Name: a simple flight mill for the study of tethered flight in insects
Uploaded: 2015-12-10T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 42 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Simple Flight Mill for the Study of Tethered Flight in Insects at JoVE.com

Alfredo Attisano was supported by a European Social Fund studentship. James T. Murphy is supported by USDA-NIFA Award 2013-34103-21437.

1. Konstruieren Sie die Flug-Mühle <ol><li> Konstruieren Sie die Acryl-Kunststoff-Tragstruktur: <ol><li> Schneiden 3 mm dicke, transparente Acrylplatten in die beiden äußeren vertikalen Wände, die einen zentralen vertikalen Wand und der fünf horizontalen Regalen, wie durch die in 1 gezeigte Konstruktion spezifiziert. </li><li> Zusammenzubauen durch Einsetzen der Ablagen (Figuren 1 und 2; HS) in vertikalen Wänden (Figuren 1 und 2; OW und CW) an der Tragstruktur (2A) auszubilden. </li><li> Stärkung der Struktur durch Einfügen Polystyrol Säulen an den Außenecken an der Rückseite der Vorrichtung (2A und 2C). Falls erforderlich, kleben kurze Stücke rechtwinklige Kante-Protektoren an den zentralen vertikalen Wandanschlüsse, um zusätzliche Unterstützung für die horizontalen Regalen zu schaffen. </li></ol></li><li> Konstruieren Sie die pivoting Armbaugruppe: <ol><li> Kleben Sie ein 5 cm Länge von 1 cm Durchmesser Kunststoffrohr in den oberen Rand jeder Zelle. Klebstoff Eine 2 cm Länge von 1 cm Durchmesser, Kunststoffrohren, in der unteren Mitte der einzelnen Zellen, so dass die oberen und unteren Rohrleitung in jeder Zelle ausgerichtet ist. Mit Heißkleber, befestigen zwei 10 mm x 4 mm N42 Neodym-Magneten an dem Ende eines jeden Trägers, Ausbilden der Magnetlager für die Mühle Arm. </li><li> Legen Sie eine entomologischen Stift in einen 20 ul Pipettenspitze und fixieren mit Heißkleber. Positionieren Sie den Stift, so dass beide Enden aus der Pipettenspitze zu verlängern, um den Anker des Flugwerk zu bilden. Hinweis: Während der Flugerprobung ist die Oberseite des Stiftes an Ort und Stelle von der oberen Reihe von Magneten gehalten. Der untere Satz von Magneten ist, um den Anker in einer vertikalen Position zu halten, so dass sie sich um ihre Achse drehen. </li><li> Schneiden Sie ein 24 cm Länge von 19 Gauge nichtmagnetischen subkutanen Stahlrohr. Mit Heißkleber, befestigen Sie den Mittelpunkt an die Spitze der Pipettenspitze from Schritt 1.2.2. Biege einem Ende des Schlauchs in 2 cm vom Ende bis zu einem Winkel von 95 °, so dass eine lange Arm 12 cm vom Mittelpunkt und einen kurzen Arm mit einem 10 cm Radius von der Mitte der Biegung (2B). Anmerkung: Die Radiuslänge können, um unterschiedliche Dreh Abstände aufnehmen variiert werden. </li></ol></li><li> Richten Sie den IR-Sensor und Datenlogger: <ol><li> Befestigen Sie die IR-Sensoren zu den ewigen Seiten jeder Zelle mit wiederverwendbaren Klebemasse, so dass der Sensor in die Zelle durch die in die äußeren vertikalen Wand Träger (2C) geschnitten Öffnungen erstrecken. </li><li> Schließen Sie die IR-Sensoren an einen Datenlogger über eine sehr einfache elektronische Schaltung auf einer Solderless Brotschneidebrett (Abbildung 3) gebaut. Verbindung von zwei Widerständen von 180 Ω und 2,2 kOhm, die jeweils an dem Eingang und Ausgang des IR-Verbindung auf dem Schaltbrett (3A, B). Legen Sie die Widerstände in alternate Reihen entlang der Steckbrett, um Tropfen in das Spannungssignal während der Aufnahme von mehreren Sensoren zu minimieren (siehe 3C). </li></ol></li></ol> 2. Flugversuche <ol><li> Tether Insekten zur Flugmühle Arm indirekt durch ein Insekt pin: <ol><li> Legen Sie eine kleine Folien Flagge am Ende des nicht gebogenen Ende des Schwenkarms zu einer Störung der IR-Strahl in den Sensor zu maximieren und als Gegengewicht fungieren. </li><li> Je nach Größe des Insekts und Nagelhautbereich für die Befestigung vorhanden, bringen Sie die experimentelle Insekt, um ein Insekt pin mit wiederverwendbaren Klebemasse oder nicht-toxische Hautkleber. Falls erforderlich, zu betäuben das Insekt entweder durch Kühlen oder mit CO 2. </li><li> Mould eine kleine Menge von Klebemasse um die abgerundete Spitze eines entomologischen Stift und bedecken Sie es mit einem Tropfen nicht-toxische Hautkleber. Sanft auf den Halsschild Bereich gelten, und warten 5-10s, bis der Kleber trocken ist. Hinweis: Die Pro-verfahren in Schritt 2.1.3 wird für Insekten mit harten (Käfer, Wanzen) oder Soft geeignet (Wespen, Fliegen) Nagelhaut. Insekten mit behaarten Oberhaut (Motten, Schmetterlinge), müssen Sie das Haar sanft mit einem sehr feinen Pinsel vor Tethering entfernen zu lassen. </li><li> Legen Sie den Stift mit dem Insekt in das gebogene Ende des Schwenkarms Anordnung befestigt. </li><li> Nachdem die Flugtest beendet ist, entfernen Sie die Tethering mit einer feinen Pinzette. Hinweis: Datenlogger einrichten und Akquisition wurde wie folgt für die spezifische Ausrüstung in der Tabelle aufgeführten Materialien und sollte für die Verwendung mit alternativen Anlagen angepasst werden optimiert. </li></ol></li><li> Starten Sie eine Aufnahme-Session mit dem frei verfügbaren WinDaq Lite-Software <ol><li> Downloaden und installieren Sie die kostenlose Software WinDaq Lite (siehe Geräteliste). </li><li> Öffnen Sie die Gerätehardware-Manager, wählen Sie den Datenlogger aus der Popup-Liste und drücken Sie auf &quot;Start der WinDaq &#39;. Ein neues Fenster öffnet sich und das Eingangsschildal von jedem Sensor angezeigt. </li><li> Wählen Sie die gewünschte Abtastfrequenz, bei der die Datenlogger liest und zeigt den Ausgang des Sensors. Hinweis: Die Abtastfrequenz wird auf Fluggeschwindigkeit des Insekts hängen jedoch Abtastfrequenzen im Bereich zwischen 30 bis 45 Hz wird schnell genug, um den Flug der kleinen bis mittelgroße Insekten zu erfassen. </li><li> Drücken Sie Strg-F4, um eine Aufnahme-Session zu starten. Wählen Sie den Zielpfad der Aufnahmedatei in der ersten Pop-Up-Fenster. Wählen Sie die passende Länge der Zeit, die Flucht für die bestimmte Insekten und Experiment aufzunehmen. Definieren Sie die Aufnahmezeit in der zweiten Popup-Fenster. Sobald die Aufnahmezeit abgelaufen drücken Sie Strg-S zu finalisieren die aufgenommene Datei. </li></ol></li><li> Qualität der Aufnahme zu überprüfen. <ol><li> Öffnen Sie die aufgezeichneten Flugbahn und wählen Sie einen Spannungskanal. Drücken Sie Strg-T, um ein Pop-up-Fenster mit den Spannungsstatistiken für jeden Kanal zu öffnen. </li><li> Dass keine großen Tropfen zu gewährleistenin Minimalwert resultierte aus Spannungsabfall über den Stromkreis (Figur 4). Verwerfen Kanäle, in denen der Unterschied zwischen dem Kanal durchschnittlichen und minimalen Spannung größer ist als 0,1 V. </li></ol></li><li> Speichern Sie die Datei in einer * .CSV-Format: Wählen Sie Datei&gt; Speichern unter, und in dem Popup-Fenster wählen Sie &quot;Tabellenkalkulation Druck (CSV)&quot;. In der &quot;Tabellenkalkulation Kommentare&quot; Popup-Fenster wählen Sie &quot;Relative Zeit&quot; und deaktivieren Sie alle anderen Optionen. Klicken Sie auf OK, um die Datei zu speichern. </li></ol> 3. Analyse der Flugdaten mit Python 3.4.x <ol><li> Installieren Sie die neueste Python 3.4.x-Version. Laden Sie das Archiv <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53377/Python_scripts.zip">Python_scripts.zip</a> (Zusatzdateien), öffnen Sie sie, und speichern standardize_peaks.py und flight_analysis.py auf den Desktop. </li><li> Standardisieren, und wählen Sie die Spitzen in dem aufgezeichneten Signalwie folgt <ol><li> Rechts-Klick auf das standardize_peaks.py Symbol. Wählen Sie &quot;Öffnen mit IDLE&quot;. Hinweis: IDLE ist die Standard-Editor für Python, aber jeder Text-Editor kann für diesen Zweck verwendet werden. </li><li> In Zeilen 18-19, geben Sie die Schwellwerte um die mittlere Spannung verwendet, um die Standardisierung des Spannungssignals für jeden Kanal durchzuführen. Hinweis: Die Standardwerte werden festgelegt, um eine Feinabstimmung Signal Standardisierung liefern, aber der Benutzer kann eine beliebige Schwelle nach dem Wert der mittleren Spannung für jeden Kanal zu definieren. Diese können in der Spannung Statistikfenster gefunden werden (siehe Schritt 2.3). </li><li> In Zeile 45, geben Sie den Pfad zu dem Ordner, in dem die aufgenommenen * .csv-Datei gespeichert wird. </li><li> In Zeile 91, geben Sie den Pfad zu dem Ordner, in dem Sie die * .TXT Peak-Datei aufnehmen möchten. </li><li> In der Leitung 61 und der Leitung 72, die Anzahl der Kanäle benötigt. Hinzufügen oder Löschen von Kanälen durch das Löschen der # am Anfang der Zeile 61-63 und 72-74 bis maximum von 8 Kanälen. </li><li> Speichern Sie die Datei und starten Sie das Skript durch Drücken von F5. </li><li> Geben Sie den Namen der * .csv-Datei (mit irgendwelchen zusätzlichen Unterordner) in den Pop-Up-Fenster und drücken Sie die Eingabetaste, um eine neue * .TXT-Datei mit den standardisierten Signalen im angegebenen Ordner zu speichern. Hinweis: Je nach der Anzahl von Kanälen N, enthält diese Datei n + 1 Spalten: Die erste Spalte ist die relative Zeit der Abtastung Fall die anderen n Spalten stellen die Basis und Spitzenereignisse von der n Kanäle für die Aufnahme verwendet. Ein Wert von 0 für die Basisspannung, während ein Wert von 1 einen Peak, der von dem Durchgang des Merkers durch den IR-Sensor abgeleitet wird. </li></ol></li><li> Analysieren Sie den Flugweg mit dem standardisierten Datei: Bearbeiten Sie die flight_analysis.py Script, um die Benutzer experimentellen Bedingungen unterzubringen: <ol><li> Rechtsklick auf das Symbol flight_analysis.py. Wählen Sie &quot;Öffnen mit IDLE&quot;. </li><li> In Zeile 39 und Zeile 80 die Längedes kreisförmigen Flugbahn gemäß der Armradius. </li><li> Aktivieren Sie bei Bedarf eine optionale Drehzahlkorrekturschleife durch das Löschen der # in den Zeilen 50-52. Ändern Sie entsprechend Geschwindigkeitswert. </li><li> In Zeile 77 und Zeile 85, bearbeiten Sie die Drehzahlschwelle und die Zeitlücke Werte für falsche Drehzahlwerte in der Flugbahn zu korrigieren und einen Anteil von sehr kurzer Zeitabstände zwischen zwei aufeinanderfolgenden langen ununterbrochenen Flug Anfälle auftreten. </li><li> In Zeile 198, geben Sie die Gesamtaufnahmezeit in Sekunden. Ändern Sie die Wertebereiche in den Ausgangsleitungen von der Leitung 287 ab. HINWEIS: Die Standardbereiche gemäß den Benutzer experimentellen Anforderungen modifiziert werden. Um dies zu tun, alle Zahlenwerte innerhalb der Funktion (inklusive die, die in der Variablenname, zum Beispiel in der Variablen &quot;flight_300_900&quot;) müssen auf den gewünschten Wert verändert werden. </li><li> In Zeile 248 den Pfad zu dem Ordner, in dem die * .txt standardisierten Datei wird gespeichert. </li><li> Geben Sie die Anzahlvon Kanälen. Hinzufügen oder Löschen von Kanälen durch Hinzufügen oder Löschen ein # am Anfang der Linien 257 bis 259, 270 bis 272 Linien und Linien 279 bis 281 bis zu einem Maximum von 8 Kanälen. </li><li> In Zeile 304 geben Sie den Pfad zu dem Ordner, in dem Sie die Ausgabedateien speichern möchten. </li><li> Sobald alle Benutzereinstellungen angegeben sind, speichern Sie die Datei und starten Sie das Skript durch Drücken von F5. </li><li> Geben Sie den Namen der * .TXT-Datei zu analysieren (mit irgendwelchen zusätzlichen Unterordner) im Popup-Fenster und drücken Sie die Eingabetaste. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Hardie, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flight+Behavior+in+Migrating+Insects.">Flight Behavior in Migrating Insects.</a> J. Agric. Entomol. 10, 239-245 (1993).</li><li>Reynolds, D., Riley, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remote-sensing,+telemetric+and+computer-based+technologies+for+investigating+insect+movement:+a+survey+of+existing+and+potential+techniques.">Remote-sensing, telemetric and computer-based technologies for investigating insect movement: a survey of existing and potential techniques.</a> Comput. Electron. in Agric. 35, 271-307 (2002).</li><li>Davis, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Geographic+patterns+in+the+flight+ability+of+a+monophagous+beetle.">Geographic patterns in the flight ability of a monophagous beetle.</a> Oecologia. 69, 407-412 (1986).</li><li>Dingle, H., Blakley, N. R., Miller, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Variation+in+body+size+and+flight+performance+in+milkweed+bugs+(Oncopeltus).">Variation in body size and flight performance in milkweed bugs (Oncopeltus).</a> Evolution. , 371-385 (1980).</li><li>Gatehouse, A., Hackett, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+technique+for+studying+flight+behaviour+of+tethered+Spodoptera+exempta+moths.">A technique for studying flight behaviour of tethered Spodoptera exempta moths.</a> Physiol. Entomol. 5, 215-222 (1980).</li><li>Grace, B., Shipp, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+laboratory+technique+for+examining+the+flight+activity+of+insects+under+controlled+environment+conditions.">A laboratory technique for examining the flight activity of insects under controlled environment conditions.</a> Inter. J Biometeorol. 32, 65-69 (1988).</li><li>Kennedy, J., Booth, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Free+flight+of+aphids+in+the+laboratory.">Free flight of aphids in the laboratory.</a> J. Exp. Biol. 40, 67-85 (1963).</li><li>Kennedy, J., Ludlow, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Co-ordination+of+two+kinds+of+flight+activity+in+an+aphid.">Co-ordination of two kinds of flight activity in an aphid.</a> J. Exp. Biol. 61, 173-196 (1974).</li><li>Laughlin, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+modified+Kennedy+flight+chamber.">A modified Kennedy flight chamber.</a> Aust. J. Entomol. 13, 151-153 (1974).</li><li>Krell, R. K., Wilson, T. A., Pedigo, L. P., Rice, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+bean+leaf+beetle+(Coleoptera:+Chrysomelidae)+flight+capacity.">Characterization of bean leaf beetle (Coleoptera: Chrysomelidae) flight capacity.</a> J. Kansas Entomol Soc. , 406-416 (2003).</li><li>Liu, Z., Wyckhuys, K. A., Wu, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Migratory+adaptations+in+Chrysoperla+sinica+(Neuroptera:+Chrysopidae).">Migratory adaptations in Chrysoperla sinica (Neuroptera: Chrysopidae).</a> Environ. Entomol. 40, 449-454 (2011).</li><li>Wang, X. G., Johnson, M. W., Daane, K. M., Opp, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+effects+of+heat+stress+and+food+supply+on+flight+performance+of+olive+fruit+fly+(Diptera:+Tephritidae).">Combined effects of heat stress and food supply on flight performance of olive fruit fly (Diptera: Tephritidae).</a> Ann. Entomol. Soc. Am. 102, 727-734 (2009).</li><li>Dingle, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Migration: the biology of life on the move. , (2014).</li><li>Blackmer, J. L., Naranjo, S. E., Williams, L. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tethered+and+untethered+flight+by+Lygus+hesperus+and+Lygus+lineolaris+(Heteroptera:+Miridae).">Tethered and untethered flight by Lygus hesperus and Lygus lineolaris (Heteroptera: Miridae).</a> Environ. Entomol. 33, 1389-1400 (2004).</li><li>Riley, J., Downham, M., Cooter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+the+performance+of+Cicadulina+leafhoppers+on+flight+mills+with+that+to+be+expected+in+free+flight.">Comparison of the performance of Cicadulina leafhoppers on flight mills with that to be expected in free flight.</a> Entomol. Exp. App. 83, 317-322 (1997).</li><li>Taylor, R., Bauer, L. S., Poland, T. M., Windell, K. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flight+performance+of+Agrilus+planipennis+(Coleoptera:+Buprestidae)+on+a+flight+mill+and+in+free+flight.">Flight performance of Agrilus planipennis (Coleoptera: Buprestidae) on a flight mill and in free flight.</a> J. Insect Behav. 23, 128-148 (2010).</li><li>Cooter, R., Armes, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tethered+flight+technique+for+monitoring+the+flight+performance+of+Helicoverpa+armigera+(Lepidoptera:+Noctuidae).">Tethered flight technique for monitoring the flight performance of Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae).</a> Environ. Entomol. 22, 339-345 (1993).</li><li>Chambers, D., Sharp, J., Ashley, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tethered+insect+flight:+A+system+for+automated+data+processing+of+behavioral+events.">Tethered insect flight: A system for automated data processing of behavioral events.</a> Behav. Res. Meth. Instr. 8, 352-356 (1976).</li><li>Clarke, J., Rowley, W., Christiansen, S., Jacobson, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microcomputer-based+monitoring+and+data+acquisition+system+for+a+mosquito+flight.">Microcomputer-based monitoring and data acquisition system for a mosquito flight.</a> Ann. Entomol. Soc. Am. 77, 119-122 (1984).</li><li>Resurreccion, A., Showers, W., Rowley, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microcomputer-interfaced+flight+mill+system+for+large+moths+such+as+black+cutworm+(Lepidoptera:+Noctuidae).">Microcomputer-interfaced flight mill system for large moths such as black cutworm (Lepidoptera: Noctuidae).</a> Ann. Entomol. Soc. Am. 81, 286-291 (1988).</li><li>Taylor, R., Nault, L., Styer, W., Cheng, Z. -. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computer-monitored,+16-channel+flight+mill+for+recording+the+flight+of+leafhoppers+(Homoptera:+Auchenorrhyncha).">Computer-monitored, 16-channel flight mill for recording the flight of leafhoppers (Homoptera: Auchenorrhyncha).</a> Ann. Entomol. Soc. Am. 85, 627-632 (1992).</li><li>Bruzzone, O. A., Villacide, J. M., Bernstein, C., Corley, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flight+variability+in+the+woodwasp+Sirex+noctilio+(Hymenoptera:+Siricidae):+an+analysis+of+flight+data+using+wavelets.">Flight variability in the woodwasp Sirex noctilio (Hymenoptera: Siricidae): an analysis of flight data using wavelets.</a> J. Exp. Biol. 212, 731-737 (2009).</li><li>Schumacher, P., Weyeneth, A., Weber, D. C., 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=Long+flights+in+Cydia+pomonella+L.+(Lepidoptera:+Tortricidae)+measured+by+a+flight+mill:+influence+of+sex,+mated+status+and+age..">Long flights in Cydia pomonella L. (Lepidoptera: Tortricidae) measured by a flight mill: influence of sex, mated status and age..</a> Physiol. Entomol. 22, 149-160 (1997).</li><li>Attisano, A., Tregenza, T., Moore, A. J., Moore, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oosorption+and+migratory+strategy+of+the+milkweed+bug,+Oncopeltus+fasciatus.">Oosorption and migratory strategy of the milkweed bug, Oncopeltus fasciatus.</a> An. Behav. 86, 651-657 (2013).</li><li>Martini, X., Hoyte, A., Stelinski, L. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Abdominal+color+of+the+Asian+citrus+psyllid+(Hemiptera:+Liviidae)+is+associated+with+flight+capabilities.">Abdominal color of the Asian citrus psyllid (Hemiptera: Liviidae) is associated with flight capabilities.</a> Ann. Entomol. Soc. Am. 107, 627-632 (2014).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Eine erschwingliche, flexible und einstellbarer Flugwerk Design. Insektenflugverhalten ist von Interesse für eine Reihe von Wissenschaftlern, von denen sich für das Grundverhalten von Insekten unter variablen Umgebungen zu Spezialisten in biologischen Bekämpfung, die brauchen, um zu verstehen, wie Bedingungen Einfluss auf die Neigung eines Schädlingsarten zu zerstreuen. Flugverhalten kann durch verschiedene Verfahren, die von Flucht &quot;Tretmühlen&quot; und Windkanälen, die ungefähre Feldbedingungen zu Fesselfluggeräte statischen Bereich untersucht werden. Tethered Flugmühlen, wie die hier vorgestellt werden, dass bestimmte Aspekte der Flucht, wie Veränderungen in der Höhe begrenzt ist, kann nicht gemessen 14 werden. Allerdings Fesselflugmühlen Lassen Insekten fliegen ohne Unterbrechung und damit es den Forschern ermöglichen, um Parameter wie Geschwindigkeit, Distanz und Periodizität der Flug quantifizieren und zu korrelieren diese Parameter mit Umweltbedingungen, Physiologie und morphology. Der Flug Mühle hier vorgestellten wurde entwickelt, um Forschern ohne spezielle Kenntnisse der Elektronik zu bauen und verwenden Sie einen Fesselflug-Mühle, um das Flugverhalten von Insekten studieren können. Ein Vorteil dieser Konstruktion ist, dass die Gesamtkosten des Fluges Mühle ist niedrig im Vergleich zu anderen Designs. Die Gesamtkosten beibehalten werden deutlich unter 300 $. Die Kunststoff-Acrylplatten sind die teuerste Einzelteil. Der zweite Vorteil ist, dass der Flug Mühle ist für den begrenzten kontrollierten Zustand Arbeitsbereiche in vielen Labors anpassbar, im Gegensatz zu einem spezialisierten Windkanal. Die Verwendung von 3 mm dicken transparenten Acryl-Kunststoffplatten bedeutet, dass die Struktur ist sowohl transparent, um eine einfache Beobachtung der Insekten, sowie geringes Gewicht ermöglichen, so dass der Flugwerk um an die entsprechende Stelle für Flugversuche bewegt werden. Die gestapelte Anordnung der Flugwerk Zellen maximiert die Anzahl von Abtastungen bei gleichzeitiger Minimierung des Fußes verlaufenDrucken des Gerätes. Ferner kann die Vorrichtung leicht zur Lagerung zerlegt werden. Zusätzlich wurde das Flugwerk entwickelt, um für eine große Anzahl von Personen zu ermöglichen, sich relativ leicht abgetastet werden. Jeder Flug Mühle enthält 8-Zellen, so dass die Forscher Flugaktivität von mehreren Personen gleichzeitig aufnehmen. Anbringen Insekten indirekt mit dem Schwenkarm durch ein Insekt Stift ermöglicht individuelle Insekten in der Flugwerk schnell platziert und entfernt werden. Schließlich ist der Datenaufzeichnungselektronik einfach und leicht zu bedienen, mit frei verfügbaren Software zur Datenanalyse. Einmal montiert, verwendet das Flugwerk einfachen IR-Sensoren zur Flugaktivität aufzeichnen. Die Passage der Folie Flagge am Ende des Armes durch den Infrarotstrahl kann jeder Umdrehung des Armes zu erfassen. Die Umdrehungsgeschwindigkeit kann Daten wie Geschwindigkeit, zurückgelegte Strecke, die Gesamtflugzeit und Muster der Flug als Eingabe in ein Datenlogger aufgezeichnet werden. Der Flug Mühlein der Lage ist, für eine Reihe von verschiedenen Arten von Insekten angepasst werden. Die Verwendung von hypodermischen Rohr für den Schwenkarm ist wirksamer als andere Optionen, wie beispielsweise Holzstäben oder Trinkhalme, weil, obwohl schwerere wird das erzeugte Schlepp durch den schmalen Durchmesser reduziert, so dass auch kleine Insekten in die Flucht gegengeprüft. In letzter Zeit wurden kleine Stücke von Faseroptik in einem Flugwerk für kleine Insekten 25 verwendet. Das gebogene Ende des Arms mit dem Anker in verschiedenen Winkeln relativ zu der Achse der Halterung, um die experimentellen Insekt im natürlichen Flugorientierung zu positionieren verklebt werden. In der Gestaltung dargestellt, bei der der Radius 10 cm in der Länge, über den gesamten Abstand in einer Umdrehung gereist ist 62,8 cm. Entfernen der zentralen vertikalen Wand wird eine alternative Konfiguration des Fluges Mühle, in der der Arm Radius kann in der Länge verdoppelt, um größere Insekten aufzunehmen und Revolution Entfernungen bis zu 1,20 m zu ermöglichen. In diesem Fall stärkere Magnete sind Empded zur Aufnahme und Stabilisierung mehr Mühle Arm. Wie bereits im gesamten, ist die Flugwerk Design flexibel und für die Insektenarten von Interesse anpassungsfähig und Forscher sind in der Lage, sie für ihre speziellen Bedürfnisse anpassen. Dies umfasst nicht nur die körperlichen Bedürfnisse des Insekts, darunter Parameter wie Größe, Leistung, Struktur der Nagelhaut, aber auch biologische Unterschiede zwischen den Arten. Ein möglicher Nachteil für alle Flugmühlen besteht darin, dass das Fehlen der Insekten tarsal Unterstützung &quot;Kräfte zu fliegen, vielleicht bis zur Erschöpfung. Dies gilt zwar in einigen Arten, zum Beispiel, haben wir beobachtet, die automatische Flucht-Reaktion mit unseren milkweed bug Studien, es ist nicht wahr für alle Insekten haben wir (zum Beispiel N. vespilloides) getestet. Aber selbst mit der automatischen Antwort, die wir nie beobachtet Insekten bis zur Erschöpfung oder Tod fliegen, zum Teil, weil der Aufzeichnungszeit haben wir uns für die Biologie der Insekten unterzubringen. Somit ist es wichtig zu tun,Vorbemerkungen auf das Insekt von Interesse, um sein Verhalten in der Luftmühle, um die Datenerfassung zu optimieren zu verstehen. Eine weitere, bekannte Problem mit Flugmühlen, ist, dass Trägheitsbewegung, selbst nachdem das Insekt hat aufgehört aktiv fliegen zu halten. Das Skript zur Verfügung gestellt Konten für die Missdeutungen aufgrund der Trägheit des Fluges Mühle, durch eine rasche Abnahme der Fluggeschwindigkeit aus und zunehmender Entfernung zwischen den Spitzen. Das Skript &#39;flight_analysis.py &quot;verwirft diese&quot; falschen Peaks &quot;und erstellt ein neues Signal für die Analyse. Der Benutzer kann die Drehzahlschwelle für die Korrektur zu wählen, wie sie in den im Skript vorgesehen Anhang erläutert. A 5-V-Stromquelle ist ausreichend, um eine lesbare Spannungssignal zu erhalten, ist jedoch ein Motor mit variabler Ausgangsspannung kann als Energiequelle verwendet werden, um die Leistungsaufnahme variiert und optimiert so Betriebsspannung für jeden Sensor. Eine solche Lösung kann auch helfen, um die Visualisierung Qualität o erhöhenf Spitzensignale in der Software Recording-Interface. Die Ausgabe des Sensors wird in der Softwareschnittstelle gezeigt, wie durch eine Basis und Spitzenspannungen in dem die Basis-Spannung entspricht der niedrigsten Ausgangsspannung des Sensors in Ruhestellung (wenn der IR-Strahl nicht unterbrochen wird), während die Spitzenspannung ist der Anstieg von der Basisspannung gebildet das auftritt, wenn der IR-Strahl unterbrochen wird, wenn der Arm bewegt sich durch den Strahl. Eine Eingangsspannung von 5 V liefert einen Anstieg von etwa 100 mV, während die Erhöhung der Eingang auf 7 V erhöht die Peakanstieg bis 300 mV was eine deutlichere Unterscheidung der Basis- und Spitzenspannungen. Die Größe des ausgewählten Steckbrett bestimmt, wieviele Luftzellen untergebracht werden können. Um Tropfen in dem Spannungssignal während der Aufzeichnung von mehreren Sensoren zu minimieren, wird empfohlen, um die Widerstände in abwechselnden Reihen entlang der Steckbrett platzieren (siehe 3C). Anpassbare Signal Standardisierung und analysis-Skripte für die Open-Access-Programmiersprache Python geschrieben. Die Standardisierung und Auswertung des Spannungssignals durch Verwendung von benutzerdefinierten geschriebene Skripte in Python, die ein freies, weit verbreitete allgemeine Zwecke und High-Level-Programmiersprache ist durchgeführt. Der Endanwender kann leicht anpassen, die Skripte, um mit eigenen festgelegten Einstellungen. Die Anpassung wird durch einfaches Ändern numerischer Werte oder Variablennamen erreicht. Hinweise, wie Sie die Parameter anpassen können innerhalb der Skripte selbst gefunden werden. Die Standardwerte in den Skripten sind so eingestellt, um eine Feinabstimmung Signal Standardisierung liefern, aber der Benutzer kann eine beliebige Schwelle nach dem Wert der mittleren Spannung für jeden Kanal zu definieren. In der Fluganalyse Skript die Funktion flying_bouts von der Linie 105 berechnet die Dauer in Sekunden der längsten und kürzesten fliegen Kämpfe, den Prozentsatz der Zeit im Flug über den Gesamtaufnahmezeit verbrachte und die Zahl der fliegenden Kampf Ereigniss von bestimmter Dauer Bereich. Die Bereiche können entsprechend den Benutzeranforderungen experimentellen modifiziert werden. Um dies zu tun, alle Zahlenwerte innerhalb der Funktion (inklusive die, die in der Variablenname, zum Beispiel in der Variablen &quot;flight_300_900&quot;) müssen auf den gewünschten Wert verändert werden. Die Anzahl der Bereiche und deren Dauer hängt einfach von der Spezifikation des Benutzers. Das Skript wird auf dem Bildschirm drucken Sie die Ergebnisse der Analyse für jeden Kanal. Dazu gehören: durchschnittliche Fluggeschwindigkeit, Gesamtflugzeit, zurückgelegte Strecke, kürzeste und längste fliegen Kämpfe und Flug Zusammensetzung. Darüber hinaus gibt das Skript eine * .DAT-Datei für jeden Kanal und speichert sie in den Ausgabeordner durch den Benutzer angegeben. Jede * .DAT-Datei enthält zwei Spalten: Die erste stellt die relative Zeit der Spitzenveranstaltung, die zweite ist die detaillierte Geschwindigkeitsänderung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spitzenveranstaltungen. Diese Datei kann in Excel oder R eingeführt, um eine graphische Darstellung der Geschwindigkeitsänderung über erzeugenZeit und visualisieren die Flugaktivitätsmuster. Zusammenfassend zeigen diese Ergebnisse, dass diese Flugwerk Design kann leicht und erfolgreich umgesetzt, um Daten für Verhaltensstudien Blick auf fliegen Aktivitätsmuster in verschiedenen Insektenmodelle zu sammeln. Solche Daten können verwendet werden, um individuelle Unterschiede in Bewegungsmuster wie beispielsweise abhängig Physiologie und Morphologie zu untersuchen. Dies kann große Einblicke in die zugrunde liegenden physiologischen und morphologischen Merkmale der Bestimmung der individuellen Variation der Bewegungsmuster wie Nahrungssuche oder über wandernde Aktivität, die letztlich als Ganzes betrifft Bevölkerung bieten. Die detaillierte Zahländerung über der Zeit in Verbindung mit detaillierten physiologische und morphologische Messungen verwendet werden und bietet ein Werkzeug, um Muster der Ressourcenverbrauch oder Wirkung der Variation in Körperteils Morphologie auf dem Flug-Aktivität zu ermitteln.

Mehreren Labortechniken wurden für die Studie von Insektenflugverhalten 1,2 entwickelt. Diese reichen von einfachen statischen Tethering 3,4 um anspruchsvolle Geräte, die größere Bewegungsfreiheit für die angebundenen Insekten 5 zu ermöglichen. Bis heute Flugkammern 6-9 stellen die Geräte so dass ein Höchstmaß an Freiheit des Fliegens unter kontrollierten Bedingungen. Dieses Verfahren hat zwei wesentliche Nachteile: es ist schwierig, für die Untersuchung von großen Insekten und dem manuellen Verfahren der Datensammlung verwenden, ist zeitaufwendig. Flugmühlen stellen eine der häufigsten und erschwingliche Techniken für die Untersuchung von Insektenflug unter Laborbedingungen 10-12. Diese Technik ist vorzuziehen, statische Tethering, weil es bewegte Reize 13, aber es ist von einem freien Flug Verhaltensreaktion 14-16 unterscheidet. Einige Aspekte der Flugverhalten an der Mühle und in freier Wildbahn sind similar 5,17 so trotz einiger Einschränkungen, Flugmühlen stellen eine sinnvolle Option, um Fragen in Bezug auf das Auftreten von bestimmten Flugverhalten Reaktionen zu untersuchen, wie es der Fall der Migrationsflugtyp. Auch sind Flugmühlen einfacher zu realisieren ist als Windkanälen und Luftkammern und die Datenerfassung kann leicht automatisiert werden. So Forscher interessiert Flugverhalten oft feststellen, dass Flugmühlen sind die beste Wahl, aber sollte sich der möglichen Einschränkungen der Methode. Hier wird eine flexible und anpassbare Flugwerk Design für Forscher, die sich entschieden haben, Flugwerke zu nutzen, um das Flugverhalten zu untersuchen vorgestellt. Mehrere Autoren beschreiben alternative Flugwerk-Designs. In der Regel der Hauptteil des Flugmühlensystem, dh die Schwenkmühle Arm, ist recht einfach zu realisieren. Weniger einfach ist der elektronische Teil der Flugwerk-System, das die Aufzeichnung der Daten erlaubt. Der Umgang mit elEctronic Schaltungen Design kann eine Herausforderung sein, vor allem für den Entomologen oder der Verhaltensökologe fehlt in Hintergrundwissen der Elektronik. Einige Autoren beschreiben eine komplizierte oder veraltet elektronischen Schaltkreis-Komponente in ihre Flugwerk Design 18-21, oder die Beschreibung des elektronischen Teils des Fluges Mühle fehlt 22,23. Andere Ausführungen beschreiben mechanisch kompliziert actographs, die ziemlich kompliziert zu erkennen sind, aber Ermittler helfen, komplexere Verhaltensbeobachtungen 5 vorzunehmen. In diesem Beitrag wird ein Entwurf für ein einfach zu bauen, ist relativ preiswert Flugwerk für die Studie der Fesselflug bei Insekten beschrieben. Zusammen mit dem extrem einfachen elektronischen Bauelements weist die Konstruktion eine Reihe von Vorteilen. Der Flug Mühle wurde entwickelt, um in den beengten Platzverhältnissen in der Regel in der Standard Insekt Ökologie Labor verfügbar werden. Die Struktur besteht aus transparentem Acryl p gemachtlastic, so dass eine einzige Lichtquelle gleichmäßig jeden Einzelnen in getrennten Kammern der Mühle zu erreichen. Angesichts der Transparenz des Materials und der geringen Größe kann das Flugwerk in einem Inkubator für standardisierte Licht- und Temperaturbedingungen verwendet werden. Schließlich kann die gesamte Struktur zusammengebaut und einfach demontiert und nach auseinandergebaut, kann es in einem kleinen Raum gelagert werden. Ein weiterer Vorteil der Konstruktion der Struktur ist, dass die Flugwerk kann verändert werden, um die Studie von Insekten von unterschiedlicher Größe und mit unterschiedlichen Dreh Strecken möglich ist. Dieser Flug Mühle verwendet wurde, um Daten über die Insekten so unterschiedlich in der Größe zu sammeln und Form wie milkweed Bugs, Oncopeltus fasciatus 24, Kudzu Wanzen, Megacopta Cribraria und Vergraben Käfer, Nicrophorus vespilloides. Der Flug Mühle Design ermöglicht auch bei hohen Durchlauf für Studien, die große Probengrößen erforderlich. Daten können mit 8 simultane Kanäle für jeden der Datenlogger u gesammelt werdenSED so dass eine große Anzahl von Personen gleichzeitig analysiert werden können und eine große Anzahl von Proben in der gleichen Tag behandelt werden. Keine teure Software benötigt wird, um aufzuzeichnen und zu visualisieren, die Daten und die benutzerdefinierte schriftlichen Skript für die Datenanalyse Anlehnung an die konkreten Bedürfnisse des experimentellen Design geändert werden. Flucht-Reaktion ist sehr variabel in verschiedenen Insektenarten. So vor der Durchführung einer vollen Flug Mühle Experiment Vorversuche auf der Flucht-Reaktion der Brenninsektenmodell werden empfohlen. Darin wird auf ein Verständnis für das Ausmaß der Variation im Flug Verhaltensantwort, die zur Feinabstimmung Aspekte der Fluganalyse wie Aufnahmedauer oder Fluggeschwindigkeitsbereich verwendet wird.

<table><tbody><tr><td>Data Logger</td><td>DATAQ Instruments, Ohio, USA</td><td>DI-149</td><td>These particular data loggers were chosen because they can be easily connected via USB to a computer and come with free proprietary software (WinDaq/Lite, DATAQ Instruments, Ohio, USA) to visualize and record the sensor&#039;s output, increasing the affordability of the flight mill design.</td></tr><tr><td>Data Logger - potential alternative</td><td></td><td></td><td>A potential alternative to the DATAQ data loggers&amp;nbsp; is an RS232 to USB adaptor, readily available through office or electronic supply stores.&amp;nbsp; These should be able to read data directly from the serial port via the pyserial module.</td></tr><tr><td>Entomological pins</td><td>BioQuip</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hypodermic steel tubing 19 guage</td><td>Small Parts</td><td>B000FN5Q3I</td><td>Available through Amazon.com; other suppliers are available but be sure to purchase austenitic steel tubing to ensure the arm in non-magnetic</td></tr><tr><td>IR Sensors</td><td>Optek Technology Inc., Texas USA</td><td>OPB800W</td><td></td></tr><tr><td>N42 neodymium magnets</td><td></td><td></td><td>Readily available; can be purchased through specialized magnet suppliers, hobby stores or Amazon</td></tr><tr><td>Plexiglass/perspex</td><td></td><td></td><td>Readily available at any hardware store</td></tr><tr><td>Polystyrene columns for support</td><td></td><td></td><td>Any polystyrene or styrofoam packing materials that might otherwise be discarded or recycled can be used to fashion the support columns for the flight mill.&amp;nbsp; Otherwise, styrofoam insulation sheets are available at any hardware store.</td></tr><tr><td>Solderless Breadboard Power Supply Module</td><td>Arrela</td><td>MB102</td><td>The 5V power unit, breadboard and solderless male-male jumper wires can be easily purchased as a kit.</td></tr></tbody></table>

a simple flight mill for the study of tethered flight in insects

Flight in insects can be long-range migratory flights, intermediate-range dispersal flights, or short-range host-seeking flights. Previous studies have shown that flight mills are valuable tools for the experimental study of insect flight behavior, allowing researchers to examine how factors such as age, host plants, or population source can influence an insects' propensity to disperse. Flight mills allow researchers to measure components of flight such as speed and distance flown. Lack of detailed information about how to build such a device can make their construction appear to be prohibitively complex. We present a simple and relatively inexpensive flight mill for the study of tethered flight in insects. Experimental insects can be tethered with non-toxic adhesives and revolve around an axis by means of a very low friction magnetic bearing. The mill is designed for the study of flight in controlled conditions as it can be used inside an incubator or environmental chamber. The strongest points are the very simple electronic circuitry, the design that allows sixteen insects to fly simultaneously allowing the collection and analysis of a large number of samples in a short time and the potential to use the device in a very limited workspace. This design is extremely flexible, and we have adjusted the mill to accommodate different species of insects of various sizes.

Figur 5 zeigt repräsentative Beispiele für die Art von Kurven, die mit den im vorherigen Abschnitt beschriebenen Skripte erhalten werden können. Flugdaten wurden aus experimentellen Arbeiten in der Abteilung für Zoologie an der Universität Cambridge durchgeführt unter Verwendung des Einbettungskäfer Nicrophorus vespilloides als Modell (Attisano, unveröffentlichte Daten) erhalten. Zwei junge unmated Männchen etwa 20 Tage alt waren angebunden an den Flugwerken und D und 21 ° C: unter kontrollierten Umweltbedingungen 14:10 L platziert. Die Käfer wurden in der Flugmühle 8 Stunden hintereinander links und der Flug-Aktivität wurde aufgezeichnet. Die auf dem Bildschirm Analyse und die grafische Ausgabe ist es möglich, individuelle Unterschiede in der Flugaktivitätsmustern zu lösen. Zum Beispiel die erste männliche (5A) zeigte eine starke Flugaktivität innerhalb der ersten Stunde der Aufzeichnung, gekennzeichnet durch eine hohe Geschwindigkeit und kontinuierlichen Flug, etwa drei Stunden dauerte. Thverlängert Aktivitätsphase wird durch eine allmähliche Verringerung der Geschwindigkeit von etwa 1,6 m / s bis ungefähr 1 m / s, die charakterisiert. Nach der ersten fliegenden Runde zeigte die einzelnen fast periodischen Muster von relativ kurzen Flug bouts ca. 10-15 Minuten Dauer jeder. Die zweite männliche zeigte eine sehr unterschiedliche Flugmuster mit fliegenden Kämpfe, die nie die Dauer von 15-20 Minuten (5B) übertroffen. In diesem Einzel der Flug-Aktivität wird durch eine breite Streuung der Flug Kämpfe in den ersten 4 Stunden Aufnahme, nach der seine Aktivität wird fast Zeitschrift gekennzeichnet. Diese einzelnen vorgestellt sehr niedrige Fluggeschwindigkeit, die nur gelegentlich überschritten 0,4 m / s. Ein weiteres repräsentatives Beispiel wurde unter Verwendung eines anderen Insektenmodell, das milkweed bug Oncopeltus fasciatus erhalten. Die Daten wurden bei einer Studie über das Migrationsverhalten und physiologische Reaktion auf Lebensmittelspannung in milkweed bug Weibchen 24 gesammelt. In dieser Studie wurde dieAufnahmezeit wurde auf eine Stunde, um Frauen als Migranten oder Personen mit Wohnsitz charakterisieren gesetzt. Diese Verhaltenstypen werden durch ein &quot;Alles oder Nichts&quot; Ansprechen charakterisiert. Migrations Weibchen greifen in nachhaltige und kontinuierliche Flüge in der Regel dauerhaft für einige Stunden, während Wohnsitz Weibchen Flugaktivität länger als einige Minuten zeigen nie. So wird eine Wanderinnen einen Flug Muster wie in 6A zeigen, während ein Bewohner Weibchen wird durch ein Bewegungsmuster wie das in 6B charakterisiert werden. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/53377/53377fig1.jpg" /> Abbildung 1. Design-Konfiguration für Acryl-Kunststoff-Tragstruktur. Die Acryl-Kunststoff-Tragstruktur für die Flugmühlen wird aus drei unterschiedlichen Komponenten aufgebaut. Es gibt zwei äußeren vertikalen Wand (OW), die beide Schlitze für den Regalen und eine Öffnung, um die IR-sens zubringenors (A). Es gibt einen einzigen zentralen vertikalen Wand (CW) mit Steckplätzen für den Regalen. Und es gibt 5 horizontale Regale (HS) mit Schlitzen für die Wände. Das magnetische Drehpunkt zu den horizontalen Regalen an Position B. verklebt <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53377/53377fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/53377/53377fig2.jpg" /> Abbildung 2. Assembled Flugmühle. (A) Das Acrylkunststoffträgerstruktur wird durch Verschieben der fünf horizontalen Regalen (HS) in die Schlitze in den beiden Außenwänden (OW) und der zentralen Wand (CW), was zu einer Struktur mit 8 einzelnen Zellen, die jeweils eine magnetische gebaut Schwenk und einen IR-Sensor, so dass für 8 Individuen gleichzeitig geflogen werden. (B) Der Schwenkarm an dem die Insekten bunden kann accomm konstruiert werden<html> Odate eine Vielzahl von Größen und Morphologien der Insekten. (C) Als tethered Insekten verschiebt den Schwenkarm zwischen den Magneten aufgehängt ist, die Folie Flagge am anderen Ende des Arms aktiviert den IR-Sensor (Pfeil). <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53377/53377fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/53377/53377fig3.jpg" /> Abbildung 3. Entwurf der Schaltung, welche die IR-Sensoren an den Datenlogger. (A) Eine einfache Schaltung verbindet Eingabe von dem Infrarot-Sensor und Datenlogger. (B) Jeder Datenlogger eingeschaltet und mit dem Datenlogger über eine Solderless Brotschneidebrett mit dem Schaltbild angeschlossen werden. (C) Mehrere Sensoren werden mit dem einzigen Datenlogger mit der gleichen Steckbrett angeschlossen werden.large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen. <img alt="Figur 4" src="/files/ftp_upload/53377/53377fig4.jpg" /> Abbildung 4. Beispiele für aufgezeichnete Flugveranstaltungen. Spannungsspitzen stellen vollständige Umdrehungen des Flugmühle Arm. (A) Eine gute Qualität der Aufnahme einer Flugveranstaltung ohne Spannungsabfälle in dem aufgezeichneten Signal. (B) Ein Flug Veranstaltung mit einem Spannungsabfall in dem aufgezeichneten Signal. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53377/53377fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 5" src="/files/ftp_upload/53377/53377fig5.jpg" /> Abbildung 5. Vertreter Flugdaten von den Vergraben Käfer Nicrophorus vespilloides. Individuelle Unterschiede im FlugVerhalten wird einfach in den Flugaufnahmen erfasst. (A) Eine Einzel flog kontinuierlich für etwa drei Stunden nach dem Beginn der Studie und flog dann in regelmäßigen Abständen mit hoher Geschwindigkeit für den Rest der Studie. (B) Das Verhalten des Einzelnen ist, dass verschiedene dieser Käfer flog nur sporadisch in der gesamten Studie und nie flog bei den hohen Geschwindigkeiten in den einzelnen in Feld A (beachten Sie den Unterschied in der Skala auf der Y-Achse) zu sehen. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53377/53377fig5large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um vergrößern Version dieser Figur.</a> <img alt="Figur 6" src="/files/ftp_upload/53377/53377fig6.jpg" /> Abbildung 6. Repräsentative Flugdaten aus dem milkweed bug Oncopeltus fasciatus. Zwei verschiedene Verhaltensmuster eindeutig zwischen den Flugdatenaufzeichnung beobachtet. (A </strong&gt;) Die Aufnahme ist typisch für die Art des Flugverhalten in wandernden Individuen gesehen. Wandernde Individuen Fliegen mit einer relativ konstanten Geschwindigkeit über lange Zeiträume. (B) Das Verhalten in Panel A ist mit der typischen Flugverhalten eines gebietsansässigen einzelnen gegenüber. Residents Fliegen bei niedrigen Drehzahlen und Flug Anfälle nur kurze Zeit (man beachte den Unterschied in der Skala auf der X-Achse für die A und B). <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53377/53377fig6large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a>

Watch this Scientific Journal Video about A Simple Flight Mill for the Study of Tethered Flight in Insects at JoVE.com

A Simple Flight Mill for the Study of Tethered Flight in Insects

Flight in insects is influenced by a number of factors and the propensity to disperse is an important variable in understanding insect ecology and biological control strategies. We describe the construction and use of a simple, relatively inexpensive, and flexible flight mill for measuring parameters of tethered flight in insects.

Ein einfacher Flug Mühle für das Studium der Flug Tethered in Insekten

Flight in insects can be long-range migratory flights, intermediate-range dispersal flights, or short-range host-seeking flights. Previous studies have ...

a-simple-flight-mill-for-the-study-of-tethered-flight-in-insects

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Neuroscience

16.9K Aufrufe.  Polish Academy of Sciences. Flight in insects is influenced by a number of factors and the propensity to disperse is an important variable in understanding insect ecology and biological control strategies. We describe the construction and use of a simple, relatively inexpensive, and flexible flight mill for measuring parameters of tethered flight in insects.

Serie: A Simple Flight Mill for the Study of Tethered Flight in Insects

A Simple Composite Phenotype Scoring System for Evaluating Mouse Models of Cerebellar Ataxia

We describe a protocol for the rapid and sensitive quantification of disease severity in mouse models of cerebella ataxia. It is derived from previously published phenotype assessments in several disease models, including spinocerebellar ataxias, Huntington s disease and spinobulbar muscular atrophy. Measures include hind limb clasping, ledge test, gait and kyphosis. Each measure is recorded on a scale of 0-3, with a combined total of 0-12 for all four measures. The results effectively discriminate between affected and non-affected individuals, while also quantifying the temporal progression of neurodegenerative disease phenotypes. Measures may be analyzed individually or combined into a composite phenotype score for greater statistical power. The ideal combination of the four described measures will depend upon the disorder in question. We present an example of the protocol used to assess disease severity in a transgenic mouse model of spinocerebellar ataxia type 7 (SCA7).
Albert R. La Spada and Gwenn A. Garden contributed to this manuscript equally.

We describe a protocol for the rapid and sensitive quantification of disease severity in mouse models of cerebellar ataxia. Measures include hind limb clasping, ledge test, gait and kyphosis. This protocol effectively discriminates between affected and non-affected individuals, and detects the progression of affected individuals over time.

Eine einfache Composite-Phänotyp Scoring System für die Beurteilung von Mausmodellen zerebelläre Ataxie

We describe a protocol for the rapid and sensitive quantification of disease severity in mouse models of cerebella ataxia. It is derived from previously ...

Forschung

Neurowissenschaften

Early Metamorphic Insertion Technology for Insect Flight Behavior Monitoring

Early Metamorphosis Insertion Technology (EMIT) is a novel methodology for integrating microfabricated neuromuscular recording and actuation platforms on insects during their metamorphic development. Here, the implants are fused within the structure and function of the neuromuscular system as a result of metamorphic tissue remaking. The implants emerge with the insect where the development of tissue around the electronics during pupal development results in a bioelectrically and biomechanically enhanced tissue interface. This relatively more reliable and stable interface would be beneficial for many researchers exploring the neural basis of the insect locomotion with alleviated traumatic effects caused during adult stage insertions. In this article, we implant our electrodes into the indirect flight muscles of Manduca sexta. Located in the dorsal-thorax, these main flight powering dorsoventral and dorsolongitudinal muscles actuate the wings and supply the mechanical power for up and down strokes. Relative contraction of these two muscle groups has been under investigation to explore how the yaw maneuver is neurophysiologically coordinated. To characterize the flight dynamics, insects are often tethered with wires and their flight is recorded with digital cameras. We also developed a novel way to tether Manduca sexta on a magnetically levitating frame where the insect is connected to a commercially available wireless neural amplifier. This set up can be used to limit the degree of freedom to yawing &#8220;only&#8221; while transmitting the related electromyography signals from dorsoventral and dorsolongitudinal muscle groups.

We present a novel surgical procedure to implant electrodes in Manduca sexta during its early metamorphic stages. This technique allows mechanically stable and electrically reliable coupling with the neuromuscular tissue to study flight neurophysiology dynamics. We also present a novel magnetic levitation platform for tethered studies of insect yaw.

Frühe Metamorphic Insertion Technologie für Fluginsektenverhaltensüberwachung

Early Metamorphosis Insertion Technology (EMIT) is a novel methodology for integrating microfabricated neuromuscular recording and actuation platforms on ...

Verhalten

Studying the Neural Basis of Adaptive Locomotor Behavior in Insects

Studying the neural basis of walking behavior, one often faces the problem that it is hard to separate the neuronally produced stepping output from those leg movements that result from passive forces and interactions with other legs through the common contact with the substrate. If we want to understand, which part of a given movement is produced by nervous system motor output, kinematic analysis of stepping movements, therefore, needs to be complemented with electrophysiological recordings of motor activity. The recording of neuronal or muscular activity in a behaving animal is often limited by the electrophysiological equipment which can constrain the animal in its ability to move with as many degrees of freedom as possible. This can either be avoided by using implantable electrodes and then having the animal move on a long tether (i.e. Clarac et al., 1987; Duch &amp; Pfl&uuml;ger, 1995; B&ouml;hm et al., 1997; Gruhn &amp; Rathmayer, 2002) or by transmitting the data using telemetric devices (Kutsch et al, 1993; Fischer et al., 1996; Tsuchida et al. 2004; Hama et al., 2007; Wang et al., 2008). Both of these elegant methods, which are successfully used in larger arthropods, often prove difficult to apply in smaller walking insects which either easily get entangled in the long tether or are hindered by the weight of the telemetric device and its batteries. In addition, in all these cases, it is still impossible to distinguish between the purely neuronal basis of locomotion and the effects exerted by mechanical coupling between the walking legs through the substrate. One solution for this problem is to conduct the experiments in a tethered animal that is free to walk in place and that is locally suspended, for example over a slippery surface, which effectively removes most ground contact mechanics. This has been used to study escape responses (Camhi and Nolen, 1981; Camhi and Levy, 1988), turning (Tryba and Ritzman, 2000a,b; Gruhn et al., 2009a), backward walking (Graham and Epstein, 1985) or changes in velocity (Gruhn et al., 2009b) and it allows the experimenter easily to combine intra- and extracellular physiology with kinematic analyses (Gruhn et al., 2006).
We use a slippery surface setup to investigate the timing of leg muscles in the behaving stick insect with respect to touch-down and lift-off under different behavioral paradigms such as straight forward and curved walking in intact and reduced preparations.

We describe a method to record motor activity, timed to the electrically recorded tarsal contact signal in a tethered insect, walking on a slippery surface. This is used to study the neural basis of adaptive behavior under reduced influence of mechanical interaction between legs through the substrate.

Studium der neuronalen Basis Adaptive Fortbewegung bei Insekten

Studying the neural basis of walking behavior, one often faces the problem that it is hard to separate the neuronally produced stepping output from those ...

Measuring the Flight Ability of the Ambrosia Beetle, Platypus Quercivorus (Murayama), Using a Low-Cost, Small, and Easily Constructed Flight Mill

The ambrosia beetle, Platypus quercivorus (Murayama), is the vector of a fungal pathogen that causes mass mortality of Fagaceae trees (Japanese oak wilt). Therefore, knowing the dispersal capacity may help inform trapping/tree removal efforts to prevent this disease more effectively. In this study, we measured the flight velocity and duration and estimated the flight distance of the beetle using a newly developed flight mill. The flight mill is low cost, small, and constructed using commonly available items. Both the flight mill arm and its vertical axis comprise a thin needle. A beetle specimen is glued to one tip of the arm using instant glue. The other tip is thick due to being covered with plastic, thus it facilitates the detection of rotations of the arm. The revolution of the arm is detected by a photo sensor mounted on an infrared LED, and is indicated by a change in the output voltage when the arm passed above the LED. The photo sensor is connected to a personal computer and the output voltage data are stored at a sampling rate of 1 kHz. By conducting experiments using this flight mill, we found that P. quercivorus can fly at least 27 km. Because our flight mill comprises cheap and small ordinary items, many flight mills can be prepared and used simultaneously in a small laboratory space. This enables experimenters to obtain a sufficient amount of data within a short period.

Measuring the Flight Ability of the Ambrosia Beetle, Platypus Quercivorus Murayama, Using a Low-Cost, Small, and Easily Constructed Flight Mill

We developed a low cost and small flight mill, constructed with commonly available items and easily used in experimentation. Using this apparatus, we measured the flight ability of an ambrosia beetle, Platypus quercivorus.

Messung der Flug Fähigkeit des Käfers Ambrosia, Platypus Quercivorus (Murayama), mit einem Low-Cost, klein und leicht konstruierte Flug Mühle

The ambrosia beetle, Platypus quercivorus (Murayama), is the vector of a fungal pathogen that causes mass mortality of Fagaceae trees (Japanese oak wilt). ...

Umwelt

A Magnetic Tether System to Investigate Visual and Olfactory Mediated Flight Control in Drosophila

It has been clear for many years that insects use visual cues to stabilize their heading in a wind stream. Many animals track odors carried in the wind. As such, visual stabilization of upwind tracking directly aids in odor tracking. But do olfactory signals directly influence visual tracking behavior independently from wind cues? Also, the recent deluge of research on the neurophysiology and neurobehavioral genetics of olfaction in Drosophila has motivated ever more technically sophisticated and quantitative behavioral assays. Here, we modified a magnetic tether system originally devised for vision experiments by equipping the arena with narrow laminar flow odor plumes. A fly is glued to a small steel pin and suspended in a magnetic field that enables it to yaw freely. Small diameter food odor plumes are directed downward over the fly s head, eliciting stable tracking by a hungry fly. Here we focus on the critical mechanics of tethering, aligning the magnets, devising the odor plume, and confirming stable odor tracking.

Here we describe how to tether a fly in an olfactory magnetic-tether (OMT) apparatus. We describe how to align the rare-earth magnets and odor ports, and how to set mass flow rates for both the stimulus delivery and vacuum suction to achieve optimal odor tracking.

A Magnetic Tether System zur visuellen und olfaktorischen Mediated Flight Control in Drosophila Untersuchen

It has been clear for many years that insects use visual cues to stabilize their heading in a wind stream. Many animals track odors carried in the wind. ...

Biologie

A Wind Tunnel for Odor Mediated Insect Behavioural Assays

Olfaction is the most important sensory mechanism by which many insects interact with their environment and a wind tunnel is an excellent tool to study insect chemical ecology. Insects can locate point sources in a three-dimensional environment through the sensory interaction and sophisticated behavior. The quantification of this behavior is a key element in the development of new tools for pest control and decision support. A wind tunnel with a suitable flight section with laminar air flow, visual cues for in-flight feedback and a variety of options for the application of odors can be used to measure complex behaviour which subsequently may allow the identification of attractive or repellent odors, insect flight characteristics, visual-odor interactions and interactions between attractants and odors lingering as background odors in the environment. A wind tunnel holds the advantage of studying the odor mediated behavioural repertoire of an insect in a laboratory setting. Behavioural measures in a controlled setting provide the link between the insect physiology and field application. A wind tunnel must be a flexible tool and should easily support the changes to setup and hardware to fit different research questions. The major disadvantage to the wind tunnel setup described here, is the clean odor background which necessitates special attention when developing a synthetic volatile blend for field application.

Here, we describe the construction and use of a wind tunnel for odor mediated behavioural assays with insects. The wind tunnel design facilitates the release of odor sources by several methods, with and without visual stimuli. Wind tunnel experiments are important methods to identify behaviorally active volatile chemicals.

Ein Windkanal für Geruch vermittelt Insekt Behavioral Assays

Olfaction is the most important sensory mechanism by which many insects interact with their environment and a wind tunnel is an excellent tool to study ...

Using Flight Mills to Measure Flight Propensity and Performance of Western Corn Rootworm, Diabrotica virgifera virgifera (LeConte)

The western corn rootworm, Diabrotica virgifera virgifera (LeConte) (Coleoptera: Chrysomelidae), is an economically important pest of corn in the northern United States. Some populations have developed resistance to management strategies including transgenic corn that produces insecticidal toxins derived from the bacterium Bacillus thuringiensis (Bt). Knowledge of western corn rootworm dispersal is of critical importance for models of resistance evolution, spread, and mitigation. Flight behavior of an insect, especially over a long distance, is inherently difficult to observe and characterize. Flight mills provide a means to directly test developmental and physiological impacts and consequences of flight in the laboratory that cannot be obtained in field studies. In this study, flight mills were used to measure the timing of flight activity, total number of flights, and the distance, duration, and speed of flights taken by female rootworms during a 22-h test period. Sixteen flight mills were housed in an environmental chamber with programmable lighting, temperature, and humidity control. The flight mill described is of a typical design, where a flight arm is free to rotate about a central pivot. Rotation is caused by flight of an insect tethered to one end of the flight arm, and each rotation is recorded by a sensor with a time-stamp. Raw data are compiled by software, which are subsequently processed to provide summary statistics for flight parameters of interest. The most difficult task for any flight mill study is attachment of the tether to the insect with an adhesive, and the method used must be tailored to each species. The attachment must be strong enough to hold the insect in a rigid orientation and to prevent detachment during movement, while not interfering with natural wing motion during flight. The attachment process requires dexterity, finesse, and speed, making video footage of the process for rootworms of value.

Using Flight Mills to Measure Flight Propensity and Performance of Western Corn Rootworm, Diabrotica virgifera virgifera LeConte

Flight mills are important tools for comparing how age, sex, mating status, temperature, or various other factors may influence an insect&#8217;s flight behavior. Here we describe protocols to tether and measure the flight propensity and performance of western corn rootworm under different treatments.

Diabrotica virgifera virgifera (LeConte) verwendet Flugmühlen zur Messung der Flugneigung und Leistung des westlichen Maiswurzelwurms

The western corn rootworm, Diabrotica virgifera virgifera (LeConte) (Coleoptera: Chrysomelidae), is an economically important pest of corn in the northern ...

Building an Enhanced Flight Mill for the Study of Tethered Insect Flight

Makerspaces have a high potential of enabling researchers to develop new techniques and to work with novel species in ecological research. This protocol demonstrates how to take advantage of the technology found in makerspaces in order to build a more versatile flight mill for a relatively low cost. Given that this study extracted its&#160;prototype from flight mills built in the last decade, this protocol focuses more on outlining divergences made from the simple, modern flight mill. Previous studies have already shown how advantageous flight mills are to measuring flight parameters such as speed, distance, or periodicity. Such mills have allowed researchers to associate these parameters with morphological, physiological, or genetic factors. In addition to these advantages, this study discusses the benefits of using the technology in makerspaces, like 3D printers and laser cutters, in order to build a more flexible, sturdy, and collapsible flight mill design. Most notably, the 3D printed components of this design allow the user to test insects of various sizes by making the heights of the mill arm and infrared (IR) sensors adjustable. The 3D prints also enable the user to easily disassemble the machine for quick storage or transportation to the field. Moreover, this study makes greater use of magnets and magnetic paint to tether insects with minimal stress. Lastly, this protocol details a versatile analysis of flight data through computer scripts that efficiently separate and analyze differentiable flight trials within a single recording. Although more labor-intensive, applying the tools available in makerspaces and on online 3D modeling programs facilitates multidisciplinary and process-orientated practices and helps researchers avoid costly, premade products with narrowly adjustable dimensions. By taking advantage of the flexibility and reproducibility of technology in makerspaces, this protocol promotes creative flight mill design and inspires open science.

This protocol uses three-dimensional (3D) printers and laser cutters found in makerspaces in order to create a more flexible flight mill design. By using this technology, researchers can reduce costs, enhance design flexibility, and generate reproducible work when constructing their flight mills for tethered insect flight studies.

Bau einer verbesserten Flugmühle für die Untersuchung des Fluges mit angebundenen Insekten

Makerspaces have a high potential of enabling researchers to develop new techniques and to work with novel species in ecological research. This protocol ...

Ingenieurwesen

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

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

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

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

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

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

An Improved Method for Accurate and Rapid Measurement of Flight Performance in Drosophila

Drosophila has proven to be a useful model system for analysis of behavior, including flight. The initial flight tester involved dropping flies into an oil-coated graduated cylinder; landing height provided a measure of flight performance by assessing how far flies will fall before producing enough thrust to make contact with the wall of the cylinder. Here we describe an updated version of the flight tester with four major improvements. First, we added a &#34;drop tube&#34; to ensure that all flies enter the flight cylinder at a similar velocity between trials, eliminating variability between users. Second, we replaced the oil coating with removable plastic sheets coated in Tangle-Trap, an adhesive designed to capture live insects. Third, we use a longer cylinder to enable more accurate discrimination of flight ability. Fourth we use a digital camera and imaging software to automate the scoring of flight performance. These improvements allow for the rapid, quantitative assessment of flight behavior, useful for large datasets and large-scale genetic screens.

An Improved Method for Accurate and Rapid Measurement of Flight Performance in Drosophila

Here we describe a method for rapid and accurate measurement of flight performance in Drosophila, enabling high-throughput screening.

Ein verbessertes Verfahren für genaue und schnelle Messung der Flugleistung in<em&gt; Drosophila</em

Drosophila has proven to be a useful model system for analysis of behavior, including flight. The initial flight tester involved dropping flies into an ...

Ein einfacher Flug Mühle für das Studium der Flug Tethered in Insekten

Zusammenfassung

Weitere Videos entdecken

Kapitel in diesem Video