Name: radio frequency identification and motion-sensitive video efficiently automate recording of unrewarded choice behavior by bumblebees
Uploaded: 2014-11-15T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 9 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Radio Frequency Identification and Motion-sensitive Video Efficiently Automate Recording of Unrewarded Choice Behavior by Bumblebees at JoVE.com

The experiments were supported by a grant from the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada to CMSP. We thank Koppert Canada for their bumblebee colony donations. Portions of this manuscript, including some figures and tables have been published in Naturwissenschaften11, and reproduced here with permission from Springer.

<ol>
	<li>Plowright, C. M. S., Evans, S. A., Leung, J. C., Collin, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+preference+for+symmetry+in+flower-na&#239;ve+and+not-so-na&#239;ve+bumblebees.">The preference for symmetry in flower-na&#239;ve and not-so-na&#239;ve bumblebees.</a> Learn. Motiv. 42 (1), 76-83 (2011).</li><li>Streit, S., Bock, F., Pirk, C. W. W., Tautz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automatic+life-long+monitoring+of+individual+insect+behaviour+now+possible.">Automatic life-long monitoring of individual insect behaviour now possible.</a> Zool. 106, 169-171 (2003).</li><li>Chittka, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+human+are+insects,+and+does+it+matter.">How human are insects, and does it matter.</a> Formosan Entomol. 31, 85-99 (2011).</li><li>Lihoreau, M., 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=Radar+tracking+and+motion-sensitive+cameras+on+flowers+reveal+the+development+of+pollinator+multi-destination+routes+over+large+spatial+scales.">Radar tracking and motion-sensitive cameras on flowers reveal the development of pollinator multi-destination routes over large spatial scales.</a> PLoS Biol. 10 (9), e1001392 (2012).</li><li>Brodbeck, D. R., Shettleworth, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Matching+location+and+color+of+a+compound+stimulus:+Comparison+of+a+food-storing+and+a+nonstoring+bird+species.">Matching location and color of a compound stimulus: Comparison of a food-storing and a nonstoring bird species.</a> J. Exp. Psychol. Anim. Behav. 21 (1), 64-77 (1995).</li><li>Srinivasan, M., Lehrer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporal+resolution+of+colour+vision+in+the+honeybee.">Temporal resolution of colour vision in the honeybee.</a> J. Comp. Physiol. A. 157 (5), 579-586 (1985).</li><li>Sokal, R. R., Rohlf, F. J., Freeman, W. 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> , (2011).</li><li>Lunau, K., Fieselmann, G., Heuschen, B., van de Loo, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+targeting+of+components+of+floral+colour+patterns+in+flower-na&#239;ve+bumblebees+(Bombus+terrestris;+Apidae).+.">Visual targeting of components of floral colour patterns in flower-na&#239;ve bumblebees (Bombus terrestris; Apidae). .</a> Naturwissenschaften. 93 (7), 325-328 (2006).</li><li>Lehrer, M., Horridge, G. A., Zhang, S. W., Gadagkar, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape+vision+in+bees:+Innate+preference+for+flower-like+patterns.">Shape vision in bees: Innate preference for flower-like patterns.</a> Phil. Trans. R. Soc. B. 347 (1320), 123-137 (1995).</li><li>Thompson, E. L., Plowright, C. M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+images+may+or+may+not+represent+flowers:+picture-object+correspondence+in+bumblebees+(Bombus+impatiens).">How images may or may not represent flowers: picture-object correspondence in bumblebees (Bombus impatiens).</a> Anim. Cognit. , (2014).</li><li>Orb&#225;n, L. L., Plowright, C. M. 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+flower-like+and+non-flower-like+visual+properties+on+choice+of+unrewarding+patterns+by+bumblebees.">The effect of flower-like and non-flower-like visual properties on choice of unrewarding patterns by bumblebees.</a> Naturwissenschaften. 100 (7), 621-631 (2013).</li><li>Leonard, A. S., Papaj, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=X&#8221;+marks+the+spot:+The+possible+benefits+of+nectar+guides+to+bees+and+plants.">X&#8221; marks the spot: The possible benefits of nectar guides to bees and plants.</a> Funct. Ecol. 25 (6), 1293-1301 (2011).</li></ol>

The authors have no competing financial interests.

טכנולוגית RFID מאפשרת למאה לומדים עובדים בודדים בקלות ודיוק גבוה, אבל המאפיינים של ההתנהגות שנרשמה שונים מתצפיות על ידי בני אדם והקלטות וידאו. התנהגות הבחירה הוקלטה על ידי ה- RFID יכולה להיות מתוארת כחקר פרחוני. זה קריטריון מאוד מחמיר של העדפה בהשוואה לקריטריונים המשמשים במחקרים אחרים, כגון גישה 8, כניסה למבוך זרוע 9,10, תגובת מחושים 8, או נחיתה על דפוס 11,12. על מנת להשוות את תוקפן של הגדרות התנהגות בחירה, וכדי לאמת את שיטת ה- RFID החדשה להתנהגות unrewarded, הקלטות וידאו של נחיתה נצפו בניסוי 2. כל אמצעי הבחירה אינם שווים: קריטריון RFID כפי שנמדדו על ידי כניסה פרחונית, הצביע על כך ש הרכוש החזותי של מיקום תבנית הוא חשוב יותר לבחירת דבורה, ואילו נתוני וידאו הצביעו על כך שהרכוש החזותי מסוג התבנית הוא חשוב יותר לבחירת דבורה. אחד האתגרים הכלליים בלימוד שלא נלמדה התנהגות בחירה הוא שזה קשה מאוד למשוך פרח נאיבי, דבורים לא מאומנים לפרחים מלאכותיים שאינו מציעים שום אבקה או צוף. ואכן, רבים מהניסויים הקודמים נקטו אימון דבורים בסביבת הבדיקות בגירויים שהם חשבו להיות רלוונטיים להתנהגות בחירה בגירויי בדיקות. RFID והקלטות וידאו תנועה רגישה להתגבר על מכשול זה על ידי מתן אפשרות הקלטה רציפה, 24 שעות ביום, ללא הפיקוח המתמיד של החוקר, ועל ידי הגדלת גודל המדגם 15-20 דבורים לכמה מאה דבורים. בעוד בחירות unrewarded על ידי דבורים לא מאומנים יישארו נדירה, פרמטרים עיצוב ניסיוני החדשים אלה הופכים את התצפית אפשרית. שיפורים נוספים המוצעים על ידי שתי הטכניקות הללו כוללים חיסול של הטיה מדגם, שיפור התוקף חיצוני, ומעקב אחר הבדלים אישיים. Samplהטיה דואר עשויה להיות הציגה כאשר לומדים רק כתריסר דבורים במושבה. ישנם הבדלים משמעותיים במוזרויות התנהגותיות פני עובדים בודדים אפילו בתוך אותה המושבה שסביר שלא נענו משום שרק עובדים אלה הם נצפו שיקרו &quot;לשתף פעולה&quot; עם החוקר בזמן נתון. לומד 15-20 דבורים במושבה של 300 או יותר דבורים, מייצג קטן כמו 5% מהמושבה הכוללת, שבו ההטיה מקרה של דגימה עשויה להיות משמעותית. תיוג והתבוננות בהתנהגות של כל העובדים מבטלת את הבעיה לחלוטין. מספר אפשרויות גירויים בו זמנית גם ניתן להשפיע. הצענו אפשרויות בינארי בניסוי שלנו מסיבות טכניות, אבל בחירה יחידה או כמה עיצובי בחירה הן גם אפשרית. במונחים של תוקף חיצוני, לומדים דבורים בסביבת מעבדה באופן מסורתי מלאכותי במידה רבה, שפגע ביכולת ההכללה של תוצאות. לדוגמא, חוקרי יחסי הציבור היו צריכים להיותesent לאיסוף נתונים, דבורים נאלצו לחפש מזון בסביבת בדיקות אחת לאחת, ובדיקה הייתה מוגבלת לחלון זמן קטן. הטכניקות החדשות שתוארו במאמר זה להסיר את המגבלות מלאכותיות הללו על ידי ביצוע התצפית ללא השגחה וללא מגבלות. לבסוף, הבדלים אישיים בהתנהגות יכולים להיות מתועדים כי אנחנו יכולים לבדוק אם אלה חזרו על עצמם החלטות על ידי דבורה בודדת או על ידי מספר דבורים. תנועה רגישה, יש לי מצלמות וידאו ברזולוציה גבוהה במרחב היתרון על פני טכניקות RFID במונחים של הגמישות של עיצובי גירויים: הופעתו של גירוי חזותי יכולה להיות כמעט בכל צורה ואופן כל עוד זיהוי של הנושא יכול להיות שנתפס על לפחות כמה מסגרות. עיבוד וידאו הוא קצת יותר זמן רב יותר מאשר העיבוד של נתוני RFID בגלל ההזדהות צריכה להיקרא על ידי החוקר, אשר דורש בדיקה ידנית של כל סרטון וידאו. אם עיצוב הגירוי החזותי יכול לענות על האילוצים של RFID קורא (כלומר, תגי RFID על הדבורה חייבים להגיע ללפחות 3-4 מ&quot;מ של קורא RFID), ולאחר מכן טכנולוגיית RFID יש יתרון על פני איסוף נתונים בקנה מידה גדולה אוטומטי. מחקר איכותני עלול ימשיך להיות מועדף על ידי ניתוח וידאו. כפי שניתן לראות בניסוי זה, קוראי RFID יכולים לצבור ערכות נתונים גדולות מאוד שאינו דורשת קידוד ידני. יתרונות מעט שונים הקשורים לכל טכניקה מציעים כי בעתיד הם יכולים לשמש באופן משלים. עתידם של שני הטכנולוגיות יכול להיות טמון בכימות המדויק של התנהגויות נדירות המתרחשות. לדוגמא, אפשרות סבירה אחת ליישומים עתידיים היא להעסיק את הטכניקות הללו בחממות ובסביבות יותר נטורליסטי אחרים. השילוב של נטורליזם ושליטה ניסיונית יאפשר התמודדות עם שאלות שלא היו אפשריים לענות לפני. באופן כללי, טכניקות אלה מציעים שתי דרכים חדשות להתבוננות בהתנהגות במחמירהצורה יעילה nd. RFID ווידאו תנועה רגישה הם צעד משמעותי קדימה לא רק עבור חוקרים לומדים מאביקים או חרקים, אך טכניקות אלו יכולות גם לפנות למדעני התנהגות אחרים.

בעיה מרכזית בלימוד שלא נלמדה התנהגות בחירה על ידי דבורים ודבורים היא שפרח-נאיבי, עובדים לא מיומנים לא בקלות להיכנס למקום שבו הבדיקות ניתן למדוד את העדפות. כתוצאה מכך, חוקרים רבים מסתמכים על טכניקה אידיאלית פחות מ: עובדים טרום הכשרה להאכיל בתוך חלל בדיקות מגירויים ניטרליים לכאורה, כי חוקרים רואים להיות שונה מהגירויים הניסיוניים. עם זאת, ניסויים שנעשו לאחרונה הראו כי גירויים שנחשבו לניטראליים (כלומר, גירויים שאינו משפיעים על המשך התנהגות בחירה בפגישת בדיקות) השפיעו על העדפות בדרכים בלתי צפויות 1. מערכות אוטומטיות הכוללות זיהוי בתדר רדיו (RFID) 2 והקלטות וידאו תנועה רגישה עשויות להציע הזדמנות לפתור את הבעיה הזו. מטרת המחקר הייתה כפולה: (1) בעיקר לתרום לספרות על העדפות פרחוניות שלא נלמדו על ידי דבורים, (2) ומשני לEValuate שתי מערכות מדידת בחירה, כפי שנרשם על ידי שני התקני הקלטה אוטומטיים שונים. שתי מערכות אוטומטיות 3 יושמו במחקר הנוכחי לצפות נלמדה התנהגות בחירה: RFID והקלטות וידאו תנועה רגישה. שני אלמנטים חיוניים של שני המערכות הם שבחירות אינן מתוגמלים, והתצוגה של רמזים חזותיים שונים ניתן להשפיע. וידאו תנועה רגישה (High Definition, הקלטה ברזולוציה mp 1) לא רק מאפשר תצפית רציפה של עובדים לחקור באופן חופשי בחדר טיסה, אבל הוא קריטי עבור התצפית היעילה של אירועים נדירים יחסית 4. שאלת המחקר בניסוי 1 נוגעת לאופן שונה מאפיינים חזותיים אינטראקציה כאשר מוצגים יחד. מחקר זה מבקש לבחון את החשיבות היחסית של מיצוב דפוס ביחס לסוג דפוס. (כלומר, דואר שור באמצעות עיצוב 2 x 2, רדיאלי (כלומר, שמש) וקונצנטרייםאתם) סוגי דפוס ממוקמים גם במרכז או שולי בפרחים מלאכותיים (ראה איור 1 לדוגמאות של גירויים). קוראי RFID בנויים לתוך גירויי פרחים מלאכותיים אלה שתוכננו במיוחד, ודבורים מקבלים תגי RFID מאפשר המאפשרים לנו להקליט כל עובד מתויג שנכנס לגירוי הפרחים המלאכותי. תצפית RFID עובדת על ידי מנגנון הקורא (שנבנה לפרחים המלאכותיים) שולח אותות בתדרי רדיו (13.56 MHz במקרה זה), שהם מווסתים על ידי הנוכחות של תגים פסיביים. הקורא יכול לזהות ולתעד את אפנון אות אלה, המשתנים מעט לאורך תגים המאפשרים זיהוי ייחודי תג. השאלות של ניסוי 2 הן משולשת. ראשון, הם פרח-כניסה, הנמדד על ידי ה- RFID, ונחיתה, כפי שנמדד על ידי הקלטות וידאו קריטריוני בחירה שווה ערך? בחירה נמדדת בנקודות שונות (נחיתה לוידאו, וכניסת פרחים לRFID), אשר יכול לתרגם אמצעים שוניםשל העדפה. שנית, מהי ההשפעה של מרכז לעומת פריפרית מיצוב? זה לא ידוע אם או לא עובדים היו בוחרים דפוס מרכזי אם שילוב המורכב משני דפוסים רדיאלי בעמדות שונות הוצגו (ראה איור 4). שלישית, מהי החשיבות היחסית של עמדת דפוס לעומת סוג הדפוס? במילים אחרות, יהיו דבורים לנחות על דפוסים מהסוג העדיף הדפוס, או עמדת הדפוס המועדפת? דבורים יכולים מעדיפים מרכזי-רדיאלי לדפוס היקפי-קונצנטריים, אבל ההעדפה יכולה להיות בגלל סוג התבנית או המיקום המרכזי שלה. בניסוי זה, שני משתני להתחרות זה 5 (ראה איור 4C, ד) אחר. בניסוי 2, השתמשנו הקלטות וידאו תנועה רגישה בגירויים דמויי פרח. פרחים מלאכותיים הונחו בתוך כלוב טיסה, ומצלמות וידאו בהבחנה גבוהה תנועה רגישה שהצביעו על הפרחים האלה מfront והעליון. באופן ספציפי יותר, שתי מצלמות וידאו הוצבו כדי ללכוד את הנוף החזיתי של כל אחד משני הגירויים בחלל הבדיקות. מצלמת וידאו נוספת הוצבה בין הגירויים להקליט מרחף התנהגות מלמעלה, ושנתפסה התנהגות משני פרחים מלאכותיים. דבורים זוהו באמצעות תגי מספר שאפשר לקרוא על קטעי וידאו בהבחנה גבוהה. ריחוף, התנהגויות antennation והנחיתה נצפו.

<table><tbody><tr><td>Miniaturized mic3 tags</td><td>Microsensys</td><td>mic3 TAG 64 bit RO</td><td>RFID tags to glue to bee</td></tr><tr><td>RFID reader 2k6 head</td><td>Microsensys</td><td>2k6</td><td>RFID readers built into artificial flowers</td></tr><tr><td>IP camcorders</td><td>Vivotek</td><td>IP8161</td><td>Motion-sensitive video recorders</td></tr><tr><td>Opalith Plattchen number tags and non-toxic glue</td><td>Beeworks.com</td><td>n/a</td><td>Number tags to glue to bees</td></tr><tr><td>Bumblebee Colony for Research</td><td>Koppert Canada</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Artificial flowers</td><td>N/A</td><td></td><td>Developed by campus biology shop</td></tr><tr><td>Artificial flower stand</td><td>N/A</td><td></td><td>Developed by campus biology shop</td></tr><tr><td>Flight room</td><td>N/A</td><td></td><td>Developed by campus biology shop</td></tr><tr><td>Laptop with Windows</td><td>Generic hardware / Microsoft software</td><td></td><td>Used to download RFID data</td></tr><tr><td>RS 232 to USB converter</td><td>Generic</td><td></td><td>Connect RFID reader to computer</td></tr><tr><td>Desktop</td><td>IBM</td><td></td><td>Used to transmit video data</td></tr><tr><td>Second NIC</td><td>Generic</td><td>10/100M NIC PCI</td><td>Used to transmit video data</td></tr><tr><td>Network hub</td><td>Generic</td><td>4-port</td><td>Used to transmit video data</td></tr><tr><td>High precision tweezer</td><td>SPI</td><td></td><td>Used to glue number and RFID tags to bees</td></tr><tr><td>Sugar</td><td>Generic</td><td></td><td>Used to mix with water to create sugar-water</td></tr><tr><td>Pollen</td><td>Any local apiarist</td><td></td><td>Fed to bumblebees</td></tr><tr><td>Marking cage with plunger</td><td>Beeworks.com</td><td></td><td>Aids tagging process</td></tr><tr><td>Honey</td><td>Generic</td><td></td><td>Used to mix with water ot create pollen paste</td></tr><tr><td>Bake clay</td><td>Sculpey</td><td></td><td>Stimulus for RFID</td></tr><tr><td>Clay shaping tools</td><td>Generic</td><td></td><td>Stimulus for RFID</td></tr><tr><td>White paper</td><td>Generic</td><td></td><td>Stimulus for Video</td></tr><tr><td>Laser printer</td><td>Generic</td><td></td><td>Stimulus for Video</td></tr><tr><td>Wood</td><td>Generic</td><td></td><td>Stimulus for Video -- attachment clip</td></tr></tbody></table>

radio frequency identification and motion-sensitive video efficiently automate recording of unrewarded choice behavior by bumblebees

אנו מציגים שתי שיטות להתבוננות בחירת דבורת התנהגות במרחב בדיקה מצורף. השיטה הראשונה כוללת זיהוי בתדר רדיו (RFID) לקוראים מובנים בפרחים מלאכותיים המציגים רמזים חזותיים שונים, ותגי RFID (כלומר, משיבים פסיביים) הדבוקים לבית החזה של עובדי דבורה. החידוש ביישום שלנו הוא שקוראי RFID בנויים ישירות לתוך פרחים מלאכותיים שמסוגלים להציג מספר מאפיינים חזותיים מובהקים כגון צבע, סוג הדפוס, תדר המרחבי (כלומר, &quot;עסקנות&quot; של הדפוס), וסימטריה (תדר המרחבי ו סימטריה לא מניפולציה בניסוי זה). בנוסף, הצגה ויזואלית אלה בשיתוף עם המערכות האוטומטיות היא מסוגל להקליט unrewarded ולא מאומנת התנהגות בחירה. השיטה השנייה מורכבת מהקלטת התנהגות בחירה בפרחים מלאכותיים באמצעות מצלמות וידאו בהבחנה גבוהה תנועה רגישה. Bumbיש לי lebees תגי מספר דבוק לthoraces לזיהוי ייחודי. היתרון ביישום זה על RFID הוא שבנוסף להתבוננות נחיתת התנהגות, אמצעים חלופיים של העדפה כגון ריחוף וantennation יכולים גם להיות שנצפו. שתי שיטות האוטומציה להגביר את השליטה ניסיונית, ותוקף פנימי כך שהוא מאפשר מחקרים בקנה מידה גדולים יותר, הלוקחים בחשבון הבדלים בין-אישיים. תוקף חיצוני הוא גם שיפור כי דבורים יכולים באופן חופשי להיכנס ולצאת מסביבת הבדיקות ללא אילוצים כגון הזמינות של עוזר מחקר באתר. בהשוואה לתצפית אנושית בזמן אמת, בשיטות האוטומטיות הן חסכוניים יותר ואולי פחות מועדות לטעויות.

<html> ניסוי 1: RFID נתונים כל 375 העובדים במושבה תויגו RFID, ו318 של עובדים אלו (85%) נכנס לטיסת כלוב בשלב מסוים במהלך המחקר. בסך הכל 197 (62% מדבורים שעזבו את המושבה) ביקר לפחות אחת מארבעת גירויי פרחים מלאכותיים. הגדרה של בחירה בחירה הוגדרה כעובדת שנכנסה לפרח המלאכותי (ראה איור 1). אנחנו כותרת התנהגות זו בשם &quot;חקר פרחוני.&quot; הגדרה זו של בחירה היא מחמירה יותר מאלה המשמשים בספרות, אשר, בהתאם למחקר, להשתמש בחלק שילוב של הריחוף, antennation או נחיתה. חיפושים פרחוניים הוא הגדרה מחמירה של בחירה מכיוון שהיא דורשת כי דבורים להשתתף לא רק לגירוי על-ידי ריחוף, antennating, ונחיתה עליו, אלא גם על ידי לחקור אותו. ניהול נתונים יש לי&gt; טכניקות RFID היכולת לאסוף כמות עצומה של נתונים ביחס לשיטות אחרות. ניסוי זה הופק 310,221 רשומות. תכנית מסד נתונים כמו MySQL היא כלי הכרחי כדי לאחסן כמות זו של נתונים ושאילתות SQL הן חשובות באותה מידה בשימוש כדי להקניט את התשובות לשאלות המחקר. לדוגמא, נושא אחד הוא ההגדרה של בחירה. קוראי RFID היו מוגדרים להקליט את נוכחותו של תג כל msec 1, אשר, במקרה של דבורים שנשארו בתוך הפרחים המלאכותיים לדקות או אפילו שעות, יכול לתרגם כמה אלף הקלטות. ההגדרה של בחירה שלנו הייתה ביקור שנמשך אלפית שני לפחות 1, אבל ביקור חדש לא ייחשב עד שהחוט הנוכחי של הקלטות נשבר על ידי לפחות הפסקת 1 דקות. סיכום של ניסוי טוב ארבעה משוכפל-של בדיקות התאמה בוצע בכל הבחירות מ&quot; המפגש הנאיבי &quot;של דבורים כדי להשוות p בחירהroportions לשווי תיאורטי של סיכוי 7. המפגש הנאיבי של דבורה מתייחס למצב הבדיקה הראשון שבה הדבורה &quot;השתתף&quot;. G-הבדיקות מגלות העדפה למיקום מרכזי (ראה טבלה 1) וסוג התבנית מעגלית. איור 4 מראה כי העדפת דפוס מבוטל כאשר הדפוס קונצנטריים ממוקם באופן מרכזי והתבנית המעגלית ממוקמת שולית. עם זאת, אם מיקום מוחזק קבוע כמו באיור 4 א וד, העדפת תבנית היא בכיוון דפוס רדיאלי. איור 4 מראה שהפרופורציות היחסית של בחירות הראשונות לכל תבנית לכל צירוף היו דומות לממדים שמוצגים לכל האפשרויות. <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/52033/52033fig4highres.jpg"/> תוצאות ניסויי RFID 4. איור. תדרי בחירה בtהוא ארבעה שילובי פרחים שונים בניסוי 1. גרף עמודות חום הכהה להציג את כל האפשרויות מההפעלה הנאיבית של הדבורה (ציר y בצד שמאל), והברים בצבע חום בהירים מצביעים על הבחירה הראשונה של כל עובד (ציר y בצד ימני ). ל, אבל עם כוח &quot;כל האפשרויות&quot; דפוסים דומים תכנית &quot;בחירה הראשונה&quot; גדול יותר סטטיסטי. התרשימים בר להראות שהמיקום של דפוסים חשוב יותר מאשר הסוג של דפוס. דפוס הממוקם במרכז הועדף גם אם סוג הדפוס מוצג דפוס קונצנטריים אחר פחות עדיף. כוכבית מצביעה שיעור בחירה, שהיא שונה באופן משמעותי מסיכוי. שים לב. * P &lt;.05, ** p &lt;.01, *** p &lt;.001. נתון זה שונה מet al אורבן. 11. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td rowspan="2"> תנאים </td><td colspan="3"> Pooled </td><td colspan="3"> ההטרוגניות </td><td></td></tr><tr><td> GP </td><td> DF </td><td> p </td><td> Gh </td><td> DF </td><td> p </td><td></td></tr><tr><td> מרכז-רדיאלי לעומת המרכז-קונצנטריים </td><td> 3.96 </td><td> 1 </td><td> 0.047 </td><td> 197.55 </td><td> 41 </td><td> 0.000 </td><td></td></tr><tr><td> היקפי-רדיאלי לעומת המרכז-קונצנטריים </td><td> 33.77 </td><td> 1 </td><td> 0.000 </td><td> 210.81 </td><td> 42 </td><td> 0.000 </td><td></td></tr><tr><td> מרכז-רדיאלי לעומת היקפי-קונצנטריים </td><td> 508.31 </td><td> 1 </td><td> 0.000 </td><td> 345.78 </td><td> 30 </td><td> 0.000 </td><td></td></tr><tr><td> היקפי-רדיאלי לעומת היקפי-קונצנטריים </td><td> 7.42 </td><td> 1 </td><td> 0.000 </td><td> 84.06 </td><td> 24 </td><td> 0.000 </td><td></td></tr></tbody></table> טבלת 1. </sטרונג&gt; היסקית סטטיסטיקה של RFID נתונים. ניסוי 1. טבלה זו שונה מאורבן et al. (2013) 11. p G מתייחס לסטייה משמעותית של חלק קבוצה מסיכוי, וh G מתייחס לבדיקות להבדלים אישיים ( כלומר, הטרוגניות). עיין בכתב היד לקבלת פרטים מלאים על המבחנים הסטטיסטיים. ניסוי 2: וידאו נתונים בסך הכל 264 בחירות נרשמו על פני ארבעה תנאים על פני שלושה מפגשי בדיקה. טבלה 2 מראה את מספר העובדים והבחירות תרמו מכל מושבה. הגדרה של בחירה נתוני וידאו מאפשר ההקלטה של ​​שלושה סוגים של התנהגות בחירה: ריחוף, antennation ונחיתה. בעוד ניתן לראות את כל שלושת הסוגים של התנהגויות, מרחף וantennation הוא difficuLT לקשר עם מספר תג בשל תנועות מהירות שמצלמות וידאו עם רזולוציה נמוכה, או במהירות נמוכה לא יכול להקליט. זה חיוני כדי להשתמש במצלמת וידאו בהבחנה גבוהה (אם כי זה לא היה זמין לנו, באופן אידיאלי מצלמת וידאו שיעור גבוהה מסגרת צריכה להשתמש כדי למזער את הטשטוש) כדי להבטיח מספרי תג שיופיעו רק במספר קטן של מסגרות ניתן לקרוא . שיטה זו הייתה בשימוש גם כדי להשוות את דפוסי בחירה בטכניקת RFID, אשר מזהה חקר פרחוני. שיקולי רגישות Motion אחת הסוגיות המרכזיות בייצור ניסוי מוצלח הוא התצורה של מצלמות וידאו התנועה רגישה. מצלמת וידאו כי הוא רגיש מדי ירשום יותר מדי נתונים שאינם מעשי ויכולים להיות מאוד יקר לעבד. לדוגמא, בתחילה מצלמת הווידאו שלנו היה מופעלת על ידי תנודות רגילות בבניין (למשל, אנשים שעברו במסדרון, המזגן, וכו &#39;), אשר הביא ל1R11; 2 נקודות של מידע תקפים לכל 150-200 קטעי וידאו שהוקלטו. מצד השני, שגיאה חמורה עוד יותר היא תצורת רגישות נמוכה, שיכול לפספס את נתוני מפתח. זה חיוני כדי להגדיר את כל מצלמות וידאו באותו אופן, אחרת, טעויות דגימה יכולות להטות את התוצאות. סיכום של ניסוי ארבעה טוב משוכפל של בדיקות התאמה נמצא שלושה ממדי קבוצה שחרגו באופן משמעותי מסיכוי, ושיעור כולל לא משמעותי אחת (ראה טבלה 3 ואיור 5). (1) התבנית חשובה: העדפה משמעותית למרכז-רדיאלי על הדפוס המרכזי-קונצנטריים נמצאה (ראה טבלה 3). (2) קבוצה של התבנית מעגלית פחות חשוב: ההצגה של שילוב רדיאלי המרכזי-רדיאלי והיקפי לא הראתה הבדל משמעותי מסיכוי. (3) המרכזי-רדיאלי והציוד נלווה-קונצנטריים הביאו העדפה חזקה לכיווןזה הדפוס המרכזי-רדיאלי. שילוב המרכזי-קונצנטריים והיקפי-רדיאלי שהושרו העדפה משמעותית לכיוון הדפוס ההיקפי-רדיאלי. תבנית שווא מיקום. הבדלים אישיים היו לא משמעותיים בכל ארבעת שילובים (ראה טבלה 3). <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/52033/52033fig5highres.jpg"/> . 5. תוצאות איור תנועה רגישה וידאו תדרי בחירה בארבעת שילובי פרחים שונים בניסוי 2. התוצאות מראות את החשיבות של סוג דפוס על מיצוב דפוס: דפוסי רדיאלי הועדפו גם אם הדפוסים הוצבו שולי. ערכים מצביעים על מספר האפשרויות של הדפוס מוצג. כוכבית מצביעה שיעור בחירה, שהיא שונה באופן משמעותי מסיכוי. שים לב. ** P &lt;0.01, *** p &lt;0.001. נתון זה שונה מ11 אורבן. <tablגבול e = &quot;0&quot; = cellspacing cellpadding &quot;0&quot; = &quot;0&quot;&gt; <tbody><tr><td rowspan="2"> תנאים </td><td> מושב 1 </td><td colspan="2"> מושב 2 </td><td colspan="2"> מפגש 3 </td></tr><tr><td> מושבה 1 </td><td> מושבה 2 </td><td> מושבה 3 </td><td> מושבה 4 </td><td> מושבה 5 </td></tr><tr><td> מס &#39;עובדים </td><td> 45 </td><td> 7 </td><td> 2 </td><td> 8 </td><td> 23 </td></tr><tr><td> מס &#39;של אפשרויות </td><td> 151 </td><td> 25 </td><td> 2 </td><td> 20 </td><td> 65 </td></tr></tbody></table> טבלה 2. תיאורית סטטיסטיקה של וידאו Data Motion-רגיש. סה&quot;כ בחירות נרשמו בפרחים המלאכותיים בניסוי 2 לכל מושבה, ומספרם של העובדים לקבל החלטות אלה. טבלה זו שונה מet al אורבן. 11. עיין בכתב הידלקבלת פרטים מלאים. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td rowspan="2"> תנאים </td><td colspan="3"> אקווה </td><td colspan="3"> ההטרוגניות </td></tr><tr><td> GP </td><td> DF </td><td> p </td><td> Gh </td><td> DF </td><td> p </td></tr><tr><td> מרכז-רדיאלי לעומת המרכז-קונצנטריים </td><td> 17.98 </td><td> 1 </td><td> 0.000 </td><td> 40.72 </td><td> 29 </td><td> 0.073 </td></tr><tr><td> מרכז-רדיאלי לעומת היקפי רדיאלי </td><td> 1.85 </td><td> 1 </td><td> 0.173 </td><td> 53.63 </td><td> 39 </td><td> 0.060 </td></tr><tr><td> היקפי רדיאלי לעומת מרכזי קונצנטריים </td><td> 6.57 </td><td> 1 </td><td> 0.010 </td><td> 26.31 </td><td> 27 </td><td> 0.500 </td></tr><tr><td> מרכז רדיאליים לעומת היקפי קונצנטריים </td><td> 18.18 </td><td> 1 </td><td> 0.000 </td><td> 41.92 </td><td> 37 </td><td>0.256 </td></tr></tbody></table> וידאו נתונים טבלה 3. סטטיסטיקה היסקית תנועה רגיש. ניסוי 2. טבלה זו שונה מet al אורבן. 11. P G מתייחס לסטייה משמעותית של חלק קבוצה מסיכוי, וh G מתייחס לבדיקות להבדלים אישיים ( כלומר, הטרוגניות). עיין בכתב היד לקבלת פרטים מלאים על המבחנים הסטטיסטיים.

Watch this Scientific Journal Video about Radio Frequency Identification and Motion-sensitive Video Efficiently Automate Recording of Unrewarded Choice Behavior by Bumblebees at JoVE.com

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

This video describes Radio-Frequency Identification (RFID) and motion-sensitive video recording methods to monitor choice behavior by bumblebees.

זיהוי תדר רדיו ווידאו Motion רגיש ביעילות אוטומציה של ההקלטה של ​​התנהגות unrewarded בחירה על ידי צרעות

We present two methods for observing bumblebee choice behavior in an enclosed testing space. The first method consists of Radio Frequency Identification ...

radio-frequency-identification-motion-sensitive-video-efficiently

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Neuroscience

10.9K Views.  University of Ottawa. This video describes Radio-Frequency Identification (RFID) and motion-sensitive video recording methods to monitor choice behavior by bumblebees. 

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

Early Metamorphic Insertion Technology for Insect Flight Behavior Monitoring

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

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

מותמרים החדרת טכנולוגיה מוקדמת לניטור התנהגות החרקים טיסה

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

Behavior

Automated Interactive Video Playback for Studies of Animal Communication

Video playback is a widely-used technique for the controlled manipulation and presentation of visual signals in animal communication. In particular, parameter-based computer animation offers the opportunity to independently manipulate any number of behavioral, morphological, or spectral characteristics in the context of realistic, moving images of animals on screen. A major limitation of conventional playback, however, is that the visual stimulus lacks the ability to interact with the live animal. Borrowing from video-game technology, we have created an automated, interactive system for video playback that controls animations in response to real-time signals from a video tracking system. We demonstrated this method by conducting mate-choice trials on female swordtail fish, Xiphophorus birchmanni. Females were given a simultaneous choice between a courting male conspecific and a courting male heterospecific (X. malinche) on opposite sides of an aquarium. The virtual male stimulus was programmed to track the horizontal position of the female, as courting males do in the wild. Mate-choice trials on wild-caught X. birchmanni females were used to validate the prototype's ability to effectively generate a realistic visual stimulus.

Video playback is a widely used technique in animal behavior. We created and evaluated a program that applies rules-based, interactive playback of 3-D computer animations in response to real-time, automated data on subject behavior.

ניגון אוטומטי של וידאו אינטראקטיבי ללימודי תקשורת של בעלי חיים

Video playback is a widely-used technique for the controlled manipulation and presentation of visual signals in animal communication. In particular, ...

A Precise and Autonomous System for the Detection of Insect Emergence Patterns

Existing systems to measure insect emergence patterns have limitations; they are only partially automated and are limited in the maximum number of emerging insects they can detect. In order to obtain precise measurement of insect emergence, it is necessary for systems to be semi-automated and able to measure large numbers of emerging insects. We addressed these issues by designing and building a system that is automated and can measure emergence of up to 1200 insects. We modified the existing &#34;falling-ball&#34; system using Arduino microcontrollers to automate data collection and expand the sample size through multiple data channels. Multiple data channels enable the user to not only increase their sample size, but also allows for multiple treatments to be run simultaneously in a single experiment. Furthermore, we created an R script to automatically visualize the data as a bubble plot, while also calculating the median day and time of emergence. The current system was designed using 3D printing so the user can modify the system to be adjusted for different species of insects. The goal of this protocol is to investigate important questions in chronobiology and stress physiology, using this precise and automated system to measure insect emergence patterns.

Measurement of insect emergence patterns requires precision. Existing systems are only semi-automated and sample size is limited. We addressed these issues by designing a system using microcontrollers to precisely measure the time of emergence of large numbers of emerging insects.

מערכת אוטונומית ומדויק עבור זיהוי דפוסי התגלות החרקים

Existing systems to measure insect emergence patterns have limitations; they are only partially automated and are limited in the maximum number of ...

Environment

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

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

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

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

מיזוג מישוש וניתוח תנועה של אסטרטגיות דגימת מחושים בדבורי דבש (<em&gt; תפיס mellifera</em&gt; ל &#39;)

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

Tracking Rats in Operant Conditioning Chambers Using a Versatile Homemade Video Camera and DeepLabCut

Operant conditioning chambers are used to perform a wide range of behavioral tests in the field of neuroscience. The recorded data is typically based on the triggering of lever and nose-poke sensors present inside the chambers. While this provides a detailed view of when and how animals perform certain responses, it cannot be used to evaluate behaviors that do not trigger any sensors. As such, assessing how animals position themselves and move inside the chamber is rarely possible. To obtain this information, researchers generally have to record and analyze videos. Manufacturers of operant conditioning chambers can typically supply their customers with high-quality camera setups. However, these can be very costly and do not necessarily fit chambers from other manufacturers or other behavioral test setups. The current protocol describes how to build an inexpensive and versatile video camera using hobby electronics components. It further describes how to use the image analysis software package DeepLabCut to track the status of a strong light signal, as well as the position of a rat, in videos gathered from an operant conditioning chamber. The former is a great aid when selecting short segments of interest in videos that cover entire test sessions, and the latter enables analysis of parameters that cannot be obtained from the data logs produced by the operant chambers.

This protocol describes how to build a small and versatile video camera, and how to use videos obtained from it to train a neural network to track the position of an animal inside operant conditioning chambers. This is a valuable complement to standard analyses of data logs obtained from operant conditioning tests.

מעקב אחר חולדות בתאי מיזוג אופרנט באמצעות מצלמת וידאו רב-תכליתי ביתית ו-DeepLabCut

Operant conditioning chambers are used to perform a wide range of behavioral tests in the field of neuroscience. The recorded data is typically based on ...

Simultaneous Long-term Recordings at Two Neuronal Processing Stages in Behaving Honeybees

In both mammals and insects neuronal information is processed in different higher and lower order brain centers. These centers are coupled via convergent and divergent anatomical connections including feed forward and feedback wiring. Furthermore, information of the same origin is partially sent via parallel pathways to different and sometimes into the same brain areas. To understand the evolutionary benefits as well as the computational advantages of these wiring strategies and especially their temporal dependencies on each other, it is necessary to have simultaneous access to single neurons of different tracts or neuropiles in the same preparation at high temporal resolution. Here we concentrate on honeybees by demonstrating a unique extracellular long term access to record multi unit activity at two subsequent neuropiles1, the antennal lobe (AL), the first olfactory processing stage and the mushroom body (MB), a higher order integration center involved in learning and memory formation, or two parallel neuronal tracts2 connecting the AL with the MB.&#160;The latter was chosen as an example and will be described in full. In the supporting video the construction and permanent insertion of flexible multi&#160;channel wire electrodes is demonstrated. Pairwise differential amplification of the micro&#160;wire electrode channels drastically reduces the noise and verifies that the source of the signal is closely related to the position of the electrode tip. The mechanical flexibility of the used wire electrodes allows stable invasive long&#160;term recordings over many hours up to days, which is a clear advantage compared to conventional extra&#160;and intracellular in vivo recording techniques.

Simultaneous extracellular long term recordings from two different brain neuropiles or two different anatomical tracts were established in honeybees. These recordings allow the investigation of temporal aspects of neuronal processing across different brain areas at the single neuron as well as at the ensemble level in a behaving animal.

הקלטות ארוכות טווח בו זמנית בשני שלבים עצביים עיבוד במתנהגים דבורי דבש

In both mammals and insects neuronal information is processed in different higher and lower order brain centers. These centers are coupled via convergent ...

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 ...

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

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

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

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

מערכת היברידית חרקים-מכונה: רדיו שליטה מרחוק של חיפושית עפה חופשי (<em&gt; Mercynorrhina torquata</em&gt;)

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

Insect-controlled Robot: A Mobile Robot Platform to Evaluate the Odor-tracking Capability of an Insect

Robotic odor source localization has been a challenging area and one to which biological knowledge has been expected to contribute, as finding odor sources is an essential task for organism survival. Insects are well-studied organisms with regard to odor tracking, and their behavioral strategies have been applied to mobile robots for evaluation. This "bottom-up" approach is a fundamental way to develop biomimetic robots; however, the biological analyses and the modeling of behavioral mechanisms are still ongoing. Therefore, it is still unknown how such a biological system actually works as the controller of a robotic platform. To answer this question, we have developed an insect-controlled robot in which a male adult silkmoth (Bombyx mori) drives a robot car in response to odor stimuli; this can be regarded as a prototype of a future insect-mimetic robot. In the cockpit of the robot, a tethered silkmoth walked on an air-supported ball and an optical sensor measured the ball rotations. These rotations were translated into the movement of the two-wheeled robot. The advantage of this "hybrid" approach is that experimenters can manipulate any parameter of the robot, which enables the evaluation of the odor-tracking capability of insects and provides useful suggestions for robotic odor-tracking. Furthermore, these manipulations are non-invasive ways to alter the sensory-motor relationship of a pilot insect and will be a useful technique for understanding adaptive behaviors.

The capability to localize an odor source is necessary for insect survival and is expected to be applicable to artificial odor-tracking. The insect-controlled robot is driven by an actual silkmoth and enables us to evaluate the odor-tracking capability of insects through a robotic platform.

חרקים שבשליטת רובוט: פלטפורמת רובוט נייד על מנת להעריך את יכולת ריח המעקב של חרק

Robotic odor source localization has been a challenging area and one to which biological knowledge has been expected to contribute, as finding odor ...

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 ...

זיהוי תדר רדיו ווידאו Motion רגיש ביעילות אוטומציה של ההקלטה של התנהגות unrewarded בחירה על ידי צרעות

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

מותמרים החדרת טכנולוגיה מוקדמת לניטור התנהגות החרקים טיסה

ניגון אוטומטי של וידאו אינטראקטיבי ללימודי תקשורת של בעלי חיים

מערכת אוטונומית ומדויק עבור זיהוי דפוסי התגלות החרקים

מיזוג מישוש וניתוח תנועה של אסטרטגיות דגימת מחושים בדבורי דבש (

מעקב אחר חולדות בתאי מיזוג אופרנט באמצעות מצלמת וידאו רב-תכליתי ביתית ו-DeepLabCut

הקלטות ארוכות טווח בו זמנית בשני שלבים עצביים עיבוד במתנהגים דבורי דבש

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

מערכת היברידית חרקים-מכונה: רדיו שליטה מרחוק של חיפושית עפה חופשי (

חרקים שבשליטת רובוט: פלטפורמת רובוט נייד על מנת להעריך את יכולת ריח המעקב של חרק

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

זיהוי תדר רדיו ווידאו Motion רגיש ביעילות אוטומציה של ההקלטה של ​​התנהגות unrewarded בחירה על ידי צרעות

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

מותמרים החדרת טכנולוגיה מוקדמת לניטור התנהגות החרקים טיסה

ניגון אוטומטי של וידאו אינטראקטיבי ללימודי תקשורת של בעלי חיים

מערכת אוטונומית ומדויק עבור זיהוי דפוסי התגלות החרקים

מיזוג מישוש וניתוח תנועה של אסטרטגיות דגימת מחושים בדבורי דבש (

מעקב אחר חולדות בתאי מיזוג אופרנט באמצעות מצלמת וידאו רב-תכליתי ביתית ו-DeepLabCut

הקלטות ארוכות טווח בו זמנית בשני שלבים עצביים עיבוד במתנהגים דבורי דבש

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

מערכת היברידית חרקים-מכונה: רדיו שליטה מרחוק של חיפושית עפה חופשי (

חרקים שבשליטת רובוט: פלטפורמת רובוט נייד על מנת להעריך את יכולת ריח המעקב של חרק

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

זיהוי תדר רדיו ווידאו Motion רגיש ביעילות אוטומציה של ההקלטה של התנהגות unrewarded בחירה על ידי צרעות