;stat&quot; og &quot;gjensidig utelukkende&quot; i egenskaper-menyen og gjøre kontinuerlige opptak for en 2 min intervall. Spille av videoer i slow-motion-modus (2 ganger saktere) for mer presisjon. </li></ol></li><li> Måle hastigheten på snabel tilbaketrekking fra prøveløsningen etter den første kontakten mellom to påfølgende rammer (atskilt med 37,5 msek i videoopptak vist her) med en bevegelsessporing video programvare (Se Materials tabell). <ol><li> Last opp videofilen og hoppe til rammen der snabel først kontakter løsning. </li><li> Hvis du vil angi referanseskala, velg linjen verktøyet og tegne en linje på bredden på microcapillary rør i videobildet. Høyreklikk på linjen og velg &quot;kalibrere tiltaket&quot;. Input bredden av kapillarrøret, og den tilsvarende enhet. </li><li> Velg &quot;Bilde&quot; og deretter &quot;Koordinatsystem opprinnelse&quot;. På det nye vinduet klikker du på tuppen av snabel og velg9; Apply &quot;. </li><li> Velg håndflytteverktøyet, høyreklikker du på tuppen av snabel på videobildet og velg &quot;Track Path &#39;. Flytt til neste bilde og juster sporingspunktet til tuppen av snabel. </li></ol></li><li> Høyreklikk på sporingspunkt og velg &quot;Configuration&quot;. Velg Fullstendig bane &quot;og velg&quot; Speed ​​&quot;under måling. Velg &quot;Apply&quot;. Hastigheten vises deretter. </li></ol>

<ol>
	<li>Adler, L. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ecological+significance+of+toxic+nectar.">The ecological significance of toxic nectar.</a> Oikos. 91, 409-420 (2000).</li><li>Hagler, J. R., Buchmann, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Honey+bee+(Hymenoptera,+Apidae)+foraging+responses+to+phenolic-rich+nectars.">Honey bee (Hymenoptera, Apidae) foraging responses to phenolic-rich nectars.</a> J Kansas Entomol Soc. 66, 223-230 (1993).</li><li>Irwin, R. E., Cook, D., Richardson, L. L., Manson, J. S., Gardner, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Secondary+compounds+in+floral+rewards+of+toxic+rangeland+plants:+Impacts+on+pollinators.">Secondary compounds in floral rewards of toxic rangeland plants: Impacts on pollinators.</a> J Agr Food Chem. 62, 7335-7344 (2014).</li><li>Praz, C. J., Mueller, A., Dorn, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Specialized+bees+fail+to+develop+on+non-host+pollen:+Do+plants+chemically+protect+their+pollen.">Specialized bees fail to develop on non-host pollen: Do plants chemically protect their pollen.</a> Ecology. 89, 795-804 (2008).</li><li>Baker, H. G., Baker, I., Gilbert, L. E., Raven, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studies+of+nectar-constitution+and+pollinator-plant+coevolution.">Studies of nectar-constitution and pollinator-plant coevolution.</a> Coevolution of animals and plants. , 100-140 (1975).</li><li>Stout, J. C., Parnell, J. A. N., Arroyo, J., Crowe, T. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pollination+ecology+and+seed+production+of+Rhododendron+ponticum+in+native+and+exotic+habitats.">Pollination ecology and seed production of Rhododendron ponticum in native and exotic habitats.</a> Biodivers Conserv. 15, 755-777 (2006).</li><li>Tiedeken, E. J., Stout, J. C., Stevenson, P. C., Wright, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bumblebees+are+not+deterred+by+ecologically+relevant+concentrations+of+nectar+toxins.">Bumblebees are not deterred by ecologically relevant concentrations of nectar toxins.</a> J Exp Biol. 217, 1620-1625 (2014).</li><li>Ayestaran, A., Giurfa, M., de Brito Sanchez, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toxic+but+drank:+Gustatory+aversive+compounds+induce+post-ingestional+malaise+in+harnessed+honeybees.">Toxic but drank: Gustatory aversive compounds induce post-ingestional malaise in harnessed honeybees.</a> Plos One. 5, (2010).</li><li>Wright, G. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parallel+reinforcement+pathways+for+conditioned+food+aversions+in+the+honeybee.">Parallel reinforcement pathways for conditioned food aversions in the honeybee.</a> Curr Biol. 20, 2234-2240 (2010).</li><li>Hurst, V., Stevenson, P. C., Wright, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toxins+induce+'malaise'+behaviour+in+the+honeybee+(Apis+mellifera).">Toxins induce 'malaise' behaviour in the honeybee (Apis mellifera).</a> J Comp Physiol A. 200, 881-890 (2014).</li><li>Whitehead, A. T., Larsen, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophysiological+responses+of+galeal+contact+chemoreceptors+of+Apis+mellifera+to+selected+sugars+and+electrolytes.">Electrophysiological responses of galeal contact chemoreceptors of Apis mellifera to selected sugars and electrolytes.</a> J Insect Physiol. 22, 1609-1616 (1976).</li><li>de Brito Sanchez, M. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+tarsal+taste+of+honey+bees:+behavioral+and+electrophysiological+analyses.">The tarsal taste of honey bees: behavioral and electrophysiological analyses.</a> Front Behav Neurosci. 8, 25 (2014).</li><li>de Brito Sanchez, M. G., Giurfa, M., Mota, T. R. D., Gauthier, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophysiological+and+behavioural+characterization+of+gustatory+responses+to+antennal+'bitter'+taste+in+honeybees.">Electrophysiological and behavioural characterization of gustatory responses to antennal 'bitter' taste in honeybees.</a> European Journal of Neuroscience. 22, 3161-3170 (2005).</li><li>Bitterman, M. E., Menzel, R., Fietz, A., Schafer, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Classical+conditioning+of+proboscis+extension+in+honeybees+(Apis+mellifera).">Classical conditioning of proboscis extension in honeybees (Apis mellifera).</a> J Comp Psychol. 97, 107-119 (1983).</li><li>Laloi, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Olfactory+conditioning+of+the+proboscis+extension+in+bumble+bees.">Olfactory conditioning of the proboscis extension in bumble bees.</a> Entomol Exp Appl. 90, 123-129 (1999).</li><li>Smith, B. H., Burden, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+proboscis+extension+response+protocol+for+investigating+behavioral+plasticity+in+insects:+Application+to+basic,+biomedical,+and+agricultural+Research.">A proboscis extension response protocol for investigating behavioral plasticity in insects: Application to basic, biomedical, and agricultural Research.</a> J Vis Exp. , (2014).</li><li>Felsenberg, J., Gehring, K. B., Antemann, V., Eisenhardt, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioural+Pharmacology+in+classical+conditioning+of+the+proboscis+extension+response+in+honeybees+(Apis+mellifera).">Behavioural Pharmacology in classical conditioning of the proboscis extension response in honeybees (Apis mellifera).</a> J Vis Exp. , (2011).</li><li>Pankiw, T., Page, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+pheromones,+hormones,+and+handling+on+sucrose+response+thresholds+of+honey+bees+(Apis+mellifera+L.).">Effect of pheromones, hormones, and handling on sucrose response thresholds of honey bees (Apis mellifera L.).</a> Journal of comparative physiology. A, Neuroethology, sensory, neural, and behavioral physiology. 189, 675-684 (2003).</li><li>Scheiner, R., Page, R. E., Erber, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sucrose+responsiveness+and+behavioral+plasticity+in+honey+bees+(Apis+mellifera).">Sucrose responsiveness and behavioral plasticity in honey bees (Apis mellifera).</a> Apidologie. 35, 133-142 (2004).</li><li>Kessler, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bees+prefer+foods+containing+neonicotinoid+pesticides.">Bees prefer foods containing neonicotinoid pesticides.</a> Nature. 521, 74-76 (2015).</li><li>Mommaerts, V., Wackers, F., Smagghe, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+gustatory+responses+to+different+sugars+in+harnessed+and+free-moving+bumblebee+workers+(Bombus+terrestris).">Assessment of gustatory responses to different sugars in harnessed and free-moving bumblebee workers (Bombus terrestris).</a> Chem Senses. 38, 399-407 (2013).</li><li>Chittka, L., Dyer, A. G., Bock, F., Dornhaus, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Psychophysics:+Bees+trade+off+foraging+speed+for+accuracy.">Psychophysics: Bees trade off foraging speed for accuracy.</a> Nature. 424, 388 (2003).</li><li>Kessler, S., Gonz&#225;lez, J., Vlimant, M., Glauser, G., Guerin, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quinine+and+artesunate+inhibit+feeding+in+the+African+malaria+mosquito+Anopheles+gambiae:+the+role+of+gustatory+organs+within+the+mouthparts.">Quinine and artesunate inhibit feeding in the African malaria mosquito Anopheles gambiae: the role of gustatory organs within the mouthparts.</a> Physiol Entomol. 39, 172-182 (2014).</li><li>Iacovone, A., Salerno, G., French, A. S., Conti, E., Marion-Poll, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antennal+gustatory+perception+and+behavioural+responses+in+Trissolcus+brochymenae+females.">Antennal gustatory perception and behavioural responses in Trissolcus brochymenae females.</a> J Insect Physiol. 78, 15-25 (2015).</li><li>French, A. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dual+mechanism+for+bitter+avoidance+in+Drosophila.">Dual mechanism for bitter avoidance in Drosophila.</a> J. Neurosci. 35, 3990-4004 (2015).</li><li>LeDue, E., Chen, Y. -. C., Jung, A. Y., Dahanukar, A., Gordon, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pharyngeal+sense+organs+drive+robust+sugar+consumption+in+Drosophila.">Pharyngeal sense organs drive robust sugar consumption in Drosophila.</a> Nat. Commun. 6, 6667 (2015).</li></ol>

Forfatterne erklærer ingen interessekonflikt.

Med denne romanen atferdsanalyse, er kinin vist seg å avskrekke fôring av buff-tailed humlen. Den reduserte snabel kontakttid og fôring bout frekvens med vann eller sukrose løsning fylt med kinin tolkes her som et avslag å initiere ytterligere fôring på ikke-nærings eller potensielt giftige løsninger. Når kinin tilsettes til en M sukroseløsning, biene ikke bare redusere volumet av oppløsningen de forbruker, har de også trekke tilbake snabel raskere, og dermed redusere kontakttiden mellom munn og oppløsningen som inneholder et toksin. Sammen disse resultatene tyder på at kinin oppfattes av smaks reseptor cellene på munndeler av humlen, som allerede tidligere identifisert i honningbie 9. Kinin er et giftstoff for insekter som induserer utilpasshet-lignende oppførsel i Honey Bee 10 og knockdown i malariamyggen (Anopheles gambiae) 23. Denne analyse kan godt føre til Identifikasion av noen avskrekkende og potensielt giftige forbindelser som oppfattes av smak reseptor cellene på munn i humlene. Det er avgjørende for den mikrokapillarrør rør som skal fylles med et tilstrekkelig volum av testoppløsningen for å vare i hele testperioden. Det anbefales at minst omkring tre fjerdedeler av microcapillary røret (f.eks 70-80 pl) er fylt. Imidlertid bør man være forsiktig for ikke fullstendig å fylle mikrokapillarrør røret for å redusere risikoen for søl under prosessen med å skanne og å feste mikrokapillarrør røret til den eksperimentelle apparater. Forsiktighet bør også tas når de presenterer 500 mM sukrose dråpe til humlen, slik at eksperimentator unngår lekker dråpe inn holderøret. 4 mm hull ved spissen av holderøret er stor nok for en voksen arbeider humlen til naturlig forlenge dets snabel mot prøveløsningen. Men det er mulig atbiene kan smake løsningen med antennene sine før utvide sine proboscises. Dette kan påvirke sannsynligheten for snabel forlengelse som PER kan oppnås hos biene ved å stimulere sine antenner med en sukkerløsning 15. Faktisk antennene Hymenoptera som parasittvepser (Trissolcus brochymenae) 24 eller Honey Bee 13 er utstyrt med smak sensilla, som tillater dem å smake sukker og giftstoffer som kinin. Følgelig kunne innledende antennal kontakter med løsninger som inneholder svært avskrekkende forbindelser som kinin også redusere motivasjonen til en humlen til å utvide sin snabel og dermed påvirke den eksperimentelle suksess rate. Selv antennal kontakt med testløsning ikke kan kontrolleres, i denne studien fant vi ikke noen signifikant effekt av antennal kontakt på snabel forlengelse mot testløsning. I denne analysen umiddelbart sette opp microcapillary røret etter pre-testfasen whøne humlene &#39;antenner er fortsatt innenfor holderøret kan redusere muligheten for humlene å smake test løsning med antennene sine. Den største begrensningen av denne analysen oppstår når spore snabel tilbaketrekking fra prøveløsningen etter første snabel kontakt ved hjelp av bevegelsessporing video programvare. Videoopptak viser bare 2D bevegelse av snabel, så den gitte produksjonen av hastighetsmåling kan være under eller over estimert. Men med enkelte modifikasjoner, kan dette aspektet av analysen forbedres. Denne analysen kan brukes til å observere naturlige nærings responser overfor oppløsninger inneholdende forskjellige forbindelser inkludert naturlig-forekommende plante sekundære metabolitter. Observere de umiddelbare fôring svar med denne analysen gir detaljert informasjon om hvordan biene oppdage disse forbindelsene. Dette er en fordel over eksisterende &#39;go-no go&#39; metoder som PER 18,19 </sup&gt; Og over to valgs analyser 7 fordi denne metoden produserer flere atferdsresponstiltak, herunder matforbruk under en diskret fôring bout. Måling av flere parametere tillater samtidig en bedre evaluering av smaken av en forbindelse. For eksempel i vår analyse, unngå biene forbruk av vann eller sukrose løsning fylt med kinin. Tilbaketrekking av snabel kan være forårsaket av en endring i svarene til de sukker reseptor celler 12,13. Vår analyse viser at biene trekke snabel raskere etter å kontakte sukrose pluss kinin løsning enn vann alene; Dette kan tyde på at kinin påvirker et distinkt sett av nevroner i tillegg til å hemme sukker sensing nerveceller 9,12,13,25. Vår analyse tillater analyse av tidsmessige mønster av atferdsmessige responser under fôring. En tilsvarende protokoll der forbruket tid og antall utbrudd måles har alklar iverksatt for å vurdere fôring svar av Drosophila til nærings og uten næringsverdi sukker 26. Vi spår at bier vil vise en mer pålitelig svar på fôring stimulerende midler i vår analyse enn i andre metoder som PER fordi biene er fri til å bevege seg i holderøret 21. Denne teknikken vil tillate en uttømmende analyse av smaks terskler for næringsstoffer og giftstoffer for å belyse mekanismene av fôring i humler og potensielt andre bee arter.

Plant-pollinator interaksjoner er komplekse. Pollinatorer besøke blomster for å få nektar og pollen som mat; i sin tur, pollinatorer lette seksuell reproduksjon i planter. Selv om dette forholdet er stort sett mutualistic, floral nektar og pollen noen ganger inneholder giftstoffer eller annen plante forbindelser 1-5 som kan skade pollinatorer. Den økologiske begrunnelsen for tilstedeværelsen av slike forbindelser i nektar og pollen er ikke klart i alle innstillinger. En enestående spørsmålet i dette feltet er hvordan pollinatorer som bier kan oppdage og unngå blomster med nektar inneholder giftstoffer. Humlen arter, Bombus terrestris (Linnaeus, 1758), er en generalist pollinator som besøker blomster av mange plantearter, inkludert de som produserer nektar inneholder giftstoffer 6. Biene er blitt vist å unngå forbruk av oppløsninger inneholdende høye konsentrasjoner av giftstoffer i en 24-timers to-valg assay 7. denne analysenav matforbruket beskrevet av Tiedeken et al. 7 viser at biene kan oppdage bitre forbindelser løsninger. Men denne analysen var ute av stand til å skille smak fra post-ingestive prosesser som ubehag som også kan påvirke mating oppførsel i løpet av dette tidsintervallet 8-10. Bees har smaks sensilla på sine antenner, munndeler og tarsi å oppdage forbindelser 11-13. Den snabel forlengelse refleks (PER) eksperimenter innebærer å dempe enkelte bier i en sele og deretter stimulere bee antennal sensilla å produsere fôring refleks 14-17. Bier kan holdes tilbake i enkeltrammer og deretter stimuleres til å produsere mate refleks som en undersøkelse av deres evne til å smake forbindelser 18,19. Andre har endret per test for å undersøke følsomheten av antennene eller munndeler for å toksiner 9,20. Imidlertid er bier utsettes for stress under utnytte. Dette kan påvirke hvordande reagerer på forbindelser 21. Her er en ny analyse beskrevet å vurdere atferds smak responsen av fritt bevegelige humler til sukrose og kinin, et alkaloid som tidligere har blitt rapportert å være avskrekkende 9 og giftig 10 til honningbier (Apis mellifera) og humler (Bombus terrestris) 7, 22. Selv om kinin ikke har blitt funnet i anlegget nektar, denne alkaloid ofte brukt som en motvilje stimulans i atferdsmessige og fysiologiske studier i bier 7,9,12,13,22. Metoden innebærer videoopptak humlene &#39;munn i stor oppløsning under den første snabel kontakt med testløsninger. Nærmere bestemt er den fine strukturen til mate respons undersøkt ved kontinuerlig å utføre atferd over en 2 min intervall. Volumet av oppløsningen som forbrukes måles i løpet av foringsperioden, og slik at mengden av mat som spises kan korreleres med mikrofôring atferd. Også hastigheten på snabel tilbaketrekkingen blir målt, som en indikator på en aktiv unngåelse, og derfor forhånds ingestive deteksjon.

<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)

Genera pollinatorer som buff-tailed humlen, Bombus terrestris, møter både næringsstoffer og giftstoffer i floral nectar de samler inn fra blomstrende planter. Bare noen få studier har beskrevet smaks svarene av bier mot giftstoffer i mat, og disse forsøkene har i hovedsak brukt snabel forlengelse respons på behersket honningbier. Her er en ny atferdsanalyse presenteres for måling fôring svarene av fritt-bevegelse, enkelte arbeidstaker humler til næringsstoffer og giftstoffer. Denne analysen måler mengden av løsning inntas av hver humlen og identifiserer hvordan tastants i mat påvirker mikro fôring atferd. Løsningene er presentert i en microcapillary rør til individuelle humler som tidligere har blitt sultet for 2-4 timer. Oppførselen er fanget på digital video. Den fine struktur av forings oppførsel blir analysert ved kontinuerlig å utføre plasseringen av ProboSCIS (munndeler) fra videoopptak ved hjelp av hendelseslogging programvare. Stillingen av proboscis er definert ved tre forskjellige adferds kategorier: (1) snabel er utvidet og i kontakt med oppløsningen, er (2) snabel utvidet, men ikke i kontakt med løsningen og (3) snabel er anbrakt under hodet. Videre er hastigheten av proboscis trekke tilbake bort fra løsningen blir også beregnet. I den foreliggende analyse volumet av oppløsningen forbrukes, antall mater anfall, er varigheten av mate anfall og hastigheten på snabel tilbaketrekkings etter den første kontakt som brukes til å evaluere phagostimulatory eller den avskrekkende virkning av forbindelsene som ble testet. Denne nye smak analysen vil tillate forskere å måle hvor forbindelser som finnes i nektar påvirke foringsadferden av bier og vil også være nyttig å pollinering biologer, toksikologer og neuroethologists studerer humlen smak system.

Den nye analysen blir anvendt for å teste forings responser til en M sukrose, 1 M sukrose-løsning pluss 1 mM kinin og deionisert vann alene. De umiddelbare mate respons på hver behandling bestemmes ved å kvantifisere varigheten av proboscis kontakt med prøveløsningen, hyppigheten av mate anfall og hastigheten av snabel trekke tilbake bort fra testløsningen etter den første kontakt i løpet av 2 min testfasen. Volumet av oppløsningen som forbrukes måles også etter testfasen. I denne studien har vi valgt en bout kriterium intervall på 5 sek (figur 1, se Opplysning File) basert på tidligere arbeid av fransk et al. 25 som brukte en 5 sek terskel for å karakterisere snabel tilbaketrekking oppførsel av Drosophila som svar på preventive forbindelser 25. Dermed har vi definert en fôring bout som en kontakt mellom de utvidede snabel og løsningen ikket avbrutt av et fravær av kontakter av 5 sekunder eller mer. I forhold til sukrose og deionisert vann alene, og legger kinin sukrose løsning avskrekker tydeligvis fôring av humler som de vil raskt bevege seg bort hvis de oppdager en motvilje stoff (Video figur 1). I dette eksperimentet, behandlinger har en betydelig virkning på den samlede varigheten av proboscis kontakter under testfasen (ANOVA på log-transformerte data, F 2,31 = 41, p &lt;0,001). Den kumulative Varigheten av kontakttiden med sukrose inneholdende kinin blir betydelig redusert sammenlignet med sukrose alene (p &lt;0,001), men ikke til avionisert vann alene (p = 0,219) (figur 2). Tilsvarende behandlinger har en betydelig effekt på den samlede varigheten av fôrings bouts (ANOVA på logg-transformerte data, F <sub&gt; 2,31 = 27,95, p &lt;0,001, figur 3A). Den kumulative Varigheten av mate anfall med sukrose inneholdende kinin blir betydelig redusert sammenlignet med sukrose alene (p &lt;0,001), men ikke sammenlignet med avionisert vann alene (p = 0,41). Behandlingene har også en betydelig effekt på frekvensen av mate anfall (Poisson GLM med en log kobling funksjon, endring i avvik i forhold til den c to fordeling: p &lt;0,050), hvorved antallet anfall med sukrose inneholdende kinin er vesentlig høyere i Sammenlignet med sukrose (p &lt;0,01), men marginalt signifikant forskjellig i deionisert vann behandling (p = 0,055, på grunn av en humle som viser syv mate utbrudd for vann, figur 3B). Likeledes, hastigheten på snabel tilbaketrekking varierer sterkt mellom behandlingene (ANOVA på logg-transformerte data, F 2,31 = 5,12, p &lt;0,050). Bumble bier trekke proboscis bort fra testoppløsningen betydelig raskere etter den første kontakt med sukrose som inneholdt kinin enn med sukrose eller avionisert vann alene (p &lt;0,050, figur 3C). Disse resultatene tyder på at kinin utløser en aktiv unngåelsesatferd i biene. Behandlingene har også en betydelig effekt på det totale volumet av løsning forbrukt (ANOVA på log-transformerte data, F 2,32 = 62,5, p &lt;0,001), hvorved forbruket av sukrose inneholdende kinin er redusert i forhold til sukrose (p &lt;0,001), men ikke til deionisert vann (p = 0,457) (figur 4B). Volumet av løsningen fordampet fra kapillæret i løpet av testperioden er ubetydelig. Ved laboratorieforhold (25 ± 2 ° C og 28 ± 2% RH), varierer fordampningen mellom 0,033 til 0,883 mL med et gjennomsnitt på 0,276 ul og 0,171 mL av deionisert vann og 1 M sukrose henholdsvis. <p class="jove_content" fo:keep-together.within-side = &quot;en&quot;&gt; I denne analysen kontakter mellom antennen og testoppløsningen kan ikke forebygges. Likevel har andelen av biene bruker antennene sine til å smake fôring løsning under testfasen (sukrose: 46,1%, sukrose pluss kinin: 60,0% og deionisert vann: 33,3%) er ikke signifikant forskjellig mellom behandlingene (binomial GLM, endring i avvik i forhold til c to fordeling: p = 0,450). Ingen effekt av behandlingene er funnet på ventetid mellom den første antennal kontakter og testoppløsningen og de første kontakter av den snabel (middelverdi: 2,67 sek for sukrose, 1,10 sek for sukrose pluss kinin; 0,80 sek for deionisert vann, ANOVA på log-transformerte data, F 2,13 = 0,620, p = 0,550). I tillegg har andelen av humler som strekker snabel til å smake på prøve løsningen forblir konstant over behandlinger (sukrose: 66,7%, sukrose pluss kinin: 50,0%; avionisert vann: 52,2%; binomial GLM, endring i avvik i forhold til c to fordeling: p = 0,840). Sammen disse resultatene tyder på at antennene spille en mindre rolle i deteksjon av giftstoffer i denne analysen. Et separat eksperiment undersøker hvorvidt det er nødvendig å teste bier for en tidsperiode som er lengre enn 2 minutter. Mengden av mat konsumert av bier testes med 1 M sukrose eller 1 mM kinin i 1 M sukrose-løsninger i to tilstander: en 2 minutters testperiode, og en 10 minutters testperiode. For begge behandlingene, betyr totale matforbruket ikke avvike for testperioder og ingen signifikante interaksjoner mellom testperioden og behandling (N = 6-13, ANOVA på stokken transformerte data, effekt av behandlingene: F 1,31 = 54,8, p &lt;0,001; effekt av testperioden: F 1,31 = 0, p = 0,979; effekt av interaksjon: F = 0,1, p = 0,457). Oppsummert en2 min testperioden er tilstrekkelig for å vurdere effekten av løsningen på den totale mengden av mat konsumert av humler og avskrekkings virkninger av giftige eller vannavstøtende stoffer i denne analysen. Således, ved å måle matinntak og analysere mate oppførsel, er det mulig å korrelere total matkonsum til den fine struktur av tilførsels under analysen. <img alt="Figur 1" src="/files/ftp_upload/54233/54233fig1.jpg" /> Figur 1: Latency Perioder mellom snabel Kontakter under første 2 min av Feeding analysen Tetthet plott av tids ventetid perioder som skiller hver snabel kontakt med en M sukrose løsning, 1 M sukrose + 1 mM kinin løsning og vann.. De kumulative data fra 13, 10 og 11 bier er representert henholdsvis. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54233/54233fig1large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a> &lt;/ P&gt; <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/54233/54233fig2.jpg" /> Figur 2: snabel Kontakt Varigheten under første 2 min av Feeding analysen Tetthet plott av snabel kontakt varighet av humler fôring på en M sukrose, 1 M sukrose + 1 mM kinin eller vann.. Utvalgsstørrelse som i figur 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54233/54233fig2large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/54233/54233fig3.jpg" /> Figur 3: snabel Aktivitet av humler Mating på 1 M sukrose, 1 M sukrose + 1 mM Kinin eller Vann (A) Den samlede varighet av mate anfall i løpet av testperioden (b) frekvensen for mating av anfall og (C) hastighet. av snabel retrekkraft etter første kontakt. Bokstaver indikerer en betydelig forskjell: behandlinger med forskjellige bokstaver indikerer p &lt;0,05. Boksplott representerer median (svarte striper), det laveste og høyeste datapunktene fortsatt innenfor 1,5 av indre kvartilområdet (værhår) og uteliggere (sirkler). Utvalgsstørrelse som i figur 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54233/54233fig3large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a> <img alt="Figur 4" src="/files/ftp_upload/54233/54233fig4.jpg" /> Figur 4:. Quinine undertrykker fôring av humler (A) Skannet bilder av microcapillary rørene som viser nivået på en M sukrose eller en M sukrose pluss 1 mM kinin løsning (angitt med en svart linje) før og etter testfasen henholdsvis. (B) Forbruk av 1 M sukrose, 1 M sukrose pluss 1 mM kinin eller deionisert vann<html> alene av humler etter testfasen. Bokstaver indikerer en betydelig forskjell: behandlinger med forskjellige bokstaver indikerer p &lt;0,001. Boksplott representerer median (svarte striper), det laveste og høyeste datapunktene fortsatt innenfor 1,5 av indre kvartilområdet (værhår) og uteliggere (sirkler). Utvalgsstørrelse som i figur 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54233/54233fig4large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a> Video Figur 1: videoopptak av snabel aktivitet mot (A) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54233/Video_figure_1A_1M_Sucrose.m4v" target="_blank">1 M sukrose</a> , (B) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54233/Video_figure_1B_Quinine.m4v" target="_blank">1 M Sukrose Plus 1 mM Kinin</a> og (C)d / 54233 / Video_figure_1C_Water.m4v &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; deionisert vann i løpet av testperioden.

Watch this Scientific Journal Video about A Novel Behavioral Assay to Investigate Gustatory Responses of Individual, Freely-moving Bumble Bees Bombus terrestris at JoVE.com

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 Behavioral analyse for å undersøke Gustatory Responses av individuelle, Fritt bevegelige Bumble Bees (<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 ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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 ...

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 ...

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 ...

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

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

En metode for High Fidelity optogenetic kontroll av enkeltPyramideFormet Neuroner<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)

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

RNAi-mediert Double Gene Knockdown og Gustatory Perception Måling i 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 EEG in Freely Moving Neonatal Rats Using a Novel Method

Registrering av EEG i fritt bevegelige neonatale rotter ved hjelp av en ny metode

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 ...

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

Analysen utvikling for høy innhold kvantifisering av Sod1 Mutant Protein samlet formasjon i levende celler

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

Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials, Electrocardiogram, Electromyogram, and Breathing Rhythm from a Freely Moving Rat

Samtidig opptak av kortikale lokale feltet potensialene, elektrokardiogram, eletromyografi og puste rytmen fra en fritt flyttende rotte

Monitoring the physiological dynamics of the brain and peripheral tissues is necessary for addressing a number of questions about how the brain controls ...

Noninvasive EEG Recordings from Freely Moving Piglets

Noninvasiv EEG opptak fra fritt flytte grisunger

The method allows the recording of high-quality electroencephalograms (EEGs) from freely moving piglets directly in the pigpen. We use a one-channel ...

Microdialysis of Excitatory Amino Acids During EEG Recordings in Freely Moving Rats

Microdialysis av eksitatoriske aminosyrer under EEG opptakene i fritt flytte rotter

Microdialysis is a well-established neuroscience technique that correlates the changes of neurologically active substances diffusing into the brain ...