Operant condition oppgave å måle Song preferanse i Zebra finches
Summary
Vi beskriver en teknikk for å evaluere sang preferanse i Zebra finches. Hunnene er plassert i en to-kamret bur og sang preferanse måles etter antall ganger hun utløser avspilling av en sang ved landing på en abbor i ett kammer, sammenlignet med utløser en annen sang i det andre kammeret. Abbor landinger telles ved hjelp av infrarøde sensorer.
Abstract
En operant condition paradigmet brukes til å teste sangen preferanse kvinnelige Zebra finches. Finches er plassert i et to-kamret bur med en forbindelses åpning og indikere deres preferanse for en sang ved landing på en abbor i hvert kammer. Ved å avbryte den infrarøde strålen fra en fotoelektrisk sensor over hver abbor, aktiverer fuglen avspillingen av en sang gjennom en høyttaler plassert på hver side av buret. Fritt tilgjengelig programvare brukes til å utløse sangen avspilling fra hver abbor. For å bestemme sangen preferanse for hvert dyr, hennes kammer preferanse er først identifisert ved å utløse ingen sang avspilling når hun lander på hver abbor. Dette kammer preferanse er så sammenlignet med hennes sang preferanse. En minimums terskel for aktivitet er angitt for å sikre at preferansen er reell. Ved hjelp av denne metoden viser vi at sammenkoblede hunner foretrekker sangen til partneren sin. Denne metoden ble brukt til å forstå bidraget av dopamin til dannelse og vedlikehold av sangen preferanse.
Introduction
En av de grunnleggende spørsmålene i biologi er hvordan dyr danner affiliative obligasjoner. Spesielt hva er de nevrale mekanismer som disse båndene er laget og er disse grunnleggende mekanismene bevart over virveldyr arter? The Prairie Vole har gitt ledetråder til noen av signalstoffet systemer som er viktige for pair-Bond formasjon1,2,3. Spesielt, dopamin opptrer gjennom reseptorer i nucleus accumbens kan indusere partner preferanse i både mannlige og kvinnelige markmus4,5. Det er uklart om de generelle prinsippene for dannelsen og vedlikeholdet av den underliggende partneren er evolutionarily bevart.
Monogami er mer vanlig i fugler enn i pattedyr6. Derfor sammenligne mekanismer for affiliative oppførsel i fugler til andre arter er avgjørende for å forstå bevarte nevrale stiftelser7,8,9. Generelt, på tvers av mange arter av sangfugler, er mannlig sang antatt å tjene som en ærlig indikator på mannlig fitness10,11. Mannlige Zebra Finch sangfugler synge for å tiltrekke mates og påvirke dannelsen av monogame parene12,13. Således, sang kan brukes å avgjøre partner preferanse inne disse fuglene.
Mekanismene som kvinner danner en preferanse for partneren sin sang er ukjent. Mesotocin, fugle homolog av oxytocin, ser ut til å spille en rolle i pair-Bond-formasjonen i finches14,15. I tillegg har dopamin også vist å spille en rolle i pair-Bond-formasjonen9,16,17,18. For eksempel, dopamin nivåer er høyere i kjernen accumbens av sammenkoblede versus ikke-sammenkoblet finches9.
For å studere rollen til signalstoffet systemer på par-obligasjon formasjon og vedlikehold, målte vi sang preferanse ved hjelp av en operant testing paradigme utstyrt med infrarøde sensorer for å utløse sang avspillinger19. Forholdet mellom sang avspillinger identifiserte kvinnens preferanse for en mannlig sang. Før operant condition oppgaven, hver hunn var isolert for opptil 48 h i et ekkofritt rom kammer med sin partner for ‘ sammenkoblede kvinner eller med en ukjent hann, for ‘ ikke sammenkoblet kvinner ‘. For å teste effekten av dopamin på sangen preferanse, sammenkoblet kvinner ble behandlet to ganger med en D2R dopamin Agonistiske mens isolert med ukjente mannlige. Dette atferdsmessige paradigmet er basert på tidligere studier19,20 og er mottagelig for forskning av undergraduate studenter.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi beskriver en metode for å teste sangen preferanse for Zebra finches. Vi brukte denne analysen for å teste preferanse for en sammenkoblet kvinnelig for sin Partners sang. I tillegg ble analysen brukt til å teste effekten av dopamin på induksjon av sangen preferanse i naive kvinner. Denne metoden er relativt billig og ble designet og brukt av undergraduate studenter, noe som gjør det til et utmerket treningsverktøy for studenter. Flere andre studier har testet sangen preferanse i flere sang arter, noe som gjør de…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi takker Petra Grutzik for bygging av atferdsdata buret, Dr. Thomas Borowski for å få hjelp til å designe eksperimentet, og Dr. Stephanie White for hennes sjenerøse støtte. Finansiering fra en HHMI undervisning sommeren forskningsstipend (HHMI #30052007536 til D.S. og L. H).
Materials
| (-)-Quinpirole | sigmaaldrich | Q102 | |
| acoustic foam | Coulbourn Instruments, Allentown, PA | H10-24A | |
| audio amplifier – 2 channel | Amazon | Pyle PCAU46A | any small audio amplifier should work |
| Banner Engineering Q08 Series, emitter. SO60-Q08 | https://www.alliedelec.com | Stock #:70659809 | photoelectric sensor |
| Banner Engineering Q08 series, receiver. EO60-Q08-AN6X | https://www.alliedelec.com | Stock #:70699384 | photoelectric sensor |
| Car stereo speakers | Amazon | Pioneer TS – F1643R | |
| Digital I/O card | National Instruments | PCI-6503 or USB-6501 | |
| LED lights – under-counter | Amazon | ||
| multifunctional ribbon cable | National Instruments | 180524-20 | |
| sound pressure level meter | Amazon | ||
| terminal block | National Instruments | 777101-1 |
Referenzen
- McGraw, L. A., Young, L. J. The prairie vole: an emerging model organism for understanding the social brain. Trends in Neuroscience. 33 (2), 103-109 (2010).
- Young, K. A., Gobrogge, K. L., Liu, Y., Wang, Z. The neurobiology of pair bonding: Insights from a socially monogamous rodent. Frontiers in Neuroendocrinology. 32 (1), 53-69 (2011).
- Young, L. J., Wang, Z. The neurobiology of pair bonding. Nature Neuroscience. 7 (10), 1048-1054 (2004).
- Aragona, B. J., Liu, Y., Curtis, J. T., Stephan, F. K., Wang, Z. A critical role for nucleus accumbens dopamine in partner-preference formation in male prairie voles. Journal of Neuroscience. 23 (8), 3483-3490 (2003).
- Lippert, R. N., et al. Time-dependent assessment of stimulus-evoked regional dopamine release. Nature Communications. 10 (1), 336 (2019).
- Lack, D. L. . Ecological adaptations for breeding in birds. , (1968).
- O’Connell, L. A., Hofmann, H. A. The vertebrate mesolimbic reward system and social behavior network: a comparative synthesis. Journal of Comparative Neurology. 519 (18), 3599-3639 (2011).
- O’Connell, L. A., Hofmann, H. A. Genes, hormones, and circuits: an integrative approach to study the evolution of social behavior. Frontiers in Neuroendocrinology. 32 (3), 320-335 (2011).
- Banerjee, S. B., Dias, B. G., Crews, D., Adkins-Regan, E. Newly paired zebra finches have higher dopamine levels and immediate early gene Fos expression in dopaminergic neurons. European Journal of Neuroscience. 38 (12), 3731-3739 (2013).
- Gil, D., Gahr, M. The honesty of bird song: multiple constraints for multiple traits. Trends in Ecology & Evolution. 17 (3), 133-141 (2002).
- Tomaszycki, M. L., Adkins-Regan, E. Experimental alteration of male song quality and output affects female mate choice and pair bond formation in zebra finches. Animal Behaviour. 70 (4), 785-794 (2005).
- Woodgate, J. L., Mariette, M. M., Bennett, A. T. D., Griffith, S. C., Buchanan, K. L. Male song structure predicts reproductive success in a wild zebra finch population. Animal Behaviour. 83 (3), 773-781 (2012).
- Zann, R. Reproduction in a Zebra Finch Colony in South-eastern Australia: the Significance of Monogamy, Precocial Breeding and Multiple Broods in a Highly Mobile Species. Emu. 94 (4), 285-299 (1994).
- Klatt, J. D., Goodson, J. L. Oxytocin-like receptors mediate pair bonding in a socially monogamous songbird. Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences. 280 (1750), 20122396 (2013).
- Pedersen, A., Tomaszycki, M. L. Oxytocin antagonist treatments alter the formation of pair relationships in zebra finches of both sexes. Hormones and Behavior. 62 (2), 113-119 (2012).
- Adkins-Regan, E. Neuroendocrinology of social behavior. Ilar Journal. 50 (1), 5-14 (2009).
- Goodson, J. L., Kabelik, D., Kelly, A. M., Rinaldi, J., Klatt, J. D. Midbrain dopamine neurons reflect affiliation phenotypes in finches and are tightly coupled to courtship. Proceedings of the National Academy of Sciences the United States of America. 106 (21), 8737-8742 (2009).
- Iwasaki, M., Poulsen, T. M., Oka, K., Hessler, N. A. Sexually dimorphic activation of dopaminergic areas depends on affiliation during courtship and pair formation. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 8 (210), (2014).
- Gess, A., Schneider, D. M., Vyas, A., Woolley, S. M. Automated auditory recognition training and testing. Animal Behavior. 82 (2), 285-293 (2011).
- Woolley, S. C., Doupe, A. J. Social context-induced song variation affects female behavior and gene expression. PLoS Biology. 6 (3), 62 (2008).
- Day, N. F., et al. D2 dopamine receptor activation induces female preference for male song in the monogamous zebra finch. Journal of Experimental Biology. 222, (2019).
- Hahn, A. H., et al. Discrimination of male black-capped chickadee songs: relationship between acoustic preference and performance accuracy. Animal Behaviour. 126, 107-121 (2017).
- Leitão, A., ten Cate, C., Riebel, K. Within-song complexity in a songbird is meaningful to both male and female receivers. Animal Behaviour. 71 (6), 1289-1296 (2006).
- Day, N. F., Hobbs, T. G., Heston, J. B., White, S. A. Beyond Critical Period Learning: Striatal FoxP2 Affects the Active Maintenance of Learned Vocalizations in Adulthood. eNeuro. 6 (2), (2019).
- Chen, Y., Clark, O., Woolley, S. C. Courtship song preferences in female zebra finches are shaped by developmental auditory experience. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 284 (1855), 20170054 (2017).
- Heston, J. B., White, S. A. Behavior-linked FoxP2 regulation enables zebra finch vocal learning. Journal of Neuroscience. 35 (7), 2885-2894 (2015).
- Adkins-Regan, E., Tomaszycki, M. Monogamy on the fast track. Biological Letters. 3 (6), 617-619 (2007).
- Young, R. L., et al. Conserved transcriptomic profiles underpin monogamy across vertebrates. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. , (2019).
