Efecto de Flumetrina sobre la supervivencia y el aprendizaje olfativo en las abejas
Abstracto
Flumetrina ha sido ampliamente utilizado como acaricida para el control de ácaros varroa en abejas comerciales de mantenimiento de todo el mundo durante muchos años. Aquí probamos la mortalidad de la abeja asiática Apis cerana cerana después del tratamiento con flumetrina.También le pedimos (1) cómo las abejas reaccionan al olor de flumetrina, (2) si su olor induce una respuesta de evitación innata, (3) si su sabor transmite un componente de refuerzo en el aprendizaje aversivo olfativo, y (4) si su olor o sabor puede estar asociado con la recompensa en el condicionamiento clásico. Nuestros resultados muestran que flumetrina tiene un efecto negativo sobre Apis ceranàs vida, induce una respuesta de evitación innata, actúa como un reforzador castigo en el aprendizaje olfativo, e interfiere con la asociación de un estímulo apetitivo acondicionado. Además flumetrina absorción dentro de la colonia reduce el aprendizaje olfativo durante un período prolongado de tiempo.
Cita: Tan K, S Yang, Wang Z, R Menzel (2013) Efecto de Flumetrina sobre la supervivencia y el aprendizaje olfativo en las abejas. PLoS ONE 8 (6): e66295. doi: 10.1371/journal.pone.0066295
Editor: Frederic Marion-Poll, AgroParisTech, Francia
Recibido: 16 de noviembre de 2012; aceptado: mayo 6, 2013; Publicado: 13 de junio 2013
Copyright: © 2013 Ken et al. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons Attribution License, que permite el uso ilimitado, distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que el autor original y la fuente se acreditan.
Financiación: Este trabajo fue apoyado por el Laboratorio Principal de Ecología Tropical, Xishuangbanna Tropical Botanical Garden, de la Academia de Ciencias de China, el Fondo de Investigación Nacional de China (31260585) y China Agricultural Production Fondo sistemática Nacional (CARS-45-kxj14). Los financiadores no tenía papel en el diseño del estudio, recogida y análisis de datos, decisión a publicar, o la preparación del manuscrito.
Conflicto de intereses: Los autores han declarado que no existen conflictos de intereses.
Introducción
El ácaro ectoparásito Varroa destructor especies y Tropilaelaps spp causan graves daños a la apicultura. Acaricidas han sido ampliamente utilizado durante muchos años en la apicultura comercial para controlar estos ácaros, y que se sabe que ejercen efectos negativos sobre las abejas. La dosis letal aguda (DL50) de acaricidas es dependiente de la edad (que van del 3 al 6 g por abeja) con la dosis más baja en las abejas mayores [1] . Los efectos tóxicos también se han observado con dosis agudas inferiores, sub-letales. Por ejemplo, las reinas de las colonias tratadas con acaricidas impregnados con tiras pesan mucho menos, tener menores pesos ovario y mostrar un comportamiento atípico. Por otra parte, reina pupas tratadas con acarcide sufren altas tasas de mortalidad [2] , e incluso residuos en la cera pueden afectar la salud de las reinas negativamente [3] , [4] . En las abejas obreras, acaricidas reducen la actividad de forrajeo [5] .
Las piretrinas y los piretroides pertenecen a un grupo de acaricidas que se encuentra en el piretro, un extracto de algunas flores de crisantemo [6] . A menudo se utilizan como insecticidas y para controlar insectos en animales domésticos o ganado. Las piretrinas y los piretroides afectan el sistema nervioso de los insectos por retrasar el cierre de los canales de iones, lo que lleva a una mayor actividad neuronal. El aumento de la excitabilidad del tejido neuronal provoca un fallo fatal del sistema nervioso y los espasmos musculares [7] , [8] .
El piretroide tau-fluvalinato, un subconjunto de los isómeros de fluvalinato, fue la primera varroacida sintéticos registrados para su uso en las abejas en los EE.UU. [9] . En 1990, las tiras plásticas impregnadas con tau-fluvalinato (Apistan) sustituyen las tiras de contrachapado caseras [10] . De acuerdo con la etiqueta, una sola tira contiene 0,7 g de tau-fluvalinato, tanto como 10% de los cuales puede difundirse desde la tira de plástico en matrices de la colmena en el transcurso de un tratamiento de 8 semanas [11] , [12] . Como un piretroide tau-fluvalinatomata a los ácaros, bloqueando de sodio dependientes de voltaje y los canales de calcio [13] .Aunque la mayoría de los piretroides son altamente tóxicos para las abejas, tau-fluvalinato se tolera altas concentraciones debido en gran parte a la rápida desintoxicación por monooxigenasas del citocromo P450 (P450) [14] . Sin embargo, tau-fluvalinato también afecta a la salud de las castas reproductivas en las abejas. Queens expuestos a altas dosis de tau-fluvalinato eran más pequeñas que las reinas no tratados [2] . Drones expuestos a tau-fluvalinato en desarrollo tenían menos probabilidades de sobrevivir hasta la madurez sexual en relación con drones no expuesta, y también se había reducido el número de espermatozoides más bajos de peso y [15] .
Flumetrina (C 28 H 22 Cl 2 FNO 3) es un ectoparasiticida piretroide sintético de uso en la apicultura. Tiras de plástico impregnadas con 3,6 mg flumetrina se insertan entre los peines en colmenas de abejas para que las abejas reciben tratamiento tópico para varroasis poniéndose en contacto con la tira [16] . Durante esta exposición, las abejas pueden, directa o indirectamente, a través de la ingesta flumetrina conductas higiénicas durante el período de aplicación. Además, pueden recibir dosis bajas de flumetrina través cera peine, ya que son remodelados después del período de aplicación [17] .
Flumetrina también se sabe que ejercen efectos negativos sobre las abejas. Las dosis letales agudas (LD50) de flumetrina son 0,52 y 0,17 ug por abejas durante 24 y 48 h, respectivamente tratamientos [1] . Su actividad farmacológica está mediada a través de los canales de sodio dependientes de voltaje que se han verificado por sus acciones sobre el tejido neuronal, provocando la apertura prolongada de estos canales, que conduce a una afluencia de sodio más alta [18] . Efectos subletales y adversos también son causados por su interacción con numerosos objetivos moleculares predominantemente en el sistema nervioso. Las dianas moleculares incluyen canales de sodio sensibles al voltaje (que conduce a alta descarga repetitiva frecuente seguido por un bloqueo de conducción), moléculas de terminales presinápticos (que conduce a la liberación excesiva transmisor), la recaptación de sodio moléculas, receptores de GABA, receptores nicotínicos de la acetilcolina, sensibles a la tensión Ca 2 + canales, y moléculas del sistema neuroendocrino [19] , [20] . Flumetrina también desencadena efectos de toxicidad sobre la reproducción a través de mecanismos independientes de sus efectos tóxicos sobre el sistema nervioso [21] - [25] . Estos efectos tóxicos pueden alterar procesos importantes que intervienen en el comportamiento, funciones cognitivas, y otros procesos fisiológicos.
Puesto que los actos flumetrina sobre las funciones neurales es posible que sus efectos sub-letales comportamiento compromiso y las capacidades cognitivas. Los procesos de aprendizaje y la memoria permiten a las abejas para responder a los requisitos de la colonia durante toda su vida y para hacer frente a muy exigentes acciones cognitivas durante búsqueda de alimento (por ejemplo, navegación, aprender y recordar las señales de las fuentes de alimentos) y en el comportamiento dentro de la colmena (por ejemplo, la danza la comunicación, el aprendizaje en el contexto social). El impacto de los acaricidas en la memoria se ha sugerido ya en estudios anteriores [5] . Por ejemplo, etil-paratión, un insecticida organofosforado, parecía interferir con la memoria circadiano en las abejas entrenadas para visitar un sitio de comida en determinados momentos del día.
Hasta el momento no se sabe nada acerca de la recepción sensorial de flumetrina por las abejas, su potencial como un estímulo reforzador, y su efecto sobre el aprendizaje y la recuperación de la memoria. En este estudio, se investigó Apis cerana, una especie de abejas que no tuvo contacto con un acaricida ya los ácaros Varroa destructor no son perjudiciales para ella. Nos preguntamos cómo esta especie de abeja reacciona al olor de flumetrina, si el olor induce una respuesta de evitación innata, si su sabor transmite un componente de refuerzo castigo en el aprendizaje olfativo, y si olor de flumetrina (gripe) o el sabor pueden estar asociados con la recompensa en clásica acondicionado.
Materiales y Métodos
Se realizaron cuatro series de experimentos.
(1) Mortalidad y prevención Responses to Flumetrina
Tres A. c. colonias de Apis cerana se establecieron en el colmenar en el campus de la Universidad Agrícola de Yunnan, Kunming, China, de marzo a septiembre de 2011. Las colonias se componen de cuatro cuadros de abejas y de crías. Treinta abejas obreras de cada colonia se vieron atrapados en la entrada de la colmena en cada día de la prueba, inmovilizados por el dióxido de carbono y aprovechados en tubos de plástico de forma que pudieran desplazarse libremente sus antenas y piezas bucales [26] . Treinta abejas de cada colonia se aprovecharse y cada abeja se alimentó con 10 l de 10 mg / g de mezcla flumetrina-sacarosa en solución de sacarosa al 30%, y otros 30 abejas de cada colonia fueron alimentados con una mezcla con una concentración 10 veces mayor (100 g / g mezcla flumetrina-sacarosa). La alimentación continuó hasta que las abejas no se extendieron sus probosces ya que conducen a un total de aproximadamente 0,1 ng y 1.0 ng de flumetrina ingeridos por las abejas en cada tratamiento, respectivamente. Un grupo adicional de 30 abejas de cada colonia proporcionado un control, y estos fueron alimentados con la concentración de solución de sacarosa al estado aquí. Estos 90 abejas se alimentaron tres veces en cada día durante 4 días. El número de abejas muertas se determinó cada día. Dado que las abejas eran igualmente hambre que consumían aproximadamente el mismo volumen de solución de sacarosa. Flumetrina utilizado en este estudio fue producido por Mejor-Reagent.com, Chengdu, China.
También probamos las respuestas de las abejas a flumetrina (100 mg / g) diluido en solución de sacarosa al 5% con el fin de probar si reaccionan aversivamente a esta mezcla. Una concentración baja de sacarosa se utilizó con el fin de detectar pequeños efectos repelentes de flumetrina. Treinta abejas hambrientas de cada una de las tres colonias fueron aprovechadas en un tubo y alimentada con esta solución o con solución de sacarosa al 5% sin flumetrina. La cantidad de solución tomado de una gota se midió mediante una micropipeta para cada abeja.
(2) Flumetrina como un componente de refuerzo
El paradigma de la trompa de extensión de la respuesta acondicionado (POR) [26] se utilizó para estudiar el efecto de flumetrina en la función de recompensa de la solución de sacarosa.Sesenta abejas obreras de cada una de las tres colonias estaban atrapados en la entrada de la colmena en cada día de la prueba, inmovilizados por el dióxido de carbono, y aprovecharse en tubos de plástico. Las abejas se mantuvieron en una incubadora (humedad 65%, temperatura 25 ° C) durante 3 horas, y luego se exponen al olor acondicionado. En primer lugar las abejas PER a una solución de sacarosa (concentración del 30%) se puso a prueba, y las abejas que no respondieron (el 50%) fueron descartados. Las abejas fueron expuestos a una nube de olor Ageratum miel (Edad). Edad fue a través de 5 g de miel Ageratum en un trozo de papel de filtro que después se transfirió a una jeringa de vidrio (30 ml). Un trabajo anterior ha demostrado que ambas sustancias odoríferas naturales complejos y los componentes volátiles puros son igualmente bien aprendidas por Apis mellifera carnica [26] (véase [27] para una revisión reciente). Ya que no sabemos desde el principio de los experimentos si Apis ceranamostraría el mismo comportamiento que decidimos a favor del odorante del néctar esta especie de abeja recoge de las flores de Ageratum. Las abejas en nuestros experimentos no probar la miel de Ageratum con sus antenas y tarsos. Por lo tanto, sólo los volátiles transportadas por el aire de Ageratum miel, conocido por ser predominantemente 5-hidroximetil-2-furancarboxaldehyde [28] , llegó a las antenas de la abeja de prueba. Las abejas que respondieron de forma espontánea al olor fueron descartados (<5 30="" a="" abejas="" acondicionamiento.="" cada="" colonias="" de="" el="" finalmente="" las="" para="" partir="" se="" span="" tres="" una="" utilizaron="" y="">
Olor acondicionado se realizó como se describe por Bitterman et al [26] . Primero, el estímulo condicionado (CS, Age) se presentó durante 5 s, y entonces el estímulo incondicionado (EE.UU., la solución de sacarosa al 30%) durante 3 s. Los EE.UU. fue presentada por un palillo de dientes tocar las antenas y la trompa extendida. El inicio de EE.UU. fue 3 s después de CS inicio, por lo tanto CS y EE.UU. solapan por 2 s, y este ensayo de entrenamiento se repitió cinco veces en un intervalo de 10 minutos. Tres grupos se llevaron a cabo en paralelo.El grupo control recibió 5 ensayos de CS / EE.UU. y sincronización según se describe. El grupo de 100 Flumetrina recibió también 5 ensayos de entrenamiento con los EE.UU. compuesto por una mezcla de una solución de sacarosa al 30% con 100 mg / g flumetrina. En el grupo de 10 flumetrina, una dosis 10 veces menor de flumetrina (10 ug / g) estaba presente en la solución de sacarosa.
En otro experimento ejecutar en paralelo con el experimento que se describe a continuación (3) hemos probado si flumetrina transmite un componente de castigar en el condicionamiento olfativo. Con el fin de descubrir tal efecto es necesario que la abeja ya responde en cierta medida para el estímulo condicionado (Edad) antes de ser expuesto a flumetrina como un posible estímulo de castigo. Por lo tanto, los animales se expusieron primero a una prueba previa a la formación de dos (primera fase) en la que las abejas experimentaron una formación hacia adelante de Edad y sacarosa. A continuación, las abejas fueron expuestos a una segunda fase en la que o bien continuaron recibiendo Edad emparejado con sacarosa recompensa durante otros 4 ensayos (Edad / +), recibieron Edad sin recompensa sacarosa durante otros 4 ensayos (Edad / -) de prueba para los fenómenos de extinción, o recibieron Edad seguido de la gripe durante otros 4 ensayos (Edad + Flu / -). La duración del intervalo de tiempo entre la edad y la gripe es 1 s, y la duración de la estimulación flumetrina es 5 s. La gripe se preparó impregnando 5 l de 100 mg / g de solución de flumetrina en agua sobre papel de filtro y luego transferir el papel en una jeringa de vidrio (30 ml).
(3) Flumetrina como un componente de CS
Cincuenta abejas de cada colonia de ensayo se prepararon de una manera similar a la descrita anteriormente. Dependiendo del grupo experimental particular, cada abeja fue expuesto al estímulo condicionado durante 5 s (solo la gripe, solo o en secuencia de Edad) y luego a la recompensa sacarosa. Cualquiera de olor se presentó para 5s, primero la gripe y luego la Edad o al revés. El intervalo entre los dos olores fue de 1 s. Presentación EE.UU. siguió el procedimiento descrito anteriormente.
Cada abeja prueba recibió cinco ensayos de condicionamiento con intervalos de prueba de 10 min. Las 150 abejas de ensayo de cada colonia se dividieron en 5 grupos que se ejecutan en paralelo. Edad / +: CS: Edad, EE.UU.: sacarosa; Flu + Edad / +: CS: primero la gripe y luego Age, EE.UU.: sacarosa, Edad / -: CS: La edad, sin EE.UU., Edad Gripe + / +: CS: Edad primer a continuación, la gripe, EE.UU.: sacarosa; Flu / +: CS: Olor gripe, EE.UU.: sacarosa.
(4) Acondicionamiento olfativa de los animales expuestos a Flumetrina dentro de la Colonia
Para probar el efecto a largo plazo de la exposición flumetrina tratamos colonias enteras con este acaricida. Una mezcla flumetrina-sacarosa (20 ml de 10 mg / g) se pulverizó sobre los panales de cada uno de los tres colmenas cada tres días durante dos semanas después del procedimiento de aplicación flumetrina como se describe en la introducción . A continuación, se prepararon 30 abejas de cada colonia para el acondicionamiento POR como se describió anteriormente, usando Edad como el estímulo condicionado y solución de sacarosa como la recompensa (tratamiento de la gripe). Como un primer control que hemos probado las abejas de cada colonia por su rendimiento en el condicionamiento POR antes de la colonia respectiva se trató con la mezcla de flumetrina-sacarosa (gripe de pre-tratamiento). En el segundo grupo de pruebas que nos encontramos los mismos experimentos acondicionado por 2 semanas después de la finalización del tratamiento flumetrina-sacarosa (gripe post-tratamiento).
Estadísticas: Chi-cuadrado pruebas se aplicaron para analizar los datos de las pruebas de mortalidad. El t-test independiente se utilizó en las pruebas de aversión. ANOVA de medida repetida o ANOVA multivariante se aplicaron para examinar las funciones de adquisición de abejas [29] . Se utilizaron pruebas de LSD para determinar si había diferencias entre los distintos grupos. Todas las pruebas se realizaron con Statistica versión 10 (Statsoft Inc, 2011).
Resultados
(1) Mortalidad y prevención Responses to Flumetrina
Los resultados de las pruebas de mortalidad fueron: 62,1 ± 2,63% de mortalidad en el grupo de 100 flumetrina (24 horas después de que las abejas se alimentaron con 100 mg / g flumetrina /solución de sacarosa), y 59,21 ± 9,21% en el grupo de 10 flumetrina (con 10 ug / flumetrina /solución de sacarosa) g. Estos valores son significativamente más altos que los del grupo de control alimentado con una solución de sacarosa sin flumetrina (22,20 ± 3,6%) (1 χ 2 = 32,84, df = 1, p <0 nbsp="" span="" style="position: relative; top: 0.8ex; vertical-align: 0px;">2 2 = 28,41, df = 1, P <0 span=""> No se encontró diferencia entre los dos grupos de prueba (χ 2 = 0,19, df = 1, P = 0,66). Todas las abejas de los dos grupos de ensayo murieron dentro de las 72 horas, pero sólo el 57 ± 5% murieron en el grupo de control. La diferencia es altamente significativa (χ 2 = 54,78, df = 1, P <0 a="" href="http://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=es&prev=/search%3Fq%3DEffect%2Bof%2BFlumethrin%2Bon%2BSurvival%2Band%2BOlfactory%2BLearning%2Bin%2BHoneybees%26hl%3Des-419%26rlz%3D1G1GGLQ_ESZZ321&rurl=translate.google.com&sl=en&u=http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0066295&usg=ALkJrhgNQWYxWEIO8R5V_2pPcxyz-Ds6Rg#pone-0066295-t001" nbsp="" style="color: #3c63af; text-decoration: none;">Tabla 1
Tabla 1. Medias ± SE de mortalidad de las abejas cuando se alimenta con 10 ug / gf lumethrin sacarosa (Flumetrina grupo 10) o 100 ug / g (Flumetrina grupo 100)Flumetrina solución de sacarosa y el grupo control (cada grupo n = 30).
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Respuestas de evitación a flumetrina: Cada abeja del grupo de prueba (n = 90) ingieren en promedio 8,26 ± 3,29 l de solución de sacarosa mezclada con flumetrina (100 mg / g), mientras que cada abeja del grupo de control (n = 90) 21.31 ingerido ± 5,19 l de solución de sacarosa pura, una diferencia altamente significativa (t = 20,16, p <0 abejas="" de="" deben="" en="" evitar="" flumetrina="" indica="" las="" lo="" n="" por="" probar="" que="" sacarosa.="" soluci="" span="" tanto="" y="">
(2) Flumetrina como un componente de refuerzo
Aquí nos preguntamos primero si flumetrina reduce la propiedad recompensa de una solución de sacarosa en el condicionamiento olfativo. La edad fue el CS en los tres grupos. El grupo de control estaba condicionado de la manera estandarizada (ver Métodos ) con solución de sacarosa al 30% como EE.UU., el grupo 10 flumetrina recibió 10 mg / g de flumetrina-sacarosa solución como EE.UU., y 100 flumetrina grupo recibió 100 mg / g de flumetrina- solución de sacarosa como EE.UU. ( . Fig. 1 ). La adquisición fue mayor en el grupo de control y el más bajo en el grupo de 10 flumetrina. Se encontraron diferencias significativas entre los tres grupos de adquisición correspondientes (repetida ANOVA medida, los efectos del grupo: F 2,6 = 48,14, P = 0,002), las pruebas post hoc mostraron que tanto la gripe 10 y 100 grupos difirieron del control y la flumetrina 10 grupo también mostraron significativamente menor rendimiento que el grupo flumetrina 100 (LSD: P <0 span=""> En todos los tres grupos, e incluso cuando la recompensa contenía flumetrina, adquisición fue significativamente más baja, como se muestra por el efecto del ensayo significativa (ANOVA, F 5,30 = 109,23, P <0 span=""> Sin embargo, un grupo significativo × interacción ensayo (F 10, 30 = 5,97, P <0 adquisici="" afect="" curso="" de="" el="" flumetrina="" indic="" la="" n.="" que="" significativamente="" span="">
Figura 1. El efecto de flumetrina como un componente de refuerzo.
Tres grupos fueron evaluados con edad como CS en los tres grupos. El grupo de control recibió solución de sacarosa al 30% como EE.UU., el grupo 10 flumetrina recibió 10 mg / g de flumetrina-sacarosa solución como EE.UU., la 100 flumetrina grupo recibió 100 mg / g de flumetrina-sacarosa como solución EE.UU.. Número de animales en cada grupo (n = 90).
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En un experimento paralelo probamos si flumetrina transmite un componente aversivo en el condicionamiento PER. En la primera fase, todas las abejas se acondicionaron la edad del delantero emparejamiento dos veces con solución de sacarosa. Entonces las abejas responden a edad por sí sola en el segundo juicio se dividieron en tres grupos que diferían con respecto al estímulo de refuerzo durante la segunda fase (Edad / +: par Edad con solución de sacarosa; Edad / -: sin solución de sacarosa, solo Age; Edad + Flu / -: Edad seguido de la gripe, sin recompensa). Se encontraron diferencias significativas en la segunda fase del experimento entre los tres grupos ( Fig. 2. , medida repetida de ANOVA, efecto de grupo: F 2, 6= 746,57, P <0 span=""> Las respuestas condicionadas disminuyen significativamente en el grupo de edad / - (el grupo de prueba extinción años) y la edad Gripe + / - (repetida ANOVA medida, efecto del ensayo: F3, 18 = 1158.42, p <0 span=""> Un grupo significativo × interacción ensayo confirmó que la evolución de las respuestas era diferente en los tres grupos (F 6, 18 = 299,17, P <0 span=""> Las respuestas en ambos Edad / - y + Edad flu / - grupos eran más bajos que en la Edad / + grupo (LSD: P <0 span=""> Además, las actuaciones fueron aún más bajos en la Edad de la gripe + / - en comparación con el grupo de edad / - grupo (LSD: P <0 castigar.="" componente="" de="" flumetrina="" mostrando="" que="" refuerzo="" span="" transmite="" un="">
Figura 2. Flumetrina transmite un componente inhibidor (castigo) en el condicionamiento PER.
La figura muestra las respuestas en la segunda fase del experimento acondicionado.Edad / + siguió recibiendo sacarosa como recompensa, Edad / - no recibió ninguna recompensa más sacarosa (extinción), y la edad Gripe + / - recibió Edad luego seguido de la gripe, sin sacarosa recompensa. Número de animales en cada grupo (n = 90).
doi: 10.1371/journal.pone.0066295.g002(3) Flumetrina como un componente de CS
Dado que se desconoce si la recepción de flumetrina requiere quimiorreceptores de contacto o también se puede recibir como aire estímulo nacido el próximo preguntó si flumetrina como un componente de la CS efectos de aprendizaje olfatorio (tenga en cuenta que la gripe fue proporcionada aquí como un estímulo en el aire, ver Métodos ) . Si este es el caso hay que preguntarse si flumetrina como un componente CS proporciona un componente inhibidor de la reducción de la asociación de la edad con la recompensa. El CS era o bien un solo olor (Edad o la gripe) o una secuencia de los dos olores. La aparición secuencial de los dos olores permite también para probar si flumetrina tiene un componente de castigar oculta como un EE.UU. porque CSs secuencial permite probar si su asociatividad difiere. En tal prueba es necesario para controlar el efecto de la secuencia. Cinco grupos se ejecuta en paralelo. Edad / + (grupo de control): el CS era sólo la edad y los EE.UU. una solución de sacarosa al 30%, la gripe + Edad / +: el CS consistió primero de gripe seguido por edad, los EE.UU. fue la solución de sacarosa al 30%, Edad / -: el CS era Age, y EE.UU. no se le dio; Edad Gripe + / +: el CS consistía Age primero seguido de la gripe, y los EE.UU. fue una solución de sacarosa; Flu / +: el CS era la gripe, y los EE.UU.: una solución de sacarosa ( . Fig. 3 ). Edad / + proporciona la referencia para los diferentes procedimientos de condicionamiento, la gripe + Edad / + y + Edad gripe / + probado para un elemento de disuasión potencial CS efecto de flumetrina ya sea en una secuencia hacia delante o hacia atrás con la edad, edad / - sirve como control para la efecto asociativo, y la gripe / + prueba de flumetrina como CS. Sorprendentemente se encontró que la mayor adquisición de la gripe + Edad / + seguido de la adquisición de Edad / +. Ninguna adquisición fue visto por Edad / - (el grupo de prueba extinción edad) que no es sorprendente ya que la edad no fue emparejado con sacarosa recompensa. El hallazgo de que la gripe / + tratamiento también mostró ningún aprendizaje indica que flumetrina puede no ser ya sea detectado como un CS, ya que no se detecta ni el efecto disuasorio compensa el efecto de recompensa apetitiva sacarosa. Los dos grupos con la adquisición intermedia están Edad / + y + Edad Flu / +, por lo que los dos grupos premiados en que edad comenzó la secuencia de olor. Medida repetida ANOVA mostró una diferencia significativa entre estos cinco grupos (efecto de grupo: F 4, 10 = 108,16, P <0 span=""> Al analizar el efecto del ensayo se encontraron diferencias significativas (F 4, 40 = 389,20, P <0 as="" como="" de="" efecto="" en="" grupo="" interacci="" juicio="" n="" nbsp="" span="" style="position: relative; top: 0.8ex; vertical-align: 0px;" un="">16, 40 = 112,15, P <0 span=""> No se observaron diferencias estadísticas significativa entre estos cinco grupos a través de las pruebas post hoc (LSD: P <0 span=""> Mientras que el grupo de la gripe / + no dio lugar a la adquisición y Edad / - grupo de cabeza de bajo rendimiento, en comparación a los otros tres grupos. La gripe + Edad / + grupo alcanzó aproximadamente 60%, lo que fue mayor que en el grupo de la gripe + Edad / + con sólo 20% en el quinto ensayo, e incluso mayor que en la Edad / + grupo (LSD: p <0 span=""> La respuesta significativamente mayor a una secuencia de primera gripe y luego Edad como CS es sorprendente, y puede indicar un anuncio de liberación de un estímulo aversivo (flumetrina) por el siguiente tratamiento Edad. Esta posibilidad requiere más estudios.
Figura 3. Flumetrina como un componente de la CS o EE.UU..
Cinco grupos se ejecuta en paralelo. Edad +: CS: Edad, EE.UU.: sacarosa; Flu + Edad / +: CS: primero la gripe y luego Age, EE.UU.: sacarosa, Edad / -: CS: La edad, sin EE.UU., Edad Gripe + / +: CS: Edad primero y luego Gripe, EE.UU.: sacarosa; Flu / +: CS: Gripe, EE.UU.: sacarosa. Número de animales en cada grupo (n = 90).
doi: 10.1371/journal.pone.0066295.g003(4) Acondicionamiento olfativa de los animales expuestos a Flumetrina dentro de la Colonia
Finalmente, nos preguntamos si los animales expuestos a flumetrina dentro de la colonia por pulverización de mezclas de flumetrina-sacarosa en los panales difieren con respecto a acondicionado por olfativa ( . Fig. 4 ). Se encontraron diferencias significativas de acondicionamiento PER entre los tres grupos analizados (F2, 6 = 21.38, p = 0,002) (gripe pre-tratamiento: sin tratamiento flumetrina, el tratamiento contra la gripe: flumetrina se pulverizó en la colonia, la gripe después del tratamiento: dos semanas después de flumetrina se pulverizó en la colonia). Las abejas de los grupos de post-tratamiento de tratamiento de la gripe y la gripe mostraron significativamente menor por el rendimiento que el grupo control (gripe pre-tratamiento) (efecto del ensayo: F 5, 30 = 194,17, P <0 de="" del="" f="" grupo="" interacci="" la="" n="" nbsp="" prueba:="" significativo="" span="" style="position: relative; top: 0.8ex; vertical-align: 0px;">10 , 30 = 19,32, P <0 span=""> Por lo tanto asimilación de flumetrina dentro de la colonia durante un período prolongado de tiempo, reduce el rendimiento de aprendizaje como prueba en el acondicionamiento de PER, y el efecto no se pierde después de 2 semanas.
Figura 4. Acondicionado olfativa de los animales expuestos a flumetrina dentro de la colonia.
Gripe pre-tratamiento (control): PER acondicionado antes del período de tratamiento flumetrina, el tratamiento de la gripe: PER acondicionado durante el período del tratamiento flumetrina; gripe post-tratamiento: acondicionado por dos semanas después del período de tratamiento flumetrina. Número de animales en cada grupo (n = 90).
doi: 10.1371/journal.pone.0066295.g004Discusión
Nuestros resultados muestran claramente que los compromisos flumetrina duración de la vida e induce respuestas de evitación. También tiene un efecto inhibitorio sobre recompensa de aprendizaje tanto como un componente del estímulo aprendido y como un estímulo de refuerzo.
Flumetrina se dirige contra la plaga de ácaros Varroa, sino que también afecta a la salud de las abejas. Puesto que los actos flumetrina sobre los canales de sodio dependientes de voltaje[18] e interactúa con varias dianas moleculares [19] , [20] que puede perjudicar los procesos fisiológicos y las funciones cognitivas. La percepción sensorial, la integración neuronal y la plasticidad sináptica que subyace el aprendizaje y la formación de la memoria depende de segundo mensajero canales iónicos controlados por voltaje y el transmisor-así como en el cerebro de abejas [30] . Por tanto, es probable que cualquier modulación o el bloqueo de los canales iónicos o receptores van a interferir con estos procesos neuronales. Dado que los piretroides conducen a alta frecuencia con picos e interfieren con los receptores nicotínicos de la acetilcolina [19] , [20] que es probable que tengan efectos perjudiciales en el procesamiento de alto orden y la plasticidad sináptica. Respuestas de evitación de las abejas se encontraron resultados para los piretroides sintéticos [31] , [32] , pero no se sabía si se requiere quimiorrecepción contacto y si el efecto disuasorio interfiere con el aprendizaje apetitivo. Dado que todos los estudios sobre el efecto de los piretroides sintéticos en las abejas se realizaron con Apis mellifera que necesitamos para probar primero cómo el tratamiento prolongado con flumetrina dentro de la colonia reduce la tasa de supervivencia. Nuestros resultados confirman que la Apis cerana evita flumetrina y sufre de las tasas de supervivencia menores. Más importante aún, se encontró que el tratamiento prolongado con flumetrina dentro de la colmena interfiere con el rendimiento de aprendizaje, lo que sugiere un efecto hasta ahora desconocido en el metabolismo esencial para el aprendizaje del cerebro.
El objetivo de nuestro estudio fue caracterizar los componentes de comportamiento de este efecto perjudicial en vez de desentrañar los procesos celulares implicados en el aprendizaje de los procesos neuronales relacionados. En nuestro contexto, era, por lo tanto, necesario establecer en primer lugar si flumetrina puede ser percibido no sólo por quimiorrecepción contacto sino también como estímulo transmitidas por aire. En tal caso es necesario considerar no sólo la inducción de evitar potenciales, sino también la posibilidad de un componente de castigo como estímulo incondicionado (EE.UU.) recibidas por quimiorrecepción contacto en una situación de aprendizaje, sino también el papel de un estímulo olfativo condicionado (EC). Hemos aplicado el paradigma de condicionamiento POR en el que el animal se expone a un CS olfativa seguido por un apetito (gratificante) EE.UU.. Este paradigma no sólo imitan el aprendizaje olfativo de forraje durante sus actividades que visitan flor pero también recompensa olfativo aprendizaje dentro de la colmena [33] .
La propiedad de castigo de flumetrina se refleja en varios aspectos, como se muestra por nuestros experimentos acondicionado por. Flumetrina transmite un componente de refuerzo castigar cuando se mezcla con la recompensa sacarosa apetito, y que conduce a la extinción más fuerte en comparación con las pruebas de extinción sin sacarosa recompensa y sin flumetrina. El elemento de disuasión y, posiblemente, también un componente de castigo de flumetrina puede también ser observada en experimentos en los que se trata de un componente de la CS. Cuando dos CSs se aplican en secuencia (Edad y la gripe) la función de adquisición resultante depende de la orden temporal de estos dos ECs ( Fig.. 3 ). Estos efectos pueden ser entendidos como el resultado de un componente de castigo de flumetrina interactuar con un componente apetitivo de edad. Cuando las abejas están condicionados a una secuencia de dos olores el olor más cercano a la gratificante EE.UU. va a dominar la respuesta condicionada, ya que se adquiere con mayor eficacia [34] . Dado que las respuestas condicionadas fueron menores cuando flumetrina estaba más cerca de los EE.UU., y fue mayor cuando la edad era más cerca de EE.UU. los dos CSs difieren en su asociatividad; edad tenía una asociatividad superior flumetrina. Curiosamente adquisición fue mayor para la secuencia CS flumetrina-Age que en el grupo control (sólo Age). Este efecto puede ser entendido en el supuesto de que flumetrina señala un componente de castigo porque la siguiente asociación de la edad con la recompensa señala un alivio de la pena, y los animales responden con más fuerza a la última CS, Age. Tal alivio de castigo se ha encontrado enDrosophila en un paradigma de condicionamiento hacia atrás que simula la inducción de un cambio de valor de CS en comparación con reenviar el emparejamiento [35] . Respuestas similares se han encontrado en mamíferos y seres humanos [36] . Esta interpretación se apoya en nuestra conclusión de que avance el emparejamiento de la gripe con sacarosa recompensa no conduce a una adquisición de la gripe ( Fig. 3 , gripe / +). Dado que la gripe se reconoce, como se muestra por los efectos en los otros grupos de la figura. 3 , hay dos componentes que contrarrestan mutuamente trabajan juntos compensar entre sí: el efecto de castigar flumetrina y el efecto de emparejamiento hacia adelante de flumetrina / recompensa sacarosa.
Varios insecticidas se ensayaron para determinar sus efectos sobre el aprendizaje en las abejas. Se encontraron diferentes piretroides para interferir con el aprendizaje asociativo tanto bajo condiciones de campo y de laboratorio [37] , [38] . El fipronil fenilpirazol hace que se reduzca la retención de aprendizaje y la memoria, medida con el paradigma de condicionamiento POR olfativo [38] , [39] . Las abejas fueron expuestos a dosis subletales de fipronil durante 11 días y las abejas sobrevivientes fueron probados. Diferentes tratamientos con fipronil provocaron efectos diferentes. La inyección de un deterioro de la memoria olfativa de dosis baja, y una dosis más alta aplicada al tórax no tenían ningún efecto observable pero modificadas en el lado de la especificidad de aprendizaje táctil antenal [40] , [41] . En nuestro estudio, la exposición prolongada a flumetrina dentro de la colonia condujo a una marcada disminución de la olfativa acondicionado POR, y este efecto no se compensa en un intervalo de dos semanas sin la exposición flumetrina. Por lo tanto, es probable que la exposición crónica a flumetrina induce daños irreproducibles a los circuitos neurales que subyacen al aprendizaje olfativo.
Tomados en conjunto, nuestros datos muestran que flumetrina no sólo se evita sino que también reduce la duración de la vida dentro de periodos cortos y largos. Lo más importante es que también interfiere con el aprendizaje de los procesos relacionados. Estos procesos se pueden remontar a dos funciones, un componente disuasorio como un estímulo condicionado y un efecto aversivo refuerzo conduce a una forma de castigo del estímulo condicionado recibido poco antes. Es, por lo tanto, probable que flumetrina tiene un impacto sustancial en la vida social de las abejas ya que muchos aspectos de las interacciones sociales son controlados por procesos de aprendizaje.
Agradecimientos
Respetamos muy valiosos comentarios a los tres revisores anónimos y de gran ayuda para la revisión manuscrito. Agradecemos Zongwen Hu, Yufeng Qu, Yuchong Wang y Chen Weiwen para obtener ayuda con este experimento.
Contribuciones de autor
Concebido y diseñado los experimentos: KT SY ZWW RM. Realizó los experimentos: KT SY ZWW. Analizados los datos: KT ZWW RM. KT ZWW: reactivos / materiales / herramientas de análisis aportados. Escribió el documento: KT ZWW RM.
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Fuente: http://www.plosone.org
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