Лабораторный метод измерения заразного зева в крысах

Традиционно, коммуникативное поведение было изучено с двух точек зрения. С одной стороны, этиологи наблюдают и фиксируют поведение животных вестественных условиях и пытаются распознать его адаптивное значение 1. Особое чувство или чувства участие не были основным интересом этих исследований. С другой стороны, физиологи больше заинтересованы в распутывании механизмов, с помощью которых животные общаются^1; следовательно, лабораторные исследования предоставили методы для решения роли, которую сенсорные методы играют в связи^2,3. Эти две точки зрения действительно взаимодополняют друг друга, поскольку знание как адаптивной ценности, так и непосредственных механизмов необходимо для получения всестороннего понимания коммуникативного поведения в социальной жизни животных.

Зевая поведение является заметным компонентом поведенческого репертуара в нескольких видов позвоночных⁴, начиная от рыбы до приматов⁵. Его можно охарактеризовать как медленное открытие рта и поддержание его открытогоположения, за которым следует более быстрое закрытие рта 5. Продолжительность всей последовательности зависит от вида; например, приматы зевают дольше, чемнеприматные виды 6. Во многих видах, с людьми, являясь исключением, мужчины, как правило, зевают чаще, чем женщины⁷. Эта функция может лежать в основе возможной коммуникативной функции зевая, хотя регулярные модели зевая и его ежедневная частота может также предложить физиологическую функцию. У крыс спонтанное зевая следует циркадный ритм, с пиками высокой частоты, происходящими утром и днем^8,9.

Одна интересная особенность зевая поведение является то, что это может быть заразным актом (когда освобождение стимул поведения случается быть другое животное ведет себя таким же образом¹⁰) в нескольких видов позвоночных^{11,12, 13,14,15,16}, в том числе птиц¹⁷ и грызунов¹⁸. Кроме того, последние данные показали, что заразное зевая может отражать коммуникативную роль, потому что зевая одной крысы может повлиять на физиологическое состояние другого при воздействии обонятельных сигналов¹⁹. Однако, является ли или не зевая имеет коммуникальную роль по-прежнему обсуждается^20,21, и анализ заразных зевая является важным первым шагом для решения этого вопроса.

С другой стороны, заразное зевая было связано со способностью животного сопереживать взглядам других животных; следовательно, тесно связанные лица, скорее всего, чтобы показать заразу⁴. Эта гипотеза часто тестировалась в лабораторных условиях, в которых животные представлены с зевотой стимулы на видео^12,13; следовательно, заражение может произойти только через визуальные сигналы. Другие исследования оценили зевоту инфекции в более естественных условиях с использованием групп животных^14,15. Основная проблема заключается в том, что социально взаимодействующие животные часто реагируют на сигналы и обмениваются сигналами, которые передаются через комбинации сенсорных способов. Разъяснение фактических чувств, участвующих в данном поведении от их комбинированных эффектов не всегда является легкой задачей. Как правило, исследователи фармакологически или хирургически препятствуют использованию животным того или иногочувства, а затем делают вывод о роли этого чувства в соответствующем поведении 2,^3,18,22. К счастью, есть и другие методы, в которых только физические барьеры используются либо позволяют или препятствуют общению между животными^23,24,25, тем самым достигнув большей биологической достоверности.

Предложенный здесь метод был специально разработан для изучения заразной зевая у знакомых и незнакомых крыс в социальной обстановке. Согласно эмпатической гипотезе, бывшая группа должна быть более восприимчива к заразному зевну. Метод не требует, чтобы животные были хирургически или фармакологически лишены каких-либо чувств. Вместо этого, он работает путем размещения крыс в соседних клетках с отверстиями и физически препятствуя их связи с помощью либо четкие или непрозрачные разделители с или без отверстий. Таким образом, можно изучить четыре тестовых условия: (1) обонятельная коммуникация (OC, перфорированный непрозрачный разделитель), (2) визуальная коммуникация (VC, неперфорированный прозрачный разделитель), (3) зрительная и обонятельная связь (VOC, перфорированный четкий разделитель) и (4) ни визуальной или обонятельной связи (NVOC, неперфорированный непрозрачный разделитель). Таким образом, исследователи могут сравнить относительный вклад обонятельных, визуальных и в некоторой степени, слуховые сигналы в зевоту инфекции. Этот подход не является новым, так как аналогичные методы были использованы для изоляции чувств, участвующих в некоторых коммуникативного поведения у животных, таких как ящерицы²³ и мышей²⁶. В самом деле, Gallup и коллеги²⁷ использовали аналогичный метод, чтобы продемонстрировать роль визуальных сигналов в заразной зевая в budgerigars. Основными особенностями этих методов являются моделирование социального контекста и минимального стресса, нанесенного животным. Кроме того, использование взаимодействующих животных повышает биологическую обоснованность выводов.

Есть несколько способов измерения заразной зевая^25,28. Д-р Стивен Е. Г. Леа (личное общение, 2015) помог нам численно адаптировать метод, ранее используемый приматологами^13,14 для более раннего анализа данных, используемых здесь¹⁸. Представленный в этом протоколе расширенный вариант этого метода с более широким спектром приложений. Она состоит из взвешивания общего числа зевков крысы, внутри и за пределами данного временного окна, по доле времени наблюдения, соответствующей зевая внутри и за пределами временного окна.

Например, если предполагается, что крысы А и В наблюдаются в течение 12 мин, их зевая записывается до ближайшей минуты, и 3 мин время окна установлен для измерения заразной зевая. Далее рассматриваются следующие последовательности зевок для каждой из этих крыс: крыса А (0,0,0,0,0,0,2,0,0,0,0,2,1) и крыса B (0,1,0,0,1,1,0,0,0,0,3). Следует отметить, что каждое число (0-3) соответствует количеству зевок, забитых на каждом минуте. Для крысы А, в течение минут 1, 10 и 11 (числа жирным шрифтом), крыса B не зевает в течение предыдущих 3 минут (выбранное время) или в течение этой минуты. В эти минуты, крыса зевает в общей сложности 2 раза. Таким образом, скорость зевоты крысы без каких-либо зевать стимул (не-пост-зевок зевать скорость) составляет 2/3 (т.е., 0,67 зевает / мин). В оставшиеся 9 мин, крыса B зевает по крайней мере один раз в той же минуте или 3 предыдущих минут. Крыса зевает в общей сложности четыре раза в эти 9 мин. Таким образом, скорость зевоты крысы в ответ на зевоту стимула (пост-зевок зевать скорость) составляет 4/9 (т.е., 0,44 зевает / мин). Применение той же процедуры к крысе B дает не-пост-зевок скорость 2/3 (т.е., 0,66) и после зевоты скорость 5/9 (0,55).

С другой стороны, если зевая записывается до ближайшего десятичной минуты, зевать зараза приведет к скорректированной пост-зевая времени. Например, если в течение 12 мин период наблюдения за крысами А и В регистрируются следующие случаи зевоты: крысы А (2,3, 5,1, 5,8, 10,4, 10,8, 11,1)и крысы В (1,2, 2,4, 4,5, 5,1, 11,2, 11,6, 11,8). Для крысы А, периоды времени, в течение которых крыса B не зевает в течение последних 3 мин, варьируются от 0 до 1,2 мин и от 8,1 до 11,2 мин (т.е. 3,1 мин), что дает в общей сложности 4,3 мин не-пост-зевав времени. Количество раз, что крыса зевает в те времена составляет три (числа жирным шрифтом), так что не-пост-зевок зевать ставка 3/4.3 (т.е., 0,69), в то время как после зевоты зевать ставка 3/7.7 (т.е., 0.38; деноминация от 12-4.3 мин). Аналогичным образом, для крысb B, периоды времени, в течение которых крыса не зевать в течение последних 3 мин варьируются от 0 до 2,3 мин и от 8,8 до 10,4 мин, что дает в общей сложности 3,9 мин. Количество раз крысы B зевает в течение этих периодов является одним, так что не-пост-зевок зевать ставка 1/3.9 (т.е., 0,25). Соответственно, скорость зевоты после зевоты составляет 6/8,1 (т.е. 0,74).

В то время как почти современный матч в поведении является идеальным критерием, чтобы продемонстрировать наличие инфекции, такие аспекты, как ограничения на то, что человек посещает, время реакции на стимул, распределение поведения с течением времени (например, зевая может произойти в эпизодах), и время, чтобы акклиматизироваться к экспериментальной настройки все приводят к различиям видов, что затрудняет использование уникального временного окна. Это может быть причиной, почему исследователи использовали временные окна, которые варьируются от секунд⁵ до нескольких минут¹¹, что создает проблемы при сравнении результатов²⁸. В связи с этим предлагается повторить описанную выше процедуру для различных временных окон для получения кривых зевать заразы и сравнить кривые заразы зевоты между видами.

Эквивалентные кривые заразы зевоты можно сравнить путем случайного распределения количества зевок, наблюдаемых для каждой крысы в течение периода наблюдения. Таким образом, предлагаемый метод измерения заразы зевоты предлагает два типа элементов управления: (1) скорость зевоты, возникающая вне временного окна (не после зевоты) и (2) кривая искусственного зевоты, полученная из случайного распределения числа зевоков. Таким образом, этот подход к анализу зевоты инфекции является шагом вперед от других процедур, таких, как сравнение процента или частоты зевая в течение одного временного окна, что происходит за пределами этого окна²⁵, без учета фактические кадры раз. Метод дополняется R-программой²⁹ для удобного и объективного расчета вероятности заразного зевания на один или несколько временных окон.

Чтобы проиллюстрировать полезность этого метода и преимущества программы на основе R, используется набор данных из ранее опубликованного исследования^18. Экспериментальное состояние состояло из 144 крыс-самцов, выделенных либо в знакомое, либо в незнакомом состоянии. Крысы в каждом экспериментальном состоянии были подразделены на четыре подгруппы по девять пар и подверглись воздействию любой из четырех описанных выше ситуаций тестирования. Зевая поведения крыс в каждом экспериментальном состоянии и испытания ситуации были затем записаны в течение 60 минут.