Summary

Beoordeling van de beoordelingsbias van de muis door middel van een olfactorische graaftaak

Published: March 04, 2022
doi:

Summary

Dit artikel geeft een gedetailleerde beschrijving van een nieuw muisbeoordelingsprotocol. Bewijs van de gevoeligheid van deze olfactorische graaftaak voor affectieve toestand wordt ook aangetoond en het nut ervan in verschillende onderzoeksgebieden wordt besproken.

Abstract

Oordeelsbias (JB) zijn verschillen in de manier waarop individuen in positieve en negatieve affectieve / emotionele toestanden dubbelzinnige informatie interpreteren. Dit fenomeen is al lang waargenomen bij mensen, waarbij individuen in positieve toestanden ‘optimistisch’ reageren op ambiguïteit en die in negatieve toestanden in plaats daarvan ‘pessimisme’ vertonen. Onderzoekers die gericht zijn op het beoordelen van dierlijke affecten hebben gebruik gemaakt van deze differentiële reacties en hebben taken ontwikkeld om oordeelsbias te beoordelen als een indicator van affectieve toestand. Deze taken worden steeds populairder in verschillende soorten en onderzoeksgebieden. Voor laboratoriummuizen, de meest gebruikte gewervelde dieren in onderzoek en een soort waarop sterk wordt vertrouwd om affectieve stoornissen te modelleren, is echter slechts één JB-taak met succes gevalideerd als gevoelig voor veranderingen in affectieve toestand. Hier geven we een gedetailleerde beschrijving van deze nieuwe murine JB-taak en bewijs van de gevoeligheid voor muisinvloed. Hoewel verfijningen nog steeds nodig zijn, opent de beoordeling van muis JB de deur voor het beantwoorden van zowel praktische vragen over het welzijn van muizen als fundamentele vragen over de impact van affectieve toestand in translationeel onderzoek.

Introduction

Het meten van affectief gemoduleerde oordeelsbias (voortaan JB) is een nuttig hulpmiddel gebleken voor het bestuderen van de emotionele toestanden van dieren. Deze innovatieve benadering is ontleend aan de menselijke psychologie, omdat mensen die positieve of negatieve affectieve toestanden ervaren (emoties en stemmingen op langere termijn) op betrouwbare wijze verschillen aantonen in de manier waarop ze informatie verwerken 1,2,3. Mensen die bijvoorbeeld angst of depressie ervaren, kunnen neutrale gezichtsuitdrukkingen interpreteren als negatief, of neutrale zinnen als bedreigend 4,5. Het is waarschijnlijk dat deze vooroordelen een adaptieve waarde hebben en daarom bewaard blijven voor soort 6,7. Onderzoekers die het affect van dieren willen beoordelen, hebben slim geprofiteerd van dit fenomeen, waarbij optimisme wordt geoperationaliseerd als de verhoogde verwachting van beloning als reactie op neutrale of dubbelzinnige signalen, en pessimisme als de verhoogde verwachting van straf of beloningsverzuim 8,9. In een experimentele setting kunnen optimistische en pessimistische reacties op dubbelzinnige stimuli dus worden geïnterpreteerd als indicatoren van positief en negatief affect, respectievelijk 10,11.

In vergelijking met andere indicatoren van dierlijk effect, hebben JB-taken het potentieel om bijzonder waardevolle hulpmiddelen te zijn, omdat ze in staat zijn om zowel de valentie als de intensiteit van affectieve toestandente detecteren 10,11. Het vermogen van JB-taken om positieve toestanden te detecteren (bijv. Rygula et al.12) is vooral nuttig omdat de meeste indicatoren van dierlijk affect beperkt zijn tot de detectie van negatieve toestanden13. Tijdens JB-taken worden dieren meestal getraind om te reageren op een positieve discriminerende cue die beloning voorspelt (bijv. hoogfrequente toon) en een negatieve discriminerende cue die straf voorspelt (bijv. Laagfrequente toon), voordat ze een dubbelzinnige cue (bijv. tussentoon) krijgen gepresenteerd8. Als een dier als reactie op dubbelzinnige signalen ‘optimistisch’ de getrainde reactie op de positieve cue uitvoert (alsof het beloning verwacht), duidt dit op een positieve beoordelingsbias. Als alternatief, als dieren de negatief getrainde reactie vertonen om straf te vermijden, is dit indicatief voor ‘pessimisme’ of negatieve oordeelsbias.

Sinds de ontwikkeling van de eerste succesvolle JB-taak voor dieren door Harding en collega’s8, zijn er verschillende JB-taken ontwikkeld voor een breed scala aan soorten in verschillende onderzoeksvelden7. Maar ondanks hun toenemende populariteit zijn jb-taken voor dieren vaak arbeidsintensief. Bovendien, misschien omdat ze methodologisch verschillen van de menselijke taken die hen inspireerden, produceren ze soms nul- of contra-intuïtieve resultaten14 en leveren ze meestal slechts kleine behandelingseffectgroottes15 op. Als gevolg hiervan kunnen JB-taken een uitdaging zijn om te ontwikkelen en te implementeren. In feite, voor laboratoriummuizen, de meest gebruikte gewervelde dieren in onderzoek16,17 en een soort waarop sterk wordt vertrouwd om affectieve aandoeningen te modelleren18, is slechts één JB-taak met succes gevalideerd als gevoelig voor veranderingen in affectieve toestand19 ondanks vele pogingen in het afgelopen decennium (zie aanvullend materiaal van Resasco et al.19  voor een samenvatting). Dit artikel beschrijft de onlangs gevalideerde murine JB-taak, beschrijft het biologisch relevante ontwerp en benadrukt de manieren waarop deze humane taak kan worden toegepast om belangrijke hypothesen te testen die relevant zijn voor het beïnvloeden van muizen. Over het algemeen kan het protocol worden geïmplementeerd om de affectieve effecten van elke variabele van belang op JB bij muizen te onderzoeken. Dit omvat categorische behandelingsvariabelen zoals hier beschreven (medicijn- of ziekte-effecten, omgevingscondities, genetische achtergrond, enz.), Of relaties met continue variabelen (fysiologische veranderingen, gedrag van thuiskooien, enz.).

Protocol

Experimenten werden goedgekeurd door de Animal Care Committee van de University of Guelph (AUP # 3700), uitgevoerd in overeenstemming met de richtlijnen van de Canadian Council on Animal Care en gerapporteerd in overeenstemming met ARRIVE (Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments)20-vereisten . 1. Experimentvoorbereiding Experimenteel ontwerp (zie Tabel 1).OPMERKING: Deze gedragstest is een op geur gebase…

Representative Results

De hier gepresenteerde resultaten weerspiegelen relevante bevindingen uit experiment 1 van Resasco et al.19. Proefpersonen in dit experiment waren 18 vrouwelijke C57BL/6NCrl (‘C57’) en 18 Balb/cAnNCrl (‘Balb’) muizen. Dieren arriveerden in de faciliteit op de leeftijd van 3-4 weken en werden willekeurig toegewezen aan milieuverrijkte of conventionele huisvestingsbehandelingen (respectievelijk EH of CH) in gemengde stamkwartetten25. Elke kooi bevatte een C57 en een Balb, naa…

Discussion

Het op geur gebaseerde graafprotocol en de hier beschreven resultaten tonen het vermogen van deze nieuwe JB-taak om veranderingen in de affectieve toestand van de muis te detecteren. De taak biedt dus een waardevol hulpmiddel voor verschillende onderzoeksgebieden. Net als bij elke JB-taak is het voor het beoordelen van het effect op dieren van cruciaal belang dat dieren eerst leren onderscheid te maken tussen signalen (stap 4.7.3) en dat de dubbelzinnige stimulus wordt geïnterpreteerd als intermediair (stap 5.3). Hoewel…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

De auteurs zijn Miguel Ayala, Lindsey Kitchenham, Dr. Michelle Edwards, Sylvia Lam en Stephanie Dejardin dankbaar voor hun bijdragen aan het Validatiewerk van Reseasco et al.19 waarop dit protocol is gebaseerd. We willen ook de muizen en onze geweldige dierenverzorgingstechnici, Michaela Randall en Michelle Cieplak, bedanken.

Materials

Absolute ethanol Commercial alcohol P016EAAN Dilute to 70% with distilled water, for cleaning
Centrifuge tubes Fischer 55395 15 mL tubes used to dilute essences here. However, size may be selected based on total volume required for sample size
Cheerios (original) Cheerios N/A Commercially available. Used as reward to train animals to enter annex cage for handling
Corncob bedding Envigo 7092 Teklad 1/8 corncob bedding used in digging pots and animal cages
Cotton pads Equate N/A Commercially available. Modified in lab to fit within tissue cassettes for scent dispensing
Digging pots Rubbermaid N/A Commercially available. Containers were modified to fit the apparatus in the lab
Dried, sweetened banana chips Stock and Barrel N/A Commercially available. High value reward in JB task
JB apparatus N/A The apparatus was made in the lab
JWatcher event recording software Animal Behavior Laboratory, Macquarie University Version 1.0 Freely available for download online. Used to score digging behavior during JB task
Mint extract Fleibor N/A Commercially "Menta (Solución)". Discriminative stimulus odor
Rodent Diet Envigo 2914 Teklad global 14% protein rodent maintenance diets. Low value reward in JB task and regular diet in home cage
SAS statistical software SAS Version 9.4 Other comparable software programs (e.g. R) are also appropriate
Vanilla extract Fleibor Commercially available "Vainilla (Solución)". Discriminative stimulus odor
Video camera Sony DCR-SX22 Sony handycam.

Referencias

  1. Mathews, A., MacLeod, C. Cognitive vulnerability to emotional disorders. Annual Review of Clinical Psychology. 1, 167-195 (2005).
  2. Mathews, A., MacLeod, C. Cognitive approaches to emotions. Anual Review of Psychology. 45 (1), 25-50 (1994).
  3. Blanchette, I., Richards, A. The influence of affect on higher level cognition: A review of research on interpretation, judgement, decision making and reasoning. Cognition and Emotion. 24 (4), 561-595 (2010).
  4. MacLeod, C., Cohen, I. L. Anxiety and the interpretation of ambiguity: A text comprehension study. Journal of Abnormal Psychology. 102 (2), 238-247 (1993).
  5. Everaert, J., Podina, I. R., Koster, E. H. W. A comprehensive meta-analysis of interpretation biases in depression. Clinical Psychology Review. 58, 33-48 (2017).
  6. Haselton, M. G., Nettle, D. The paranoid optimist: An integrative evolutionary model of cognitive biases. Personality and Social Psychology Review. 10 (1), 47-66 (2006).
  7. Mendl, M., Paul, E. Getting to the heart of animal welfare. The study of animal emotion. Stichting Animales. , (2017).
  8. Harding, E. J., Paul, E. S., Mendl, M. Cognitive bias and affective state. Nature. 427 (6972), 312 (2004).
  9. Douglas, C., Bateson, M., Walsh, C., Bédué, A., Edwards, S. A. Environmental enrichment induces optimistic cognitive biases in pigs. Applied Animal Behaviour Science. 139 (1-2), 65-73 (2012).
  10. Paul, E. S., Harding, E. J., Mendl, M. Measuring emotional processes in animals: The utility of a cognitive approach. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 29 (3), 469-491 (2005).
  11. Mendl, M., Burman, O. H. P., Parker, R. M. A., Paul, E. S. Cognitive bias as an indicator of animal emotion and welfare: Emerging evidence and underlying mechanisms. Applied Animal Behaviour Science. 118 (3-4), 161-181 (2009).
  12. Rygula, R., Pluta, H., Popik, P. Laughing rats are optimistic. PLoS ONE. 7 (12), 51959 (2012).
  13. Boissy, A., et al. Assessment of positive emotions in animals to improve their welfare. Physiology and Behavior. 92 (3), 375-397 (2007).
  14. Ross, M., Garland, A., Harlander-Matauschek, A., Kitchenham, L., Mason, G. Welfare-improving enrichments greatly reduce hens’ startle responses, despite little change in judgment bias. Scientific Reports. 9 (1), 1-14 (2019).
  15. Lagisz, M., et al. Optimism, pessimism and judgement bias in animals: A systematic review and meta-analysis. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 118, 3-17 (2020).
  16. . Canadian Council on Animal Care CCAC Animal Data Report 2019 Available from: https://ccac.ca/Documents/AUD/2019-Animal-Data-Report.pdf (2019)
  17. Report From the Commission to the European Parlaiment and the Council. European Commission Available from: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/HTML/?uri=CELEX:52020DC0016&from=EN (2020)
  18. Cryan, J. F., Holmes, A. Model organisms: The ascent of mouse: Advances in modelling human depression and anxiety. Nature Reviews Drug Discovery. 4 (9), 775-790 (2005).
  19. Resasco, A., et al. Cancer blues? A promising judgment bias task indicates pessimism in nude mice with tumors. Physiology and Behavior. 238, 113465 (2021).
  20. Percie du Sert, N., et al. The ARRIVE guidelines 2.0: Updated guidelines for reporting animal research. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 40 (9), 1769-1777 (2020).
  21. Gouveia, K., Hurst, J. L. Optimising reliability of mouse performance in behavioural testing: The major role of non-aversive handling. Scientific Reports. 7, 44999 (2017).
  22. Gygax, L. The A to Z of statistics for testing cognitive judgement bias. Animal Behaviour. 95, 59-69 (2014).
  23. Gaskill, B. N., Garner, J. P. Power to the people: Power, negative results and sample size. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science: JAALAS. 59 (1), 9-16 (2020).
  24. MacLellan, A., Adcock, A., Mason, G. Behavioral biology of mice. Behavioral Biology of Lab Animals. , 89-111 (2021).
  25. Walker, M., et al. Mixed-strain housing for female C57BL/6, DBA/2, and BALB/c mice: Validating a split-plot design that promotes refinement and reduction. BMC Medical Research Methodology. 16 (11), (2016).
  26. Weber, E. M., Dallaire, J. A., Gaskill, B. N., Pritchett-Corning, K. R., Garner, J. P. Aggression in group-housed laboratory mice: Why can’t we solve the problem. Lab Animal. 46 (4), 157-161 (2017).
  27. Nip, E., et al. Why are enriched mice nice Investigating how environmental enrichment reduces agonism in female C57BL / 6, DBA / 2, and BALB / c mice. Applied Animal Behaviour Science. 217, 73-82 (2019).
  28. Tilly, S. C., Dallaire, J., Mason, G. J. Middle-aged mice with enrichment-resistant stereotypic behaviour show reduced motivation for enrichment. Animal Behaviour. 80 (3), 363-373 (2010).
  29. Fureix, C., et al. Stereotypic behaviour in standard non-enriched cages is an alternative to depression-like responses in C57BL/6 mice. Behavioural Brain Research. 305, 186-190 (2016).
  30. Nip, E. . The long-term effects of environmental enrichment on agonism in female C57BL/6, BALB/c, and DBA/2 mice. Thesis Dissertation. , (2018).
  31. Wei, J., Carroll, R. J., Harden, K. K., Wu, G. Comparisons of treatment means when factors do not interact in two-factorial studies. Amino Acids. 42 (5), 2031-2035 (2012).
  32. Ruxton, G. D., Neuhäuser, M. When should we use one-tailed hypothesis testing. Methods in Ecology and Evolution. 1 (2), 114-117 (2010).
  33. Young, J. W., et al. The odour span task: A novel paradigm for assessing working memory in mice. Neuropharmacology. 52 (2), 634-645 (2007).
  34. Latham, N., Mason, G. From house mouse to mouse house: The behavioural biology of free-living Mus musculus and its implications in the laboratory. Applied Animal Behaviour Science. 86 (3-4), 261-289 (2004).
  35. Jones, S., et al. Assessing animal affect: an automated and self-initiated judgement bias task based on natural investigative behaviour. Scientific Reports. 8 (1), 12400 (2018).
  36. Novak, J., et al. Effects of stereotypic behaviour and chronic mild stress on judgement bias in laboratory mice. Applied Animal Behaviour Science. 174, 162-172 (2016).
  37. Krakenberg, V., von Kortzfleisch, V. T., Kaiser, S., Sachser, N., Richter, S. H. Differential effects of serotonin transporter genotype on anxiety-like behavior and cognitive judgment bias in mice. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 13, 263 (2019).
  38. Krakenberg, V., et al. Technology or ecology? New tools to assess cognitive judgement bias in mice. Behavioural Brain Research. 362, 279-287 (2019).
  39. Krakenberg, V., et al. Effects of different social experiences on emotional state in mice. Scientific Reports. 10, 15255 (2020).
  40. Bračić, M., Bohn, L., Krakenberg, V., Schielzeth, H., Kaiser, S. Once an optimist, always an optimist? Studying cognitive judgment bias in mice. EcoEvoRxiv. , (2021).
  41. Jones, S., Paul, E. S., Dayan, P., Robinson, E. S. J., Mendl, M. Pavlovian influences on learning differ between rats and mice in a counter-balanced Go/NoGo judgement bias task. Behavioural Brain Research. 331, 214-224 (2017).
  42. Roelofs, S., Boleij, H., Nordquist, R. E., vander Staay, F. J. Making decisions under ambiguity: Judgment bias tasks for assessing emotional state in animals. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 10 (119), 1-16 (2016).
  43. Sherwin, C. M., Haug, E., Terkelsen, N., Vadgama, M. Studies on the motivation for burrowing by laboratory mice. Applied Animal Behaviour Science. 88 (3-4), 343-358 (2004).
  44. Deacon, R. M. J. Burrowing: A sensitive behavioural assay, tested in five species of laboratory rodents. Behavioural Brain Research. 200 (1), 128-133 (2009).
  45. MacDougall-Shackleton, S. A., Bonier, F., Romero, L. M., Moore, I. T. Glucocorticoids and "stress" are not synonymous. Integrative Organismal Biology. 1 (1), 1-8 (2019).

Play Video

Citar este artículo
MacLellan, A., Resasco, A., Young, L., Mason, G. Assessment of Mouse Judgment Bias through an Olfactory Digging Task. J. Vis. Exp. (181), e63426, doi:10.3791/63426 (2022).

View Video