Summary

Vurdering av musevurderingsbias gjennom en olfaktorisk graveoppgave

Published: March 04, 2022
doi:

Summary

Denne artikkelen gir en detaljert beskrivelse av en ny mus dom bias protokoll. Bevis på denne olfaktoriske graveoppgavens følsomhet for affektiv tilstand er også demonstrert, og dens nytte på tvers av ulike forskningsfelt diskuteres.

Abstract

Vurderingsbias (JB) er forskjeller i hvordan individer i positive og negative affektive/emosjonelle tilstander tolker tvetydig informasjon. Dette fenomenet har lenge vært observert hos mennesker, med individer i positive tilstander som reagerer på tvetydighet ‘optimistisk’ og de i negative tilstander i stedet viser ‘pessimisme’. Forskere som tar sikte på å vurdere dyrepåvirkning har utnyttet disse differensialresponsene, og utviklet oppgaver for å vurdere domsbias som en indikator på affektiv tilstand. Disse oppgavene blir stadig mer populære på tvers av ulike arter og forskningsfelt. Men for laboratoriemus, de mest brukte virveldyrene i forskning og en art som er sterkt avhengig av å modellere affektive lidelser, har bare en JB-oppgave blitt validert som følsom for endringer i affektiv tilstand. Her gir vi en detaljert beskrivelse av denne nye murine JB-oppgaven, og bevis på dens følsomhet for musepåvirkning. Selv om raffinementer fortsatt er nødvendige, åpner vurdering av mus JB døren for å svare på både praktiske spørsmål om musevelferd, og grunnleggende spørsmål om virkningen av affektiv tilstand i translasjonell forskning.

Introduction

Måling av affektivt modulert domsbias (heretter JB) har vist seg å være et nyttig verktøy for å studere dyrs følelsesmessige tilstander. Denne innovative tilnærmingen låner fra menneskelig psykologi siden mennesker opplever positive eller negative affektive tilstander (følelser og langsiktige stemninger) på en pålitelig måte viser forskjeller i måten de behandler informasjon 1,2,3. For eksempel kan mennesker som opplever angst eller depresjon tolke nøytrale ansiktsuttrykk som negative, eller nøytrale setninger som truende 4,5. Det er sannsynlig at disse fordommene har en adaptiv verdi og derfor bevares på tvers av art 6,7. Forskere som tar sikte på å vurdere dyrepåvirkning har utnyttet dette fenomenet på en smart måte, operasjonaliserende optimisme som den økte forventningen om belønning som svar på nøytrale eller tvetydige signaler, og pessimisme som den økte forventningen om straff eller belønningsfravær 8,9. I eksperimentelle omgivelser kan derfor optimistiske og pessimistiske responser på tvetydige stimuli tolkes som indikatorer på positiv og negativ påvirkning, henholdsvis10,11.

Sammenlignet med andre indikatorer på dyrepåvirkning, har JB-oppgaver potensial til å være spesielt verdifulle verktøy siden de er i stand til å oppdage både valens og intensitet av affektive tilstander10,11. JBs evne til å oppdage positive tilstander (f.eks. Rygula et al.12) er spesielt nyttig siden de fleste indikatorer på dyrepåvirkning er begrenset til påvisning av negative tilstander13. Under JB-oppgaver er dyr vanligvis opplært til å reagere på en positiv diskriminerende signalforutsigelsesbelønning (f.eks. høyfrekvent tone) og en negativ diskriminerende signalforutsigelsesstraff (f.eks. lavfrekvent tone), før de presenteres med en tvetydig signal (f.eks. mellomtone)8. Hvis et dyr som svar på tvetydige signaler “optimistisk” utfører den trente responsen for det positive signalet (som om du forventer belønning), indikerer dette en positiv vurderingsbias. Alternativt, hvis dyr demonstrerer den negative trente responsen for å unngå straff, indikerer dette ‘pessimisme’ eller negativ domsbias.

Siden utviklingen av den første vellykkede JB-oppgaven for dyr av Harding og kolleger8, er det utviklet flere JB-oppgaver for et bredt spekter av arter på tvers av ulike forskningsfelt7. Men til tross for deres økende popularitet, er dyre JB-oppgaver ofte arbeidskrevende. Videre, kanskje fordi de er metodisk forskjellige fra de menneskelige oppgavene som inspirerte dem, produserer de noen ganger null eller kontraintuitive resultater14 og gir vanligvis bare små behandlingseffektstørrelser15. Som et resultat kan JB-oppgaver være utfordrende å utvikle og implementere. Faktisk, for laboratoriemus, de mest brukte virveldyrene i forskning16,17 og en art som er sterkt avhengig av å modellere affektive lidelser18, har bare en JB-oppgave blitt validert som følsom for endringer i affektiv tilstand19 til tross for mange forsøk det siste tiåret (se supplerende materiale av Resasco et al.19  for et sammendrag). Denne artikkelen beskriver den nylig validerte murine JB-oppgaven, som beskriver den biologisk relevante designen, og fremhever hvordan denne humane oppgaven kan brukes til å teste viktige hypoteser som er relevante for musepåvirkning. Samlet sett kan protokollen implementeres for å undersøke de affektive effektene av enhver variabel av interesse på JB hos mus. Dette vil omfatte kategoriske behandlingsvariabler som beskrevet her (legemiddel- eller sykdomseffekter, miljøforhold, genetisk bakgrunn, etc.), eller forhold til kontinuerlige variabler (fysiologiske endringer, hjemmeburoppførsel, etc.).

Protocol

Eksperimenter ble godkjent av University of Guelph’s Animal Care Committee (AUP #3700), utført i samsvar med Canadian Council on Animal Care retningslinjer, og rapportert i samsvar med ARRIVE (Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments)20 krav. 1. Eksperiment forberedelse Eksperimentell design (se Tabell 1).MERK: Denne atferdstesten er en duftbasert Go /Go graveoppgave, der mus må grave etter belønninger…

Representative Results

Resultatene som presenteres her gjenspeiler relevante funn fra eksperiment 1 av Resasco et al.19. Emner i dette eksperimentet var 18 kvinnelige C57BL/6NCrl (‘C57’) og 18 Balb/cAnNCrl (‘Balb’) mus. Dyr ankom anlegget ved 3-4 uker og ble tilfeldig tildelt miljøberikede eller konvensjonelle boligbehandlinger (henholdsvis EH eller CH) i blandede strekkkvartetter25. Hvert bur inneholdt en C57 og en Balb, i tillegg til to DBA / 2NCrl mus som brukes i et annet eksperiment. Her ti…

Discussion

Den duftbaserte graveprotokollen og resultatene som er skissert her, viser denne nye JB-oppgavens evne til å oppdage endringer i musens affektive tilstand. Oppgaven presenterer dermed et verdifullt verktøy for ulike forskningsfelt. I likhet med enhver JB-oppgave, for å vurdere dyr, er det viktig at dyr først lærer å diskriminere mellom signaler (trinn 4.7.3) og at den tvetydige stimulansen tolkes som mellomliggende (trinn 5.3). Selv om det er enkelt, kan det være utfordrende å oppfylle disse kravene, spesielt i l…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Forfatterne er takknemlige til Miguel Ayala, Lindsey Kitchenham, Dr. Michelle Edwards, Sylvia Lam og Stephanie Dejardin for deres bidrag til Reseasco et al.19 valideringsarbeid som denne protokollen er basert på. Vi vil også takke musene og våre fantastiske dyrepleieteknikere, 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