Un método de laboratorio para medir el bostezo contagioso en ratas

Tradicionalmente, el comportamiento comunicador se ha estudiado desde dos perspectivas. Desde una perspectiva, los etólogos observan y registran el comportamiento de los animales en entornos naturales e intentan reconocer su valor adaptativo¹. El sentido particular o los sentidos involucrados no han sido el interés principal de estos estudios. Desde otra perspectiva, los fisiólogos están más interesados en desentrañar los mecanismos por los cuales los animales comunican¹; por lo tanto, los estudios de laboratorio han proporcionadométodos para abordar el papel que desempeñan las modalidades sensoriales en la comunicación 2,³. Estas dos perspectivas son de hecho complementarias, porque el conocimiento tanto del valor adaptativo como de los mecanismos inmediatos es necesario para obtener una comprensión integral de los comportamientos comunicadores en la vida social de los animales.

El comportamiento bostezo es un componente visible del repertorio conductualen varias especies de vertebrados 4, que van desde peces hasta primates^5. Se puede describir como una lenta apertura de la boca y el mantenimiento de su posición abierta, seguido de un cierre más rápido de la boca⁵. La duración de toda la secuencia depende de la especie; por ejemplo, los primates bostezan durante más tiempo que las especies no primates⁶. En muchas especies, siendo los humanos la excepción, losmachos tienden a bostezar con más frecuencia que las hembras 7. Esta característica podría apuntalar la posible función comunicante de bostezar, aunque los patrones regulares de bostezo y su frecuencia diaria también pueden sugerir una función fisiológica. En ratas, el bostezo espontáneo sigue un ritmo circadiano, con picos de alta frecuencia que ocurren en la mañana y la tarde^8,9.

Una característica interesante del comportamiento bostezo es que puede ser un acto contagioso (cuando la liberación del estímulo de un comportamiento resulta ser otro animal que se comporta de la misma manera¹⁰) en varias especies de vertebrados^{11,12, 13,14,15,16}, incluyendo aves¹⁷ y roedores¹⁸. Además, la evidencia reciente ha indicado que el bostezo contagioso puede reflejar un papel comunicador, porque el bostezo de una rata puede afectar el estado fisiológico de otra cuando se expone a las señales olfativas¹⁹. Sin embargo, si el bostezo tiene o no un papel comunicador todavía está en debate^20,21,y analizar el bostezo contagioso es un primer paso esencial para resolver este problema.

Por otro lado, el bostezo contagioso se ha relacionado con la capacidad de un animal para empatizar con las perspectivas de otros animales; por lo tanto, los individuos estrechamente relacionados son más propensos a mostrar contagio⁴. Esta hipótesis ha sido frecuentemente probada en condiciones de laboratorio en las que los animales se presentan con estímulos de bostezo en el vídeo^12,13; por lo tanto, el contagio sólo puede ocurrir a través de señales visuales. Otras investigaciones han evaluado el contagio de bostezos en condiciones más naturales utilizando grupos de animales^14,15. Un problema importante de esto es que los animales que interactúan socialmente a menudo responden a señales e intercambian señales que se transmiten a través de combinaciones de modalidades sensoriales. Desenredar los sentidos reales involucrados en un comportamiento dado de sus efectos combinados no siempre es una tarea fácil. Típicamente, los investigadores farmacológicamente o quirúrgicamente obstaculizan el uso de un animal de un sentido dado, luego infieren el papel de ese sentido en el comportamiento relevante^2,3,18,22. Afortunadamente, existen otros métodos en los que sólo se utilizan barreras físicas para permitir o impedir la comunicación entre animales^23,24,25,logrando así una mayor validez biológica.

El método propuesto aquí ha sido diseñado específicamente para estudiar el bostezo contagioso en ratas familiares y desconocidas en un entorno social. Según la hipótesis empática, el grupo anterior debería ser más susceptible al bostezo contagioso. El método no requiere que los animales sean privados quirúrgica o farmacológicamente de ningún sentido. En su lugar, funciona colocando a las ratas en jaulas adyacentes con agujeros y obstruyendo físicamente su comunicación utilizando divisores claros u opacos con o sin agujeros. Así, se pueden examinar cuatro condiciones de prueba: (1) comunicación olfativa (OC, divisor opaco perforado), (2) comunicación visual (VC, divisor claro no perforado), (3) comunicación visual y olfativa (COV, divisor transparente perforado), y (4) ni comunicación visual ni olfativa (NVOC, divisor opaco no perforado). Por lo tanto, los investigadores pueden comparar las contribuciones relativas de olfativo, visual, y en cierta medida, señales auditivas en el contagio de bostezos. Este enfoque no es nuevo, ya que se han utilizado métodos similares para aislar los sentidos involucrados en ciertos comportamientos de comunicación en animales como lagartos²³ y ratones^26. De hecho, Gallup y sus colegas²⁷ han utilizado un método similar para demostrar el papel de las señales visuales en el bostezo contagioso en los budgerigars. Las principales características de estos métodos son la simulación de un contexto social y el mínimo estrés infligido a los animales. Además, el uso de animales que interactúan aumenta la validez biológica de las conclusiones.

Hay varias maneras de medir el bostezo contagioso^25,28. El Dr. Stephen E. G. Lea (comunicación personal, 2015) nos ayudó a adaptar numéricamente un método previamente empleado por los primatólogos^13,14 para un análisis anterior de los datos utilizados aquí¹⁸. En este protocolo se presenta una versión mejorada de este método con una gama más amplia de aplicaciones. Consiste en ponderar el número total de bostezos de una rata, dentro y fuera de una ventana de tiempo determinada, por la proporción de tiempo de observación correspondiente a los bostezos dentro y fuera de la ventana de tiempo.

Por ejemplo, si se supone que las ratas A y B se observan durante 12 minutos, su bostezo se registra en el minuto más cercano, y una ventana de tiempo de 3 minutos se establece para medir el bostezo contagioso. A continuación, se tienen en cuenta las siguientes secuencias de bostezos para cada una de esas ratas: rata A (0,0,0,1,0,0,2,0,0,0,0,2,1) y rata B (0,1,1,0,1,1,0,0,0, 0,0,0,3). Cabe señalar que cada número (0-3) corresponde al número de bostezos anotados en cada minuto. Para la rata A, durante los minutos 1, 10 y 11 (números en negrita), la rata B no bosteza dentro de los 3 minutos anteriores (la ventana de tiempo elegida) o dentro de ese minuto. En esos minutos, la rata A bosteza un total de 2 veces. Por lo tanto, la tasa de bostezos de la rata A sin ningún estímulo de bostezo (tasa de bostezo no post-bostezo) es 2/3 (es decir, 0,67 bostezos/min). En los 9 min restantes, la rata B bosteza al menos una vez en el mismo minuto o los 3 minutos anteriores. Rata Un bosteza un total de cuatro veces en esos 9 min. Por lo tanto, la tasa de bostezos de la rata A en respuesta a un estímulo de bostezo (tasa de bostezo sembrado post-bostezo) es 4/9 (es decir, 0,44 bostezos/min). La aplicación del mismo procedimiento a la rata B produce una tasa de bostezo no post-bostezo de 2/3 (es decir, 0,66) y una tasa de bostezo post-bostezo de 5/9 (0,55).

Por otro lado, si el bostezo se registra en el decimal más cercano de un minuto, el contagio bostezo resultará en un tiempo ajustado después de la bosteza. Por ejemplo, si se registran los siguientes tiempos de bostezo durante un período de observación de 12 minutos para ratas A y B: rata A (2,3, 5,1, 5,8, 10,4, 10,8, 11,1) y rata B (1,2, 2,4, 4,5, 5,1, 11,2, 11,6, 11,8). Para la rata A, los períodos de tiempo sobre los cuales la rata B no bosteza dentro de los últimos 3 min oscilan entre 0 y 1,2 min y de 8,1 a 11,2 min (es decir, 3,1 min), lo que produce un total de 4,3 min de tiempo no post-bostezo. El número de veces que la rata A bosteza durante esos tiempos es de tres (números en negrita), por lo que la tasa de bostezos no post-bostezos es 3/4.3 (es decir, 0.69), mientras que la tasa de bostezo post-bostezo es 3/7.7 (es decir, 0.38; el denominador de 12-4.3 min). Del mismo modo, para la rata B, los períodos de tiempo sobre los cuales la rata A no bosteza dentro de los últimos 3 min oscilan entre 0 y 2,3 min y de 8,8 a 10,4 min, lo que produce un total de 3,9 min. El número de veces que la rata B bosteza dentro de esos períodos es uno, por lo que la tasa de bostezos no post-bostezos es de 1/3,9 (es decir, 0,25). En consecuencia, la tasa de bostezos post-bostezos es 6/8.1 (es decir, 0,74).

Si bien una coincidencia casi contemporánea en el comportamiento es un criterio ideal para demostrar la presencia de un contagio, aspectos como las restricciones sobre lo que un individuo atiende, el tiempo de reacción a un estímulo, la distribución del comportamiento a lo largo del tiempo (por ejemplo, bostezar pueden ocurrir en episodios), y el tiempo para aclimatarse al entorno experimental todos dan lugar a diferencias de especies, lo que dificulta el uso de una ventana de tiempo única. Esta puede ser la razón por la que los investigadores han utilizado ventanas de tiempo que varían de segundos⁵ a varios minutos¹¹, lo que crea problemas al comparar los resultados²⁸. Debido a esto, se propone repetir el procedimiento descrito anteriormente para una gama de ventanas de tiempo para obtener curvas de contagio bostezo y comparar las curvas de contagio bostezo entre especies.

Las curvas de contagio de bostezos equivalentes se pueden comparar distribuyendo aleatoriamente el número de bostezos observados para cada rata durante el período de observación. Por lo tanto, el método propuesto para medir el contagio de bostezos ofrece dos tipos de controles: la (1) tasa de bostezos que se produce fuera de la ventana de tiempo (tiempo no post-bostezo) y (2) curva de contagio de bostezo artificial obtenida de la distribución aleatoria del número de bostezos. Por lo tanto, este enfoque para analizar el contagio bostezo es un paso adelante de otros procedimientos, como los que comparan el porcentaje o la frecuencia de bostezar dentro de una sola ventana de tiempo con la que ocurre fuera de esta ventana^25,sin tener en cuenta la marcos de tiempos reales. El método se complementa con un programa basado en R²⁹ para calcular de manera cómoda y objetiva la probabilidad de bostezo contagioso para una o más ventanas de tiempo.

Para ilustrar la utilidad de este método y las ventajas del programa basado en R, se utiliza un conjunto de datos de un estudio publicado anteriormente^18. La condición experimental consistía en 144 ratas macho asignadas a una condición familiar o desconocida. Las ratas en cada condición experimental fueron subdivididas en cuatro subgrupos de nueve pares y expuestas a cualquiera de las cuatro situaciones de prueba descritas anteriormente. Los comportamientos bostezos de las ratas en cada condición experimental y situación de prueba se registraron durante un período de 60 minutos.