En laboratoriemetode til måling af smitsom Ymarkise i rotter

Traditionelt, kommunikatorisk adfærd er blevet undersøgt fra to perspektiver. Fra et perspektiv observerer ethologer og registrerer dyrenes opførsel i naturlige miljøer og forsøger at genkende dens adaptive værdi¹. Den særlige forstand eller de involverede sanser har ikke været den primære interesse for disse undersøgelser. Fra et andet perspektiv, er fysiologer mere interesseret i at løse de mekanismer, som dyr kommunikerer¹; laboratorieundersøgelser har således givet metoder til at løse den rolle, som sensoriske modaliteter spiller i kommunikation^2,3. Disse to perspektiver er faktisk komplementære, fordi viden om både adaptive værdi og umiddelbare mekanismer er nødvendig for at få en omfattende forståelse af kommunikatorisk adfærd i det sociale liv af dyr.

Ymarkise adfærd er en iøjnefaldende bestanddel af det adfærdsmæssige repertoire i flere arter af hvirveldyr⁴, der spænder fra fisk til primater⁵. Det kan beskrives som en langsom åbning af munden og vedligeholdelse af sin åbne position, efterfulgt af en hurtigere lukning af munden⁵. Varigheden af hele sekvensen afhænger af arten; for eksempel, primater Gabe i længere varighed end ikke-primat arter⁶. I mange arter, med mennesker er undtagelsen, mænd har tendens til at gabe oftere end kvinder⁷. Denne funktion kan understøtte den mulige kommunikatoriske funktion af gabende, selv om regelmæssige mønstre af ymarkise og dens daglige hyppighed kan også antyde en fysiologisk funktion. Hos rotter følger spontan ymarkise en cirkadisk rytme, hvor højfrekvente toppe forekommer om morgenen og eftermiddagen^8,9.

Et interessant træk ved ymarkise adfærd er, at det kan være en smitsom handling (når frigivelse stimulus af en adfærd sker for at være et andet dyr opfører sig på samme måde¹⁰) i flere arter af hvirveldyr^{11,12, 13,14,15,16}, herunder fugle¹⁷ og gnavere¹⁸. Desuden har nylige beviser vist, at smitsom ymarkise kan afspejle en kommunikatorisk rolle, fordi yteltet af en rotte kan påvirke den fysiologiske tilstand af en anden, når de udsættes for olfaktoriske signaler¹⁹. Men hvorvidt ytelt har en kommunikatorisk rolle er stadig under debat^20,21, og analysere smitsom ymarkise er et vigtigt første skridt til at løse dette problem.

På den anden side har smitsom ymarkise været knyttet til et dyrs evne til at empatisere med andre dyrs perspektiver; Derfor, nært beslægtede personer er mere tilbøjelige til at vise afsmittende⁴. Denne hypotese er ofte blevet afprøvet under laboratorieforhold, hvor dyr præsenteres med Gabe stimuli på video^12,13; Derfor, afsmitning kan kun ske gennem visuelle stikord. Andre undersøgelser har vurderet, at smitten er blevet afsmittende under mere naturlige forhold ved hjælp af grupper af dyr^14,15. Et stort problem er, at socialt interagerende dyr ofte reagerer på stikord og udveksler signaler, der formidles gennem kombinationer af sensoriske metoder. Disentangling de faktiske sanser involveret i en given adfærd fra deres kombinerede virkninger er ikke altid en let opgave. Typisk, forskere farmakologisk eller kirurgisk hindre et dyrs brug af en given følelse, derefter udlede rolle af denne forstand i den relevante adfærd^2,3,18,22. Heldigvis er der andre metoder, hvor kun fysiske barrierer anvendes til enten at tillade eller hindre kommunikationen mellem dyr^23,24og25og derved opnå større biologisk gyldighed.

Den metode, der foreslås her, er specielt designet til at studere smitsom ymarkise i velkendte og ukendte rotter i en social ramme. Ifølge den empatiske hypotese, bør den tidligere gruppe være mere modtagelige for smitsom ymarkise. Metoden kræver ikke, at dyrene skal være kirurgisk eller farmakologisk berøvet enhver form for sanser. I stedet, det virker ved at placere rotter i tilstødende bure med huller og fysisk hindrer deres kommunikation ved hjælp af enten klare eller uigennemsigtige delelinjer med eller uden huller. Således kan fire Testbetingelser undersøges: (1) olfaktoriske kommunikation (OC, perforeret uigennemsigtig skillelinje), (2) visuel kommunikation (VC, ikke-perforeret klar skillelinje), (3) visuel og olfaktoriske kommunikation (VOC, perforeret klar skillelinje), og (4) hverken visuel eller olfabriks kommunikation (NVOC, ikke-perforeret uigennemsigtig skillelinje). Derfor kan forskerne sammenligne de relative bidrag af olfactory, visuelle, og til en vis grad, auditive stikord i Gabe afsmittende. Denne fremgangsmåde er ikke ny, da lignende metoder er blevet brugt til at isolere de sanser, der er involveret i visse kommunikatoriske adfærd i dyr som firben²³ og mus²⁶. Faktisk har Gallup og kolleger²⁷ brugt en lignende metode til at demonstrere rollen som visuelle signaler i smitsom ymarkise i budgerigars. De vigtigste træk ved disse metoder er simulering af en social kontekst og minimal belastning påført dyrene. Desuden øger anvendelsen af interagerende dyr den biologiske gyldighed af konklusionerne.

Der er flere måder at måle smitsom ytelt^25,28. Dr. Stephen E. G. Lea (personlig kommunikation, 2015) hjalp os numerisk tilpasse en metode tidligere ansat af primatolog^13,14 for en tidligere analyse af de data, der anvendes her¹⁸. Præsenteret i denne protokol er en forbedret version af denne metode med en bredere vifte af applikationer. Den består i at vægte det samlede antal af en rotte gaber, inden for og uden for en given tidsperiode, med den andel af observationstiden svarende til gaber i og uden for tidsvinduet.

For eksempel, hvis det antages, at rotter A og B er observeret i 12 min, deres ymarkise registreres til nærmeste minut, og en 3 min tid vindue er indstillet til at måle smitsom ymarkise. Dernæst overvejes følgende sekvenser af gaber for hver af disse rotter: rotte a (0,0, 0, 1,0, 0,2, 0, 0, 2, 1) og rotte B (0,1, 1, 0, 1, 1,0, 0,0, 0,0, 0, 3). Det skal bemærkes, at hvert nummer (0-3) svarer til antallet af gaber scoret på hver min. For rotte A, i minutter 1, 10 og 11 (tal med fed type), er rotte B ikke gabet inden for de foregående 3 minutter (det valgte tidsvindue) eller inden for dette minut. I disse minutter, rotte a gaber i alt 2 gange. Derfor er den Gabe sats af rotte A uden nogen gabet stimulus (ikke-post-Gabe Gabe sats) er 2/3 (dvs. 0,67 yawns/min). I de resterende 9 min, rotte B gaber mindst én gang i enten samme minut eller de 3 foregående minutter. Rotte a gaber i alt fire gange i disse 9 min. Derfor er den Gabe sats af rotte A som reaktion på en Gabe stimulus (post-Gabe Gabe sats) er 4/9 (dvs., 0,44 yawns/min). Anvendelsen af samme procedure på rotte B giver en ikke-post-Gabe Gabe-sats på 2/3 (dvs. 0,66) og post-Gabe-Gabe-sats på 5/9 (0,55).

På den anden side, hvis ytelt registreres til nærmeste decimal af et minut, vil gabet afsmitning resultere i en justeret post-Gabe tid. For eksempel, hvis følgende Gabe tider er registreret over en 12 min observationsperiode for rotter A og B: rotte A (2,3, 5,1, 5,8, 10,4, 10,8, 11,1) og rotte B (1,2, 2,4, 4,5, 5,1, 11,2, 11,6, 11,8). For rotte A er de perioder, hvor rotte B ikke har gabet inden for de sidste 3 min. interval fra 0 til 1,2 min og fra 8,1 til 11,2 min (dvs. 3,1 min), hvilket giver i alt 4,3 min ikke-post-Gabe tid. Antallet af gange, som rotte A gaber i disse tider er tre (tal med fed type), så den ikke-post-Gabe Gabe sats er 3/4.3 (dvs., 0,69), mens den post-Gabe Gabe sats er 3/7.7 (dvs. 0,38; nævneren fra 12-4,3 min). Tilsvarende for rotte B er de perioder, hvor rotte A ikke har gabet inden for de sidste 3 min. interval fra 0 til 2,3 min og fra 8,8 til 10,4 min, hvilket giver i alt 3,9 min. Antallet af gange rotte B gaber inden for disse perioder er en, så den ikke-post-Gabe Gabe sats er 1/3.9 (dvs., 0,25). Derfor er den post-Gabe Gabe sats 6/8.1 (dvs. 0,74).

Mens en nær samtidige match i adfærd er et ideelt kriterium for at demonstrere tilstedeværelsen af en afsmitning, aspekter såsom begrænsningerne på, hvad en person deltager i, tidspunktet for reaktion på en stimulus, fordeling af adfærden over tid (f. eks. ytelt kan forekomme i episoder), og tid til at akklimatisere til den eksperimentelle indstilling alle giver anledning til artsforskelle, hvilket gør det vanskeligt at bruge et unikt tidsvindue. Dette kan være grunden til, at forskerne har brugt tid vinduer, der varierer fra sekunder⁵ til flere minutter¹¹, hvilket skaber problemer, når man sammenligner resultater²⁸. På grund af dette, er det foreslået at gentage den procedure, der er beskrevet ovenfor for en række tidsvinduer for at opnå Gabe afsmittende kurver og sammenligne gabet afsmittende kurver mellem arter.

Ækvivalente Gabe afsmittende kurver kan sammenlignes ved tilfældigt at distribuere antallet af gaber observeret for hver rotte i observationsperioden. Således, den foreslåede metode til at måle Gabe smitte tilbyder to typer af kontrol: den (1) Gabe sats, der forekommer uden for tidsvinduet (ikke-post-Gabe tid) og (2) kunstige Gabe smitte kurve opnået fra den tilfældige fordeling af antallet af yawns. Derfor er denne tilgang til at analysere Gabe smitte er et skridt fremad fra andre procedurer, såsom dem, der sammenligner procentdelen eller hyppigheden af ytelt inden for et enkelt tidsvindue til, der forekommer uden for dette vindue²⁵, uden at tage hensyn til faktiske tidsrammer. Metoden suppleres af et R-baseret program²⁹ til bekvemt og objektivt at beregne sandsynligheden for smitsom ymarkise for en eller flere tidsvinduer.

For at illustrere nytten af denne metode og fordelene ved det R-baserede program anvendes et datasæt fra en tidligere publiceret undersøgelse¹⁸ . Den eksperimentelle betingelse bestod af 144 mandlige rotter tildelt enten en velkendt eller ukendt tilstand. Rotterne i hver forsøgs tilstand blev inddelt i fire undergrupper af ni par og eksponeret for en af de fire testsituationer, der er beskrevet ovenfor. Rotters gabende opførsel i hver forsøgs tilstand og testsituation blev derefter registreret over en periode på 60 min.