עכברים לייצר רפרטואר multisyllabic מורכבים של vocalizations קולי (USVs). אלה USVs נמצאים בשימוש נרחב כמו readouts עבור הפרעות נוירופסיכיאטריות. פרוטוקול זה מתאר כמה מהנוהלים שלמדנו ופיתחנו כדי לעקב באופן עקבי, לאסוף ולנתח את התכונות האקוסטיות והתחביר של שירי העכבר.
עכברים לייצר vocalizations קולי (USVs) במגוון של הקשרים חברתיים לאורך התפתחות ובגרות. אלה USVs משמשים אחזור אם אמא 1 , אינטראקציות לנוער 2 , מול אינטראקציות מין אותו 3 , 4 , 5 , אינטראקציות טריטוריאלית 6 . במשך עשרות שנים, USVs היו בשימוש על ידי חוקרים כמו proxies ללמוד נוירופסיכיאטרית והתפתחותית או הפרעות התנהגותיות 7 , 8 , 9 , ולאחרונה להבין מנגנונים ואבולוציה של תקשורת קולית בקרב חוליות 10 . בתוך אינטראקציות מיניות, עכברים זכרים בוגרים לייצר שירים USV, אשר יש כמה תכונות דומות שירי חיזור של ציפורי שיר 11 . שימוש כזה reper multisyllabicToires יכול להגדיל את הגמישות הפוטנציאלית ואת המידע שהם נושאים, כפי שהם יכולים להיות מגוונים כיצד אלמנטים מאורגנים recombined, כלומר תחביר. בפרוטוקול זה שיטה אמינה כדי לעורר שירים USV מעכברים זכרים בהקשרים חברתיים שונים, כגון חשיפה שתן נקבה טרי, בעלי חיים הרדים, ונקבות הנבלות הוא תיאר. זה כולל תנאים כדי לגרום כמות גדולה של הברות מן העכברים. אנו מפחיתים את ההקלטה של רעשי הסביבה עם תאי קול זולים, ומציגים שיטת כימות כדי לזהות, לסווג ולנתח באופן אוטומטי את USVs. האחרונה כוללת הערכה של שיעור שיחה, רפרטואר קולי, פרמטרים אקוסטיים ותחביר. גישות שונות תובנה על שימוש השמעה ללמוד העדפה של בעלי חיים עבור סוגי שירים ספציפיים מתוארים. שיטות אלה שימשו לתיאור שינויים אקוסטיים ותחביר בין הקשרים שונים בעכברים זכריים, והעדפות שירים בעכברים הנשיים.
יחסית לבני אדם, עכברים מייצרים הן קוליות בתדר נמוך והן בתדר גבוה, הנקראות מאוחר יותר בשם "קולי קולי" (USVs) מעל טווח השמיעה שלנו. USVs מיוצרים במגוון של הקשרים, כולל מ אחזור הגור אמא, אינטראקציות לנוער, על יחסי מין או יחסי מין למבוגרים אותו 4 , 12 . אלה USVs מורכבים רפרטואר multisyllabic מגוונים אשר ניתן לסווג ידנית 9 או באופן אוטומטי 10 , 11 . תפקידם של USVs אלה בתקשורת נמצא תחת חקירה גוברת בשנים האחרונות. אלה כוללים שימוש USVs כמו readouts של מודלים העכבר של הפרעות נוירופסיכיאטריות, התפתחותיות או התנהגותיות 7 , 8 , ומצבים מוטיבציוניים / רגשיים פנימיים 13 . USVs נחשבים להעביר מידע אמין על המצב של מיטר כי הוא שימושי עבור מקלט 14 , 15 .
בשנת 2005, הקדוש ו Guo 11 , את הרעיון כי עכברים זכרים בוגרים USVs היו מאורגנים כמו רצף של אלמנטים להתקשר multisyllabic או הברות הדומות ציפורי שיר. במינים רבים, רפרטואר multisyllabic מאפשר emitter לשלב ולהזמין הברות בדרכים שונות כדי להגדיל את המידע הפוטנציאלי נשאו על ידי השיר. שינוי בתחביר זה הוא האמין כי יש רלוונטיות אתית עבור התנהגות מינית והזדווגות העדפות 16 , 17 . מחקרים שנערכו לאחר מכן הראו כי עכברים זכרים הצליחו לשנות את ההרכב היחסי של סוגי הברה שהם מייצרים לפני, במהלך ולאחר נוכחות של נקבה 5 , 18 . כלומר, עכברים זכרים בוגרים להשתמש USVs שלהם עבור התנהגות החיזור, או כדי למשוךאו לשמור על קשר קרוב עם נקבה, או כדי להקל על ההזדווגות 19 , 20 , 21 . הם גם נפלטים באינטראקציות בין גברים לגברים, כנראה כדי להעביר מידע חברתי במהלך אינטראקציות 4 . כדי ללכוד שינויים אלה רפרטואר, מדענים בדרך כלל למדוד את תכונות ספקטרלי (פרמטרים אקוסטיים, כגון משרעת, תדרים, וכו ' ), מספר USVs הברות או שיחות, ואת חביון הראשון USV. עם זאת, מעטים באמת להסתכל על רצף הדינמיקה של USVs אלה בפירוט 22 . לאחרונה הקבוצה שלנו פיתחה שיטה חדשנית למדידת שינויים דינמיים ברצף ההברה של USV 23 . הראינו כי הסדר הברה בתוך שיר (כלומר תחביר) אינו אקראי, כי הוא משתנה בהתאם להקשר החברתי, וכי בעלי החיים מקשיב לזהות שינויים אלה כמו רלוונטיים מבחינה אתית.
אנו מציינים thבחוקרים רבים החוקרים תקשורת בבעלי חיים אינם מצרפים למונח 'תחביר' בדיוק אותה משמעות כמו תחביר המשמש בדיבור האנושי. עבור לימודי התקשורת בבעלי חיים, אנו פשוט מתכוון רצף הורה, לא אקראי, של צלילים עם כמה כללים. עבור בני אדם, בנוסף, רצפים ספציפיים ידועים משמעויות ספציפיות. אנחנו לא יודעים אם זה המקרה של עכברים.
במאמר זה ואת הווידאו הקשורים, אנו שואפים לספק פרוטוקולים אמינים כדי להקליט החיזור של עכברים USVs החיזור על פני הקשרים שונים, ולבצע פלייבקים. השימוש של שלושה תוכנות ברצף בשימוש עבור: 1) הקלטות אוטומטיות; 2) זיהוי הברה קידוד; ו 3) ניתוח מעמיק של תכונות ההברה תחביר הוא הפגינו ( איור 1 ). זה מאפשר לנו ללמוד יותר על עכברים זכר מבנה USV ופונקציה. אנו מאמינים כי שיטות אלה להקל על ניתוחים לנתונים יכול לפתוח אופקים חדשים באפיון תקשורת קול רגיל נורמלי ב mouמודלים של תקשורת והפרעות נוירופסיכיאטריות, בהתאמה.
פרוטוקול זה מספק גישות לאסוף, לכמת, ולחקור הזכרים חיזור wocalizations במעבדה על פני מגוון רחב של גירויים הקשורים בעיקר נקבה. כפי שהוצג בעבר Chabout, et al. 23 ובתוצאות המייצגות, השימוש בשיטה זו איפשר לנו לגלות קוליות ותלות תלויי הקשר, שחשובים לגבי הנקבות המקבלות. התקינה של גירויים אלה תספק אוסף של מספר אמין של USVs ולאפשר ניתוח מפורט של שירי החיזור של הגבר רפרטואר.
כאשר נקבה חיה נמצאת עם הזכר, הפרוטוקול אינו מאפשר לנו לזהות בבירור את הפולט של הקול. עם זאת, מחקרים קודמים הראו כי רוב הקולות הנפלט בהקשר זה היו על ידי זכר 26 , 29 . רוב המחקרים באמצעות קונספסיפיק (זכר או נקבה)כגירוי לגברים מאמינים שכמות הקולות של נשים בהקשרים אלה היא זניחה 4 , 5 , 22 , 30 . עם זאת, לאחרונה נייר המשמש triangulation כדי למקם את הקול של הפולט בתנאים קבוצה מגורים 31 , והראה כי בתוך dyad, הנקבה תורמת ~ 10% של USVs. בפרוטוקול הנוכחי, השימוש בנשים הרדמה מאפשר למשתמש ללמוד את הזמרות הגבריות בנוכחות נקבה ללא הקול שלה. בניגוד לציפיות ממחקר זה 31 , לא מצאנו הבדל במספר ההברות הנפלטות בין ה – FE ל – AF 23 . זה אפשרי כי נשים לחיות לא תרמו באופן משמעותי להקלטות או כי הזכרים השמיעו פחות בנוכחות של נקבות חיות לעומת femed anaesthetizedאלס. עם זאת, אנו מאמינים כי ניסויים עתידיים צריכים לשקול את השימוש בשיטת טריאנגולציה זו כדי להעריך את ההשפעה הפוטנציאלית של התרומה הנשית.
ישנן תוכנות אחרות הזמינות שיכולים לעשות כמה הצעדים שציינו, אם כי אנחנו לא מאמינים בצורה מספקת לשאלות שאלנו באמצעות שילוב של שלוש תוכניות: תוכנה, A השיר שיר Analyzer סקריפט תוכנה C באמצעות תוכנה B, תוכנת ניתוח תחביר באמצעות תוכנת גיליון אלקטרוני מותאם אישית D + E חישובים, ואת תחביר תחביר באמצעות R. לדוגמה, נייר שהוצע לאחרונה תוכנה בשם VoICE המאפשר למשתמש לחלץ משתנים אקוסטיים באופן אוטומטי מן sonograms או ישירות על יחידות שהיו ידנית שנבחר על ידי המשתמש 32 . אבל, אוטומטיות או חצי אוטומטיות ניתוח רצף אינם מפורטים כמו הגישה שלנו. תוכנות מסחריות מסוימות יכולות לנתח באופן אוטומטי את התכונות האקוסטיות, אך אינן מספקות אוטומציההסיווג האטי של ההברות; המשתמש צריך למיין את ההברות השונות לאחר מכן. Grimsley, Gadziola, et al. 33 פיתחה תוכנית וירטואלית המבוססת על טבלה של עכבר וירטואלי המבוססת על תכונות אקוסטיות משותפות, אך אינה מספקת זיהוי אוטומטי של ההברות. התוכנית שלהם 34 היא ייחודית בכך שהיא יוצרת רצפים חדשים מתוך שירים מוקלטים באמצעות מודלים מרקוב, ולכן יש תכונות מתקדמות יותר מאשר עריכה פשוטה.
רוב מחקרים קודמים על תקשורת התמקדו בצד של emitter 35 , 36 . מחקרים מעטים בחנו את הצד של המקלט 30 , 37 , 38 . פרוטוקולי השמעה ואפליה מספקים בדיקה פשוטה כדי לחקור את הצד של המקלט, כמו זה המתואר גם לאחרונה על ידי Asaba, Kato, etאל. 39 . במחקר זה, המחברים השתמשו בתיבת בדיקה דו-ברירה שהופרדה עם קצף אקוסטי במקום בתיבה מבוך Y המתוארת כאן. שני setups הבחירה יש יתרונות וחסרונות. ראשית, ה- Y- מבוך לא מבודד את הצליל מזרוע אחת לאחרת, אבל תיבת הבחירה שתי עושה. עם זאת, באמצעות עיצוב Y- מבוך, החיה יכולה להעריך במהירות את שני השירים המופעלים בו זמנית, ולעבור לכיוון המועדף. עם זאת, ניסויים השמעה באופן כללי לעזור הניסויים לקבוע את המשמעות ואת הפונקציות ובכך של הזויות שנוצרו עבור בעלי חיים קונספסיפיק. לסיכום, לאחר מאסטרינג את הטכניקות של פרוטוקול זה וניתוחים, הקוראים צריכים להיות מסוגלים לענות על שאלות רבות המשפיעות על הקשר, גנטיקה, נוירוביולוגיה של USVs העכבר.
באמצעות B6D2F1 / J עכברים, גירויים הקשורים נקבה כמעט תמיד להפעיל USVs מן הזכרים בדקנו במעבדה שלנו. זה קריטי כדי קולג 'Ct מספיק הברות (> 100 ב 5 דקות) כדי להיות מסוגל לקבל ניתוח סטטיסטי חזק. לפתרון בעיות, אם לא נרשמו USVs (או לא מספיק), בדוק את התצורה כדי לוודא שהקלטות מוקלטות. לעשות בדיקה חיה של מה שקורה בכלוב במהלך ההקלטה על ידי מבט על sonogram בזמן אמת על מסך המחשב לאחר כניסתה של הגירוי. אחרת נסה לחשוף מחדש את הזכר לנקבה מינית / קולטנית מינית בן לילה ולאחר מכן הבית אותם לבד במשך כמה ימים או עד שבוע לפני ההקלטה שוב. בהתבסס על תצפיות אנקדוטיות, אנו מוצאים כי כמה זכרים לשיר הרבה ביום אחד (כמעט 5 דקות מלא), ולא הרבה למחרת, ואז שוב עוד יום. איננו יודעים מדוע הסיבה לכך מתרחשת בשונות משתנה, אך אנו מניחים שהיא כנראה מוטיבציה או עונתית עבור הזכרים, ומצב השתן עבור שתן נשית. אם לא USVs נרשמות, לנסות להקליט את החיה על מספר ימים כדי להרים את השפעות אלה משתנה. UnlIke בציפורי שיר, אנחנו לא ציינו הבדלים גלויים כמות השירה על פי השעה ביום. אנו מוצאים כי הזכרים אינם שרים הרבה (<100 הברות ב 5 דקות) לפני שהם 7 שבועות.
שיטות האיתור המוצגות כאן יכולות לחלץ אלפי הברות וכל הפרמטרים האקוסטיים תוך מספר דקות. אבל כמו כל שיטת זיהוי אוטומטי, הוא רגיש מאוד רעש רקע. באמצעות עכבר השיר Analyzer זיהוי תוכנה עם הקלטות רועש (למשל מבעלי חיים שנרשמו עם תשתית) עשויים לדרוש התאמת סף "זיהוי" כדי לאפשר גמישות רבה יותר. עם זאת, זה יגדיל גם את מספר ההברות חיוביות שווא ואת זיהוי אוטומטי עלול להיכשל. בנסיבות כאלה, ניתן להשתמש בקידוד ידני.
כאמור, מספר, repertories, חביון של vocalizations משתנים באופן נרחב בהתאם לזן, ולכן ייתכן שיהיה צורך לשנות את הפרמטרים (אורך ההקלטה,גירוי, זיהוי הברה אוטומטית, וכו ' ) עבור כמה זנים כדי להבטיח הקלטות אופטימלי עבור ניתוחים סטטיסטיים.
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו נתמכה על ידי הווארד יוז רפואי קרן כספים EDJ. אנו מודים לפרו. סילבי גרנון (NeuroPSI – אוניברסיטת פריז דרום XI – צרפת) עבור ההלוואות לנו את החומרה דובר. אנו מודים גם לחברי ג'ארביס מעבדה על תמיכתם, דיונים, תיקונים והערות על עבודה זו, במיוחד יהושע ג 'ונס Macopson לעזרה עם דמויות ובדיקות. אנו מודים לד"ר Gustavo Arriaga לעזרה עם תוכנת העכבר Mouse Analyzer, לשדרג את זה לנו V1.3, וכן היבטים אחרים של פרוטוקול זה. V1.0 של התוכנה פותחה על ידי הקודש גואו, ו v1.1 ו v1.3 על ידי Arriaga.
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 |