طريقة مختبرية لقياس التثاؤب المعدي في الجرذان

تقليديا، تم دراسة السلوك التواصلي من منظورين. من منظور واحد، علم الأحياء ومراقبة وتسجيل سلوك الحيوانات في البيئات الطبيعية ومحاولة التعرف على قيمته التكيفية¹. ولم يكن المعنى أو الحواس الخاصة المعنية هو الاهتمام الرئيسي لهذه الدراسات. من منظور آخر، علماء وظائف الأعضاء أكثر اهتماما في كشف الآليات التي الحيوانات التواصل¹؛ ومن ثم، وفرت الدراسات المختبرية أساليب لمعالجة الدور الذيتلعبه الطرائق الحسية في الاتصال 2،^3. وهذان المنظوران متكاملان بالفعل، لأن المعرفة بالقيمة التكيفية والآليات الفورية ضرورية للحصول على فهم شامل لسلوكيات التواصل في الحياة الاجتماعية للأحياء.

السلوك التثاؤب هو عنصر واضح من ذخيرة السلوكية في العديد من الأنواع من الفقاريات⁴، بدءا من الأسماك إلى الرئيسيات⁵. ويمكن وصفها بأنها فتح بطيء للفم والحفاظ على موقفها المفتوح، تليها إغلاق أكثر سرعة من الفم⁵. مدة التسلسل كله يعتمد على الأنواع; على سبيل المثال، تتثاءب الرئيسيات لفترات أطول من الأنواع غير الرئيسية⁶. في كثير نوع, مع أناس يكون الاستثناء, يميل ذكران أن يتثاءب أكثر غالبا من أناثى⁷. هذه الميزة قد تدعم وظيفة التواصل المحتملة من التثاؤب، على الرغم من أن أنماط منتظمة من التثاؤب وتواتره اليومي قد تشير أيضا إلى وظيفة فسيولوجية. في الفئران، التثاؤب التلقائي يتبع إيقاع circadian، مع قمم عالية التردد التي تحدث في الصباح وبعد الظهر^8،9.

واحدة سمة ممتعة من يتثاءب تصرف أنّ هو يستطيع كنت عمل معدّة (عندما ال يطلق حافز من تصرف يحدث أن يكون آخر [أنيمل] يتصرّف [إين ث سم وي]¹⁰⁾في عدّة نوع الفقاريات^{11,12, 13,14},^15,16, بما في ذلك الطيور¹⁷ والقوارض¹⁸. وعلاوة على ذلك، أشارت الأدلة الأخيرة إلى أن التثاؤب المعدي قد يعكس دور التواصل، لأن التثاؤب من فأر واحد يمكن أن يؤثر على الحالة الفسيولوجية للآخر عندما يتعرض لإشارات الشم¹⁹. ومع ذلك، سواء كان التثاؤب له دور التواصل أم لا لا يزال قيد المناقشة^20،21، وتحليل التثاؤب المعدية هو الخطوة الأولى الأساسية لحل هذه المسألة.

ومن ناحية أخرى، تم ربط التثاؤب المعدي بقدرة الحيوان على التعاطف مع وجهات نظر الحيوانات الأخرى؛ وبالتالي، الأفراد وثيقة الصلة هي أكثر عرضة لإظهار العدوى⁴. وقد تم اختبار هذه الفرضية في كثير من الأحيان في الظروف المختبرية التي يتم فيها عرض الحيوانات مع المحفزات التثاؤب على الفيديو^12,13; وبالتالي، يمكن أن تحدث العدوى فقط من خلال الإشارات البصرية. وقد قيمت تحقيقات أخرى عدوى التثاؤب في ظروف أكثر طبيعية باستخدام مجموعات من الحيوانات^14,15. وتتمثل إحدى المشاكل الرئيسية في ذلك في أن الحيوانات التي تتفاعل اجتماعياً كثيراً ما تستجيب للإشارات وإشارات التبادل التي تنقل من خلال مجموعات من الطرائق الحسية. فصل الحواس الفعلية التي تنطوي عليها في سلوك معين من آثارها مجتمعة ليست دائما مهمة سهلة. عادة، الباحثين الدوائية أو جراحيا تعيق استخدام الحيوان من معنى معين، ثم يستنتج دور هذا المعنى في السلوك ذات الصلة^2،3،18،22. لحسن الحظ، هناك طرق أخرى تستخدم فيها الحواجز المادية فقط للسماح أو إعاقة الاتصال بين الحيوانات^23،24،25،وبالتالي تحقيق صحة بيولوجية أكبر.

وقد تم تصميم الطريقة المقترحة هنا خصيصا لدراسة التثاؤب المعدية في الفئران مألوفة وغير مألوفة في بيئة اجتماعية. ووفقاً للفرضية المتعاطفة، ينبغي أن تكون المجموعة السابقة أكثر عرضة للتثاؤب المعدي. لا تتطلب هذه الطريقة أن تكون الحيوانات محرومة جراحياً أو دوائية من أي حواس. وبدلاً من ذلك، يعمل عن طريق وضع الجرذان في أقفاص مجاورة مع ثقوب وعرقلة اتصالاتها جسدياً باستخدام فواصل واضحة أو مبهمة مع أو بدون ثقوب. وهكذا، يمكن فحص أربعة شروط اختبار: (1) الاتصال الشم (OC، مفرق غير شفاف مثقب)، (2) الاتصال البصري (VC، مقسم واضح غير مثقب)، (3) الاتصالات البصرية والشمية (VOC، مثقب فاصل واضح)، و (4) لا الاتصال البصري أو الشمي (NVOC، مقسم غير مثقب غير شفاف). لذلك، يمكن للباحثين مقارنة المساهمات النسبية للالشم، البصرية، وإلى حد ما، الإشارات السمعية في عدوى التثاؤب. هذا النهج ليس جديدا، كما تم استخدام أساليب مماثلة لعزل الحواس المشاركة في بعض السلوكيات التواصلية في الحيوانات مثل السحالي²³ والفئران²⁶. في الواقع، استخدمت غالوب وزملاؤه²⁷ طريقة مماثلة لإظهار دور الإشارات البصرية في التثاؤب المعدية في budgerigars. وتتمثل السمات الرئيسية لهذه الأساليب في محاكاة السياق الاجتماعي والحد الأدنى من الضغط الذي تتعرض له الحيوانات. وعلاوة على ذلك، فإن استخدام الحيوانات المتفاعلة يزيد من الصحة البيولوجية للاستنتاجات.

هناك عدة طرق لقياس التثاؤب المعدية^25,28. الدكتور ستيفن E. G. ليا (الاتصالات الشخصية, 2015) ساعدنا رقميا تكييف طريقة استخدمت سابقا من قبل علماء الثدييات^13,14 لتحليل سابق للبيانات المستخدمة هنا¹⁸. يتم عرضها في هذا البروتوكول نسخة محسنة من هذا الأسلوب مع نطاق أوسع من التطبيقات. وهو يتألف من ترجيح العدد الإجمالي للتثاؤب للفئران، داخل وخارج نافذة زمنية معينة، بنسبة وقت المراقبة المقابلة للتثاؤب داخل الإطار الزمني وخارجه.

على سبيل المثال، إذا كان من المفترض أن الفئران A و B لوحظ لمدة 12 دقيقة، يتم تسجيل التثاؤب إلى أقرب دقيقة، ويتم تعيين إطار زمني 3 دقيقة لقياس التثاؤب المعدية. بعد ذلك، يتم النظر في تسلسل التثاؤب التالية لكل من تلك الفئران: الفئران A (0,0,0,0,0,0,0,2,0,0,0,2,1) والفئران B (0,1,1,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,3). وتجدر الإشارة إلى أن كل رقم (0-3) يتوافق مع عدد التثاؤب الذي يسجل في كل دقيقة. للجرذ A، خلال الدقائق 1 و 10 و 11 (الأرقام بخط غامق)، لا تثاءب الجرذ B في غضون 3 دقائق السابقة (نافذة الوقت المختار) أو في غضون تلك اللحظة. في تلك الدقائق، الفئران أ يتثاءب ما مجموعه 2 مرات. لذلك، فإن معدل التثاؤب من الفئران A دون أي تحفيز التثاؤب (غير معدل التثاؤب بعد التثاؤب) هو 2/3 (أي، 0.67 التثاؤب / دقيقة). في الدقيقة 9 المتبقية، يتثاءب الجرذ B مرة واحدة على الأقل في نفس اللحظة أو الدقائق الـ 3 السابقة. الجرذ A يتثاءب ما مجموعه أربع مرات في تلك 9 دقائق. لذلك، فإن معدل التثاؤب من الفئران A ردا على التحفيز التثاؤب (معدل ما بعد التثاؤب) هو 4/9 (أي، 0.44 التثاؤب / دقيقة). وينتج عن تطبيق نفس الإجراء على الجرذان باء معدل تثاؤب غير مبتثافي بعد التثاؤب قدره 2/3 (أي 0.66) ومعدل ما بعد التثاؤب البالغ 5/9 (0.55).

من ناحية أخرى، إذا تم تسجيل التثاؤب إلى أقرب عشرية من دقيقة، سوف يؤدي عدوى التثاؤب في وقت ما بعد التثاؤب المعدلة. فعلى سبيل المثال، إذا سجلت أوقات التثاؤب التالية خلال فترة رصد مدتها 12 دقيقة بالنسبة للفئران ألف وباء: الجرذان ألف (2.3، 5-1، 5.8، 10.4، 10.8، 11.1)وجرذ باء (1.2، 2.4، 4.5، 5-1، 11-2، 11.6، 11-8). أما بالنسبة للجرذ ألف، فإن الفترات الزمنية التي لا يتثاءب فيها الجرذ باء في غضون الـ 3 دقائق الماضية تتراوح بين صفر و1.2 دقيقة ومن 8.1 إلى 11.2 دقيقة (أي 3.1 دقيقة)، مما ينتج عنه ما مجموعه 4.3 دقيقة من الوقت غير اللاحق. عدد المرات التي يتثاءب فيها الجرذان A خلال تلك الأوقات هو ثلاثة (أرقام بالخط العريض)، وبالتالي فإن معدل التثاؤب غير التثاؤب هو 3/4.3 (أي 0.69)، في حين أن معدل التثاؤب بعد التثاؤب هو 3/7.7 (أي 0.38؛ المقام من 12-4.3 دقيقة). وبالمثل، بالنسبة للجرذ باء، تتراوح الفترات الزمنية التي لا يتثاءب فيها الجرذ ألف في غضون الـ 3 دقائق الماضية من 0 إلى 2.3 دقيقة ومن 8.8 إلى 10.4 دقيقة، مما ينتج عنه ما مجموعه 3.9 دقيقة. عدد المرات الفئران B التثاؤب في تلك الفترات هو واحد، وبالتالي فإن معدل غير التثاؤب بعد التثاؤب هو 1/3.9 (أي 0.25). وبناء على ذلك، فإن معدل ما بعد التثاؤب هو 6/8.1 (أي 0.74).

في حين أن تطابق شبه معاصر في السلوك هو معيار مثالي لإثبات وجود عدوى، جوانب مثل القيود على ما يحضر للفرد، وقت رد الفعل على التحفيز، وتوزيع السلوك مع مرور الوقت (على سبيل المثال، التثاؤب قد تحدث في الحلقات)، والوقت للتكيف مع الإعداد التجريبي جميع تؤدي إلى اختلافات الأنواع، مما يجعل من الصعب استخدام نافذة زمنية فريدة من نوعها. قد يكون هذا هو السبب في أن الباحثين قد استخدموا نوافذ زمنية تختلف من ثانية⁵ إلى عدة دقائق¹¹، مما يخلق مشاكل عند مقارنة النتائج²⁸. وبسبب هذا، يقترح تكرار الإجراء المذكور أعلاه لمجموعة من النوافذ الزمنية للحصول على منحنيات عدوى التثاؤب ومقارنة منحنيات عدوى التثاؤب بين الأنواع.

ويمكن مقارنة منحنيات عدوى التثاؤب المكافئة بتوزيع عدد التثاؤب الذي لوحظ على كل جرذ على مدى فترة المراقبة توزيعا عشوائيا. وهكذا، فإن الطريقة المقترحة لقياس عدوى التثاؤب تقدم نوعين من الضوابط: (1) معدل التثاؤب الذي يحدث خارج الإطار الزمني (غير وقت التثاؤب) و (2) منحنى عدوى التثاؤب الاصطناعي الذي تم الحصول عليه من التوزيع العشوائي لعدد التثاؤب. ولذلك، فإن هذا النهج لتحليل العدوى التثاؤب هو خطوة إلى الأمام من الإجراءات الأخرى، مثل تلك التي تقارن النسبة المئوية أو تواتر التثاؤب في غضون فترة زمنية واحدة إلى تلك التي تحدث خارج هذه النافذة^25،دون أن تأخذ في الاعتبار إطارات الأوقات الفعلية. وتكمل هذه الطريقة من خلال برنامج R القائم على²⁹ لحساب مريح وموضوعي ة احتمال التثاؤب المعدية لواحد أو أكثر من الوقت النوافذ.

ولتوضيح فائدة هذه الطريقة ومزايا البرنامج القائم على R، تستخدم مجموعة بيانات من دراسة نشرت سابقاً^18. وتألفت الحالة التجريبية من 144 جرذا ذكرا مخصصة إما لحالة مألوفة أو غير مألوفة. وقد قسمت الجرذان في كل حالة تجريبية إلى أربع مجموعات فرعية من تسعة أزواج وتعرضت لأي من حالات الاختبار الأربع الموصوفة أعلاه. ثم تم تسجيل السلوكيات التثاؤب من الفئران في كل حالة تجريبية وحالة الاختبار على مدى فترة 60 دقيقة.