쥐에서 전염성 하품을 측정하는 실험실 방법

Summary

여기에 설명된 방법은 친숙하거나 익숙하지 않은 수컷 쥐 쌍으로 하품 전염 곡선을 얻는 것을 목표로합니다. 구멍이 명확하거나 불투명한 파티션으로 구분된 케이지는 시각적, 후각 또는 두 가지 유형의 감각 큐가 하품 전염을 자극할 수 있는지 여부를 감지하는 데 사용됩니다.

Abstract

의사소통은 동물 사회 생활의 필수적인 측면입니다. 동물은 서로 영향을 미치고 학교, 양떼, 무리에서 함께 모일 수 있습니다. 의사소통은 또한 남녀가 구애하는 동안 상호 작용하는 방식과 라이벌이 싸우지 않고 분쟁을 해결하는 방법입니다. 그러나 여러 유형의 감각 양식이 관련될 가능성이 있기 때문에 통신 기능의 존재를 테스트하기가 어려운 몇 가지 행동 패턴이 있습니다. 예를 들어, 전염성 하품은 동물이 서로 익숙한지 여부에 따라 시력, 청각, 냄새 또는 이러한 감각의 조합을 통해 잠재적으로 발생하는 포유류의 통신 활동입니다. 따라서, 이러한 행동의 가능한 통신 역할에 대한 가설을 테스트하기 위해, 참여 감각 방식을 식별하기 위해 적절한 방법이 필요하다.

여기에 제안 된 방법은 친숙하고 익숙하지 않은 쥐에 대한 하품 전염 곡선을 얻고 시각 및 후각 감각 양식의 상대적 참여를 평가하는 것을 목표로합니다. 이 방법은 저렴한 재료를 사용하며 약간의 변경과 함께 마우스와 같은 다른 설치류 종과 함께 사용할 수도 있습니다. 전반적으로, 이 방법은 인접한 측면에 구멍이 있는 인접한 케이지에 배치된 쥐 간의 통신을 허용하거나 방지하는 불투명 한 분배기(구멍 유무)와 명확한 분배기(구멍 유무)를 대체합니다. 따라서 후각 통신, 시각적 통신, 시각적 및 후각 통신, 시각적 또는 후각 통신의 네 가지 조건을 테스트할 수 있습니다. 쥐 들 간의 사회적 상호 작용발생으로, 이러한 테스트 조건 자연 환경에서 발생할 수 있는 시뮬레이션. 이 점에서, 여기에 제안 된 방법은 생물학적 타당성이 문제를 제기 할 수있는 비디오 프리젠 테이션에 의존하는 전통적인 방법보다 더 효과적입니다. 그럼에도 불구하고, 그것은 하품 전염에서 청각의 잠재적 인 역할과 냄새와 시력의 역할을 구별하지 않습니다.

Introduction

전통적으로, 통신 행동은 두 가지 관점에서 연구되었습니다. 한 가지 관점에서, 병리학자들은 자연 환경에서 동물의 행동을 관찰하고 기록하고 적응값^1을인식하려고 시도합니다. 관련된 특정 감각 또는 감각은 이 연구 결과의 1 차적인 관심사가 아니었습니다. 또 다른 관점에서, 생리학자는 동물이 1을 통신하는 메커니즘을 해명하는 데 더 관심이 있습니다. 따라서, 실험실 연구는 감각 양식이 통신에서 재생하는 역할을 해결하는방법을 제공했다 2,³. 적응가치와 즉각적인 메커니즘에 대한 지식이 동물의 사회 생활에서 공동체 행동에 대한 포괄적인 이해를 얻기 위해 필요하기 때문에 이 두 관점은 참으로 상호 보완적입니다.

하품 행동은 물고기에서 영장류^5에이르기까지 척추 동물 4의 여러 종에서행동 레퍼토리의 눈에 띄는 구성 요소입니다. 그것은 입의 느린 개방 및 그것의 열린 위치의 유지 보수로 설명 될수있다, 입의 보다 빠른 폐쇄 다음 5. 전체 서열의 지속 기간은 종에 따라 다릅니다. 예를 들어, 영장류는 비 영장류 종 6보다더 긴 기간 동안 하품. 많은 종에서, 인간은 예외인, 남성은 암컷⁷보다는 더 빈번하게 하품하는 경향이 있습니다. 이 기능은 하품의 가능한 통신 기능을 뒷받침 할 수 있지만 하품의 규칙적인 패턴과 일일 빈도는 생리적 기능을 제안 할 수 있습니다. 쥐에서, 자발적인 하품은 circadian 리듬을 따릅니다, 높은 주파수의 피크와 함께 아침과 오후에 발생^8,9.

하품 행동의 한 가지 흥미로운 특징은 척추 동물^11,12의여러 종에서 전염성 이 (행동의 방출 자극이 동일한 방법으로¹⁰에서 다른 동물이 행동하는 일이 있을 때)일 수 있다는^{것입니다. 13,14,15,16,}조류¹⁷ 및 설치류^18을포함한다. 더욱이, 최근의 증거에 따르면 전염성 하품은 후각 큐(19)에 노출될 때 한 쥐의 하품이 다른 쥐의 생리적상태에 영향을 미칠 수 있기 때문에 통신적 역할을 반영할 수 있음을 나타냈다. 그러나 하품이 의사소통의 역할을 하는지 여부는 여전히 20,^21,그리고 전염성 하품을 분석하는 것이 이 문제를 해결하기 위한 필수적인 첫 번째 단계이다.

다른 한편으로는, 전염성 하품은 다른 동물의 관점으로 공감하는 동물의 능력에 연결되었습니다; 따라서, 밀접하게 관련된 개인은 전염을 표시 할 가능성이 더 높습니다⁴. 이 가설은 동물이 비디오^12,13에하품 자극으로 제시되는 실험실 조건에서 자주 테스트되었습니다; 따라서, 전염은 시각적 인 단서를 통해서만 발생할 수 있습니다. 다른 조사는 동물의 그룹을 사용하여 더 자연 조건에서 하품 전염을 평가^14,15. 이것의 중요한 문제는 사회적으로 상호 작용하는 동물이 수시로 감각 양식의 조합을 통해 전달되는 신호및 교환 신호에 반응한다는 것입니다. 그들의 결합 된 효과에서 주어진 된 행동에 관련 된 실제 감각을 disentled 항상 쉬운 작업. 전형적으로, 연구자들은 약리학적또는 외과적으로 주어진 감각의 동물의 사용을 방해하고, 그 다음 관련행동 2,^{3,18,22에서}그 감각의 역할을 추론한다. 다행히도, 물리적 장벽만 허용 하거나 동물 간의 통신을 방해 하는 다른 방법이 있다^23,24,25,따라서 더 큰 생물학적 타당성을 달성.

여기에 제안 된 방법은 특히 사회적 환경에서 친숙하고 익숙하지 않은 쥐에서 전염성 하품을 연구하도록 설계되었습니다. 공감 가설에 따르면, 이전 그룹은 전염성 하품에 더 취약해야합니다. 이 방법은 동물이 어떤 감각도 외과적으로 또는 약리학적으로 박탈될 것을 요구하지 않는다. 대신, 구멍이있는 인접한 케이지에 쥐를 배치하고 구멍이 있거나없는 명확하거나 불투명한 칸막이를 사용하여 의사 소통을 물리적으로 방해하여 작동합니다. 따라서, 네 가지 테스트 조건을 검사할 수 있습니다: (1) 후각 통신(OC, 천공 된 불투명 분할), (2) 시각적 통신 (VC, 비천공 투명 분배기), (3) 시각 및 후각 통신 (VOC, 천공 된 투명 분배기), 그리고 (4) 어느 쪽도 아닙니다. 시각적 또는 후각 통신 (NVOC, 비 확산 불투명 분배기). 따라서 연구원은 하품 전염에서 후각, 시각적 및 어느 정도 청각 단서의 상대적 기여를 비교할 수 있습니다. 이러한 접근법은^{도마뱀(23)} 및 마우스(26)와 같은 동물의 특정 통신 행동에 관여하는 감각을 분리하기 위해유사한 방법이 사용되었기 때문에 새로운 것이 아니다. 실제로 Gallup과^{동료 27은} 버저리거에서 전염성 하품시 시각적 단서의 역할을 입증하기 위해 유사한 방법을 사용했습니다. 이러한 방법의 주요 특징은 사회적 맥락의 시뮬레이션과 동물에 가해지는 최소한의 스트레스입니다. 더욱이, 상호 작용하는 동물의 사용은 결론의 생물학적 타당성을 증가시킨다.

전염성 하품을 측정하는 방법에는 여러 가지가 있습니다^25,28. Dr. Stephen E. G. Lea (개인 통신, 2015)는 이전에 원시학자^13,14에 의해 사용 된 방법을 수치적으로 적응시켜 여기에 사용되는 데이터의 이전 분석을^{위해 18}. 이 프로토콜에 제시된 응용 프로그램의 넓은 범위와이 메서드의 향상 된 버전입니다. 지정된 시간 창 안팎에서 쥐의 하품의 총 수를 시간 창 안팎에서 하품에 해당하는 관찰 시간의 비율에 의해 가중치로 구성됩니다.

예를 들어, 랫트 A와 B가 12분 동안 관찰된다고 가정하면 하품은 가장 가까운 분으로 기록되고 3분 의 시간 창은 전염성 하품을 측정하도록 설정됩니다. 다음으로, 각 랫트에 대한 하품의 다음 서열이 고려된다: 랫트 A (0,0,0,0,0,0,0,0,2,1) 및 랫트 B (0,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0, 3). 각 숫자 (0-3)는 각 분에 득점 하품의 수에 해당한다는 점에 유의해야한다. 쥐 A의 경우, 분 1, 10 및 11 (굵은 유형의 숫자) 동안, 쥐 B는 이전 3 분 (선택한 시간 창) 또는 그 분 이내에 하품하지 않습니다. 그 분에서, 쥐 A는 총 2 번 하품. 따라서, 하품 자극없이 쥐 A의 하품 속도 (비 사후 하품 하품 속도) 2/3 (즉, 0.67 하품 / 분). 나머지 9 분에서, 쥐 B는 같은 분 또는 3 이전 분 중 하나에 적어도 한 번 하품. 쥐 A는 그 9 분에 총 네 번 하품. 따라서 하품 자극에 반응하는 랫트 A의 하품 비율은 4/9(즉, 0.44 하품/분)이다. 동일한 절차를 랫트 B에 적용하면 하품 후 하품 비율이 2/3(즉, 0.66)이고 하품 후 하품 비율이 5/9(0.55)입니다.

반면에 하품이 1분의 가장 가까운 소수자릿수로 기록되면 하품 전염은 하품 후 시간이 조정됩니다. 예를 들어, 랫트 A및 B에 대한 12분 관찰 기간에 걸쳐 다음 하품 시간이 기록되는 경우: 랫트 A(2.3, 5.1, 5.8, 10.4, 11.1)및 랫트 B(1.2, 2.4, 4.5, 5.1, 11.2, 11.6, 11.8). 쥐 A의 경우, 쥐 B가 지난 3분 이내에 하품을 하지 않는 기간은 0내지 1.2분, 8.1~11.2분(즉, 3.1분)이며, 이는 총 4.3분의 비하품 시간을 산출한다. 그 시간 동안 쥐 A 하품 횟수는 3 (굵은 문자의 숫자)이므로 비 사후 하품 하품 비율은 3/4.3 (즉, 0.69)이며, 하품 후 하품 비율은 3/7.7 (즉, 0.38; 12-4.3 min의 분모)입니다. 마찬가지로, 쥐 B의 경우, 쥐 A가 지난 3분 이내에 하품을 하지 않는 기간은 0내지 2.3분, 8.8~10.4분으로 총 3.9분의 결과를 낳는다. 그 기간 내의 쥐 B 하품 횟수는 1이므로 하품 후 가사 비율이 1/3.9 (즉, 0.25)입니다. 따라서 하품 후 하품 비율은 6/8.1(즉, 0.74)입니다.

행동에서 거의 동시 일치하는 것은 개인이 참석하는 것에 대한 제약, 자극에 대한 반응 시간, 시간에 따라 행동의 분포 (예 : 하품)의 존재를 입증하는 이상적인 기준이지만 에피소드에서 발생할 수 있습니다)와 실험 설정에 적응하는 시간은 모두 종 차이를 야기, 어려운 독특한 시간 창을 사용하는 만들기. 이것은 연구원이 결과^28을비교할 때 문제를 일으키는 초 5에서 몇 분^11까지변화하는 시간 창을 사용한 이유일 수 있습니다. 이 때문에, 하품 전염 곡선을 얻고 종 들 사이의 하품 전염 곡선을 비교하기 위해 시간 창의 범위에 대해 위에서 설명한 절차를 반복하는 것이 제안된다.

등가 하품 전염 곡선은 관찰 기간 동안 각 쥐에 대해 관찰된 하품수를 무작위로 분배하여 비교할 수 있다. 따라서, 제안된 하품 전염을 측정하는 방법은 (1) 하품 속도(non-post-ywn time) 및 (2) 하품 수의 무작위 분포로부터 얻어진 인공 하품 전염 곡선의 두 가지 유형의 제어를 제공한다. 따라서 하품 전염을 분석하는 이러한 접근법은 단일 시간 창 내에서 하품의 백분율 또는 빈도를 이^창(25)외부에서 발생하는 것과 비교하는 것과 같은 다른 절차로부터 한 걸음 앞으로 나아가는 방법, 고려없이 실제 시간 프레임. 이 방법은 R-기반^{프로그램(29)에} 의해 보완되어 하나 이상의 시간 창에 대한 전염성 하품의 확률을 편리하고 객관적으로 계산한다.

이 방법의 유용성 및 R 기반 프로그램의 장점을 설명하기 위해 이전에 게시된 연구^18의 데이터 세트가 사용됩니다. 실험 조건구성 144 익숙한 또는 익숙하지 않은 조건에 할당 된 남성 쥐. 각 실험 조건에서 랫트는 9쌍의 4개의 하위 그룹으로 세분화하고 전술한 4개의 시험 상황 중 어느 하나에 노출되었다. 각 실험 조건 및 시험 상황에서 쥐의 하품 거동을 60분 동안 기록하였다.

Protocol

실험 프로토콜 및 축산은 제도적 지침에 따라 수행되었다. 1. 재료 재료 표에서 메서드를 구현하는 데 사용되는 재료의전체 목록을 찾습니다. 그림 1을 사용하여 전문가의 조언을 구하여 뒤집힌 T자형 테이블, 관측 케이지 및 케이지 분할기를 구성합니다. 날카로운 공구와 잠재적으로 위험한 물질의 사용에 대한 안전 표시를 따르십시…

Representative Results

쥐는 빈번한 하품(시간당 약 22하품 31)을 위해 선택된 스프라그-다울리 쥐의이전에 생산된 서브라인으로부터 선택되었다. 그러나, 익숙하지 않은 9쌍의 익숙하지 않은 수컷 쥐(2.5~3개월 생후)는 시험 상황당 평균 18회, 시간당약 12회 하품을 하였다. 따라서 하품 전염을 측정하는 시험 상황은 하품 동작을 부분적으로 억제한다. <p class="j…

Discussion

성공적인 결과를 얻으려면 고려해야 할 메서드의 중요한 단계가 있습니다. 익숙한 쥐는 수박 후 실험을 실행하기 전에 적어도 1.5 개월 동안 홈 케이지를 공유해야합니다. 그러나, 익숙하지 않은 쥐는 별도의 홈 케이지에 살고 있어야합니다. 두 경우 모두, 쥐의 쌍은 다른 쓰레기에서 왔어야 하지만 가능한 한 나이에 유사 합니다. 관찰 케이지에 관해서는, 이 쥐 사이의 후각 접촉을 보장하는 유일?…

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.