アリゾナ州立大学;この研究は、NIH NCRR（BHSにR01 RR014166）、NIH NIDCD（R01 DC011422 BHS共同PI）、米国農務省（BHスミス共同PI JトランブルPI）からの資金によってサポートされていました。学生を訓練するためのワークショップのための資金（ 図4のデータ）は、チリの科学財団によって提供された。

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The authors have no conflicts of interest to disclose.

このプロトコルは、PERプロシージャを使用して空調するための2つの信頼できる方法を提示した。これらは正常に27、21を採用されているいくつかの方法のうちの2つである。私たちは、それが一貫して信頼性があるとして、さらには異なる実験者全体で、PERを使用して、すべての実験的研究のための方法2使用している。 同じ基本的な手順が異なるコンディショニング刺激と異なる行動反射の使用を含むミツバチ、との研究の多くの異なる種類に適応されています。また、脳13,14,30、および調節および行動15,16,31の分子遺伝学的拠点に28,29の学習の違いの遺伝的基礎の調査、嗅覚と記憶の生理学的相関にリンクされている。そのため100年以上前にカール·フォン·フリッシュによる最初の研究を始め、ミツバチへの嗅覚学習の生態学的関連性、高度な知識の<suのp&gt; 31、PERの結果は容易にコロニーの生存ニーズに連結することができる。最近では、それは農薬や環境有害物質17の亜致死行動効果を調査するために、農業研究に適応されています。 基本的な手順は、他の種の問題を調査するために適用することができるという点で強力​​である。二つの蛾の種、 たばこスズメガとスポドプテラ·リトラリスは 、匂いの識別および各種の嗅覚学習能力32,33の神経基盤を調査するために、PERの研究に使用されている。ミバエとPER実験はchemosensationに関与する分子シグナル伝達カスケードに多くの洞察を提供し、34の学習している。あたりは最近、ノミ（Rhodniusのprolixus）35、重要な病気のベクトルに慣れを研究するために使用されています。 一般的には、この手順は方法の変化にロバストである。 Dの使用ifferent方法は、おそらく、治療群間の同じ相対的な差を生成する。比較的簡単な手順にもかかわらず、いくつかの問題が常に臭気蔗糖の関連付けを学習するからミツバチを防ぐことができます。次のトピックでは、プロトコルとPERコンディショニング中に発生する可能性のある一般的な問題のいくつかの可能な変化があります。 コンディショニングプロトコルにおける試験の数とタイプに関する考察任意の学習プロトコルは、取得段階での試行回数にミツバチの露出が必要になります。この数は、主にタスクの難易度によって異なります。ミツバチは、単一の裁判の後、簡単なタスクを学ぶことができますが、それらは長期記憶形成を誘導するために、少なくとも3回の試験を必要としています。予想されたように、ミツバチが十分に困難な課題を学習するためにかなり多くの臨床試験が必要になります。一般的には、ミツバチがもはや大幅に改善しないそれを超える試行の最大数がありますIRパフォーマンス。この最大値は、特定のタスク、匂いの種類と濃度、およびショ糖濃度に依存する。 異なる臭気を有するトライアルつ以上のタイプを使用する場合、臭気のプレゼンテーションの単純なシーケンスを記憶する代わりに、臭気36との間の違いを学習するからハチを維持するために擬似ランダム·シーケンス内の異なる試行型を提示する。これらの擬似ランダム·シーケンスでは、臭気タイプごとに試験が同数のがなければならない。また、一臭気が先行し、同じ匂いが続くタイプ、または他の匂いのいずれかの試験の確率は、すべての臭いのために等しくなければならない。 ABBABAAB： - AとB - 2臭いについては、次のシーケンスを使用しています。 8件の試験にわたって各臭気を4回提示される。各臭気のための臨床試験の所望の数に到達するために同一の配列を連結します。 関係なく、実験的なデザインの、ままでなければならないいくつかのパラメータがあります学習を最適化するための定数。 CSと米国との間の重なりは、効果的なコンディショニングのために重要である。試行間間隔（ 図1、表1）は一定であるとムラや短すぎるか長すぎる試行間間隔が著しくコンディショニングプロトコール1の有効性に影響を与えることができるので、最適化される必要がある。 行動試験トライアルの重要性と設計上の考慮事項 CSと米国が一緒に提示されている実験の「捕捉段階」中に記録された応答は、便利です。しかし、匂いの提示条件は別の裁判のいずれかのタイプとは異なる場合があることに注意してください。補強試験中に、ショ糖、続いて臭気がハチの応答に影響を与えることができる視覚刺激（ショ糖液滴を送達するための装置の移動）に関連して提示される。そしてハチはわずか3秒を持っている（; 図1匂い刺激マイナススクロースを発表した1秒オーバーラップの4秒）の応答を示すための。実験は2匂いを区別するために学んで蜂が含まれている場合（ 例えば 、補強及び補強されていない）、別の試験に提示され強化されていない臭いが報酬提示の視覚刺激せずに発生し、ミツバチが応答する完全な4秒を持っている。したがって、2つの匂いに対する応答は、取得中に完全に比較することはできません。いずれのコンディショニングプロトコルで、取得カーブ1のみに依存しません。より良いミツバチが学んだことを確認するために、全ての刺激の試験は、同一の条件下で行われることが保証もない臭いが補強されている間の強化されていないテスト一連の試験を、ご紹介します。 実験の具体的な目的に応じて、テストはエアコン臭やエアコン外径を持つ一連の試験の単一のテストトライアルで構成することができますあるいは、または調整され、新たな臭気の組み合わせ。エアコン臭の単一のテストトライアルはミツバチが「エアコンの臭いを覚えているかどうかの単純なアッセイを提供する。ただし、最初のテストトライアルへの応答は、ミツバチのモチベーションレベルだけでなく、エアコンの臭いの彼らのリコールを反映することができる。試験一連の試験、エアコン臭気または馴化および1つ以上の新規な臭気の単一一連のテストの消光一連の試験のいずれか、また記憶を評価するために使用することができる。絶滅一連の試験は、ミツバチが「エアコンの関連付けを覚えてどのように強く評価することができます。条件反応を消すために必要な試験が、より多くのリコールも強い。空調や小説臭いのシングル一連のテストは、またエアコンの臭いの特異性ハチ &#39;記憶を評価することができます。 これは、同じ時点で対照群と処置群の両方を調整し、テストするためにも不可欠である。比較例すぐに長い期間のために開催されたハチのコンディショニング後に蜂のパフォーマンスを覆うと理由飽食にミツバチを供給することにより、ショ糖、米国への露出の問題である。例えば、長い間隔の後にパフォーマンスの低下は、メモリ崩壊が原因であるか、結果があいまいなことによる米国への未強化の曝露によって誘発される動機づけ状態および/または学習の変化である可能性があります。したがって、治療群の性能は、常に調整され、同じ時点で試験した対照群と比較して判断すべきものである。 臭気濃度およびIntegrity 匂い（CS）の濃度と完全性が損なわれることができるいくつかの方法がある。臭気配信に最も普及している問題は、使いすぎた（ 図2）からの臭気カートリッジの枯渇である。この落とし穴を回避するために、カートリッジを10〜12の使用（5ミツバチのグループを持つすべての2または3試験）を交換してください。また、使用することが重要です使用済みカートリッジは差動で枯渇する可能性があるので、テスト試験の新鮮なカートリッジを見出し、本不等匂い刺激。別の一般的な問題は、それを完全にクリーニングすることなく、複数の臭気のためにカートリッジを使用することに起因する臭気カートリッジ汚染である。汚れていたり、汚染された空気の流れも意図せずに、​​追加の嗅覚刺激を（活性炭フィルタは、バックグラウンド汚染を防ぐことができます）を導入することができます。臭気に対する生理的応答の測定と調節PER結合する場合に、特に問題となる。漏洩臭気カートリッジは匂い刺激の顕現性を低下させる試験が始まる前にミツバチが臭気にさらされているので、問題を提示する。バルブが人為的に意図された臭気にハチ」の応答を低減すること、開いたときに臭気の配信のための空気供給にルーズフィッティングはほとんど、あるいは全く臭気配達になることがあります。 ショ糖溶液と無条件刺激（報酬） Aマウントは、米国として使用ショ糖溶液の濃度、および完全性は、実験の成功に不可欠である。コンディショニングは、US 37として使用されるスクロース水溶液の量及び濃度の関数である。方法2で使用されるマイクロシリンジは、（0.2μLまで）非常に精密な米国の配信の制御を可能にし、私たちは説明した両方の方法のためにそれらを使用することをお勧めします。爪楊枝（方法1）の使用は、以下の予算を持つフィールドに大きな人のグループ、仕事の訓練中に、などの高価なシリンジを使用することができない状況のために適切である。タイミングはショ糖の蓄積（及び納入濃度）を回避するために、爪楊枝の定期交換で維持されているように、方法1を注意深く実装がある限り大丈夫です。しかし、爪楊枝を使用して正確に制御および調整研究1のために重要である量およびUSの大き送達を推定することはより困難である。に必要とされるショ糖の濃度タスクの難しさとハチの内部状態や時期に依存することが条件付け関連付けを学習する動機ミツバチを維持するのに十分な報酬を提供する。より困難なタスクがハチ &#39;成功したタスクを学習するためのより高いショ糖溶液を必要とします。実験中にミツバチの健康と報酬の認識に影響を与え、溶液の完全性を損なうであろうとしても5℃ のショ糖溶液中での金缶の蓄積、。それは、数日おきにソリューションを交換するのが最善です。 高精度、タイミング、およびCSの一貫性と米国の配達 PER手続きの適正な実施についての最も重要な問題、またはそのことについては、コンディショニング手順は、精度、タイミングとCSと米国デリバリー（ 図1）の一貫性を必要とする。手順に慣れていない研究者は頻繁に一方または両方の刺激の配送について不正確である。 ISIのそれは、CSの重複を可能にするために失敗し、米国が悪いコンディショニング性能をもたらす。 PLCは、臭気の配信開始後、ショ糖3秒を配信する実験者のための可聴信号を自動化します。調べでは、信号の後に迅速な配達のためのミツバチの近くにショ糖/水滴を保持する必要があります。これらの手順は、一貫性のあるISIを同伴するのに役立ちます。空調アリーナによってストップウォッチを配置すると、裁判の都合の良いときの配置を可能にするだけでなく、刺激の分娩前と後の両方の分野でミツバチ」時間を監視する。そうすればITI年代は比較的一貫していることができ、全体の手順は、制御されたペースで実行することができます。長すぎるITIの短すぎるのは、たとえば1分以内、または貧弱なコンディショニング性能1につながることができます。 ミツバチパフォーマンス上、季節的、環境的、文脈効果ミツバチのパフォーマンスが大幅にその周囲に影響され得る前および条件付けの間の両方。多くの場合、季節の移り変わりが付属して温度や食料の入手可能性の変動が学ぶためのミツバチのモチベーションが変更されます。花が咲いているときは、研究室で空調関連付けを学習するミツバチ意欲が38減少します。コロニーが強調されている場合には - 極端な温度、食糧不足、または疾患に関連するストレスから - ミツバチが &#39;内部の学習性能の低下が表示されます。ミツバチは、しばらくの間うまく学ぶが、そこにあまりにも病気のストレスや老化が時間とともに彼らの学習性能が低下する可能性があり、飛行の部屋に保管。条件付けの間のコンテキストはまた、ハチのパフォーマンスを低下させることができる。余分な臭い、移動、他の刺激は、実験的な刺激からミツバチをそらすことができます。この問題を回避するには、合理的に一貫性のある、単純化された視覚的なコンテキストを維持。 遺伝子型と経験は、PERのパフォーマンスに影響 &lt;Pクラス= &quot;jove_content&quot;&gt;ミツバチの労働者が原因タスク特化、遺伝子型、または他の環境要因20の任意のコンディショニング手順でパフォーマンスがかなり異なる場合があります。したがって、可能な限り、個体間のばらつきを低減するために、実験に使用される動物のタイプを標準化することが重要である。彼女は多くの異なったドローンと交配を意味し、オープン交尾女王率いるコロニーでは、労働者は父方の遺伝子型が異なります。遺伝的背景は、感覚応答39と学習性能29の劇的な違いにつながることができます。機器によって、単一の無人機28から精子によって受精女王率いるコロニーを使用すると、この個体間のばらつきを低減します。 上記のプロトコルは、巣の入り口からミツバチの労働者を収集するための方法を含む。しかし、これらのミツバチは、年齢や行動タスクに関して互いに異なる。彼らは（inexperien若いかもしれCED）以上（より経験豊富な）飼料収穫機。彼らは第一の配向便を作る若いミツバチかもしれません。それとも、ガード蜂かもしれません。彼らは大人（年齢のために制御するために）、および/またはそれらは（経験のために制御するために）餌始めるなどとして浮上としてばらつきを低減するために、いずれかの速乾性エナメル塗料やマーキングタグでミツバチをマーク。その後、数日後、コンディショニングのための顕著なミツバチを集める。看護行動に従事している労働者は、ハイブ内のフレームから採取することができる。彼らは餌と内側幼虫の世話をするためにひな細胞中に頭を挿入すると、看護師は、積極的に識別することができる。 PERコンディショニングのためにヴァージンクイーンやドローンを使用するワーカーミツバチに加えて、バージンミツバチ女王とドローンは、容易に性能28の学習において異なるミツバチの遺伝的系統を開発することを目的と研究のためのPER手順で調整することができる。ヴァージン女王は目の後すぐに収集する必要がありますEYは蛹化から出現し、麻酔なしで拘束ハーネスに直接入れ。コロニー内部のひなコームか​​ら収集若い、未熟ドローンは、一般的に学ぶことがモチベーションではありません。彼らはフライトを交配始めた後は、無人偵察機は、容易にPERタスク28を学ぶ。彼らは、相手の飛行から戻るように収集され、女王を飼育するために使用コロニーの小さなケージに一晩維持されるべきである。彼らにコンディショニング前日を活用しようとしないでください。彼らはハーネス一晩でよく生存しない。数時間前にエアコンの無人機は、ケージから収集され、麻酔なしで拘束ハーネスに入れることができる。 結論このPER手順は、メソッドのように、PER実験を設計するための出発点に達する。プロトコルはPERほとんどが概説された手順、実験とaccommodatの具体的な目標を実現するために何らかの方法で変更されることが必要になります電子複数の処置群。これは、実装が容易です。しかし、適切な実装を詳細かつ実践に注意を払う必要があります。一度それが異なる昆虫種にはいくつかの基礎および応用研究プログラムのための研究ツールとして追加するための強力な手続きでできるマスタリング。

多くの昆虫は、生態学的に関連した刺激について学び、彼らはその後、自分の環境で新しい予測関係に適応するために、これらの刺激に対する彼らの行動反応を変更します。いくつかの異なるメカニズムが、この行動の可塑性の根底にある（ 例えば 、非会合、連想/パブロフ、およびオペラント/ 1インストゥルメンタル）。可塑性のこれらのタイプは、刺激がや行動は、食品の発生、メイト、または危険などの重要なイベントに関連している方法が異なります。可塑性のこれらの形態を理解することは、神経系は新しい思い出2をコード化するためにどのように変化するかの基礎研究のために非常に重要である。それは重要な病気のベクター（ 例えば 、ツェツェバエや蚊）と作物生産（ミツバチ）や害虫のいずれかとして、農業的に重要であり、昆虫である昆虫の適応行動を理解するためにも重要である。 どんなアニムに行動の可塑性を研究らは、フィールド1は達成できない変数の数以上の実験制御のレベルが必要です。これは、より制御された条件下で使用することができる強固なコンディショニングプロトコールを開発する必要が、依然として自然条件下での挙動に関連する。ミツバチ（ ミツバチ ） は 、行動の可塑性3,4の制御された分析を行うためのプロトコルを開発する方法のための優れたモデルです。ミツバチでのテングザルの拡張応答（PER）は、ミツバチが糖液と触角刺激に応答してその口吻を拡張している自然な行動の反射である。ミツバチが花に蜜を見つけたときに、通常の採餌行動時には、PERが発生します。幸いなことに、ミツバチは、容易に実験室でのこの単純かつ容易に定量挙動を示すことになる。これは、制御された環境で、この生態学的に関連する挙動5に影響を与えるメカニズムを研究することを可能にする。 CA PERnはまた可塑6の根底に行動および神経機構を明らかにするように設計された異なる処理条件の下で、刺激の知覚、学習および記憶を調査するためにコンディショニングプロトコル内で使用される。 桑原7による最初の研究以来、PERコンディショナーは、広く非会合、連想とミツバチ8における行動の可塑性の根底にあるオペラントメカニズムを解明するために用いられてきた。これらのメカニズムは、自由に飛んでいるミツバチ9の研究で明らかになったものと同一である。自由に飛んでいるミツバチの研究は違って、PER調整プロトコルは、電気生理学10,11または脳の生細胞蛍光イメージング12-14と結合することができる。また、PERプロトコルはそのようなneurなどのネットワークの特定のコンポーネントの役割についての仮説をテストするための薬理学的または分子遺伝学的治療を介した神経経路の実験的操作を可能にomodulators 15,16。 PERプロトコルも、環境条件だけでなく、健康への毒素やミツバチ17の採餌効率の亜致死影響を評価するための重要な方法を提供してきました。 この手順は、並列の2つの臭気送達方法を記載する。方法1は、臭気およびショ糖の報酬を提示するための安価で技術的に簡単な方法を提供し、臭いや無条件刺激（ショ糖）配送のバージョンです。この方法は、基本的な訓練のために良好であり、自動化ができない場合。それは、教室や授業研究室にこの技術を導入するための優れた方法です。より困難なタスクと匂いの知覚、学習または記憶の結合された生理学的評価を伴う実験のためのコンディショニング中には、正確かつ精密な刺激の開始、持続送達のタイミングを調節することが非常に重要である。最も信頼性の高い刺激の配達は、臭気の配信aを自動化する手段を使用するND報酬配送の正確な方法。方法2は、自動臭気の配信と、より正確なショ糖の配信を採用しています。それは、技術的にはより洗練されたで、方法1よりも初期セットアップのためにもっと必要としますが、それを大幅に調整するために用いた刺激のタイミングと量の一貫性を高め、可能な限り使用されるべきである。

<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

昆虫は生存のための重要なイベント（ 例えば 、食品、仲間、脅威）と、それらの刺激を関連付ける経験を通して刺激に対するそれらの応答を変更します。昆虫が顕著な関連付けを学習し、これらのイベントにそれらを関係を通して、いくつかの行動のメカニズムがあります。これは、農業のために有益である昆虫を支援することを目的に向けてのプログラムでこの行動の可塑性を理解することが重要です。この理解はまた、疾患ベクターおよび害虫として作用する昆虫によって作成された生物医学的及び農業の問題に対する解決策を発見するために使用することができる。テングザルの拡張レスポンス（PER）コンディショニングプロトコルは、彼らがどのように認識しているか研究し、蜜や花粉資源の生存のためのコロニーのニーズを知らせる花の臭い、について学ぶために50年以上前にミツバチ（ ミツバチ ）のために開発された。 PER手順はいくつかの異なる生態学的に関連するメカを研究するための堅牢かつ簡単に採用フレームワークを提供行動可塑性のニズム。これは、いくつかの他の昆虫種および他の行動反射神経との使用に容易に適合可能である。これらのプロトコルは、容易に電気またはバイオイメージングを介してCNSに神経活動を監視するため、または標的神経調節経路を操作するためのさまざまな手段と組み合わせて使用​​することができる。これは、急速に環境ストレス、毒素または殺虫剤によって引き起こされる行動に対する亜致死効果を検出するための堅牢なアッセイである。 私たちは、PERプロトコルは2つの手順を使用して実装するのは簡単であるかを示す。一つは、学生のための、または実験的治療の効果の迅速なアッセイのための実験室での運動などに適しています。もう一つは、行動のコンディショニングに関する研究のために重要である変数のより完全なコントロールを提供します。私たちは、バイナリはい/いいえから吻拡張の待ち時間と期間のような、より連続的な変数の範囲で行動反応にはいくつかの対策がhypotheseテストするために使用する方法を示して秒。そして、私たちは、彼らが最初に手順を使用する場合、研究者は、一般的に遭遇するいくつかの落とし穴を説明します。

私たちは、上記のPERプロトコルの使用の2つの例を提示する。最初の例では、ミツバチがCS 5,24,25として使用臭気分子類似性の関数として異なる匂いを知覚する方法勉強する方法2を利用した。第二には、方法1と研究室に空調実験ごとに使用し始めたときに注意しなければならない注意事項のいくつかの使用例である。 あるよう、本研究は、13または電気生理学的には26を解析し、生体イメージングと一緒にミツバチと蛾の嗅覚「知覚空間」を記述するために使用されてきた。ミツバチは、（N = 20）12フォワードペアリングコンディショナートライアル（ 図3A）を介して、ショ糖の補強と、付臭剤デカナールを関連付けるために調整した。ミツバチの約10％が正常である最初の試験、に「自然に」答えた。 responde割合その後ミツバチの100％が五裁判と後続のすべての裁判に応答するまで、次のいくつかの臨床試験の経過とともに増加dは。いくつかの研究は、応答におけるこの増加は、いくつかの重要な制御手順3に転送するペアリング状態（ 図1）相対的に特異的であることを示している。アクイジション·フェーズの後、各ミツバチは匂いCSにし、体系的に分子構造中のCSは異なっいくつかの他の匂い物質への暴露を関与補強されていないテスト一連の試験（ 図3B）、を行った。ミツバチは、CSに最も強く反応した。他の匂い物質に対する応答は、少なくともCSのような匂い物質に対する最低の応答と、構造の体系的な変化の関数として減少した。 図4では、方法1を使用して、ミツバチを調節する方法を学生が最初に、学習したもので、最近のワークショップの結果は、例示されている。学生モミ<html> tはショ糖の補強（ 図4A）との上位ペアリングmethycyclohexanone（MCH）またはオクタノール（OCT）によるミツバチを条件付け。パーセント応答は最初の裁判に低かったとミツバチが臭気蔗糖関連を学んだことを示して、その後の試験に増加した。ミツバチは、学生のさまざまなグループ間の馴化関連を学んだ程度の差があった。われわれの経験では、違いがこれらの種類は、メソッド（方法1）での不正確な要素に、あるいは実験者のトレーニングレベルに、CSとした臭いが原因である可能性があります。第3のケースでは、パフォーマンスはすぐに実験者」の増加の経験を持つ、より一貫性になる。コンディショニング後、各ミツバチは、各臭気で二回試験した。予想通りに10月またはMCHのフォワードペアリングで調整していたミツバチの群では、応答は、エアコン臭（ 図4B）に最も強かった。 <html> ENT &quot;&gt; 10月にペアリングを前方に経験したミツバチの第2のグループは、臭気10月後方ショ糖とペアにされた別のグループと並行して調整した。後方ペアリングが実証する制御手順のいくつかの種類の一つである反応の増加そのような感作からの非特異的な覚醒として、別のプロセスに起因するペアリングを転送しないように固有のものです。後方のペアリングのために、ショ糖、米国および臭気CSが図1に示したものと逆の順序で提示されている。後方ペアリングからの取得データであるCRは、ショ糖のプレゼンテーション後の臭気、CSのプレゼンテーションを与え採点することができないため、図示していない。連想コンディショニングのために予測されるように、10月に応答レベルは、下位グループ（ 図4C）に転送ペア、グループの相対で高かった。 7fig1highres.jpg &quot;幅=&quot; 500 &quot;/&gt; 図フォワードペアリングを使用して調整するための実験計画の1ダイアグラム。この図で使用される用語の定義については、表1を参照してください。（A）CS（臭い）が先行し、米国（ショ糖/水溶液）と重なっている。示さCSと米国との関係は、コンディショニングミツバチと蛾に最適です。しかし、最適なISIは、コンディショニングプロトコルおよび動物種1に依存することができる。（B）の内訳とCS、CR、米国、およびURの相対的なタイミング。米国の発表の前または補強されていない「試験」試験中にいずれかが発生しCRが実験プロトコルの従属尺度である。 <img alt="図2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51057/51057fig2highres.jpg" width="500" /> 図2のカートリッジの再利用による臭気枯渇。これらのデータについては、臭気のカートリッジであったセットアップヘキサノールを使用してテキストを参照してください。ヘキサノールは、一般PER研究におけるCSとして使用される。しかし、枯渇の実際のレートは、臭気や溶剤に依存することになる。カートリッジは、4秒（40の用途に等しくなる標準実験で5ミツバチ/トライアルと仮定して）8回の試行毎分に一度使用された。 PER実験の比較的標準的であった、示された溶媒中の希釈液を、2.0Mの（A）と0.2 M（B）であった。（A、B）は臭いは、第1および固相への吸着による第八裁判後にサンプリングしたその後ガスクロマトグラフ上に脱着しマイクロ抽出（SPME）ファイバー。ピーク下相対面積は両溶媒のための第1〜第8トライアル相対した後、両方の濃度について高かった（ウィルコクソンのマッチドペア符号付き順位検定p &lt;0.05 [*]以上）、あまり臭いがカートリッジから配信されたことを示しているカートリッジは、多数回使用された後（C、D）は 、同じデータがちょうど第八のtrを示す<html>拡張され、y軸にIAL。これは、枯渇が鉱油ヘキサンに対しては少し大きいだけ低い濃度であったことを示している。 <img alt="図3" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51057/51057fig3highres.jpg" width="500" /> CSとコンディショニングの方法2として、デカナール使用して図3の取得およびテスト。 （A）トライアル·バイ·トライアル12フォワードペアリング試験（ 図1）上の寛解（CR）。データは5ミツバチずつの4グループにエアコンはn = 20、ミツバチからのものである。 ISIは3秒であり、ITIは6分であった。（B）炭素鎖の長さ及び/又はカルボニル炭素の位置によってデカナール異なる臭気を用いた非強化の試験。匂いは、4つのグループ間でランダム化された直列に発表されたとCRの絶滅を避けるために、デカナール（各二から三の試行）で強化された臨床試験が点在した。 常に &quot;&gt;：&quot; =キープtogether.withinページのFO」e_content <img alt="図4" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51057/51057fig4highres.jpg" width="500" /> ワークショップからの図4のデータは、その間の学生は （それぞれN = 23、15 Gpsの1及び2）、オクタノールに条件付けミツバチの三つのグループから、メソッドごと1（A）取得データを用いたミツバチを調整するように訓練された卒業生およびメチル（n = 10）に（B）の両方の匂いと補強されていない試験中のCR。 4グループ間でランダム系列で提示トライアル。ミツバチの二つのグループ内の両方の匂いと、（C）非強化のテスト、1フォワードがペア（GP 1、N = 23）と一つは、下位ペアた（n = 25）。 <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td> ターム（略称） </td><td> 定義 </td><td> 関連する例 </td></tr><tr><td>条件刺激（CS） </td><td> A最初はほとんど、あるいはまったく反応を誘発すると米国信号刺激</td><td>臭気</td></tr><tr><td>条件反応（CR）A </td><td>米国との関連の後にCSへの応答</td><td>テングザルEXTENSION </td></tr><tr><td>無条件刺激（US） </td><td>応答を誘発する生物学的に有意な刺激</td><td>ショ糖/水溶液</td></tr><tr><td>無条件反応（UR）A </td><td>米国への応答</td><td>テングザルEXTENSION </td></tr><tr><td>刺激間間隔（ISI） </td><td> CSの発症と米国の発症までの時間</td><td>ショ糖間隔に臭気</td></tr><tr><td>試行間間隔（ITI） </td><td>単一の動物のための連続した​​CS-USのペア間の時間</td><td>臭気の臭気（トライアルn）は（トライアルのn + 1）間隔</td></tr></tbody></table> 表1イムportant用語。団体、他のタイプのためにも、CRとURが同じである空調PERについては、これらの用語については、図1を参照し、CRとURが異なる場合が反射神経。 <a href="/files/ftp_upload/51057/BEE_4.avi" target="_blank">ムービー1。</a>それは臭いに反応するように調整された後のPERを実行ミツバチの映像。臭気発症後蜂約1.5秒のPER応答に注意してください。追跡ソフトウェアは、臭気の提示に応じて、触角の動きをマップしました。ビデオの右上隅にプロットされたラインは、実際の触角の動きを示している。二つのXの画面を示して触角の動きの下部にあるグラフ（左）とY（右）座標。ビデオに示すグラフの縦の線は、右、ライトON、PERに委ね、示して消灯し、後退を長い鼻。

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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.

昆虫に行動可塑性を調査するためのテングザルの拡張レスポンスプロトコル：基本、生物医学および農業研究への応用

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

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

34.2K ビュー.  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. 

ビデオ: 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.

ショウジョウバエにおけるテングザル拡張レスポンス（PER）アッセイ

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 ...

生物学

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.

ミツバチのテングザルの拡張レスポンスの古典的条件における行動薬理学（セイヨウミツバチ）

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

神経科学

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.

蛾嗅覚系の電気生理学的測定

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.

同定されたニューロンと摂食行動からカルシウム信号の同時記録キイロショウジョウバエ</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.

ローカスの神経活動を特徴づけるためにマルチユニット記録方法（<em&gt; Schistocercaアメリカーナ</em&gt;）嗅覚回路

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.

でMARCMベースのクローンのMechanosensationための行動アッセイ<em&gt;キイロショウジョウバエ</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.

小説行動アッセイ個人の味覚応答を調査するために、自由に移動バンブル蜂（<em&gt;セイヨウオオマルハナバチ</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.

適応マイクロ嗅覚を用いた男性c. の Elegans頭ニューロンのフェロモン応答における神経活動のイメージング

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: 昆虫アンテナの動きと共通の準備と従来のハードウェアを使用して吻伸展反射のリアルタイム追跡

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.

昆虫に行動可塑性を調査するためのテングザルの拡張レスポンスプロトコル：基本、生物医学および農業研究への応用

要約

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