रोका और मुक्त उड़ान मधु मक्खियों की Neuropharmacological हेरफेर,<em> एपीआई mellifera</em
Summary
यह पांडुलिपि मधु मक्खियों को औषधीय एजेंटों प्रशासन, मुक्त उड़ान मधुमक्खियों के लिए सरल noninvasive तरीकों, साथ ही अधिक आक्रामक वेरिएंट कि संयमित मधुमक्खियों की सटीक स्थानीय उपचार के लिए अनुमति देने सहित कई प्रोटोकॉल का वर्णन है।
Abstract
मधु मक्खियों आश्चर्यजनक सीखने की क्षमता और उन्नत सामाजिक व्यवहार और संचार प्रदर्शित करता है। इसके अलावा, उनके मस्तिष्क, छोटे कल्पना करने के लिए और अध्ययन करने के लिए आसान है। इसलिए, मधुमक्खियों लंबे neurobiologists और सामाजिक और प्राकृतिक व्यवहार के तंत्रिका आधार के अध्ययन के लिए neuroethologists के बीच एक इष्ट मॉडल किया गया है। यह महत्वपूर्ण है, तथापि, कि प्रयोगात्मक मधुमक्खियों का अध्ययन करने के व्यवहार के साथ हस्तक्षेप नहीं करते इस्तेमाल की तकनीक का अध्ययन किया जा रहा है। इस वजह से, यह आवश्यक हो गया है मधु मक्खियों के औषधीय हेरफेर के लिए तकनीकों की एक श्रृंखला विकसित करने के लिए। इस पत्र में हम औषधीय एजेंटों की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ संयमित या मुफ्त उड़ान मधु मक्खियों के इलाज के लिए तरीकों का प्रदर्शन। ये ऐसे मौखिक और सामयिक उपचार के रूप में दोनों noninvasive तरीकों, साथ ही और अधिक आक्रामक तरीके है कि या तो प्रणालीगत या स्थानीय फैशन में सटीक दवा वितरण के लिए अनुमति शामिल हैं। अंत में, हम फायदे और प्रत्येक विधि के नुकसान पर चर्चा और वर्णनआम बाधाओं और कैसे सबसे अच्छा उन पर काबू पाने। हम दूसरी तरह के आसपास जैविक सवालों के बजाय करने के लिए प्रयोगात्मक विधि अनुकूल ढालने के महत्व पर चर्चा के साथ समाप्त।
Introduction
चूंकि कार्ल वॉन Frisch उनके नृत्य भाषा 1 elucidated, मधु मक्खियों पशुओं के व्यवहार और तंत्रिका जीव विज्ञान में शोधकर्ताओं के लिए एक लोकप्रिय अध्ययन प्रजातियों बने हुए हैं। हाल के वर्षों में नए विषयों की एक बहुत बड़ी संख्या में इन दो क्षेत्रों, और कई अन्य विषयों (जैसे, आणविक जीव विज्ञान, जीनोमिक्स, और कम्प्यूटर साइंस) उनके साथ पैदा हुई है के चौराहे पर उभरा है। यह समझ से कैसे व्यवहार नर्वस सिस्टम के भीतर गतिविधियों का परिणाम के लिए नए सिद्धांतों और मॉडलों के तेजी से विकास के लिए प्रेरित किया। अद्वितीय जीवन शैली, अमीर व्यवहार प्रदर्शनों की सूची, और प्रयोगात्मक और औषधीय हेरफेर की आसानी के कारण, मधुमक्खियों इस क्रांति के मामले में सबसे आगे बने हुए हैं।
मधु मक्खियों जैसे उन अंतर्निहित सीखने और स्मृति 2,3, निर्णय 4 बना रही है, घ्राण 5, या दृश्य प्रसंस्करण 6 के रूप में बुनियादी neurobiological सवालों का अध्ययन करने के लिए इस्तेमाल किया जा रहा है। हाल के वर्षों में, माननीय, 11, 12 13 नींद की उम्र बढ़ने, या तंत्र संज्ञाहरण 14 अंतर्निहित – ey मधुमक्खी भी इस तरह के नशे की लत दवाओं 7 के प्रभाव के रूप में आम तौर पर चिकित्सा अनुसंधान के लिए आरक्षित विषयों, अध्ययन के लिए एक मॉडल के रूप में इस्तेमाल किया गया है।
शास्त्रीय आनुवंशिक मॉडल जीवों के लिए विपरीत (जैसे, मेलानोगास्टर, एलिगेंस, एम मस्कुलस), बहुत कुछ आनुवंशिक उपकरणों मधु मक्खियों में तंत्रिका कार्यों से छेड़छाड़ के लिए उपलब्ध है, हालांकि यह वर्तमान में 15 से बदल रहा है, देखते हैं। इसके बजाय, मधु मक्खी के अध्ययन मुख्य रूप से औषधीय जोड़तोड़ पर भरोसा किया है। यह बहुत सफल रहा है; हालांकि, मधुमक्खी अनुसंधान की विविधता है कि औषधीय प्रशासन के लिए तरीकों की एक श्रृंखला की जरूरत है इस तरह की है। मधु मक्खियों के साथ अनुसंधान अत्यधिक विविध सवालों के पते, विभिन्न विषयों और पृष्ठभूमि से शोधकर्ताओं द्वारा अध्ययन किया है, और प्रयोगात्मक दृष्टिकोण की एक किस्म का उपयोग करता है। कई अनुसंधान कौशलमेहराब सवाल या तो मुक्त उड़ान होना करने के लिए मधुमक्खियों की आवश्यकता होती है, स्वतंत्र रूप से उनकी कॉलोनी, या दोनों में बातचीत। यह मुश्किल व्यक्तिगत प्रायोगिक पशुओं का ट्रैक रखने के लिए बना है, और संयम या केन्युलेशन अव्यावहारिक बना देता है सकते हैं।
मधु मक्खी अनुसंधान की विविधता को समायोजित करने के लिए, दवा वितरण के तरीकों की एक किस्म है, जबकि यह सुनिश्चित करना कि फ़ार्माकोकायनेटिक और pharmacodynamic प्रोफाइल, विधि के invasiveness, और इसकी विश्वसनीयता, प्रश्न में प्रतिमान सूट मजबूत और लचीली प्रशासन की अनुमति के लिए आवश्यक हैं। क्योंकि इन विभिन्न आवश्यकताओं की है, सबसे अधिक अनुसंधान समूहों को अपने अद्वितीय औषधि प्रशासन के तरीकों को विकसित किया है। अब तक, इस मधुमक्खी अनुसंधान समुदाय की एक ताकत किया गया है; यह अलग परिस्थितियों में एक ही दवा के प्रशासन की अनुमति के लिए तरीकों की सरणियों के विकास के लिए प्रेरित किया है। यहाँ हमारा लक्ष्य मधुमक्खियों के औषधीय जोड़तोड़ के लिए एक एकल मानकीकृत विधि विकसित करने के लिए नहीं है, बल्कि तरीकों पर प्रकाश डाला है किविशेष रूप से सफल साबित किया है, और मदद के शोधकर्ताओं ने इन अपनाने। हम वे कैसे काम के बुनियादी सिद्धांतों, साथ ही अपने फायदे और नुकसान पर चर्चा की।
Protocol
Representative Results
Discussion
ऊपर उल्लिखित तरीकों या तो मुक्त उड़ान या इस्तेमाल मधु मक्खियों का सरल, प्रभावी और मजबूत उपचार अनुमति देते हैं। इन तरीकों में कई प्रयोगात्मक मानदंड और जैविक सवाल (तालिका 1) के साथ संगत कर रहे हैं। ?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This project was funded by ARC grant DP0986021 and NHMRC grant 585442. ABB is supported by an ARC Future Fellowship (FT140100452). JAP is supported by an iMQRES scholarship awarded by Macquarie University and by a DAAD-Doktorandenstipendium awarded by the German Academic Exchange Service. JMD is supported by CNRS and University Paul Sabatier.
Materials
| Sucrose | Sigma-Aldrich | S8501 | Any supplier will do |
| Sodium Chloride | Sigma-Aldrich | S7653 | |
| Potassium Chloride | Sigma-Aldrich | P9333 | |
| Magnesium Chloride hexahydrate | Sigma-Aldrich | M2670 | |
| Calcium Chloride dihydrate | Sigma-Aldrich | C8106 | |
| Dextrose monohydrate | Sigma-Aldrich | 49159 | |
| Phosphate Buffer Saline (PBS) | Sigma-Aldrich | P4417 | |
| Protection Wax | Dentaurum | 124-305-00 | |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H3375 | |
| dimethylformamide | Sigma-Aldrich | D4551 | |
| 95% Ethanol | Sigma-Aldrich | 493511 | |
| Glass capillary | WPI | 1B100F-3 | |
| 23 G NanoFil needle | WPI | NF33BV-2 | |
| Very fine forsceps | Dumont | 0208-55-PO | |
| Electrode puller | SRI | 2001 | |
| FemtoJet Microinjector | Eppendorf | 5247 000.01 | |
| Eicosane | Sigma-Aldrich | 219274 | |
| manual micromanipulator | Brinkmann Instrumentenbau | MM-33 | |
| electronic micromanipulator | Luigs & Neumann Feinmechanik + Elektortechnik | Junior unit XYZ | |
| stereomicroscope | Leica | M80 | |
| soldering iron | Weller | WESD51 | |
| Dextran, Alexa Fluor 546, 10000 MW | ThermoFisher Scientific | D-22911 | |
| Dextran, Alexa Fluor 568, 10000 MW | ThermoFisher Scientific | D-22912 | |
| small Petri dish | Sigma-Aldrich | P5481 | |
| mineral oil | Sigma-Aldrich | M5904 | |
| 50 mL Centrifuge tube | ThermoFisher Scientific | 339652 | |
| forceps | Australian Entomological Supplies | ||
| Blade holder and breaker | Australian Entomological Supplies | E130 | |
| Feather double edged razor blade | ThermoFisher Scientific | 50-949-135 | |
| Nichrome wire | Any supplier will do | ||
| Electrical wires | Any supplier will do | ||
| Model paint | Tamiya USA | Depends on colour | |
| Repeating dispenser | Hamilton company | PB-600-1 | |
| Glass syringe | WPI | NANOFIL | |
| flourescence viewing system | Nightsea | SFR-GR | |
| graticule | ProSciTech | S8014-24 | |
| microcapillary with holder | Drummond | 1-000-0010 | |
| Liquid silicone | Any supplier will do | ||
| Thermocouple | Digitech | QM-1324 | |
| Micropipette | Eppendorf |
Referências
- Frisch, K. .. . v. o. n. . B. e. e. s. . Their Vision, Chemical Senses, and Language. , (1971).
- Giurfa, M. The amazing mini-brain: lessons from a honey bee. Bee World. 84 (1), 5-18 (2003).
- Giurfa, M. Behavioral and neural analysis of associative learning in the honeybee: a taste from the magic well. J. Comp. Physiol. 193 (8), 801-824 (2007).
- Perry, C. J., Barron, A. B. Honey bees selectively avoid difficult choices. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 110 (47), 19155-19159 (2013).
- Giurfa, M., Sandoz, J. -. C. Invertebrate learning and memory: Fifty years of olfactory conditioning of the proboscis extension response in honeybees. Learn. Mem. 19 (2), 54-66 (2012).
- Srinivasan, M. V. Honey bees as a model for vision, perception, and cognition. Annu. Rev. Entomol. 55, 267-284 (2010).
- Søvik, E., Cornish, J. L., Barron, A. B. Cocaine tolerance in honey bees. PLoS One. 8 (5), e64920 (2013).
- Søvik, E., Barron, A. B. Invertebrate models in addiction research. Brain. Behav. Evol. 82 (3), 153-165 (2013).
- Søvik, E. . Reward processing and responses to drugs of abuse in the honey bee, Apis mellifera. , (2013).
- Søvik, E., Even, N., Radford, C. W., Barron, A. B. Cocaine affects foraging behaviour and biogenic amine modulated behavioural reflexes in honey bees. Peer J. 2, e662 (2014).
- Abramson, C. I., Stone, S. M., et al. The development of an ethanol model using social insects I: behavior studies of the honey bee (Apis mellifera L.). Alcohol. Clin. Exp. Res. 24, 1153-1166 (2000).
- Sauer, S., Kinkelin, M., Herrmann, E., Kaiser, W. The dynamics of sleep-like behaviour in honey bees. J. Comp. Physiol. A Neuroethol. Sensory, Neural, Behav. Physiol. 189 (8), 599-607 (2003).
- Münch, D., Kreibich, C. D., Amdam, G. V. Aging and its modulation in a long-lived worker caste of the honey bee. J. Exp. Biol. 216 (Pt 9), 1638-1649 (2013).
- Cheeseman, J. F., Winnebeck, E. C., et al. General anesthesia alters time perception by phase shifting the circadian clock. Proc. Natl. Acad. Sci. , (2012).
- Schulte, C., Theilenberg, E., Müller-Borg, M., Gempe, T., Beye, M. Highly efficient integration and expression of piggyBac-derived cassettes in the honeybee (Apis mellifera). Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 111 (24), 9003-9008 (2014).
- Felsenberg, J., Gehring, K. B., Antemann, V., Eisenhardt, D. Behavioural pharmacology in classical conditioning of the proboscis extension response in honeybees (Apis mellifera). J. Vis. Exp. (47), e2282 (2011).
- Burger, H., Ayasse, M., Dötterl, S., Kreissl, S., Galizia, C. G. Perception of floral volatiles involved in host-plant finding behaviour: Comparison of a bee specialist and generalist. J. Comp. Physiol. A Neuroethol. Sensory, Neural, Behav. Physiol. 199 (9), 751-761 (2013).
- Pan, K. C., Goodman, L. J. Ocellar projections within the central nervous system of the worker honey bee, Apis mellifera. Cell Tissue Res. 176 (4), 505-527 (1977).
- Ito, K., Shinomiya, K., et al. A systematic nomenclature for the insect brain. Neuron. 81, 755-765 (2014).
- Bitterman, M. E., Menzel, R., Fietz, A., Schäfer, S. Classical conditioning of proboscis extension in honeybees (Apis mellifera). J. Comp. Psychol. 97 (2), 107-119 (1983).
- Barron, A. B., Robinson, G. E. Selective modulation of task performance by octopamine in honey bee (Apis mellifera) division of labour. J. Comp. Physiol. A Neuroethol. Sens. Neural. Behav. Physiol. 191 (7), 659-668 (2005).
- Schulz, D. J., Sullivan, J. P., Robinson, G. E. Juvenile Hormone and Octopamine in the Regulation of Division of Labor in Honey Bee Colonies. Horm. Behav. 42 (2), 222-231 (2002).
- Schulz, D. J., Elekonich, M. M., Robinson, G. E. Biogenic amines in the antennal lobes and the initiation and maintenance of foraging behavior in honey bees. J. Neurobiol. 54 (2), 406-416 (2003).
- Barron, A. B., Vander Meer, R. K., Maleszka, J., Robinson, G. E., Maleszka, R. Comparing injection, feeding and topical application methods for treatment of honeybees with octopamine. J. Insect Physiol. 53 (2), 187-194 (2007).
- McClung, C., Hirsh, J. Stereotypic behavioral responses to free-base cocaine and the development of behavioral sensitization in Drosophila. Curr. Biol. 8 (2), 109-112 (1998).
- Martin, B. R., Lue, L. P., Boni, J. P. Pyrolysis and volatilization of cocaine. J. Anal. Toxicol. 13 (3), 158-162 (1989).
- Lefer, D., Perisse, E., Hourcade, B., Sandoz, J. -. C., Devaud, J. -. M. Two waves of transcription are required for long-term memory in the honeybee. Learn. Mem. 20 (1), 29-33 (2012).
- Urlacher, E., Soustelle, L., et al. Honey Bee Allatostatins Target Galanin/Somatostatin-Like Receptors and Modulate Learning: A Conserved Function?. PLoS One. 11 (1), e0146248 (2016).
- Stollhoff, N., Menzel, R., Eisenhardt, D. Spontaneous recovery from extinction depends on the reconsolidation of the acquisition memory in an appetitive learning paradigm in the honeybee (Apis mellifera). J. Neurosci. 25 (18), 4485-4492 (2005).
- Barron, A. B., Maleszka, R., Helliwell, P. G., Robinson, G. E. Effects of cocaine on honey bee dance behaviour. J. Exp. Biol. 212 (2), 163-168 (2009).
- Devaud, J. -. M., Papouin, T., Carcaud, J., Sandoz, J. -. C., Grünewald, B., Giurfa, M. Neural substrate for higher-order learning in an insect: Mushroom bodies are necessary for configural discriminations. Proc. Natl. Acad. Sci. , 1-9 (2015).
- Vergoz, V., Roussel, E., Sandoz, J. -. C., Giurfa, M. Aversive learning in honeybees revealed by the olfactory conditioning of the sting extension reflex. PLoS One. 2 (3), e288 (2007).
- Henry, M., Béguin, M., et al. A common pesticide decreases foraging success and survival in honey bees. Science. 336 (6079), 348-350 (2012).
- Søvik, E., Perry, C. J., LaMora, A., Barron, A. B., Ben-Shahar, Y. Negative impact of manganese on honeybee foraging. Biol. Lett. 11 (3), 20140989 (2015).
- Farooqui, T., Vaessin, H., Smith, B. H. Octopamine receptors in the honeybee (Apis mellifera) brain and their disruption by RNA-mediated interference. J. Insect Physiol. 50 (8), 701-713 (2004).
- Guo, X., Su, S., et al. Recipe for a Busy Bee: MicroRNAs in Honey Bee Caste Determination. PLoS One. 8 (12), e81661 (2013).
- Cristino, A. S., Barchuk, A. R., et al. Neuroligin-associated microRNA-932 targets actin and regulates memory in the honeybee. Nat. Commun. 5, 5529 (2014).
- Vargaftig, B. B., Coignet, J. L., de Vos, C. J., Grijsen, H., Bonta, I. L. Mianserin hydrochloride: Peripheral and central effects in relation to antagonism against 5-hydroxytryptamine and tryptamine. Eur. J. Pharmacol. 16 (3), 336-346 (1971).
- Beggs, K. T., Tyndall, J. D. A., Mercer, A. R. Honey bee dopamine and octopamine receptors linked to intracellular calcium signaling have a close phylogenetic and pharmacological relationship. PLoS One. 6 (11), (2011).
- Matsumoto, Y., Menzel, R., Sandoz, J. -. C., Giurfa, M. Revisiting olfactory classical conditioning of the proboscis extension response in honey bees: a step toward standardized procedures. J. Neurosci. Methods. 211 (1), 159-167 (2012).
