ラットの伝染性あくびを測定する実験室法
Summary
ここで説明する方法は、見慣れたまたは不慣れな雄ラットのペアであくびの伝染曲線を得ることを目的としています。透明または不透明な区画で区切られた穴を持つケージは、視覚、嗅覚、または両方のタイプの感覚手がかりがあくびの伝染を刺激するかどうかを検出するために使用されます。
Abstract
コミュニケーションは動物の社会生活に欠かせない側面です。動物は互いに影響を与え合い、学校、群れ、群れで一緒に来るかもしれません。コミュニケーションはまた、求愛中に男女がやり取りする方法や、ライバルが戦わずに紛争を解決する方法でもあります。しかし、いくつかのタイプの感覚モダリティが関与している可能性が高いため、コミュニケート関数の存在をテストすることは困難な動作パターンがあります。例えば、伝染性あくびは、視覚、聴覚、嗅覚、または動物が互いに親しんでいるかどうかに応じて、これらの感覚の組み合わせを通じて起こる可能性のある哺乳類のコミュニケーション行為です。したがって、そのような行動の可能なコミュニケーション的役割に関する仮説をテストするためには、参加する感覚モダリティを同定するために適切な方法が必要である。
ここで提案された方法は、身近で見慣れないラットのあくび伝染曲線を得て、視覚および嗅覚感覚モダリティの相対的な関与を評価することを目的とした。この方法は、安価な材料を使用し、いくつかのマイナーな変更で、マウスなどの他のげっ歯類種と共に使用することもできる。全体的に、この方法は、隣接するケージに穴が開いているラット間の通信を許可または防止する不透明な仕切り(穴の有無にかかわらず)を持つクリアディバイダー(穴の有無にかかわらず)の置換を含みます。したがって、嗅覚コミュニケーション、視覚コミュニケーション、視覚および嗅覚コミュニケーションの両方、および視覚および嗅覚コミュニケーションの4つの条件をテストすることができる。ラット間の社会的相互作用が起こるにつれて、これらの試験条件は自然環境で起こりうるものをシミュレートする。この点で、ここで提案される方法は、生物学的妥当性が懸念を引き起こす可能性のあるビデオプレゼンテーションに依存する従来の方法よりも効果的である。それにもかかわらず、それは聴覚の潜在的な役割とあくびの伝染における匂いと視覚の役割を区別しません。
Introduction
伝統的に、コミュニケーション行動は2つの視点から研究されてきました。一つの視点から、倫理学者は自然の設定で動物の行動を観察し、記録し、その適応値1を認識しようとします。関与する特定の感覚や感覚は、これらの研究の主な関心ではありませんでした。別の観点から、生理学者は動物がコミュニケーションをとるメカニズムを解明することにもっと興味を持っています。したがって、実験室の研究は、感覚モダリティがコミュニケーション2、3で果たす役割に対処する方法を提供してきました。動物の社会生活におけるコミュニケーション行動を総合的に理解するためには、適応的価値と即時メカニズムの両方に関する知識が必要であるため、これら2つの視点は、まさに補完的である。
あくびの挙動は、魚から霊長類5に至るまで、脊椎動物4のいくつかの種における行動レパートリーの顕著な構成要素である。口の開口部が遅く、その開いた位置の維持が遅く、その後に口5のより迅速な閉鎖と記載することができる。シーケンス全体の持続時間は、種に依存します。例えば、霊長類は非霊長類種6よりも長い期間あくびをする。多くの種では、人間が例外である場合、男性は雌7よりも頻繁にあくびをする傾向がある。この機能はあくびの可能なコミュニケーション機能を支えるかもしれないが、あくびの規則的なパターンとその毎日の頻度はまた、生理的機能を示唆するかもしれない。ラットでは、自発的なあくびは概日リズムに従い、午前8時と午後8時、9時に高周波のピークが発生する。
あくび行動の興味深い特徴の1つは、いくつかの種の脊椎動物11、12において、伝染性行為(行動の刺激を放出すると、同じ方法で10を振る舞う別の動物である場合)である可能性があることである。 13,14,15,16, 鳥17とげっ歯類18を含む .さらに、最近の証拠は、1匹のラットのあくびが嗅覚手がかり19にさらされたときに別のラットの生理的状態に影響を与えることができるので、伝染性あくびがコミュニケーションの役割を反映する可能性があることを示している。しかし、あくびがコミュニケーションの役割を持っているかどうかは、まだ議論の対象となっている20、21、そして伝染性あくびの分析は、この問題を解決するための重要な第一歩です。
一方、伝染性あくびは、他の動物の視点に共感する動物の能力にリンクされています。したがって、密接に関連する個人は、感染4を示す可能性が高い。この仮説は、動物がビデオ12、13にあくび刺激を提示される実験室条件で頻繁にテストされています。したがって、伝染は視覚的な手がかりによってのみ起こり得る。他の調査は、動物14、15の群を使用して、より自然な条件であくびの伝染を評価しました。この大きな問題は、社会的に相互作用する動物が、感覚モダリティの組み合わせを通じて伝達される合図や交換信号に反応することが多いことです。組み合わせた効果から特定の行動に関与する実際の感覚を区別することは、必ずしも簡単な作業ではありません。典型的には、研究者は、薬理学的または外科的に特定の意味の動物の使用を妨げ、その後、関連する行動2、3、18、22におけるその意味の役割を推測する。幸いなことに、動物23、24、25間のコミュニケーションを許可または妨害するために物理的な障壁のみが使用される他の方法があり、それによってより大きな生物学的妥当性を達成する。
ここで提案された方法は、社会的な環境で身近で見慣れないラットの伝染性あくびを研究するために特別に設計されています。共感仮説によると、前者のグループは、伝染性あくびの影響を受けやすいはずです。この方法は、動物が外科的または薬理学的に任意の感覚を奪われる必要はありません。代わりに、ラットを穴を持つ隣接するケージに入れ、穴の有無にかかわらず透明または不透明な仕切りを使用して通信を物理的に妨害することによって動作します。したがって、(1)嗅覚通信(OC、穿起不透明分周器)、(2)視覚コミュニケーション(VC、非穿起クリアディバイダ)、(3)視覚および嗅覚通信(VOC、穿備されたクリアディバイダー)、および(4)いずれも検査することができます。視覚または嗅覚通信(NVOC、非穿起不透明な分周器)。したがって、研究者は、嗅覚、視覚、およびある程度、あくびの伝染における聴覚手がかりの相対的な寄与を比較することができる。このアプローチは、同様の方法がトカゲ23およびマウス26のような動物における特定のコミュニケーション行動に関与する感覚を分離するために使用されているように、新しいものではありません。実際、Gallupたちは、同様の方法を用いて、バジェリガーにおける伝染性あくびにおける視覚的手がかりの役割を実証した。これらの方法の主な特徴は、社会的文脈のシミュレーションと動物に与える最小限のストレスです。さらに、相互作用する動物の使用は、結論の生物学的妥当性を増加させる。
伝染性あくび25、28を測定する方法はいくつかあります。スティーブン・E・G・リー博士(パーソナル・コミュニケーション、2015)は、ここで使用されるデータの以前の分析のために、以前に原始学者13、14によって採用された方法を数値的に適応させるのを助けました18.このプロトコルで提示されるこのメソッドの拡張バージョンは、より広い範囲のアプリケーションを備えています。これは、特定の時間枠の内外のラットのあくびの総数を、時間枠内外のあくびに対応する観察時間の割合で重み付けすることで構成されます。
例えば、ラットAとBが12分間観察されると仮定した場合、そのあくびは最も近い分に記録され、3分の時間枠は伝染性あくびを測定するように設定される。次に、これらのラットのあくびの配列は、ラットA(0,0,0,1,0,0,2,0,0,0,2,1)およびラットB(0,1,0,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,3)と考えられる。なお、各数値(0-3)は、各分で得点されたあくびの数に相当する。ラットAの場合、分1、10、および11(太字型の数字)の間に、ラットBは前の3分(選択した時間枠)またはその分以内にあくびをしません。その分で、ラットAは合計2回あくびをする。したがって、あくび刺激を受けずにラットAのあくび率(非あくび率)は2/3(すなわち、0.67あくび/分)である。残りの9分間で、ラットBは、同じ分または3分前のいずれかに少なくとも1回あくびをする。ネズミAは9分で合計4回あくびをする。したがって、あくび刺激に応答するラットAのあくび率(あくび後あくび率)は4/9(すなわち、0.44あくび/分)である。ラットBに同じ手順を適用すると、2/3(すなわち、0.66)の非あくび率と5/9(0.55)のあくび後のあくび率が得られます。
一方、あくびが1分の最も近い小数点以下に記録された場合、あくびの伝染はあくび後の時間を調整します。例えば、ラットAとBの12分間の観察期間に次のあくび時間が記録された場合:ラットA(2.3、5.1、5.8、10.4、10.8、11.1)およびラットB(1.2、2.4、4.5、5.1、11.2、11.6、11.8)。 ラットAの場合、ラットBが過去3分の範囲内で0~1.2分、8.1~11.2分(すなわち3.1分)の範囲であくびをしない期間は、合計4.3分の非あくび時間を生み出す。その間にあくびをする回数は3回(太字の数字)なので、あくび以外のあくび率は3/4.3(すなわち0.69)、あくび後のあくび率は3/7.7(すなわち、0.38、分母は12-4.3分)です。同様に、ラットBの場合、ラットAが過去3分の範囲内であくびをしない期間は0~2.3分、8.8~10.4分の範囲で、合計3.9分になります。これらの期間内のラットBのあく回数は1回なので、あくび以外のあくび率は1/3.9(すなわち0.25)です。したがって、あくび後のあくび率は6/8.1(すなわち0.74)です。
行動のほぼ同時期の一致は、伝染の存在を実証するための理想的な基準であるが、個人が出席するものに対する制約、刺激に対する反応の時間、時間の経過に対する行動の分布(例えば、あくび)エピソードで発生する可能性があります)、そして実験設定に順応する時間はすべて種の違いを生み出し、ユニークな時間枠を使用することは困難です。これは、研究者が秒5から数分11まで変化するタイムウィンドウを使用した理由であり、結果28を比較する際に問題が発生する可能性があります。このため、あくびの伝染曲線を得て、種間のあくび伝染曲線を比較するために、時間ウィンドウの範囲について上記の手順を繰り返すことを提案する。
同等のあくび伝染曲線は、観察期間にわたって各ラットについて観察されたあくびの数をランダムに分配することによって比較することができる。したがって、あくびの伝染を測定する提案された方法は、(1)時間ウィンドウの外で発生するあくび率(非あくび時間)と(2)あくびの数のランダム分布から得られる人工あくび伝染曲線の2種類の制御を提供する。したがって、あくびの伝染を分析するこのアプローチは、単一の時間枠内であくびのパーセンテージまたは頻度を比較するような他の手順から、このウィンドウ25の外で起こるものとを比較するような他の手順から一歩前進している。実際の時間フレーム。この方法は、Rベースのプログラム29によって補完され、1つまたは複数の時間枠に対する伝染性あくびの確率を便利かつ客観的に計算する。
この方法の有用性とRベースプログラムの利点を説明するために、以前に公開された研究18からのデータセットが使用される。実験条件は、144匹の雄ラットで構成され、なじみのない状態または不慣れな状態のいずれかに割り当てられました。各実験条件のラットを9対の4つのサブグループに細分化し、上述の4つの試験状況のいずれかに曝露した。その後、各実験条件および試験状況におけるラットのあくび行動を60分の期間にわたって記録した。
Protocol
Representative Results
Discussion
成功を収めるために考慮する必要があるメソッドには、重要な手順があります。おなじみのラットは、分けた後、実験を実行する前に、少なくとも1.5ヶ月間ホームケージを共有する必要があります。しかし、慣れないネズミは別々の家のケージに住む必要があります。どちらの場合も、ラットのペアは異なるごみから来る必要がありますが、年齢は可能な限り類似している必要があります。?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
A. M. 部分的にビセレトリア・デ・ドセンシア,ベネメリタ大学アウトノマ・デ・プエブラによって資金提供されました。私たちは特に、撮影のためのネズミの使用のための動物施設「クロード・ベルナール」のスタッフに恩恵を受けています。私たちは、この原稿の初期のバージョンに彼らのコメントのための匿名の審判に感謝します。プレゼンテーションは、彼らの思慮深いコメントのために、より少ないストライドとよりバランスが取れています
Materials
| Acrylic dividers | Handcrafted | Not available | Two dividers, one clear and one opaque, will have 24 holes each. The other two dividers, one clear and one opaque, will have no holes. See the main text for details of construction. |
| An R-based program | Benemérita Universidad Autónoma de Puebla | Not available | This is the program used to assess yawn contagion in rats. See the main text for information about the way the program is used. |
| Data sheets | The user can elaborate them | Not available | These forms will be used for the observer to record the frequency of yawning behaviour by viewing the video recordings. Alternatively, a notebook can be use provided you follow the suggestions given in the main text. |
| Desktop computer | Any maker | Not available | Make sure the computer has a video card capable of conveniently processing the video recordings of yawning behaviour. |
| Digital camcorders | Any maker | Not available | They will be used to video record yawning behaviour of each pair of rats; there will be 2 pairs of rats per experimental session. |
| Flash drive | Any maker | Not available | Each experimental session will last 60 min, and so you will require sufficient memory to store the video recording. |
| Glass cages | Handcrafted | Not available | Each cage (19 X 19 X 10 cm height) will have 24 holes (0.5 cm diameter) forming three rows in the middle of one of its sides. See the main text for more details about their construction. It is recommended to fabricate one extra cage in case one of them is accidentally broken. |
| Markers | Sharpie or any other maker | Not available | Permanent markers to number the rats. See the main text to see one way of using painting symbols on the rat's tail. |
| Pencils | Any maker | Not available | They are used by the observer to record the frequency of yawning. It is important that the observer has previously been trained to recognize yawning behaviour and operate the video player system. |
| R software | R Development Core Team | Not available | Download R at: http://cran.r-project.org/ |
| Rail-like wooden bars | Handcrafted | Not available | They will be fixed in the middle of the rectangular wooden sheet forming a track, where a second wooden sheet is placed. See the main text for additional instructions for construction. |
| Rectangular table | Any maker | Not available | This is the table (approximately 2 x 1 m) where the inverted T-shaped table will be placed for performing the observation of yawning behaviour. |
| Sprague-Dawley male rats | Any local supplier of laboratory animals | Not available | Nine pairs of male rats per test situation are necessary for each group, familiar and unfamiliar rats, because with this sample size the interindividual variation that might exist in yawning frequency will not severely affect the conclusions drawn from the statistical analysis performed to the data. |
| Spreadsheet software | Microsoft | Not available | Excel will be the software used to store the yawning recordings initially recorded on the data sheets. Revise the main text for instructions about the recommended way of doing the transcription. |
| Square filter papers | Any maker | Not available | They are used for covering the cage's bottom. |
| Tripods | Any maker | Not available | They will be used for fixing the camcorders in front of each pair of observation cages. |
| Wooden Inverted T-shaped table | Handcrafted | Not available | Read the instructions in the main text to see the way of constructing it. If preferred, a different material to wood can be used. Make sure any material is as resistant as possible to the transmission of ultrasounds, which the rats might use for communication. |
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