Bir iki seçim Oynatma Testi kullanarak Fare Ultrasonik Seslendirme Tercihleri belirlenmesi
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
Birçok hayvan tür içi iletişim için vokalizasyonlar kullanımı. Fare Mus musculus, iletişim sinyalinin önemli bir tip 20 kHz daha yüksek frekansları var ultrasonik sesler çıkarma (USVs) 'dir. Farelerde yaydığı USVs erkek-dişi, 1-4 kadın-kadın 1, 5, ve erkek-erkek 1, 6 etkileşimleri sosyal tanıma bir bileşeni olarak kabul edilir. USVs onlar onu yavru-alma davranışı artırır annelerinden, izole edildiğinde de yavruların yaydığı ve bu nedenle hayatta 7 yavru vardır. Çok sayıda rapor az 10 belgelenmiştir analiz ve fare USVs 8, 9, davranışsal tepkileri ve alıcı hayvanın nöral mekanizmalarını kategorize rağmen 11. Ikinci USVs çeşitli özellikleri biyolojik önemini açıklamak gereklidir. Bu mekanizmaları ortaya çıkarmak için, oynatma deneyi etkin bir yöntemdir. Yeni çalma çalışmaları dişi olduğunu ortaya koymuşturfareler USVs 12 çekici ve onların ebeveynleri 13, 14 farklı erkeklerden USVs tercih.
Bu makalede, farelerde USV tercihini değerlendirmek için kullanılan oynatma testi açıklar. İki seçmeli test kutusu Şekil 1 'de gösterildiği gibi olan iki farklı USVs, bir test muhafazanın iki bölmenin aynı anda oynatılabilir geliştirilmiştir. Test kutusunun Bu tür üç alt-haznelerde test alanı bölünerek ses kirlenmesini önler kurşun duvarlar kullanılmıştır. Ultrason yayıcılar dışında her oda bulunmaktadır. Odalar ve ultrason yayıcılar arasındaki duvarda tel örgü ile kaplı delikler vardır. Fareler üç oda serbestçe hareket ve ultrason yayıcılar tarafından kayıttan USVs yanıt sanki bir "örgü arıyor" davranışı gösterebilir. Bu testte, fareler, bir ses yayıcı veya başka yakın farklı süreli dönemler için kalır. Bu parametreler hassas bir measu elde etmek için kaydedilebilir ses tercihi yeniden.
Geri USVs oynatmak için, nanokristal silikon termo-akustik yayıcılar (yani, "nc-Si yayıcı") daha önceki çalışmalarda 15-17 olarak kullanıldı. Bu cihazlar, bir ince film ısıtıcı elektrot, bir nano gözenekli silikon katman ve tek-kristalli silikon gofret oluşmaktadır. Dijital ses dosyası bir analog sinyale dönüştürülür ve daha sonra ısıtıcı elektrot geçirilir. Cihaz, düşük distorsiyon ile önemli ses basıncı içine çıkan voltaj bağımlı termal sinyalleri dönüştürür. Mekanik titreşimlerin bağlı ortak ses jeneratörleri, bir diyaframa gerek kalmadan sesi üretebileceği aksine bu cihaz, bu benzersizdir. Verici 20 160 kHz (Şekil 2) frekanslarda düz bir ses basınç düzeyi sergiler ve süresi, sıklığı ve ses basınç seviyesi 15, 18, 19 açısından çok doğru bir dijital kaydedilen fare USVs üretebilir.
Şekil 3 de gösterilen temsili bir deneyde ve_content ">, C57BL / 6 (B6) dişi BALB / c (BALB) arasında değişen erkek USVs ve arka plan gürültüsünü seçmesine izin verildi. Buna ek olarak, Şekil 4 ila B6 ve BALB kadın seçilmesini Bir BALB ve B6 erkek eş zamanlı USV kayıttan yürütme, bir önceki çalışmada bildirildiği gibi 14. erkek USVs özellikleri B6 arasında farklılık ve BALB 20 suşları. Bu sonuçlara göre, USVs çekiciliği mevcut protokolü ile değerlendirilebilir gösterildiği gibi, hangi sesler, canlı birey kaydedilen akustik analiz ve diğer bireylere çalınır.Protocol
Representative Results
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…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma ile desteklenmiştir Hibe-Aid AA'ya JSPS Fellows için; Hibeler-in-Aid Bilimsel Araştırmalar JSPS Fellows Yenilikçi Alanları (No. 4501 ve No. 25132712) TK üzerine tarafından; ve Azabu Üniversitesi. Şekil 2 tarafından verilen bir araştırma projesi hibe ile Kihara, T., Harada, T., ve Koshida, N. Gofret-uyumlu imalat ve nanokristal silikon ısının neden ultrason yayıcılar özellikleri yeniden basıldı edilir. Sensörler ve Aktüatörler A: Fiziksel, hacim 125, Elsevier, s. 426, (2006), Elsevier izniyle.
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 |
References
- Panksepp, J. B., et al. Affiliative behavior, ultrasonic communication and social reward are influenced by genetic variation in adolescent mice. PLoS One. 2 (4), e351 (2007).
- Scattoni, M. L., Ricceri, L., Crawley, J. N. Unusual repertoire of vocalizations in adult BTBR T+tf/J mice during three types of social encounters. Genes Brain Behav. 10 (1), 44-56 (2010).
- Hammerschmidt, K., Radyushkin, K., Ehrenreich, H., Fischer, J. The structure and usage of female and male mouse ultrasonic vocalizations reveal only minor differences. PLoS One. 7 (7), e41133 (2012).
- Merten, S., Hoier, S., Pfeifle, C., Tautz, D. A role for ultrasonic vocalisation in social communication and divergence of natural populations of the house mouse (Mus musculus domesticus). PLoS One. 9 (5), e97244 (2014).
- Amato, F. R., Moles, A. Ultrasonic vocalizations as an index of social memory in female mice. Behav. Neurosci. 115 (4), 834-840 (2001).
- Chabout, J., et al. Adult male mice emit context-specific ultrasonic vocalizations that are modulated by prior isolation or group rearing environment. PLoS One. 7 (1), e29401 (2012).
- Ehret, G. Infant rodent ultrasounds–a gate to the understanding of sound communication. Behav. Genet. 35 (1), 19-29 (2005).
- Holy, T. E., Guo, Z. Ultrasonic songs of male mice. PLoS Biol. 3 (1), e386 (2005).
- Portfors, C. V. Types and functions of ultrasonic vocalizations in laboratory rats and mice. J. Am. Assoc. Lab. Anim. Sci. 46 (1), 28-34 (2007).
- Holfoth, D. P., Neilans, E. G., Dent, M. L. Discrimination of partial from whole ultrasonic vocalizations using a go/no-go task in mice. J. Acoust. Soc. Am. 136 (6), 3401 (2014).
- Neilans, E. G., Holfoth, D. P., Radziwon, K. E., Portfors, C. V., Dent, M. L. Discrimination of ultrasonic vocalizations by CBA/CaJ mice (Mus musculus) is related to spectrotemporal dissimilarity of vocalizations. PLoS One. 9 (1), e85405 (2014).
- Hammerschmidt, K., Radyushkin, K., Ehrenreich, H., Fischer, J. Female mice respond to male ultrasonic ‘songs’ with approach behaviour. Biol. Lett. 5 (5), 589-592 (2009).
- Musolf, K., Hoffmann, F., Penn, D. J. Ultrasonic courtship vocalizations in wild house mice, Mus musculus musculus. Anim. Behav. 79 (3), 757-764 (2010).
- Asaba, A., et al. Developmental social environment imprints female preference for male song in iice. PloS one. 9 (2), e87186 (2014).
- Uematsu, A., et al. Maternal approaches to pup ultrasonic vocalizations produced by a nanocrystalline silicon thermo-acoustic emitter. Brain Res. 1163, 91-99 (2007).
- Okabe, S., et al. The effects of social experience and gonadal hormones on retrieving behavior of mice and their responses to pup ultrasonic vocalizations. Zoolog. Sci. 27 (10), 790-795 (2010).
- Okabe, S., et al. Pup odor and ultrasonic vocalizations synergistically stimulate maternal attention in mice. Behav. Neurosci. 127 (3), 432-438 (2013).
- Shinoda, H., Nakajima, T., Ueno, K., Koshida, N. Thermally induced ultrasonic emission from porous silicon. Nature. 400 (6747), 853-855 (1999).
- Kihara, T., Harada, T., Koshida, N. Wafer-compatible fabrication and characteristics of nanocrystalline silicon thermally induced ultrasound emitters. Sensor. Actuat. A-Phys. 125 (2), 422-428 (2006).
- Kikusui, T., et al. Cross fostering experiments suggest that mice songs are innate. PloS One. 6 (3), e17721 (2011).
- McLean, A. C., Valenzuela, N., Fai, S., Bennett, S. A. Performing Vaginal Lavage, Crystal Violet Staining, and Vaginal Cytological Evaluation for Mouse Estrous Cycle Staging Identification. J. Vis. Exp. (67), e4389 (2012).
- Nelson, J. F., Felicio, L. S., Randall, P. K., Sims, C., Finch, C. E. A longitudinal study of estrous cyclicity in aging C57BL/6J mice: I. Cycle frequency, length and vaginal cytology. Biol. Reprod. 27 (2), 327-339 (1982).
- Tomihara, K., et al. Effect of ER-beta gene disruption on estrogenic regulation of anxiety in female mice. Physiol. Behav. 96 (2), 300-306 (2009).
- Zheng, Q. Y., Johnson, K. R. Hearing loss associated with the modifier of deaf waddler (mdfw) locus corresponds with age-related hearing loss in 12 inbred strains of mice. Hear. Res. 154 (1-2), 45-53 (2001).
- Haga, S., et al. The male mouse pheromone ESP1 enhances female sexual receptive behaviour through a specific vomeronasal receptor. Nature. 466 (7302), 118-122 (2010).
- Grimsley, J. M., Monaghan, J. J., Wenstrup, J. J. Development of social vocalizations in mice. PLoS One. 6 (3), e17460 (2011).
- Sugimoto, H., et al. A role for strain differences in waveforms of ultrasonic vocalizations during male-female interaction. PLoS ONE. 6 (7), (2011).
- Hanson, J. L., Hurley, L. M. Female presence and estrous state influence mouse ultrasonic courtship vocalizations. PLoS One. 7 (7), e40782 (2012).
- Wang, H., Liang, S., Burgdorf, J., Wess, J., Yeomans, J. Ultrasonic vocalizations induced by sex and amphetamine in M2, M4, M5 muscarinic and D2 dopamine receptor knockout mice. PLoS One. 3 (4), (2008).
- Moles, A., Kieffer, B. L., D’Amato, F. R. Deficit in attachment behavior in mice lacking the mu-opioid receptor gene. Science. 304 (5679), 1983-1986 (2004).
- Hiramoto, T., et al. Tbx1: identification of a 22q11.2 gene as a risk factor for autism spectrum disorder in a mouse. Hum. Mol. Genet. 20 (24), 4775-4785 (2011).
- Ey, E., et al. Absence of deficits in social behaviors and ultrasonic vocalizations in later generations of mice lacking neuroligin4. Genes Brain Behav. , (2012).
- Roy, S., Watkins, N., Heck, D. Comprehensive analysis of ultrasonic vocalizations in a mouse model of fragile X syndrome reveals limited, call type specific deficits. PLoS One. 7 (9), e44816 (2012).
