الفئران تنتج ذخيرة مولتيسيلابيك معقدة من صوتي بالموجات فوق الصوتية (أوسفس). وتستخدم هذه أوسفز على نطاق واسع كما قراءات للاضطرابات العصبية والنفسية. يصف هذا البروتوكول بعض الممارسات التي تعلمناها وتطويرها لتحفيز باستمرار، وجمع، وتحليل الميزات الصوتية وبناء الجملة من الأغاني الماوس.
الفئران تنتج الأصوات الصوتية بالموجات فوق الصوتية (أوسفس) في مجموعة متنوعة من السياقات الاجتماعية في جميع مراحل التنمية والبلوغ. وتستخدم هذه أوسفس لاستعادة الأم الجرو 1 ، والتفاعلات الأحداث 2 ، عكس وتفاعلات الجنس نفسه 3 ، 4 ، 5 ، والتفاعلات الإقليمية 6 . على مدى عقود، وقد استخدمت أوسفس من قبل المحققين وبروكسي لدراسة الاضطرابات العصبية والنفسية أو السلوكية 7 ، 8 ، 9 ، ومؤخرا لفهم آليات وتطور الاتصالات الصوتية بين الفقاريات 10 . ضمن التفاعلات الجنسية، والفئران الذكور الكبار إنتاج الأغاني أوسف، والتي لديها بعض الميزات على غرار الأغاني التودد من الطيور المغردة 11 . استخدام مثل هذه مولتيسيلابيك ريبريمكن أن تزيد من المرونة المحتملة والمعلومات التي تحملها، لأنها يمكن أن تختلف في كيفية تنظيم العناصر وإعادة تجميعها، وهي بناء الجملة. في هذا البروتوكول يتم وصف طريقة موثوقة لاستخراج الأغاني أوسف من الفئران الذكور في مختلف السياقات الاجتماعية، مثل التعرض لبول الإناث الطازجة، والحيوانات تخدير، وإناث شبق. وهذا يشمل شروط للحث على كمية كبيرة من المقاطع من الفئران. نحن تقليل تسجيل الضوضاء المحيطة مع غرف الصوت غير مكلفة، وتقديم طريقة الكمي للكشف تلقائيا، وتصنيف وتحليل أوسفز. ويشمل هذا الأخير تقييم معدل النداء، والمرجع الصوتي، والمعلمات الصوتية، وبناء الجملة. يتم وصف نهج مختلفة والبصيرة على استخدام عمليات التشغيل لدراسة تفضيل الحيوان لأنواع أغنية محددة. وقد استخدمت هذه الأساليب لوصف التغييرات الصوتية وبناء الجملة عبر سياقات مختلفة في الفئران الذكور، وتفضيلات الأغنية في الفئران الإناث.
بالنسبة للبشر، تنتج الفئران كل من الترددات المنخفضة والعالية التردد، والمعروفة في وقت لاحق باسم الموجات فوق الصوتية (أوسفس) فوق نطاق السمع لدينا. يتم إنتاج أوسفس في مجموعة متنوعة من السياقات، بما في ذلك من استرجاع الجرو، والتفاعلات الأحداث، لتفاعلات الكبار أو نفس الجنس الكبار 4 ، 12 . وتتكون هذه أوسفس من ذخيرة مولتيسيلابيك المتنوعة التي يمكن تصنيفها يدويا 9 أو تلقائيا 10 ، 11 . وكان دور هذه القوات الأمريكية في مجال الاتصالات قيد التحقيق المتزايد في السنوات الأخيرة. وتشمل هذه استخدام أوسفس كما قراءات من نماذج الماوس من الاضطرابات العصبية والنفسية أو التنموية أو السلوكية 7 ، 8 ، وحالات تحفيزية / العاطفية الداخلية 13 . ويعتقد أن أوسفس لنقل معلومات موثوقة على هحالة ميتر التي هي مفيدة للمستقبل 14 ، 15 .
في عام 2005، المقدسة و قوه 11 ، تقدمت فكرة أن البالغين الذكور الفئران أوسفس نظمت كخلافة عناصر الدعوة مولتيسيلابيك أو المقاطع مماثلة لطيور المغردة. في العديد من الأنواع، وذخيرة مولتيسيلابيك يسمح باعث للجمع والنظام المقاطع بطرق مختلفة لزيادة المعلومات المحتملة التي تحملها الأغنية. ويعتقد أن الاختلاف في هذه الصيغة له علاقة أخلاقية للسلوك الجنسي وتفضيلاته زميله 16 ، 17 . وأظهرت الدراسات اللاحقة أن الفئران الذكور كانت قادرة على تغيير التكوين النسبي للأنواع المقطع التي تنتج قبل وأثناء وبعد وجود أنثى 5 ، 18 . وهذا هو، فإن الفئران الذكور الكبار استخدام أوسفس لسلوك التودد، إما لجذبأو الحفاظ على اتصال وثيق مع أنثى، أو لتسهيل التزاوج 19 ، 20 ، 21 . كما أنها تنبعث في التفاعل بين الذكور والإناث، وربما لنقل المعلومات الاجتماعية خلال التفاعلات 4 . وللتقاط هذه التغييرات في الذخائر، عادة ما يقيس العلماء الخصائص الطيفية (المعلمات الصوتية، مثل الاتساع والترددات وما إلى ذلك )، وعدد المقاطع أو المكالمات أوسف، والكمون إلى أول أوسف. ومع ذلك، قليل ينظرون فعلا في ديناميات تسلسل هذه أوسفز بالتفصيل 22 . مؤخرا وضعت مجموعتنا طريقة جديدة لقياس التغيرات الديناميكية في تسلسل المقاطع أوسف 23 . وأظهرنا أن ترتيب المقطع داخل أغنية عن (وهي بناء الجملة) ليس عشوائيا، وأنه يتغير تبعا للسياق الاجتماعي، وأن الحيوانات الاستماع الكشف عن هذه التغييرات كما ذات الصلة إثولوجيا.
نلاحظ ثفي كثير من المحققين الذين يدرسون الاتصالات الحيوانية لا تعلق على مصطلح "بناء الجملة" نفس المعنى الدقيق كما بناء الجملة المستخدمة في خطاب الإنسان. لدراسات الاتصالات الحيوانية، ونحن ببساطة يعني أمر، غير عشوائي، تسلسل من الأصوات مع بعض القواعد. وبالنسبة للبشر، بالإضافة إلى ذلك، من المعروف أن متواليات محددة لها معاني محددة. نحن لا نعرف إذا كان هذا هو الحال بالنسبة للفئران.
في هذه الورقة والفيديو المرتبطة بها، ونحن نهدف إلى توفير بروتوكولات موثوقة لتسجيل أوسفس الفئران الذكور في مختلف السياقات، وتنفيذ عمليات التشغيل. استخدام ثلاثة برامج تستخدم بالتتابع ل: 1) التسجيلات الآلي. 2) كشف المقطع والترميز. و 3) ويظهر تحليل متعمق للميزات مقطع وبناء الجملة ( الشكل 1 ). هذا يسمح لنا لمعرفة المزيد عن الفئران الذكور هيكل أوسف وظيفة. ونحن نعتقد أن مثل هذه الأساليب يسهل تحليل البيانات وربما فتح آفاقا جديدة في وصف الاتصالات الصوتية العادية وغير طبيعية في مونماذج سي من الاتصالات والاضطرابات العصبية والنفسية، على التوالي.
ويوفر هذا البروتوكول نهج لجمع، وتحديد، ودراسة الفئران الذكور التآمر التآمر في المختبر عبر مجموعة متنوعة من معظمها المحفزات المتعلقة الإناث. كما قدم سابقا في تشابوت، وآخرون. 23 وفي النتائج التمثيلية، فإن استخدام هذا الأسلوب سمح لنا لاكتشاف الأصوات التي تعتمد على السياق وبناء الجملة التي تهم الإناث المستلمة. وتوحيد هذه المحفزات توفر جمع عدد موثوق من أوسفز والسماح للتحليلات التفصيلية للأغاني الذكور المغازلة وذخيرة.
عندما توجد أنثى حية مع الذكور، والبروتوكول لا يسمح لنا لتحديد بوضوح باعث من الأصوات. ومع ذلك، أظهرت الدراسات السابقة أن غالبية الأصوات المنبعثة في هذا السياق كانت من قبل الذكور 26 ، 29 . معظم الدراسات التي تستخدم محددة (ذكور أو إناث)كمحفز للذكور يعتقدون أن كمية من أصوات الإناث في هذه السياقات لا يكاد يذكر 4 ، 5 ، 22 ، 30 . غير أن ورقة حديثة استخدمت التثليث لتوطين صوت المرسل في المجموعة التي تضم الشروط 31 ، وأظهرت أن داخل دياد، والإناث يساهم في ~ 10٪ من أوسفز. في هذا البروتوكول استخدام الإناث تخدير يسمح للمستخدم لدراسة أصوات الذكور في وجود أنثى دون صوتها. وخلافا لتوقعات هذه الدراسة الأخيرة 31 ، لم نجد فرقا في عدد المقاطع المنبعثة بين ظروف في و أف 23 . فمن الممكن أن الإناث الحية لم تساهم بشكل كبير في التسجيلات أو أن الذكور صوتت أقل في وجود الإناث الحية مقابل الإناث تخديرالجعة. ومع ذلك، فإننا نعتقد أن التجارب المستقبلية ينبغي أن تنظر في استخدام هذه الطريقة التثليث لتقييم التأثير المحتمل للإسهام الإناث.
هناك برامج أخرى متاحة يمكن أن تفعل بعض الخطوات التي حددناها، على الرغم من أننا لا نعتقد في طريقة كافية للأسئلة التي طلبنا باستخدام مزيج من ثلاثة برامج: البرمجيات A، برنامج الماوس كلمات محلل البرنامج النصي C باستخدام البرمجيات B، و برنامج تحليل بناء الجملة باستخدام برنامج جداول مخصص D + E الحسابات، و ديكوردر بناء الجملة باستخدام R. على سبيل المثال، ورقة حديثة اقترحت برنامج اسمه فوايس الذي يسمح للمستخدم لاستخراج المتغيرات الصوتية تلقائيا من سونوغرامز أو مباشرة على الوحدات التي كانت يدويا المحدد من قبل المستخدم 32 . ومع ذلك، فإن تحليلات التسلسل الآلي أو شبه الآلي ليست مفصلة على النحو التالي نهجنا. يمكن لبعض البرامج التجارية تحليل الميزات الصوتية تلقائيا، ولكن لا توفر آليةتصنيف العلية من المقاطع. المستخدم لديه لفرز المقاطع المختلفة بعد ذلك. غريمسلي، غادزيولا، وآخرون. 33 وضعت على أساس الجدول الظاهري برنامج الجهاز صوت الصوتية التي مجموعات المقاطع على أساس الميزات الصوتية المشتركة، ولكن لا يوفر الكشف التلقائي للمقاطع. برنامجهم 34 فريد من نوعه لأنه يخلق تسلسل جديد من الأغاني المسجلة باستخدام نماذج ماركوف، وبالتالي لديه ميزات أكثر تقدما من تحرير بسيط.
وقد ركزت معظم دراسات الاتصال السابقة على الفئران على الجانب باعث 35 ، 36 . وقد استكشف عدد قليل من الدراسات الجانب المتلقي 30 ، 37 ، 38 . وتوفر بروتوكولات التشغيل والتمييز اختبارا بسيطا لدراسة جانب المستقبل، مثل تلك التي وصفها مؤخرا أسابا وكاتو وآخرونالله. 39 – في تلك الدراسة، استخدم المؤلفين مربع اختبار من خيارين مفصولين بالرغوة الصوتية بدلا من مربع Y-ميز الذي تم وصفه هنا. كلا الإعدادين الاختيار لها مزايا وعيوب. أولا، Y- المتاهة لا عزل الصوت من ذراع إلى أخرى، ولكن مربع اختيار اثنين لا. ومع ذلك، باستخدام تصميم Y- المتاهة، يمكن للحيوان تقييم بسرعة اثنين من الأغاني التي لعبت في وقت واحد، والتحرك نحو واحد المفضل. ومع ذلك، وتجارب التشغيل في مساعدة عامة المجربين تحديد معنى وبالتالي وظائف من الأصوات ولدت للحيوانات محددة. في الختام، بعد اتقان تقنيات هذا البروتوكول والتحليلات، يجب أن يكون القراء قادرة على معالجة العديد من الأسئلة التي تؤثر على السياق، وعلم الوراثة، وعلم الأعصاب من أوسفس الماوس.
باستخدام الفئران B6D2F1 / J، والمؤثرات المرتبطة الإناث تقريبا تقريبا تؤدي أوسفز من الذكور اختبرناها في مختبرنا. فمن الأهمية بمكان للكلياتكت المقاطع بما فيه الكفاية (> 100 في 5 دقائق) لتكون قادرة على الحصول على تحليل إحصائي قوي. لتحري الخلل وإصلاحه، إذا لم يتم تسجيل أوسفس (أو لا يكفي)، تحقق من التكوين للتأكد من تسجيل الأصوات المؤكدة. القيام تفتيش حية لما يحدث في القفص أثناء التسجيل من خلال النظر في الوقت الحقيقي على شاشة الكمبيوتر بعد إدخال التحفيز. وإلا حاول إعادة كشف الذكور إلى أنثى ناضجة جنسيا / مستقبلة بين عشية وضحاها ثم منزلها وحدها لعدة أيام أو حتى أسبوع قبل تسجيل مرة أخرى. استنادا إلى الملاحظات القصصية، نجد أن بعض الذكور يغنيون كثيرا في يوم واحد (تقريبا 5 دقائق كاملة)، وليس كثيرا في اليوم التالي، ثم مرة أخرى يوم آخر. نحن لا نعرف السبب في مثل هذا الموضوع يحدث تقلب، ولكن نحن نتفوق هو على الارجح تحفيزية أو موسمية للذكور، وحالة الإبرة للبول الإناث. إذا لم يتم تسجيل أوسفز، في محاولة لتسجيل الحيوان في عدة أيام لالتقاط هذه الآثار المتغيرة. لغة الشبكات العالميةإيك في الطيور المغردة، لم نلاحظ الفروق العلنية في كمية الغناء على أساس الوقت من اليوم. نجد أن الذكور لا تغني كثيرا (<100 المقاطع في 5 دقائق) قبل أن يكونوا 7 أسابيع من العمر.
طرق الكشف المعروضة هنا يمكن استخراج الآلاف من المقاطع وجميع المعلمات الصوتية في بضع دقائق. ولكن كما أي طريقة الكشف التلقائي، فمن حساسة جدا لضوضاء الخلفية. قد يتطلب استخدام برنامج اكتشاف كلمات الفأرة باستخدام التسجيلات الصاخبة (على سبيل المثال من الحيوانات المسجلة مع الفراش) تعديل "عتبة" الكشف للسماح بمزيد من المرونة. ومع ذلك، فإن هذا أيضا زيادة عدد المقاطع الإيجابية الكاذبة والكشف التلقائي قد تفشل. وفي ظل هذه الظروف، يمكن استخدام الترميز اليدوي.
كما ذكر سابقا، فإن عدد، و ريبارتوريز، والكمون من الأصوات هي متغيرة على نطاق واسع اعتمادا على سلالة، وبالتالي قد يكون المرء لتغيير المعلمات (طول التسجيل،والتحفيز، والكشف الآلي المقطع، وما إلى ذلك ) لبعض السلالات لضمان التسجيلات الأمثل للتحليلات الإحصائية.
The authors have nothing to disclose.
وأيد هذا العمل من قبل معهد هوارد هيوز الطبية الأموال إلى إدج. نشكر بيأر. سيلفي جرانون (نيوروبسي – جامعة باريس جنوب الحادي عشر – فرنسا) لإقراض لنا الأجهزة المتكلم. كما نشكر أعضاء مختبر جارفيس على دعمهم ومناقشاتهم وتصحيحاتهم وتعليقاتهم على هذا العمل، وخاصة جوشوا جونز ماكوبسون للمساعدة في الأرقام والاختبارات. نشكر الدكتور غوستافو أرياجا للمساعدة في برنامج الماوس كلمات محلل، ورفع مستواها بالنسبة لنا ل V1.3، وغيرها من جوانب هذا البروتوكول. تم تطوير v1.0 من البرنامج من قبل المقدسة وقوه، و v1.1 و v1.3 من قبل أرياجا.
Sound proof beach cooler | See Gus paper has more info on specific kind | Inside dimensions (L 27 x W 23 x H 47 cm): | |
Condenser ultrasound microphone CM16/CMPA | Avisoft Bioacoustics, Berlin, Germany | #40011 | Includes extension cable |
Ultrasound Gate 1216H sound card | Avisoft Bioacoustics, Berlin, Germany | #34175 | 12 channel sound card |
Ultrasound Gate Player 216H | Avisoft Bioacoustics, Berlin, Germany | #70117 | 2 channels playback player |
Ultrasonic Electrostatic Speaker ESS polaroid | Avisoft Bioacoustics, Berlin, Germany | #60103 | 2 playback speakers |
Test cage | Ace | #PC75J | 30 x 8 x 13 cm height; plexiglas |
plexiglas separation | home made | – | 4 x 13 cm plexiglas with 1cm holes |
Video camera | Logitech | C920 | logitech HD Pro webcam C920 |
Heat pad | Sunbeam | 722-810-000 | |
Y-maze | Home made | – | Inside dimensions (L 30 x W 11 x H 29 cm): |
Tweezers | |||
Software | |||
Avisoft Recorder (Software A) | Avisoft Bioacoustics, Berlin, Germany | #10101, #10111, #10102, #10112 | http://www.avisoft.com |
MATLAB R2013a (Software B) | MathWorks | – | MATLAB R2013a (8.1.0.604) |
Mouse Song Analyzer v1.3 (Software C) | Custom designed by Holy, Guo, Arriaga, & Jarvis; Runs with software B | http://jarvislab.net/wp-content/uploads/2014/12/Mouse_Song_Analyzer_v1.3-2015-03-23.zip | |
Microsoft Office Excel 2013 (Software D) | Microsoft | – | Microsoft Office Excel |
Song Analysis Guide v1.1 (Software E) | Custom designed by Chabout & Jarvis. Excel calculator sheets, runs with software D | http://jarvislab.net/wp-content/uploads/2014/12/Song-analysis_Guided.xlsx | |
Syntax decorder v1.1 (Software F) | Custom designed by Sakar, Chabout, Dunson, Jarvis – in R studio | https://www.rstudio.com/products/rstudio/download/ | |
Graphiz (Software G) | AT&T Research and others | http:// www.graphviz.org; | |
Avisoft SASLab (Software H) | Avisoft Bioacoustics, Berlin, Germany | #10101, #10111, #10102, #10112 | http://www.avisoft.com |
Reagents | |||
Xylazine (20mg/ml) | Anased | – | |
Ketamine HCL (100mg/ml) | Henry Schein | #045822 | |
distilled water | |||
Eye ointment | Puralube Vet Ointment | NDC 17033-211-38 | |
Cotton tips | |||
Petri dish |