מחקר זה נתמך על ידי מימון מNIH NCRR (R01 RR014166 לBHS), NIH NIDCD (R01 DC011422 BHS שיתוף PI), משרד החקלאות האמריקאי (J טרמבל PI; BH סמית שיתוף PI) והאוניברסיטה של ​​מדינת אריזונה. מימון לסדנה להכשרת תלמידים (נתונים באיור 4) הניתן על ידי הקרן הלאומית למדע של צ&#39;ילה.

<ol>
	<li>Rescorla, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral+studies+of+Pavlovian+conditioning.">Behavioral studies of Pavlovian conditioning.</a> Annu Rev Neurosci. 11, 329-352 (1988).</li><li>Martin, S. J., Grimwood, P. D., Morris, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synaptic+plasticity+and+memory:+an+evaluation+of+the+hypothesis.">Synaptic plasticity and memory: an evaluation of the hypothesis.</a> Annu Rev Neurosci. 23, 649-711 (2000).</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> Journal of Comparative Psychology. 97, 107-119 (1983).</li><li>Giurfa, M., Sandoz, 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=Invertebrate+learning+and+memory:+Fifty+years+of+olfactory+conditioning+of+the+proboscis+extension+response+in+honeybees.">Invertebrate learning and memory: Fifty years of olfactory conditioning of the proboscis extension response in honeybees.</a> Learn Mem. 19, 54-66 (2012).</li><li>Smith, B. H., Wright, G. A., Daly, K. S., Dudareva, N., Pichersky, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Biology of Floral Scents. , 263-295 (2006).</li><li>Menzel, R., Giurfa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dimensions+of+cognition+in+an+insect,+the+honeybee.">Dimensions of cognition in an insect, the honeybee.</a> Behav Cogn Neurosci Rev. 5, 24-40 (2006).</li><li>Kuwabara, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bildung+des+bedingten+Reflexes+von+Pavlovs+Typus+bei+der+Honigbiene,+Apis+mellifera.">Bildung des bedingten Reflexes von Pavlovs Typus bei der Honigbiene, Apis mellifera.</a> Journal of the Faculty of Science, Hokkaido University, Zoology. 13, 458-464 (1957).</li><li>Menzel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+honeybee+as+a+model+for+understanding+the+basis+of+cognition.">The honeybee as a model for understanding the basis of cognition.</a> Nat Rev Neurosci. 13, 758-768 (2012).</li><li>Menzel, R., Kesner, R. P., Olton, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Neurobiology of comparative cognition. , 237-292 (1990).</li><li>Hammer, M., Menzel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Learning+and+memory+in+the+honeybee.">Learning and memory in the honeybee.</a> Journal of Neuroscience. 15, 1617-1630 (1995).</li><li>Strube-Bloss, M. F., Nawrot, M. P., Menzel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mushroom+body+output+neurons+encode+odor-reward+associations.">Mushroom body output neurons encode odor-reward associations.</a> J Neurosci. 31, 3129-3140 (2011).</li><li>Szyszka, P., Galkin, A., Menzel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Associative+and+non-associative+plasticity+in+kenyon+cells+of+the+honeybee+mushroom+body.">Associative and non-associative plasticity in kenyon cells of the honeybee mushroom body.</a> Front Syst Neurosci. 2, (2008).</li><li>Fernandez, P. C., Locatelli, F. F., Person-Rennell, N., Deleo, G., Smith, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Associative+conditioning+tunes+transient+dynamics+of+early+olfactory+processing.">Associative conditioning tunes transient dynamics of early olfactory processing.</a> J Neurosci. 29, 10191-10202 (2009).</li><li>Locatelli, F. F., 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=Nonassociative+plasticity+alters+competitive+interactions+among+mixture+components+in+early+olfactory+processing.">Nonassociative plasticity alters competitive interactions among mixture components in early olfactory processing.</a> Eur J Neurosci. 37, 63-79 (2013).</li><li>Farooqui, T., Robinson, K., Vaessin, H., Smith, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulation+of+early+olfactory+processing+by+an+octopaminergic+reinforcement+pathway+in+the+honeybee.">Modulation of early olfactory processing by an octopaminergic reinforcement pathway in the honeybee.</a> Journal of Neuroscience. 23, 5370-5380 (2003).</li><li>Mussig, L., 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=Acute+disruption+of+the+NMDA+receptor+subunit+NR1+in+the+honeybee+brain+selectively+impairs+memory+formation.">Acute disruption of the NMDA receptor subunit NR1 in the honeybee brain selectively impairs memory formation.</a> J Neurosci. 30, 7817-7825 (2010).</li><li>Hladun, K. R., Smith, B. H., Mustard, J. A., Morton, R. R., Trumble, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selenium+toxicity+to+honey+bee+(Apis+mellifera+L.)+pollinators:+effects+on+behaviors+and+survival.">Selenium toxicity to honey bee (Apis mellifera L.) pollinators: effects on behaviors and survival.</a> PLoS One. 7, e34137 (2012).</li><li>Wiegmann, D. D., Smith, B. 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> International Journal of Comparative Psychology. 22, 141-152 (2009).</li><li>Drezner-Levy, T., Shafir, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parameters+of+variable+reward+distributions+that+affect+risk+sensitivity+of+honey+bees.">Parameters of variable reward distributions that affect risk sensitivity of honey bees.</a> J Exp Biol. 210, 269-277 (2007).</li><li>Drezner-Levy, T., Smith, B. H., Shafir, 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+effect+of+foraging+specialization+on+various+learning+tasks+in+the+honey+bee+(Apis+mellifera).">The effect of foraging specialization on various learning tasks in the honey bee (Apis mellifera).</a> Behavioral Ecology &amp; Sociobiology. 64, 135-148 (2009).</li><li>Shafir, S., Menda, G., Smith, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Caste-specific+differences+in+risk+sensitivity+in+honeybees,+Apis+mellifera.">Caste-specific differences in risk sensitivity in honeybees, Apis mellifera.</a> Animal Behaviour. 69, 859-868 (2005).</li><li>Smith, B. H., Menzel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+analysis+of+variability+in+the+feeding+motor+program+of+the+honey+bee;+the+role+of+learning+in+releasing+a+modal+action+pattern.">An analysis of variability in the feeding motor program of the honey bee; the role of learning in releasing a modal action pattern.</a> Ethology. 82, 68-81 (1989).</li><li>Erber, J., Pribbenow, B., Kisch, J., Faensen, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Operant+conditioning+of+antennal+muscle+activity+in+the+honey+bee+(Apis+mellifera+L).">Operant conditioning of antennal muscle activity in the honey bee (Apis mellifera L).</a> Journal of Comparative Physiology A-Sensory Neural &amp; Behavioral Physiology. 186, 557-565 (2000).</li><li>Smith, B. H., Menzel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+electromyogram+recordings+to+quantify+odorant+discrimination+in+the+honey+bee,+Apis+mellifera.">The use of electromyogram recordings to quantify odorant discrimination in the honey bee, Apis mellifera.</a> Journal of Insect Physiology. 35, 369-375 (1989).</li><li>Stopfer, M., Bhagavan, S., Smith, B. H., Laurent, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impaired+odour+discrimination+on+desynchronization+of+odour-encoding+neural+assemblies.">Impaired odour discrimination on desynchronization of odour-encoding neural assemblies.</a> Nature. 390, 70-74 (1997).</li><li>Daly, K. C., Christensen, T. A., Lei, H., Smith, B. H., Hildebrand, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Learning+modulates+the+ensemble+representations+for+odors+in+primary+olfactory+networks.">Learning modulates the ensemble representations for odors in primary olfactory networks.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 101, 10476-10481 (2004).</li><li>Matsumoto, Y., Menzel, R., Sandoz, J. C., Giurfa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Revisiting+olfactory+classical+conditioning+of+the+proboscis+extension+response+in+honey+bees:+a+step+toward+standardized+procedures.">Revisiting olfactory classical conditioning of the proboscis extension response in honey bees: a step toward standardized procedures.</a> J Neurosci Methods. 211, 159-167 (2012).</li><li>Chandra, S. B., Hosler, J. S., Smith, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heritable+variation+for+latent+inhibition+and+its+correlation+with+reversal+learning+in+honeybees+(Apis+mellifera).">Heritable variation for latent inhibition and its correlation with reversal learning in honeybees (Apis mellifera).</a> Journal of Comparative Psychology. 114, 86-97 (2000).</li><li>Chandra, S. B., Hunt, G. J., Cobey, S., Smith, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+trait+loci+associated+with+reversal+learning+and+latent+inhibition+in+honeybees+(Apis+mellifera).">Quantitative trait loci associated with reversal learning and latent inhibition in honeybees (Apis mellifera).</a> Behavior Genetics. 31, 275-285 (2001).</li><li>Hammer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+neural+basis+of+associative+reward+learning+in+honeybees.">The neural basis of associative reward learning in honeybees.</a> Trends in Neurosciences. 20, 245-252 (1997).</li><li>Frisch, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Dance Language and Orientation of Bees. , (1965).</li><li>Daly, K. C., Smith, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Associative+olfactory+learning+in+the+moth+Manduca+sexta.">Associative olfactory learning in the moth Manduca sexta.</a> J Exp Biol. 203, 2025-2038 (2000).</li><li>Fan, R. J., Anderson, P., Hansson, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioural+analysis+of+olfactory+conditioning+in+the+moth+spodoptera+littoralis+(Boisd.)+(Lepidoptera:+noctuidae).">Behavioural analysis of olfactory conditioning in the moth spodoptera littoralis (Boisd.) (Lepidoptera: noctuidae).</a> J Exp Biol. 200. 23 (Pt 23), 2969-2976 (1997).</li><li>Paranjpe, P., Rodrigues, V., VijayRaghavan, K., Ramaswami, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gustatory+habituation+in+Drosophila+relies+on+rutabaga+(adenylate+cyclase)-dependent+plasticity+of+GABAergic+inhibitory+neurons.">Gustatory habituation in Drosophila relies on rutabaga (adenylate cyclase)-dependent plasticity of GABAergic inhibitory neurons.</a> Learn Mem. 19, 627-635 (2012).</li><li>Vinauger, C., Lallement, H., Lazzari, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Learning+and+memory+in+Rhodnius+prolixus:+habituation+and+aversive+operant+conditioning+of+the+proboscis+extension+response.">Learning and memory in Rhodnius prolixus: habituation and aversive operant conditioning of the proboscis extension response.</a> J Exp Biol. 216, 892-900 (2013).</li><li>Smith, B. H., Abramson, C. I., Tobin, T. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conditional+withholding+of+proboscis+extension+in+honeybees+(Apis+mellifera)+during+discriminative+punishment.">Conditional withholding of proboscis extension in honeybees (Apis mellifera) during discriminative punishment.</a> Journal of Comparative Psychology. 105, 345-356 (1991).</li><li>Smith, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+analysis+of+blocking+in+odorant+mixtures:+an+increase+but+not+a+decrease+in+intensity+of+reinforcement+produces+unblocking.">An analysis of blocking in odorant mixtures: an increase but not a decrease in intensity of reinforcement produces unblocking.</a> Behav Neurosci. 111, 57-69 (1997).</li><li>Gerber, B., 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=Honey+bees+transfer+olfactory+memories+established+during+flower+visits+to+a+proboscis+extension+paradigm+in+the+laboratory.">Honey bees transfer olfactory memories established during flower visits to a proboscis extension paradigm in the laboratory.</a> Animal Behaviour. 52, 1079-1085 (1996).</li><li>Rueppell, O., 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+genetic+architecture+of+sucrose+responsiveness+in+the+honeybee+(Apis+mellifera+L).">The genetic architecture of sucrose responsiveness in the honeybee (Apis mellifera L).</a> Genetics. 172, 243-251 (2006).</li></ol>

The authors have no conflicts of interest to disclose.

חרקים רבים ללמוד על גירויים רלוונטיים מבחינה אקולוגית, והם לאחר מכן לשנות תגובות התנהגותיות שלהם לגירויים אלה על מנת להתאים ליחסים חזוי חדשים בסביבה שלהם. מספר מנגנונים שונים יכולים בבסיס פלסטיות התנהגות זו (למשל, nonassociative, אסוציאטיבי / הפבלובית, ואופרנטית / אינסטרומנטלית 1). של פלסטיות סוגים אלה נבדלים באופן שבו הגירויים או ההתנהגויות קשורות לאירועים חשובים, כגון ההתרחשות של אוכל, בן זוג, או סכנה. הבנת צורות של פלסטיות אלה חשוב מאוד למחקר בסיסי לאופן שבו מערכת העצבים משנה לקידוד זכרונות חדשים 2. כמו כן, חשוב להבנת התנהגויות ההסתגלות של חרקים שהם וקטורים חשובים של מחלה (לדוגמא, tsetse ויתושים) וחרקים שחשובים חקלאי, בין אם בייצור יבול (דבורי דבש) או כמזיקים. לומד פלסטיות התנהגותית בכל עניםאל דורש רמת שליטה ניסיונית על מספר המשתנים שאינו בר השגה בתחום 1. זה דורש הפיתוח של פרוטוקול אוויר חזק שיכול להיות מועסק בתנאים מבוקרים יותר, עדיין שהם עדיין רלוונטיים להתנהגות בתנאים טבעיים. דבורת הדבש (Apis mellifera) היא מודל מצוין לכיצד לפתח פרוטוקול לביצוע ניתוחים מבוקרים של 3,4 פלסטיות התנהגותית. החוטם הרחבה התגובה (PER) בדבורים דבש היא רפלקס התנהגות טבעי שבו דבורת הדבש מרחיבה חוטם שלה בתגובה לגירוי מחושים עם תמיסת סוכר. במהלך התנהגות שיחור מזון רגילה, PER מתרחש כאשר דבורת הדבש מוצאת צוף בפרח. למרבה המזל, דבורי דבש יהיו בקלות להפגין התנהגות פשוטה ובקלות לכימות זה במעבדה. זה מאפשר ללמוד, בסביבה מבוקרת, המנגנונים המשפיעים על התנהגות רלוונטית מבחינה אקולוגית זה 5. ca PERn לשמש גם בתוך פרוטוקול אוויר כדי לחקור תפיסת גירוי ולמידה וזיכרון בתנאי טיפול שונים, שנועדו לחשוף את המנגנונים התנהגותיים ועצביים העומדים בבסיס הפלסטיות 6. מאז המחקרים הראשונים על ידי 7 Kuwabara, PER אוויר כבר בשימוש נרחב כדי לחשוף nonassociative, אסוציאטיבי ומנגנונים אופרנטית העומדים בבסיס פלסטיות התנהגות בדבורים דבש 8. מנגנונים אלה הם זהים לאלו שהתגלו במחקרים של דבורי דבש עפו בחופשיות 9. בניגוד למחקרים של דבורי דבש עפו בחופשיות, יכולים להיות בשילוב פרוטוקולי אוויר PER עם אלקטרופיזיולוגיה 10,11 או דימות פלואורסצנטי לחיות תאי 12-14 במוח. יתר על כן, פרוטוקולי PER מאפשרים מניפולציה ניסויית של מסלולים עצביים באמצעות טיפולים גנטיים תרופתיים או מולקולריים כדי לבחון השערות על התפקידים של רכיבים ספציפיים של הרשת, כגון neuromodulators 15,16. גם פרוטוקולי PER סיפקו דרך חשובה כדי להעריך את השפעות sublethal של תנאים סביבתיים כמו גם רעלים על בריאות ויעילות ליקוט של דבורי דבש 17. הליך זה מתאר שתי שיטות משלוח ריח במקביל. שיטת 1 היא גרסה של הריח ומשלוח הגירוי הבלתי מותנה (סוכרוז) שמספק שיטה זולה ופשוטה מבחינה טכנית להצגת הריח וגמול סוכרוז. שיטה זו טובה לטירונות וכאשר האוטומציה אינה אפשרית. זוהי דרך מצוינת להציג את הטכניקה הזו למעבדה כיתה או הוראה. במהלך האוויר לניסויים הכוללים משימות קשות יותר והערכות פיסיולוגיות בשילוב של תפיסת ריח, למידה, או זיכרון, שזה מאוד חשוב ומדויק כדי להסדיר את תחילת, עיתוי מסירת משך הגירויים. למסירת הגירוי אמינה ביותר, להשתמש באמצעי מיכון מסירת הריחnd שיטה מדויקת של מסירת הפרס. שיטה 2 מעסיקה אוטומטי משלוח ריח ומשלוח סוכרוז מדויק יותר. זה מבחינה טכנית מתוחכם יותר ודורש יותר להגדרה הראשונית מ שיטת 1, אבל זה מגדיל באופן משמעותי את העקביות של העיתוי והכמות של גירויים המשמשים לאוויר ויש להשתמש בכל הזדמנות אפשרית.

<table><tbody><tr><td>Sucrose</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S9378-1KG</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Odorant Compounds (for example)&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;1-hexanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>471402-100ML</td><td>For additional examples</td></tr><tr><td>&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;2-octanone</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>W280208-800G-K</td><td>of odorants, see any of</td></tr><tr><td>&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;heptanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>51778-5ML</td><td>the papers on olfactory</td></tr><tr><td>&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;gerianol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>163333-25G</td><td>processing from the</td></tr><tr><td>&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;nonanal</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>131210-100ML</td><td>Smith lab.</td></tr><tr><td>Hexane</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>296090-1L</td><td></td></tr><tr><td>Heavy mineral oil</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>330760-1L</td><td>Make sure it&amp;rsquo;s odorless.</td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>459836-1L</td><td></td></tr><tr><td>Scintillation vials</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z190535-1PAK</td><td>Use a small drill bit to bore a small hole in the cap of the vials.</td></tr><tr><td>Bee harness</td><td></td><td></td><td>Custom-made from 0.9 cm diameter plastic soda straws or hard plastic/metal tubing.</td></tr><tr><td>Duct tape</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kimwipes</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z188956-1PAK</td><td></td></tr><tr><td>Wash bottles</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z560847-3EA</td><td>For the 70% ethanol.</td></tr><tr><td>Dryer tubing</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;FOR METHOD 1 ONLY&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>20 ml disposable plastic syringes</td><td>Cole-Parmer</td><td>WU-07945-18</td><td></td></tr><tr><td>15 mm filter paper circles</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z274844-1PAK</td><td></td></tr><tr><td>Pushpins</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Toothpicks</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;FOR METHOD 2 ONLY&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Gilmont Micrometer syringe, 0.2 ml</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-07840-00</td><td></td></tr><tr><td>Gilmont micrometer syringe tip</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-07841-00</td><td></td></tr><tr><td>26 G 3/8&amp;rdquo; Leur hub hypodermic needles</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-826-10</td><td></td></tr><tr><td>1 cc tuberculin syringes (plastic/glass)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z181641-1EA OR Z192090-200EA</td><td>Glass tuberculin syringes are available, but plastic syringes are much less expensive and will work well for a limited number of uses.</td></tr><tr><td>Small rubber/silicone restrictors</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-95702-02</td><td>Made from 4.8 mm outer diameter silicone tubing or the rubber tips of the 1 cc syringe plungers.</td></tr><tr><td colspan="4">[header]</td></tr><tr><td>Parafilm</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P7793-1EA</td><td></td></tr><tr><td>75 x 100 mm filter paper</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z695106-500EA</td><td></td></tr><tr><td>Direct Logic 05 Programmable Logic Controller</td><td><a href="http://www.koyoele.co.jp/english/product/plc/index.html" target="_blank"><img src="/img/new_window.png" /> Koyo Electronics Industries Co, Ltd</a></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1 mm, 4 mm, &amp;amp; 6 mm inner diameter PVC or silicone tubing</td><td>Cole-Parmer</td><td>Various</td><td>Cole-Parmer has a wide selection of suitable tubing.</td></tr><tr><td>Polypropylene connectors &amp;amp; leur fittings</td><td>Cole-Parmer</td><td>Various</td><td>Cole-Parmer has a wide selection of connectors and fittings for many tube sizes.</td></tr><tr><td>65 mm Correlated Flowmeter</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-03216-08</td><td>Aluminum with glass float; for liquids and gases, with valve.</td></tr><tr><td colspan="4">OR</td></tr><tr><td>Tetra Whisper 300 (Tetratek DW96-2) Aquarium Air Pump</td><td><a href="http://www.aquacave.com" target="_blank"><img src="/img/new_window.png" /> Aquacave</a></td><td>AE-TETRA-300</td><td></td></tr><tr><td>LIF series Solenoid Valves for .042 &quot; ID Tubing, Configuration &quot;E&quot;</td><td><a href="http://www.theleeco.com/LEEWEB2.NSF" target="_blank"><img src="/img/new_window.png" /> The Lee Company</a></td><td>LFAA1200118H</td><td>Neoprene, 430 SS, 302 SS, 280 mW</td></tr><tr><td>PC-Board 12VDC 70dB Piezo Buzzer</td><td><a href="http://www.radioshack.com" target="_blank"><img src="/img/new_window.png" /> RadioShack</a></td><td>273-074</td><td></td></tr></tbody></table>

a proboscis extension response protocol for investigating behavioral plasticity in insects: application to basic, biomedical, and agricultural research

חרקים לשנות את תגובותיהם לגירויים דרך חוויה של שיוך גירויים אלו עם אירועים חשובים להישרדות (למשל, מזון, בני זוג, איומים). קיימים מספר מנגנונים התנהגותיים שדרכו חרק לומד האסוציאציות עיקריות ומתייחס לאירועים אלה. זה חשוב להבין פלסטיות התנהגות זו לתוכניות שנועדו לסיוע לחרקים שאינם מועילים לחקלאות. גם הבנה זו יכולה לשמש לגילוי פתרונות לבעיות ביו והחקלאיים שנוצרו על ידי חרקים המשמשים כוקטורי מחלות ומזיקים. פרוטוקול אוויר החוטם הרחבה תגובה (PER) פותח עבור דבורי דבש (Apis mellifera) לפני יותר מ -50 שנים ללמוד איך הם תופסים וללמוד על ריחות פרחוניים, אשר לאותת משאבי הצוף ואבקת צרכי מושבה להישרדות. הליך PER מספק מסגרת יציבה וקלה למעסיקים ללימוד כמה Mecha רלוונטי מבחינה אקולוגית שונהnisms של פלסטיות התנהגותית. זה להתאמה בקלות לשימוש עם כמה מינים של חרקים אחרים ורפלקסים התנהגות אחרים. פרוטוקולים אלה יכולים להיות מועסקים בקלות בשיתוף עם אמצעים שונים לניטור פעילות עצבית במערכת העצבים המרכזית באמצעות אלקטרופיזיולוגיה או bioimaging, או לטיפול במסלולי neuromodulatory ממוקד. זה assay חזק למהירות גילוי תופעות משנה קטלני על התנהגות נגרמת על ידי גורמי לחץ, רעלים או חומרי הדברה סביבתיים. אנו מראים כיצד פרוטוקול PER הוא פשוט ליישום באמצעות שני הליכים. אחת מהן הוא מתאים כמעבדה תרגיל לסטודנטים או למבחנים מהירים של ההשפעה של טיפול ניסיוני. האחרים מספק שליטה מעמיקה יותר של משתנים, וזה חשוב ללימודים של אוויר התנהגותיות. אנו מראים כיצד במספר צעדים לתגובה התנהגותית הנעים בין כן בינארי / לא למשתנה רציפה יותר כמו חביון ומשך הארכת חוטם יכול לשמש כדי לבדוק hypotheseים. ו, אנו דנים בחלק ממלכודות שחוקרים בדרך כלל נתקלים כאשר הם משתמשים בהליך בפעם הראשונה.

אנו מציגים שתי דוגמאות לשימוש בפרוטוקולי PER שתוארו לעיל. השימוש הראשון שנעשה דוגמא לשיטה 2 ללמוד איך דבש דבורים תופסים ריחות שונים כפונקציה של הדמיון המולקולרי לריח משמשים כCS 5,24,25. השני הוא דוגמא לשימוש בשיטת 1 וחלק מאמצעי הזהירות שיש לנקוט כאשר מתחילים להשתמש בPER ניסויי אוויר במעבדת המחקר. מחקרים כגון זה היה בשימוש כדי לתאר את &#39;המרחב תפיסתי &quot;חוש הריח של דבורי דבש ועשים בשיתוף עם bioimaging 13 או אלקטרו מנתח 26. דבורי דבש (n = 20) הותנו לשייך odorant decanal עם חיזוק סוכרוז מעל 12 ניסויים קדימה זיווג אוויר (איור 3 א). כ 10% מדבורי הדבש הגיבו באופן &#39;ספונטני&#39; במשפט הראשון, וזה נורמלי. לאחר שהאחוז שresponded להגדיל לאורך כמה הניסויים הבאים עד של דבורי דבש 100% השיבו במשפט החמישי וכל משפט שלאחר מכן. מספר מחקרים הראו כי עלייה זו בתגובה ספציפית למצב קדימה זיווג (איור 1) ביחס למספר תהליכי בקרה החשוב 3. לאחר שלב הרכישה, כל דבורת דבש הייתה נתון לסדרה של ניסויי מבחן unreinforced (איור 3 ב), שהייתה כרוכות בחשיפה לריח CS וכמה הניחוח אחר כי באופן שיטתי שונים מCS במבנים מולקולריים. דבורי דבש הגיבו חזק ביותר לCS. התגובות שלהם לניחוחי האחר ירדו כפונקציה של השינויים שיטתיים במבנה, עם התגובות הנמוכים ביותר לניחוחי לפחות כמו CS. באיור 4, תוצאות מסדנה האחרונה שבו למדו תלמידים, בפעם הראשונה, איך להתנות דבורי דבש באמצעות שיטת 1 מומחש. עצי אשוח סטודנטים<html> t מותנה דבורי דבש על ידי methycyclohexanone קדימה זיווג (MCH) או octanol (אוקטובר) עם חיזוק סוכרוז (איור 4 א). תגובות אחוזים היו נמוכות יותר במשפט הראשון ועלו על ניסויים שלאחר מכן, מצביעים על כך שהדבורים למדו עמותת ריח סוכרוז. היו הבדלים במידה שהדבורים למדו העמותה המותנה על פני הקבוצות השונות של תלמידים. מניסיוננו, סוגים שונים של הבדלים אלה יכולים להיות בגלל הריח ששימש כCS, לאלמנטים לא מדויקים בשיטה (שיטת 1), או לרמת האימון של הנסיינים. במקרה השלישי, ביצועים יהיו עקביים יותר עם הניסיון המוגבר של הנסיינים במהירות. אחרי האוויר, כל דבורת דבש נבדקה פעמיים עם כל ריח. בקבוצות של דבורי דבש שהתנו עם זיווג קדימה של אוקטובר או MCH, התגובה הייתה, כצפוי, החזק ביותר לריח המותנה (איור 4). <html> אף אוזן גרון &quot;&gt; הקבוצה השנייה של דבורי דבש שחוו קדימה זיווג עד אוקטובר הותנתה במקביל לקבוצה אחרת שבה הריח אוקטובר הוצמד לאחור עם סוכרוז. זיווג לאחור הוא אחד מכמה סוגים של נהלי בקרה על מנת להוכיח כי העלייה בתגובה הוא ספציפי להעברת זיווג ולא בשל תהליך אחר, כגון עוררות שאינן ספציפיות מרגישות. לזיווג לאחור, ארה&quot;ב סוכרוז והריח CS מוצגות בסדר הפוכים למה שמוצג באיור 1. נתוני רכישה מהזיווג לאחור הם לא מוצג משום CR לא יכול להיות בקיע נתן ההצגה של הריח CS לאחר המצגת של סוכרוז. כפי שניתן היה לחזות לאוויר אסוציאטיבי, רמות התגובה עד אוקטובר היו גבוהות יותר בקדימה לזווג קבוצה ביחס לקבוצה לאחור (איור 4C). &quot;Width =&quot; 7fig1highres.jpg 500 &quot;/&gt; איור 1 תרשימים של עיצוב ניסיוני לאוויר באמצעות קדימה זיווג. ראה לוח 1 להגדרות של המונחים המשמשים בנתון זה. CS (הריח) () מקדים וחפיפה עם ארה&quot;ב (פתרון / מים סוכרוז). מערכת היחסים בין CS וארה&quot;ב הראו הוא אופטימלית עבור דבורי דבש אוויר ועשים. אבל ISI האופטימלית יכולה לסמוך על מיני פרוטוקול האוויר ובעלי חי 1. התפלגות (B) ותזמון יחסי של CS, CR, ארה&quot;ב, וUR. CR שמתרחש גם לפני המצגת בארה&quot;ב או בניסויי &#39;מבחן&#39; unreinforced הוא המדד התלוי לפרוטוקולי ניסוי. <img alt="איור 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51057/51057fig2highres.jpg" width="500" /> איור 2 דלדול ריח עם שימוש חוזר של מחסניות. לנתונים אלה, מחסניות ריח היוהגדרה עם hexanol כפי שמתואר בטקסט. Hexanol משמש בדרך כלל כCS במחקרי PER; עם זאת, השיעור בפועל של דלדול יהיה תלוי בריח והממס. מחסניות אז שמשו בעבר ל4 שניות בכל דקה מעל 8 ניסויים (בהנחת 5 דבורי דבש / משפט בניסוי סטנדרטי, שיהיה שווה 40 שימושים). דילולים בממס המצוין, שהיו סטנדרטיים עבור ניסויי PER יחסית, היו 2.0 M () ו0.2 M (B). (A, B) הריח ידגם לאחר הראשון והניסויים שמיני על ידי ספיחה על שלב מוצק סיבי Microextraction (SPME) שהיה אז desorbed על גז כרומטוגרף. האזורים יחסית תחת הפסגות היו גבוהים יותר לאחר המשפט יחסי הראשון השמיני לשני ממסים ועבור שני הריכוזים (Wilcoxon התאמת זוגות p מבחן דרגה חתם &lt;0.05 [*] או יותר), מה שמראה שפחות ריח נמסר מהמחסנית לאחר שהמחסנית הייתה בשימוש מספר הפעמים. (C, D) אותו נתונים המראים רק את TR השמיני<html> IAL עם ציר y המורחב. זה מראה שהדלדול היה מעט גדול יותר עבור הקסאן ביחס לשמן מינרלים, אבל רק בריכוז נמוך יותר. <img alt="איור 3" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51057/51057fig3highres.jpg" width="500" /> איור 3 רכישה ובדיקה באמצעות decanal כCS ושיטת 2 לאוויר. (א) ניסוי על ידי משפט תגובה (CR) על 12 ניסויים קדימה זיווג (איור 1). הנתונים הם מתוך דבורי n = 20 דבש מותנה בארבע קבוצות של 5 דבורי דבש בכל. ISI הייתה 3 שניות וITI היה 6 דקות. (ב &#39;) בדיקות unreinforced באמצעות ריחות שונים מdecanal על ידי אורך שרשרת פחמן ו / או מיקום של פחמן קרבוניל. הריחות הוצגו בסדרה אקראית בין ארבע הקבוצות ותובלו עם ניסויים חיזקו עם (כל שעות עד שלושה ניסויים) decanal על מנת למנוע הכחדה של CR. e_content &quot;FO: לשמור-together.within-page =&quot; תמיד &quot;&gt; <img alt="איור 4" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51057/51057fig4highres.jpg" width="500" /> איור 4 נתונים מסדנה שבמהלכו תלמידים לתארים הוכשרו להתנות דבורי דבש באמצעות PER שיטת .1 הנתונים () רכישה משלוש קבוצות של דבורי דבש מותנים octanol (n = 23 ו15 ל1 Gps ו -2, בהתאמה) וmethylcyclohexanone (n = 10) (ב) CRS במהלך בדיקות unreinforced עם שני הריחות.; ארבעה ניסויים שהוצגו בסדרה אקראית על פני קבוצות. (C) בדיקות unreinforced עם שני הריחות בשתי קבוצות של דבורי דבש, אחד לזווג קדימה (1 Gp, n = 23) ואחד לזווג לאחור (n = 25). <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> טווח (קיצור) </td><td> הגדרה </td><td> דוגמא רלוונטית </td></tr><tr><td> Stimulus אוויר (CS) </td><td>גירוי שמעורר תגובה קטנה או לא בהתחלה ומסמן לנו </td><td> ריח </td></tr><tr><td> תגובה מותנית (CR) </td><td> התגובה לCS לאחר שיתוף עם ארה&quot;ב </td><td> חוטם הארכה </td></tr><tr><td> הגירוי הבלתי מותנה (ארה&quot;ב) </td><td> גירוי ביולוגי משמעותי שמעורר תגובה </td><td> סוכרוז / פתרון מים </td></tr><tr><td> תגובה הבלתי מותנית (UR) </td><td> התגובה לארה&quot;ב </td><td> חוטם הארכה </td></tr><tr><td> Inter-Stimulus Interval (ISI) </td><td> הזמן בין תחילתה של CS ותחילתה של ארה&quot;ב </td><td> ריח למרווח סוכרוז </td></tr><tr><td> מרווח בין המשפט (ITI) </td><td> הזמן בין זוגות CS-US הרצופים לחיה אחת </td><td> ריח (n משפט) לריח (n משפט + 1) מרווח </td></tr></tbody></table> טבלת 1 Important טרמינולוגיה. עיין באיור 1 להמחשה של מושגים אלה. לPER אוויר CR וUR הם אותו הדבר, אם כי עבור סוגים אחרים של עמותות ורפלקסים CR וUR עשוי להיות שונה. <a href="/files/ftp_upload/51057/BEE_4.avi" target="_blank">סרט 1.</a> וידאו של דבורת דבש ביצוע PER לאחר שזה התנה להגיב לריח. שים לב לתגובת PER של הדבורה כ 1.5 שניות הבאות תחילת ריח. תוכנת מעקב ממופה תנועות מחושים בתגובה למצגת של הריח. הקווים זממו בפינה הימנית העליונה של הווידאו מתארים את תנועות מחושים בפועל. שני גרפים בחלק התחתון של תנועות מחושים מופע מסך על X (משמאל) וY (מימין) קואורדינטות. הקווים האנכיים בגרף ניתן לראות בסרטון מצביעים, משמאל לימין, על אור, PER, להדליק את וחוטם הכחשה.

Watch this Scientific Journal Video about A Proboscis Extension Response Protocol for Investigating Behavioral Plasticity in Insects: Application to Basic, Biomedical, and Agricultural Research at JoV

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

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

תגובת פרוטוקול חוטם הרחבה לחקירת פלסטיות התנהגות בחרקים: בקשה ליסוד, ביו רפואית, ומחקר חקלאי

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

a-proboscis-extension-response-protocol-for-investigating-behavioral

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Neuroscience

34.2K Views.  Arizona State University. The Proboscis Extension Response (PER) conditioning protocol, developed for the honey bee (Apis mellifera), provides an ecologically-relevant and easily quantifiable means for studying several different mechanisms of learning in many insect species. 

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

Proboscis Extension Response (PER) Assay in Drosophila

Proboscis extension response (PER) is a taste behavior assay that has been used in flies as well as in honeybees.
On the surface of the fly's mouth (labellum), there are hair-like structures called sensilla which houses taste neurons. When an attractive substance makes contact to the labellum, the fly extends its proboscis to consume the material. Proboscis Extension Response (PER) assay measures this taste behavior response, and it is a useful method to learn about food preferences in a single fly. Solutions of various sugars, such as sucrose, glucose and fructose, are very attractive to the fly. The effect of aversive substances can also be tested as reduction of PER when mixed in a sweet solution.Despite the simplicity of the basic procedure, there are many things that can prevent it from working. One of the factors that requires attention is the fly's responsive state. The required starvation time to bring the fly to the proper responsive state varies drastically from 36 to 72 hours. We established a series of controls to evaluate the fly's state and which allows screening out of non-responsive or hyper-responsive individual animals. Another important factor is the impact level and the position of the contact to the labellum, which would be difficult to describe by words. This video presentation demonstrates all these together with several other improvements that would increase the reproducibility of this method.

Proboscis Extension Response PER Assay in Drosophila

Proboscis extension response or PER is a taste behavior assay that has been used in flies as well as in honeybees. When the proboscis makes contact with an attractive substance, the fly extends its proboscis to consume the substance. Solutions of various sugars are very attractive to the fly.

תגובת חוטם הרחבה (PER) Assay ב תסיסנית

Proboscis extension response (PER) is a taste behavior assay that has been used in flies as well as in honeybees.
On the surface of the fly's mouth ...

Biology

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

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

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

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

פרמקולוגיה ההתנהגות של התניה קלאסית תגובת הרחבה חוטם ב דבורי דבש ( אפיס מליפרה)

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

Electrophysiological Measurements from a Moth Olfactory System

Insect olfactory systems provide unique opportunities for recording odorant-induced responses in the forms of electroantennograms (EAG) and single sensillum recordings (SSR), which are summed responses from all odorant receptor neurons (ORNs) located on the antenna and from those housed in individual sensilla, respectively. These approaches have been exploited for getting a better understanding of insect chemical communication. The identified stimuli can then be used as either attractants or repellents in management strategies for insect pests.

Insect olfactory systems provide unique opportunities for recording odorant-induced responses in the forms of electroantennograms (EAG) and single sensillum recordings (SSR), which are summed responses from all odorant receptor neurons (ORNs) located on the antenna and from those housed in individual sensilla, respectively.

מדידות אלקטרו ממערכת עש חוש הריח

Insect olfactory systems provide unique opportunities for recording odorant-induced responses in the forms of electroantennograms (EAG) and single ...

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

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

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

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

הקלטה בו זמנית של אותות סידן מתא עצב לזהות התנהגות האכלה של תסיסנית melanogaster</em

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

Multi-unit Recording Methods to Characterize Neural Activity in the Locust (Schistocerca Americana) Olfactory Circuits

Detection and interpretation of olfactory cues are critical for the survival of many organisms. Remarkably, species across phyla have strikingly similar olfactory systems suggesting that the biological approach to chemical sensing has been optimized over evolutionary time1. In the insect olfactory system, odorants are transduced by olfactory receptor neurons (ORN) in the antenna, which convert chemical stimuli into trains of action potentials. Sensory input from the ORNs is then relayed to the antennal lobe (AL; a structure analogous to the vertebrate olfactory bulb). In the AL, neural representations for odors take the form of spatiotemporal firing patterns distributed across ensembles of principal neurons (PNs; also referred to as projection neurons)2,3. The AL output is subsequently processed by Kenyon cells (KCs) in the downstream mushroom body (MB), a structure associated with olfactory memory and learning4,5. Here, we present electrophysiological recording techniques to monitor odor-evoked neural responses in these olfactory circuits.
First, we present a single sensillum recording method to study odor-evoked responses at the level of populations of ORNs6,7. We discuss the use of saline filled sharpened glass pipettes as electrodes to extracellularly monitor ORN responses. Next, we present a method to extracellularly monitor PN responses using a commercial 16-channel electrode3. A similar approach using a custom-made 8-channel twisted wire tetrode is demonstrated for Kenyon cell recordings8. We provide details of our experimental setup and present representative recording traces for each of these techniques.

Multi-unit Recording Methods to Characterize Neural Activity in the Locust Schistocerca Americana Olfactory Circuits

We demonstrate variations of the extracellular multi-unit recording technique to characterize odor-evoked responses in the first three stages of the invertebrate olfactory pathway. These techniques can easily be adapted to examine ensemble activity in other neural systems as well.

שיטות הקלטה בעל מספר יחידות לאפיין את הפעילות עצבית בארבה (<em&gt; Schistocerca אמריקנה</em&gt;) מעגלי ריח

Detection and interpretation of olfactory cues are critical for the survival  of many organisms. Remarkably, species across phyla have strikingly similar ...

A Behavioral Assay for Mechanosensation of MARCM-based Clones in Drosophila melanogaster

Because of the structural and functional homology to the hair cells of the mammalian inner ear, the neurons that innervate the Drosophila external sense organs provide an excellent model system for the study of mechanosensation. This protocol describes a simple touch behavior in fruit flies which can be used to identify mutations that interfere with mechanosensation. The tactile stimulation of a macrochaete bristle on the thorax of flies elicits a grooming reflex from either the first or third leg. Mutations that interfere with mechanotransduction (such as NOMPC), or with other aspects of the reflex arc, can inhibit the grooming response. A traditional screen of adult behaviors would have missed mutants that have essential roles during development. Instead, this protocol combines the touch screen with mosaic analysis with a repressible cell marker (MARCM) to allow for only limited regions of homozygous mutant cells to be generated and marked by the expression of green fluorescent protein (GFP). By testing MARCM clones for abnormal behavioral responses, it is possible to screen a collection of lethal p-element mutations to search for new genes involved in mechanosensation that would have been missed by more traditional methods.

A Behavioral Assay for Mechanosensation of MARCM-based Clones in Drosophila melanogaster

In order to identify novel mutations affecting mechanosensation, we designed an assay that measures the behavioral response to tactile stimulation of fly bristles in mutant clones generated by the MARCM method. The combination of techniques allows for the identification of mechanosensitive mutations that would otherwise be lethal.

התנהגות Assay עבור Mechanosensation של MARCM מבוסס משובט ב<em&gt; תסיסנית melanogaster</em

Because of the structural and functional homology to the hair cells of the mammalian inner ear, the neurons that innervate the Drosophila external sense ...

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

Generalist pollinators like the buff-tailed bumble bee, Bombus terrestris, encounter both nutrients and toxins in the floral nectar they collect from flowering plants. Only a few studies have described the gustatory responses of bees toward toxins in food, and these experiments have mainly used the proboscis extension response on restrained honey bees. Here, a new behavioral assay is presented for measuring the feeding responses of freely-moving, individual worker bumble bees to nutrients and toxins. This assay measures the amount of solution ingested by each bumble bee and identifies how tastants in food influence the microstructure of the feeding behavior.
The solutions are presented in a microcapillary tube to individual bumble bees that have been previously starved for 2-4 hr. The behavior is captured on digital video. The fine structure of the feeding behavior is analyzed by continuously scoring the position of the proboscis (mouthparts) from video recordings using event logging software. The position of the proboscis is defined by three different behavioral categories: (1) proboscis is extended and in contact with the solution, (2) proboscis is extended but not in contact with the solution and (3) proboscis is stowed under the head. Furthermore the speed of the proboscis retracting away from the solution is also estimated.
In the present assay the volume of solution consumed, the number of feeding bouts, the duration of the feeding bouts and the speed of the proboscis retraction after the first contact is used to evaluate the phagostimulatory or the deterrent activity of the compounds tested.
This new taste assay will allow researchers to measure how compounds found in nectar influence the feeding behavior of bees and will also be useful to pollination biologists, toxicologists and neuroethologists studying the bumble bee&#39;s taste system.

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.

Assay רומן ההתנהגות לחקור תגובות Gustatory של הפרט, חופשי-נע דבורים Bumble (<em&gt; בומבוס האדמה</em&gt;)

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

Using an Adapted Microfluidic Olfactory Chip for the Imaging of Neuronal Activity in Response to Pheromones in Male C. Elegans Head Neurons

The use of calcium indicators has greatly enhanced our understanding of neural dynamics and regulation. The nematode Caenorhabditis elegans, with its completely mapped nervous system and transparent anatomy, presents an ideal model for understanding real-time neural dynamics using calcium indicators. In combination with microfluidic technologies and experimental designs, calcium-imaging studies using these indicators are performed in both free-moving and trapped animals. However, most previous studies utilizing trapping devices, such as the olfactory chip described in Chronis et al., have devices designed for use in the more common hermaphrodite, as the less common male is both morphologically and structurally dissimilar. An adapted olfactory chip was designed and fabricated for increased efficiency in male neuronal imaging with using young adult animals. A turn was incorporated into the worm loading port to rotate the animals and to allow for the separation of the individual neurons within a bilateral pair in 2D imaging. Worms are exposed to a controlled flow of odorant within the microfluidic device, as described in previous hermaphrodite studies. Calcium transients are then analyzed using the open-source software ImageJ. The procedure described herein should allow for an increased amount of male-based C. elegans calcium imaging studies, deepening our understanding of the mechanisms of sex-specific neuronal signaling.

Using an Adapted Microfluidic Olfactory Chip for the Imaging of Neuronal Activity in Response to Pheromones in Male C. Elegans Head Neurons

The use of an adapted &#34;olfactory chip&#34; for the efficient calcium imaging of C. elegans males is described here. Studies of male exposure to glycerol and a pheromone are also shown.

באמצעות שבב חוש הריח של Microfluidic מותאם עבור ההדמיה של פעילות. עצבית בתגובה פרומונים בנוירונים הראש הגברי C. Elegans

The use of calcium indicators has greatly enhanced our understanding of neural dynamics and regulation. The nematode Caenorhabditis elegans, with its ...

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

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

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

SwarmSight: מעקב בזמן אמת של האנטנה חרקים תנועות רפלקס הרחבת חוטם באמצעות הכנה משותפת חומרה קונבנציונלי

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

Tracking Drosophila Larval Behavior in Response to Optogenetic Stimulation of Olfactory Neurons

The ability of insects to navigate toward odor sources is based on the activities of their first-order olfactory receptor neurons (ORNs). While a considerable amount of information has been generated regarding ORN responses to odorants, the role of specific ORNs in driving behavioral responses remains poorly understood. Complications in behavior analyses arise due to different volatilities of odorants that activate individual ORNs, multiple ORNs activated by single odorants, and the difficulty in replicating naturally observed temporal variations in olfactory stimuli using conventional odor-delivery methods in the laboratory. Here, we describe a protocol that analyzes Drosophila larval behavior in response to simultaneous optogenetic stimulation of its ORNs. The optogenetic technology used here allows for specificity of ORN activation and precise control of temporal patterns of ORN activation. Corresponding larval movement is tracked, digitally recorded, and analyzed using custom written software. By replacing odor stimuli with light stimuli, this method allows for a more precise control of individual ORN activation in order to study its impact on larval behavior. Our method could be further extended to study the impact of second-order projection neurons (PNs) as well as local neurons (LNs) on larval behavior. This method will thus enable a comprehensive dissection of olfactory circuit function and complement studies on how olfactory neuron activities translate in to behavior responses.

Tracking Drosophila Larval Behavior in Response to Optogenetic Stimulation of Olfactory Neurons

This protocol analyzes navigational behavior of Drosophila larva in response to simultaneous optogenetic stimulation of its olfactory neurons. Light of 630 nm wavelength is used to activate individual olfactory neurons expressing a red-shifted channel rhodopsin. Larval movement is simultaneously tracked, digitally recorded, and analyzed using custom-written software.

תגובת פרוטוקול חוטם הרחבה לחקירת פלסטיות התנהגות בחרקים: בקשה ליסוד, ביו רפואית, ומחקר חקלאי

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

תגובת חוטם הרחבה (PER) Assay ב תסיסנית

פרמקולוגיה ההתנהגות של התניה קלאסית תגובת הרחבה חוטם ב דבורי דבש ( אפיס מליפרה)

מדידות אלקטרו ממערכת עש חוש הריח

הקלטה בו זמנית של אותות סידן מתא עצב לזהות התנהגות האכלה של תסיסנית melanogaster

שיטות הקלטה בעל מספר יחידות לאפיין את הפעילות עצבית בארבה (

התנהגות Assay עבור Mechanosensation של MARCM מבוסס משובט ב

Assay רומן ההתנהגות לחקור תגובות Gustatory של הפרט, חופשי-נע דבורים Bumble (

באמצעות שבב חוש הריח של Microfluidic מותאם עבור ההדמיה של פעילות. עצבית בתגובה פרומונים בנוירונים הראש הגברי C. Elegans

SwarmSight: מעקב בזמן אמת של האנטנה חרקים תנועות רפלקס הרחבת חוטם באמצעות הכנה משותפת חומרה קונבנציונלי

מעקב אחר התנהגות זחל דרוזופילה בתגובה Optogenetic גירוי של חוש הריח נוירונים