La determinación de Preferencias ultrasónico Vocalización en ratones utilizando una prueba de reproducción de dos elección

Summary

Ultrasonic vocalizations (USVs) in mice differ depending on age, sex, condition, and genetic background. Using two ultrasound emitters broadcasting simultaneously in different locations, this two-choice test can evaluate murine recognition and preference responses to different characteristics of USVs.

Abstract

Mice emit ultrasonic vocalizations (USVs) during a variety of conditions, such as pup isolation and adult social interactions. These USVs differ with age, sex, condition, and genetic background of the emitting animal. Although many studies have characterized these differences, whether receiver mice can discriminate among objectively different USVs and show preferences for particular sound traits remains to be elucidated. To determine whether mice can discriminate between different characteristics of USVs, a playback experiment was developed recently, in which preference responses of mice to two different USVs could be evaluated in the form of a place preference.

First, USVs from mice were recorded. Then, the recorded USVs were edited, trimmed accordingly, and exported as stereophonic sound files. Next, the USV amplitudes generated by the two ultrasound emitters used in the experiment were adjusted to the same sound pressure level. Nanocrystalline silicon thermo-acoustic emitters were used to play the USVs back. Finally, to investigate the preference of subject mice to selected USVs, pairs of two differing USV signals were played back simultaneously in a two-choice test box. By repeatedly entering a defined zone near an ultrasound emitter and searching the wire mesh in front of the emitter, the mouse reveals its preference for one sound over another. This model allows comparing the attractiveness of the various features of mouse USVs, in various contexts.

Introduction

Muchos animales utilizan vocalizaciones para la comunicación intraespecífica. En el ratón Mus musculus, un tipo importante de la señal de comunicación es vocalizaciones ultrasónicas (USVs), que tienen frecuencias superiores a 20 kHz. USVs emitidos por los ratones se consideran un componente de reconocimiento social en hombre-mujer ^1.4, hembra-hembra ^{1, 5 y} macho-macho ^{1, 6} interacciones. USVs también son emitidos por los cachorros cuando están aislados de su madre, lo que aumenta su comportamiento cachorro-recuperación, y por lo tanto PUP supervivencia ^7. Aunque muchos informes han analizado y categorizado USVs ratón ^{8, 9,} las respuestas de comportamiento y mecanismos neurales del animal que recibe se han documentado menos ^{10, 11.} Este último es necesario aclarar el significado biológico de las diversas características de USVs. Para revelar estos mecanismos, el experimento de reproducción es un método eficiente. Estudios recientes han revelado que la reproducción femeninaratones son atraídos a USVs ^12, y que prefieren USVs de machos que son diferentes de sus padres ^{13, 14.}

En este artículo se explica la prueba de reproducción se utiliza para evaluar USV preferencia en ratones. Una caja de prueba de dos elección se desarrolló en el que dos USVs diferentes se pueden reproducir simultáneamente en dos compartimentos de un recinto de ensayo, como se muestra en la Figura 1. Este tipo de caja de prueba evita la contaminación sonora dividiendo el área de prueba en tres sub-cámaras , el uso de paredes de plomo. Los emisores de ultrasonidos se encuentran fuera de cada habitación. En la pared entre las habitaciones y emisores de ultrasonido son agujeros cubiertos con una malla de alambre. Los ratones pueden moverse libremente en las tres habitaciones, y muestran una "búsqueda de la malla" el comportamiento, como para responder a USVs reproducidas por los emisores de ultrasonido. En esta prueba, los ratones se mantienen durante períodos de diferente duración cerca de un emisor de sonido o el otro. Estos parámetros se pueden registrar para obtener un measu sensibles re de la preferencia de sonido.

Para reproducir los USVs espalda, emisores termo-acústico de silicio nanocristalino (es decir, "nc-Si emisor") fueron utilizados como en estudios previos ^15-17. Estos dispositivos se componen de un electrodo de película delgada calentador, una capa de silicio nano-poroso, y una oblea de silicio monocristalino. El archivo de sonido digital se convierte en una señal analógica y después se pasa a través del electrodo calefactor. El dispositivo convierte las señales térmicas dependientes de voltaje resultantes en presión sonora significativa con baja distorsión. Este dispositivo es único en que, a diferencia de los generadores de sonido comunes que dependen de las vibraciones mecánicas, se puede reproducir el sonido sin la necesidad de un diafragma. El emisor presenta un nivel de presión sonora plana en las frecuencias de 20 a 160 kHz (Figura 2), y puede reproducir USVs murinos grabados digitalmente con mucha precisión en cuanto a la duración, la frecuencia y el nivel de presión acústica ^{15, 18, ​​19.}

ve_content "> En un experimento representativo se muestra en la Figura 3, C57BL / 6 (B6) hembras se les permitió elegir entre BALB / c (BALB) USVs masculinos y ruido de fondo. Además, la Figura 4 muestra la elección de las hembras B6 y BALB entre reproducciones USV simultáneas desde un BALB y un macho B6, según ha informado en un estudio previo ^14. Las características de USVs machos difieren entre B6 y BALB cepas ^20. Como se muestra por estos resultados, el atractivo de USVs se puede evaluar con el presente Protocolo, en el que los sonidos se registran de un individuo vivo, acústicamente analizados, y se reproducen a otros individuos.

Protocol

Todos los procedimientos fueron aprobados por el Comité de Ética de la Universidad de Azabu. Todos los experimentos se llevaron a cabo en una cámara insonorizada. 1. Preparación Animal Machos para grabación Obtener ratones machos sexualmente maduros con experiencia en el apareamiento. Los sujetos femeninos Obtener ratones hembra virgen que han sido alojados con 2 a 5 compañeros de camada por jaula (generalmente 8 – 12 semanas de ed…

Representative Results

Los USVs registran de una BALB-macho (161 sílabas por 20 sec), así como el ruido de fondo se usaron como la reproducción de sonidos en el experimento representativo se muestra en la Figura 3. En este experimento, se utilizaron 7 ratones B6 hembra a 9 semanas de edad . Para determinar la mejor duración de las pruebas de respuesta femenina para reproducir los sonidos, los parámetros de comportamiento se analizaron por separado para los primeros y últimos cinco min de la época total…

Discussion

Here, the results of a representative test showed that female mice can discriminate between artificial male USVs and background noise (Figure 3). The conclusion to be drawn from these results is that the discrimination signal is reflected in the duration of stay in the room and sound zone, and in the duration of searching the mesh in the first 5 min of testing, but not in the second 5 min (Figure 3C, E and F). These data indicate that mice become habituated to the playback sounds, possib…

Materials

Soundproof chamber	Muromachi Kikai
Small cage	CLEA Japan	CL-0113-1
Middle cage	CLEA Japan	CL-0103-1
Ultrasound condenser microphones	Avisoft Bioacoustics	CM16/CMPA
A/D converter	Avisoft Bioacoustics	UltraSoundGate116H
Audio software	Avisoft Bioacoustics	RECORDER USGH
Adobe Audition 3.0 / Audio editing software	Adobe Systems	Adobe Audition 3.0
Nc-Si emitter	Original		not commercially available but it is planned to be so in near future
D/A converter	National Instruments	NI USB-6251 BNC
Attenuator	Original
Amplifier	Yamatake
PC	Windows 7 professional		Intel® core i7-2600K CPU @ 3.4GHz, 8GB RAM, 64-bit operating system
Event recorder Excel-macro / Event-scoring software	original		Programmed by Naoto Akagawa & Takeru Yamamoto
CCD Camera
Rubber plates (made of elastomer resin)	Tokyo bouon	TI-75BK B4	Cut them to the proper size http://www.piano-bouon.jp/shopping/?pid=1329272401-447630&ca=6&p=3
Giemsa's azur eosin methylene blue solution	Merck Millipore	1.09204.0500