Summary

Vurdering af musebedømmelsesbias gennem en olfaktorisk graveopgave

Published: March 04, 2022
doi:

Summary

Denne artikel indeholder en detaljeret beskrivelse af en ny protokol for musebedømmelse. Bevis for denne olfaktoriske graveopgaves følsomhed over for affektiv tilstand demonstreres også, og dens anvendelighed på tværs af forskellige forskningsområder diskuteres.

Abstract

Dømmekraft (JB) er forskelle i den måde, hvorpå personer i positive og negative affektive / følelsesmæssige tilstande fortolker tvetydig information. Dette fænomen er længe blevet observeret hos mennesker, hvor individer i positive tilstande reagerer på tvetydighed ‘optimistisk’ og dem i negative tilstande i stedet viser ‘pessimisme’. Forskere, der sigter mod at vurdere dyrepåvirkning, har draget fordel af disse differentielle reaktioner og udviklet opgaver til at vurdere dømmekraft som en indikator for affektiv tilstand. Disse opgaver bliver stadig mere populære på tværs af forskellige arter og forskningsområder. Men for laboratoriemus, de mest anvendte hvirveldyr i forskning og en art, der er stærkt afhængig af at modellere affektive lidelser, er kun en JB-opgave med succes blevet valideret som følsom over for ændringer i affektiv tilstand. Her giver vi en detaljeret beskrivelse af denne nye murine JB-opgave og bevis for dens følsomhed over for musepåvirkning. Selvom forbedringer stadig er nødvendige, åbner vurdering af mus JB døren for at besvare både praktiske spørgsmål vedrørende musens velfærd og grundlæggende spørgsmål om virkningen af affektiv tilstand i translationel forskning.

Introduction

Måling af affektivt moduleret dømmekraft (fremover JB) har vist sig at være et nyttigt redskab til at studere dyrs følelsesmæssige tilstande. Denne innovative tilgang låner fra menneskelig psykologi, da mennesker, der oplever positive eller negative affektive tilstande (følelser og langsigtede stemninger), pålideligt demonstrerer forskelle i den måde, de behandler information 1,2,3. For eksempel kan mennesker, der oplever angst eller depression, fortolke neutrale ansigtsudtryk som negative eller neutrale sætninger som truende 4,5. Det er sandsynligt, at disse skævheder har en adaptiv værdi og derfor bevares på tværs af art 6,7. Forskere, der sigter mod at vurdere dyrepåvirkning, har klogt udnyttet dette fænomen og operationaliseret optimisme som den øgede forventning om belønning som reaktion på neutrale eller tvetydige signaler og pessimisme som den øgede forventning om straf eller belønningsfravær 8,9. I en eksperimentel indstilling kan optimistiske og pessimistiske reaktioner på tvetydige stimuli således fortolkes som indikatorer for henholdsvis positiv og negativ påvirkning10,11.

Sammenlignet med andre indikatorer for dyrepåvirkning har JB-opgaver potentialet til at være særligt værdifulde værktøjer, da de er i stand til at detektere både valens og intensitet af affektive tilstande10,11. JB-opgavernes evne til at detektere positive tilstande (f.eks. Rygula et al.12) er især nyttigt, da de fleste indikatorer for dyrepåvirkning er begrænset til påvisning af negative tilstande13. Under JB-opgaver trænes dyr typisk til at reagere på et positivt diskriminerende tegn, der forudsiger belønning (f.eks. Højfrekvent tone) og et negativt diskriminerende signal, der forudsiger straf (f.eks. Lavfrekvent tone), før de præsenteres for et tvetydigt signal (f.eks. Mellemtone)8. Hvis et dyr som svar på tvetydige signaler ‘optimistisk’ udfører det trænede svar for det positive signal (som om at forvente belønning), indikerer dette en positiv vurderingsbias. Alternativt, hvis dyr demonstrerer den negative trænede reaktion for at undgå straf, er dette tegn på ‘pessimisme’ eller negativ dømmekraft.

Siden Harding og kolleger8 udviklede den første vellykkede JB-opgave for dyr, er der udviklet flere JB-opgaver for en bred vifte af arter på tværs af forskellige forskningsområder7. Men på trods af deres stigende popularitet er dyr JB-opgaver ofte arbejdskrævende. Desuden, måske fordi de er metodologisk forskellige fra de menneskelige opgaver, der inspirerede dem, producerer de undertiden nul eller kontraintuitive resultater14 og giver almindeligvis kun små behandlingseffektstørrelser15. Som følge heraf kan JB-opgaver være udfordrende at udvikle og implementere. For laboratoriemus, de mest anvendte hvirveldyr i forskning16,17 og en art, der er stærkt afhængig af at modellere affektive lidelser18, er kun en JB-opgave med succes blevet valideret som følsom over for ændringer i affektiv tilstand19 på trods af mange forsøg i løbet af det sidste årti (se supplerende materiale fra Resasco et al.19  for et resumé). Denne artikel beskriver den nyligt validerede murine JB-opgave, beskriver dens biologisk relevante design og fremhæver de måder, hvorpå denne humane opgave kan anvendes til at teste vigtige hypoteser, der er relevante for musepåvirkning. Samlet set kan protokollen implementeres for at undersøge de affektive virkninger af enhver variabel af interesse på JB hos mus. Dette vil omfatte kategoriske behandlingsvariabler som beskrevet her (lægemiddel- eller sygdomseffekter, miljøforhold, genetisk baggrund osv.) eller forhold til kontinuerlige variabler (fysiologiske ændringer, hjemmeburadfærd osv.).

Protocol

Eksperimenter blev godkendt af University of Guelph’s Animal Care Committee (AUP #3700), udført i overensstemmelse med Canadian Council on Animal Care retningslinjer og rapporteret i overensstemmelse med ARRIVE (Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments)20 krav. 1. Forberedelse af forsøg Eksperimentelt design (se Tabel 1).BEMÆRK: Denne adfærdstest er en duftbaseret Go/Go-graveopgave, hvor mus skal grav…

Representative Results

Resultaterne præsenteret her afspejler relevante resultater fra eksperiment 1 af Resasco et al.19. Forsøgspersonerne i dette forsøg var 18 hunmus med C57BL/6NCrl (‘C57’) og 18 Balb/cAnNCrl (‘Balb’). Dyrene ankom til anlægget i 3-4 ugers alderen og blev tilfældigt tildelt miljøberigede eller konventionelle opstaldningsbehandlinger (henholdsvis EH eller CH) i blandede stammekvartetter25. Hvert bur indeholdt en C57 og en Balb, ud over to DBA/2NCrl mus, der blev brugt i e…

Discussion

Den duftbaserede graveprotokol og resultaterne, der er skitseret her, demonstrerer denne nye JB-opgaves evne til at detektere ændringer i musens affektive tilstand. Opgaven udgør således et værdifuldt værktøj til forskellige forskningsområder. I lighed med enhver JB-opgave er det afgørende for at vurdere dyrs påvirkning, at dyr først lærer at skelne mellem signaler (trin 4.7.3), og at den tvetydige stimulus fortolkes som mellemliggende (trin 5.3). Selvom det er enkelt, kan det være udfordrende at opfylde diss…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Forfatterne er taknemmelige for Miguel Ayala, Lindsey Kitchenham, Dr. Michelle Edwards, Sylvia Lam og Stephanie Dejardin for deres bidrag til Reseasco et al.19 valideringsarbejde, som denne protokol er baseret på. Vi vil også gerne takke musene og vores vidunderlige dyreplejeteknikere, Michaela Randall og Michelle Cieplak.

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.

References

  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

Citer Cet Article
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