Summary

Evaluación del sesgo de juicio del ratón a través de una tarea de excavación olfativa

Published: March 04, 2022
doi:

Summary

Este artículo proporciona una descripción detallada de un nuevo protocolo de sesgo de juicio del ratón. También se demuestra la sensibilidad de esta tarea de excavación olfativa al estado afectivo y se discute su utilidad en diversos campos de investigación.

Abstract

Los sesgos de juicio (JB) son diferencias en la forma en que los individuos en estados afectivos / emocionales positivos y negativos interpretan la información ambigua. Este fenómeno se ha observado durante mucho tiempo en humanos, con individuos en estados positivos que responden a la ambigüedad “optimistamente” y aquellos en estados negativos que muestran “pesimismo”. Los investigadores que tienen como objetivo evaluar el afecto animal han aprovechado estas respuestas diferenciales, desarrollando tareas para evaluar el sesgo de juicio como un indicador del estado afectivo. Estas tareas se están volviendo cada vez más populares en diversas especies y campos de investigación. Sin embargo, para los ratones de laboratorio, los vertebrados más utilizados en la investigación y una especie en la que se confía mucho para modelar trastornos afectivos, solo una tarea de JB ha sido validada con éxito como sensible a los cambios en el estado afectivo. Aquí, proporcionamos una descripción detallada de esta nueva tarea murina de JB, y evidencia de su sensibilidad al afecto del ratón. Aunque los refinamientos siguen siendo necesarios, la evaluación de JB de ratón abre la puerta para responder tanto a preguntas prácticas sobre el bienestar del ratón como a preguntas fundamentales sobre el impacto del estado afectivo en la investigación traslacional.

Introduction

Medir el sesgo de juicio modulado afectivamente (en adelante JB) ha demostrado ser una herramienta útil para estudiar los estados emocionales de los animales. Este enfoque innovador toma prestado de la psicología humana, ya que los humanos que experimentan estados afectivos positivos o negativos (emociones y estados de ánimo a largo plazo) demuestran de manera confiable las diferencias en la forma en que procesan la información 1,2,3. Por ejemplo, los humanos que experimentan ansiedad o depresión pueden interpretar las expresiones faciales neutrales como negativas, o las oraciones neutrales como amenazantes 4,5. Es probable que estos sesgos tengan un valor adaptativo y, por lo tanto, se conserven en todas las especies 6,7. Los investigadores que buscan evaluar el afecto animal han aprovechado hábilmente este fenómeno, operacionalizando el optimismo como la mayor expectativa de recompensa en respuesta a señales neutrales o ambiguas, y el pesimismo como el aumento de la expectativa de castigo o ausencia de recompensa 8,9. Así, en un entorno experimental, las respuestas optimistas y pesimistas a estímulos ambiguos pueden interpretarse como indicadores de afecto positivo y negativo, respectivamente10,11.

En comparación con otros indicadores de afectación animal, las tareas JB tienen el potencial de ser herramientas particularmente valiosas ya que son capaces de detectar tanto la valencia como la intensidad de los estados afectivos10,11. La capacidad de las tareas de JB para detectar estados positivos (por ejemplo, Rygula et al.12) es especialmente útil ya que la mayoría de los indicadores de afectación animal se limitan a la detección de estados negativos13. Durante las tareas de JB, los animales suelen ser entrenados para responder a una señal discriminativa positiva que predice la recompensa (por ejemplo, tono de alta frecuencia) y una señal discriminativa negativa que predice el castigo (por ejemplo, tono de baja frecuencia), antes de que se les presente una señal ambigua (por ejemplo, tono intermedio)8. Si en respuesta a señales ambiguas un animal “optimistamente” realiza la respuesta entrenada para la señal positiva (como si esperara una recompensa), esto indica un sesgo de juicio positivo. Alternativamente, si los animales demuestran la respuesta negativa entrenada para evitar el castigo, esto es indicativo de “pesimismo” o sesgo de juicio negativo.

Desde el desarrollo de la primera tarea exitosa de JB para animales por Harding y sus colegas8, se han desarrollado varias tareas de JB para una amplia gama de especies en diversos campos de investigación7. Pero a pesar de su creciente popularidad, las tareas de JB de animales a menudo requieren mucha mano de obra. Además, tal vez porque son metodológicamente diferentes de las tareas humanas que los inspiraron, a veces producen resultados nulos o contraintuitivos14 y comúnmente producen solo tamaños de efecto de tratamiento pequeños15. Como resultado, las tareas de JB pueden ser difíciles de desarrollar e implementar. De hecho, para los ratones de laboratorio, los vertebrados más utilizados en la investigación16,17 y una especie en la que se confía mucho para modelar trastornos afectivos18, solo una tarea de JB ha sido validada con éxito como sensible a los cambios en el estado afectivo19 a pesar de muchos intentos en la última década (ver material complementario de Resasco et al.19  para un resumen). Este artículo describe la tarea JB murina recientemente validada, detallando su diseño biológicamente relevante y destacando las formas en que esta tarea humana se puede aplicar para probar hipótesis importantes relevantes para el afecto del ratón. En general, el protocolo se puede implementar para investigar los efectos afectivos de cualquier variable de interés en JB en ratones. Esto incluiría variables categóricas de tratamiento como se describe aquí (efectos de medicamentos o enfermedades, condiciones ambientales, antecedentes genéticos, etc.), o relaciones con variables continuas (cambios fisiológicos, comportamientos de jaulas domésticas, etc.).

Protocol

Los experimentos fueron aprobados por el Comité de Cuidado Animal de la Universidad de Guelph (AUP # 3700), realizados de conformidad con las pautas del Consejo Canadiense de Cuidado Animal, e informados de acuerdo con los requisitos de ARRIVE (Investigación animal: Informes de experimentos in vivo )20 . 1. Preparación del experimento Diseño experimental (ver Cuadro 1).NOTA: Esta prueba de comportamiento es un…

Representative Results

Los resultados aquí presentados reflejan los hallazgos relevantes del Experimento 1 de Resasco et al.19. Los sujetos en este experimento fueron 18 hembras C57BL / 6NCrl (‘C57’) y 18 ratones Balb / cAnNCrl (‘Balb’). Los animales llegaron a la instalación a las 3-4 semanas de edad y fueron asignados al azar a tratamientos de alojamiento enriquecidos ambientalmente o convencionales (EH o CH, respectivamente) en cuartetos de cepas mixtas25. Cada jaula contenía un C57 y un Ba…

Discussion

El protocolo de excavación basado en olores y los resultados descritos aquí demuestran la capacidad de esta novedosa tarea de JB para detectar cambios en el estado afectivo del ratón. Por lo tanto, la tarea presenta una herramienta valiosa para diversos campos de investigación. Similar a cualquier tarea de JB, para evaluar el afecto animal es fundamental que los animales primero aprendan a discriminar entre señales (paso 4.7.3) y que el estímulo ambiguo se interprete como intermedio (paso 5.3). Aunque es simple, cu…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Los autores agradecen a Miguel Ayala, Lindsey Kitchenham, la Dra. Michelle Edwards, Sylvia Lam y Stephanie Dejardin por sus contribuciones al trabajo de validación de Reseasco et al.19 en el que se basa este protocolo. También nos gustaría agradecer a los ratones y a nuestros maravillosos técnicos de cuidado de animales, Michaela Randall y 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).

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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).

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