לא פולשני, מבחן גישה לעט מעבדה-חזירים שוכנו
Summary
פרוטוקול זה מתאר מבחן התנהגותי חדש-הגישה האנושית מבחן העט הבית של החזירים-כדי לזהות את החסרונות הפונקציונליים של חזירים מעבדה לאחר פגיעה חמורה במוח.
Abstract
פגיעה מוחית טראומטית (tbi) מקרים הגדילו באוכלוסיות אזרחיות וצבאיות, וחוקרים רבים מאמצים מודל חזירי עבור tbi. בניגוד דגמי מכרסמים עבור TBI, יש כמה בדיקות התנהגותיות כי כבר סטנדרטית. בעל חיים גדול יותר דורש טיפול פולשני יותר באזורי הבדיקה מאשר מכרסמים, אשר פוטנציאל מוסיף מתח והשתנות לתגובות בעלי החיים. כאן, בדיקת הגישה האנושית (HAT) מתוארת, אשר פותחה להתבצע מול העט הביתה של חזירים מעבדה. זה לא פולשני, אבל גמיש מספיק זה מאפשר הבדלים של מגורים set-ups.
במהלך הכובע פותחו שלוש אתוגרמות התנהגותיות ולאחר מכן החלה נוסחה ליצור אינדקס גישה (AI). תוצאות עולה כי הכובע והאינדקס שלה, AI, הם רגישים מספיק כדי לזהות שינויים קלים וזמניים בהתנהגות של חזירים לאחר TBI קלה (mTBI). בנוסף לכך, למרות שתוצאות ההתנהגות הספציפיות הן תלויות-דיור, השימוש ב-AI מפחית את הווריאציה ומאפשר מדידות עקבית ברחבי המעבדות. בדיקה זו היא אמינה וחוקית; ניתן להשתמש ב-HAT במעבדות רבות ולסוגים שונים של מודלים פורצין של פציעה, מחלה ומצוקה. בדיקה זו פותחה עבור שיטת חותמת זמן ידנית ממוטבת כך המתבונן בעקביות מבלה לא יותר 9 דקות על כל מדגם.
Introduction
Mtbi האדם מוגדר לעתים קרובות על ידי חסרונות פונקציונליים למרות העדר שינויים מבניים גלובלי או בצקת משמעותית בתוך המוח1,2,3. אכן, בכמה חולים mtbi, התכונה האופיינית של פציעה זו היא שינוי במצבם הפסיכולוגי בהעדר שינויים נוירואנטומיים4,5. אנו מנוצל מודל חזירי של mtbi6 כי המוח של חזיר הן אנטומית ומבחינה פיזיולוגית יותר לבני אדם מאשר מכרסמים7, ומדידות המקביל יכול לספק קבוצה רלוונטית של רכיבי נתונים נפוצים עם בני אדם.
בשנים האחרונות, מודל חזירי צברה את האינטרס של מדענים נוירוטראומה ובעלי עניין של mtbi לחקירות קדם-קליני; עם זאת, בניגוד מודלים מכרסם של tbi, יש רק כמה בדיקות התנהגותיות מתוקננת שפורסמו המאפשרים הערכה של מצבו של חזיר מעבדה רגשית (כלומר, המדינה הפסיכולוגית)7,8,9, . בסדר, עשר מטרה ארוכת טווח עבור המעבדה שלנו היא לפתח מספר כלים התנהגותיים משלימים הרגישים מספיק כדי למדוד כאשר החזירים חווים מחלה תת-קלינית או כאשר בעלי חיים נמצאים במצב הקשור ללחץ פתולוגי.
בדיקות התנהגות חוזרות ונשנות, המודדים את שינוי המצב הנפשי בחזיר מעבדה, עשויות להיות מועמדים טובים להבחנה עם בעל חיים במצב פתולוגי מבעלי חיים בריאים. לדוגמה, כובעים בתוך העט שימשו לייצור חזיר מסחרי כדי לעזור לחקלאים לבחור חזירים בריאים עם מזג טוב או לשנות אסטרטגיות ניהול ודיור שגרמו מצוקה, פציעה, ומחלה11,12. בדיקות אלה שימשו כדי לכמת את המוטיבציה והמצב הכולל רגשית של חזיר אחד או קבוצה של חזירים13.
המעבדה שלנו וחוקרים אחרים מדדו מוטיבציה בחזירים על ידי כימות שלוש קטגוריות של התנהגויות: 1) מצבים מחוקרים המתבטא באמצעות התנהגויות שאינן בשימוש אוראלי (NNOB), שבו החזיר משתמש בפיו, חוטם, או פנים לרחרח, ללקק, ללעוס, ושורש מצע, או שהם chomp ללא מצע14,15; 2) קשרי גומלין מרחביים של חזיר לחפץ או להיותובן 16; 3) כיוון האף, המשמש במקום קשר עין, מכיוון שבחזירים יש17מונוטוני, אך ראייה כמעט ראיה, והם מעדיפות את חוש הריח שלהם על פני חזון18. אם חזיר בריא מחבר בני אדם עם גירויים מתגמלת, הם מבטאים תדר גבוה של ננוב, מכוונים את אפו לקראת האדם, ומבקשים להתקרב קרוב יותר לאדם11,16. עם זאת, לאחר מחלה, פציעה, או ניסיון מלחיץ, מוטיבציה לבקש גירויים אפילו מענג מופחת, ולכן, אלה התנהגויות מדידה צפויים להצטמצם19. חוקרי ההתנהגות של החזירים ציינו כי אנהדוניה, חוסר המוטיבציה להתנסות בגירויים מענגת, מוכרת ומדידה בחזירים בסביבות הבית שלהם20. לפיכך, כובעים חוזרים (לפני ואחרי הטיפול) עשויים לשמש אמצעי רגיש כדי להבחין בחזירים מעבדה שטופלו באמצעות זעזוע מוח מפני מטופל (הרדמה בלבד). אנהדוניה היא מדינה רגשית אחת שחולי TBI עשויים לחוות21. הכובע המשמש כאן יש את הפוטנציאל לסייע לייעל את התרגום של ממצאים התנהגותיים ממודל בעלי חיים לעבודה קלינית. כובעים ניתן לערוך מדי יום במהלך הניסוי, אשר עשוי גם לסייע לתקנן את הטיפול בחזירים מעבדה לייעול הרווחה בעלי חיים וגידול22.
כאן, באמצעות כובע, את ההבדלים ההתנהגות כתוצאה mTBI במיני חזיר הם בנחקר. מזעור השונות התנהגותית הושגה על ידי ניצול אמצעים לא פולשני של הכובע והוא מאפשר לחזירים כדי להאקלים עטים הבית שלהם, ניהול שגרתי, ופינוק יומי. באופן מסורתי, זירת ניסוי משמשת למדידת התנהגויות (למשל, בדיקת שטח פתוח). מבחן בתוך העט יכול להיות מועיל במעבדות כי יש מקום מוגבל. העברת וטיפול בחזירים בזירת מבחן יכול לגרום לתגובת לחץ (מצוקה או eustress) ופוטנציאל להוסיף את הווריאציה של תגובות למבחן. מבחן בתוך העט מסיר את הטיפול ברכיב, ולכן, ככל הנראה מפחית את הווריאציה מטיפול-לחץ17. מסיבות אלה נכתב לעיל, פיתחנו היומי, ב-pen HAT עבור מודל זה mTBI.
מידות סטנדרטיות וכימות המגדירות כראוי את המצב הנפשי של בעל החיים הם היבטים חשובים בפיתוח מבחן התנהגות חדש. בנוסף, יש לעבור בדיקות על פני מספר מעבדות. כאן, לצורך פיתוח הפרוטוקול, נבדק הכובע בשלוש מערכות דיור שונות של מעבדות. שלושה subethograms נוצרו להתנהגויות מסוימות של חותמת זמן מסרטוני לדוגמה. לאחר מכן, נוצרת נוסחה משוקללת כדי לשלב את שלושת האטרוגרמות ולאפשר שימוש בכובעים על פני מספר מעבדות. למרות שהבדיקה פותחה והשתמשה במיוחד עבור מיני-חזיר שטופלו באמצעות זעזוע-מוח, השיטות והפרוטוקול שפותחו כאן יהיו יישומים להבחנה בין ההבדל בין שהוא פצוע/חולני או חזיר מצוקה ו חזיר בריא.
תוצאות התנהגות יכולות להיות מושפעות מדיור יחיד לעומת קבוצה, הקצבה של מרחב חופשי, סוג הרצפה המשמש, את סוג הגדר בשימוש, את המיקום של האכלה ומים, אזור העשיית צרכים, ואת מיקום העשרה הסביבתית. לכן נבדקו שלושה סוגי שיכון (איור 1): סוג הדיור A היה באוניברסיטת קנזס סטייט (מנהטן, KS); סוג B ו-C היו באוניברסיטת וירג טק (ארלינגטון, VA). הוועדה הפרטית לטיפול בבעלי חיים מוסדיים והשתמש (IACUC) בכל מיקום אישרה את השימוש במתקנים ובהליכים.
לפיתוח האיתוגרמה של סוג הדיור A (איור 1A), מינסוטה-מיני-חזיר (חזירי בר = 7, מזהב = 1; מרכז המשאבים של מחקר החזירים הלאומי, קולומביה, MO; גיל = 25.6 ± 3.66 [ממוצע ± סטיית התקן (SD)] שבועות) שוכנו בתוך עטים בודדים עם ריצוף ידידותי לבעלי חיים (IACUC3881). החזירים ששימשו לפרוטוקול זה היו במצב בריאותי טוב, לא הוחלו טיפולים. לפיתוח הפרוטוקול עבור סוג דיור B, יוקטן מיני חזירים (גיל = 25.3 ± 2.80 שבועות [ממוצע ± SD] היו יחיד שוכנו (איור 1B) בבית וירג טק מתקנים (IACUC15-060). טיפולי בעלי חיים מתוארים במקומות אחרים29 וכללה את האינדוקציה של הפעלת גל זעזוע מוח באמצעות גלי הפיצוץ או בקרת הדמה (הרדמה בלבד). לפיתוח הפרוטוקול של סוג הדיור C, חמש חזירים מיני נקבה (גיל = 23.7 ± 1.18 שבועות [ממוצע ± SD]) היו זוג שוכנו ב וירג טק בעט גדול (איור 1C; IACUC15-060). שתי סביבות הדיור הראשונות הן דיור מעבדה טיפוסי או להכיל חזירים בעלי שוכנו יחיד. סוג הדיור C היא סביבת דיור טיפוסי שיכולה לשכן שני חזירים או יותר, ועשויה להיחשב לסביבה מועשרת יותר מאשר דיור רגיל במעבדה. ניתן להשתמש בפרוטוקול זה על-פני סוגי דיור אם מעקב אחר השיטות הבאות.
Protocol
Representative Results
Discussion
פציעות קלות למוח שאינן גורמות לשינויים אנטומיים ושינויים מבניים גלויים לזיהוי עם המדינה-של-אמנות הדמיה יכול להיות קשה לזהות ולטפל28. עם זאת, חולים עם mTBI פגיעים במיוחד לעלבון נוסף שיכול לגרום נזק משמעותי למוח, ולכן, חשוב לזהות את האוכלוסייה. בדיקות התנהגותיות שפותחו במודל חזיר מיני של mtbi רלוונטיים במיוחד לחולים mtbi האדם כי חזירים יש פיזיולוגיה דומה כמו בני אדם ומבטאים מצבים רגשית דומים, כגון אנהדוניה8,9,10 ,20. כאן, פיתחנו מבחן התנהגותי לא פולשני, ב-pen (הכובע), והראו כי הוא רגיש מספיק כדי להבחין בחזירים מזויפים מפני חזירים המזויף. בנוסף, מדד משוקלל (AI) פותחה עבור התנהגויות שנצפו במהלך כובע כי הם בכל מקום על פני מגורים וסוגי חזיר.
שינויים ופתרון בעיות:
המתודולוגיות עבור ה-HAT הוקמו על בסיס הנחיות אתנולוגיה25 ואסטרטגיות ניסיון ושגיאה מסוימות לשיפור האמינות, החזרה והחוקיות של הבדיקה6. אמצעי המהימנות סייעו לזהות את העוצמות והמגבלות של הבדיקה. המהימנות מגדירה את המידה שבה המדידה היא לשחזור ועקבית וחופשית משגיאות אקראיות28,29. אנו דיווחו בעבר על המהימנות הפנים והבין-מצופה של ה-HAT, ועם האיתוגרמות הקונסטרוקטיבית הנוספות, היכולות הללו גבוהות באופן דומה (ה-R2 0.90 ≫ של פירסון) עבור משך6. התדירות ואמצעי ההשהיה דורשים משקיפים מיומנים, בעוד שאמצעי המשך הם פחות תלויי-משקיף, ולכן, אמינים יותר במעבדות30.
אמינות בתוך מעבדה וחזרה על פני מעבדות תלויה בשיטות. במעבדה שלנו, מערכת הוידאו הוקלטה ברציפות, הקבצים אוחסנו בתחילה כ 5 דקות קבצים, וכמה הפעלות כובעים אירעו על שני קבצים. פחות טעויות נעשו כאשר הזמן המדויק מגליון הנתונים שימש לחיתוך ולשילוב של קטעי וידאו. לפני פיתוח האיתוגרמה, משקיפים הורשו להשהות, לעצור, ולהריץ אחורה את קטעי וידאו כדי לתזמן את כל ההתנהגויות של ethogram כולו. שיטה זו לא רק גרמה לווריאציה בחותמת זמן של כל מדגם, החל מ-3 דקות עד 20 דקות, אך המהימנות בין-ובתוך-המתבונן הייתה ירודה גם עבור רוב ההתנהגויות. לכן, אנו להגדיר את מהירות ההפעלה, והיו משקיפים חותמת כל קטגוריה בכל פעם. לכן, כאשר המהימנות היתה נמוכה בקטגוריה אחת בלבד, משקיפים באופן עצמאי מוטבע רק הקטגוריה ולא את ethogram כולו, לאחר שהם התייעצו הגדרות וקטעי וידאו יחד. הגדרת שיטות ההשמעה והקטגוריה המותרות לחיזוי עקבי של משך הזמן הדרוש לחותמות זמן של כל מדגם. עבור פרוייקטים המשתרעים על פני יותר מחודש, הסקירה השוטפת של הסרטונים המקודדים והמהימנות בתוך המתבונן חשובה למדידה.
גורם נוסף מפחית את האמינות ואת החזרה הוא הגדרת וידאו. בתחילה, מצלמת כף יד וחצובה שימשו, אשר הועברו עט לעט. כאשר נעשה שימוש בשיטה זו, החזירים היו צריכים להציג את החצובה והמצלמה לפני הכובע; אחרת, החזירים נראו מגיבים לחצובה ולתנועה יותר מאשר למבחן-האדם. בנוסף, זוויות מצלמה לא תקורה מוגבלת התצוגה של המתבונן בזמן הטבעה ותפיסת העומק של החלל הגדילה את הגיוון בתוך ו בין המתבונן באמצעי התנהגות מרחבית; לכן, פיתחנו את הפרוטוקול עם מצלמות קבועות. כאשר נעשה שימוש בשיטה זו, נדרש טיפול נוסף כדי לוודא שהמצלמה ממוקמת כראוי לפני כל בדיקה, ונדרש זמן רב יותר עבור ההגדרה בין הפעלה של חזיר. עם זאת, למדנו כי מערכת וידאו רציפה תקורה צריך להתחיל את ההקלטה הראשונית בחצות לפחות 24 שעות לפני הכובע הראשון. תצוגת חותמת הזמן עבור מערכות וידאו רבות אינן מדויקות ומסונכרנות אל המסגרת; לכן, אנו כבר לא סומכים על זמני התצוגה. מתחיל חצות מותר עבור עריכת מסגרת לכידת וידאו בדיוק, ואת תצוגת חותמת הזמן לא נעשה שימוש.
בנוסף, הסתגלות החזירים והקמת השגרה הייתה חשובה בעת פתרון בדיקה זו. בצילומים של חזירים שלא היתה מאוד הסתגלות לסביבות שלהם, הצעדים נצפו במהלך הכובע. זהו אינדיקטור כי החזיר יכול להיות במצב נסער31 ולא במצב מ32. תקופות הסתגלות של שלושה או יותר שבועות עשויות להקטין את מספר החזירים הקצב בניסוי. עם זאת, אם התנועה נמשכת לאורך כל תקופות הדגימה, ייתכן שיהיה צורך לכוונן את האיתוגרמה כדי לכלול הליכות ולעמוד במקום.
תוקף הוא המידה שבה מידה מייצגת את הטווח המיועד של השאלה הנשאלת25. כאשר לפתח את הכובע הראשון, השתמשנו רק ethogram מרחבי. הגדרות של התנהגות מרחבית ethogram לתאר במדויק ובמיוחד את הקרבה של האנשים האנושיים והם אומרים את המתבונן ישירות כמה מקום החזיר נשאר בין עצמו לבן אדם. עם זאת, לאחר שיטות אלה יש צורך להחיל על הגדרת מעבדה חדשה, הכרנו ethograms מרחבית הם ספציפיים מעבדה. מידות עט ומיקום עצמים אחרים משפיעים על תוצאת האיתוגרמה המרחבית; לכן, יש לפרסם דיאגרמה עם מדידות ומפרטים ספציפיים של העט אם הגדרת העט לא דווחה בעבר. בנוסף לדיווח על סביבת העט, התנהגויות מבניות נוספו ל-ethogram. בניגוד להתנהגויות מרחבית, ניתן להעריך התנהגויות מבניות ביתר קלות על פני מעבדות; התנהגויות אלה יש תוקף כי הם מתארים במפורש את רמת החזיר של המצב הפעיל. כאשר חזיר נח, סביר להניח שהוא אינו מונע גישה ואינו מסוגל לשנות עמדות כדי לגשת מהר כמו חזיר עומד. באופן דומה, חזיר המציג NNOB הוא במצב גישוש, אבל חזיר עם הראש שלה עדיין כאשר הוא עומד סביר יותר במצב של קטטונית. הכיוון האף עוזר עם תוקף כי האף, האוזניים, ואז העיניים הם מה החזיר משתמש כדי לאסוף מידע על האדם.
מגבלות הטכניקה:
דאגה פוטנציאלית לטכניקה זו היא השונות בתגובות החזירים למבחן-האדם. בנוסף, החזירים יבדקו את ידיו של האדם הנבחן, דבר שעלול לגרום בשוגג על ידי אותו אדם. לכן, מגבלות אלה הביעו באמצעות בדיקות ניסוי של 1) תגובות החזירים לבני אדם מוכרים ובלתי מוכרים, ו-2) מתקן את העובדה, שלאחר שירד הגלולה, האדם הנבחן עדיין ומציב את ידיהם מחוץ ל חזה של חזיר הנתונים הראו כי לא היו טיפול או טיפול x הבדלי זמן במהלך הכובע (שולחן 2), המעיד כי הכובע יכול להיות מנוהל על ידי בני אדם מוכרים או לא מוכרים. חוקרים אחרים מראים כי חזירים נוטים להכליל על בני אדם על בסיס אינטראקציות קודמות11,12,13; לכן, החוויות הקודמות של חזיר עם בני אדם צריכים להיות חיוביים. אתגר זה ניתן לתקן גם עם עיצוב ניסיוני המשמר; עבור כל בלוק, יש צורך במספר מספיק של יחידות נסיוניות המיוצגות עבור כל טיפול בריבית.
במחקר זה, למרות שהיו רק שני משקיפים מנוסים החתמת את כל קטעי וידאו עבור כל שלושת סוגי הדיור, היו הבדלים בין סוגי הדיור עבור תוצאות התנהגות ספציפיים (שולחן 1). לדוגמה, חזירים בסוג הדיור B נכנסו לאזור הקרוב ביותר לעתים קרובות יותר מאלה שבסוגי הדיור A ו-C. הדבר עשוי לנבוע משינוי בחומר העט; בשיכון סוג B, החזית של העט הייתה שער מקושר לשרשרת עם פסים אופקיים שאפשרו לחזיר לטפס על השער במהלך הכובע. לסוגי הדיור A ו-C, מצד שני, היו סורגים אנכיים ופחות משטחים אופקיים לטיפוס החזירים. ניתן לתקן שינויים אלה על-ידי הוספת משך השהות באזורים הקרובים והקרובים ביותר לפני השוואתם לאורך סוגי הדיור (טבלה 1; P > 0.10). עם זאת, חזירים בסוג הדיור C בילו יותר זמן באזור הרחוק מאשר בסוגי הדיור A ו-B (טבלה 1; P < 0.05), שהיה כנראה בשל מיקום המים בגב העט ולא בקדמת העט. זוהי הגבלה שניתן לתקן אם מעבדות לבחור לתקנן את המיקום של מים, קערות, וצעצועים ולוודא שהם קבועים כך חזיר אינו מזיז את האובייקט לאזור אחר.
בדיקה זו יש נגישות מצוינת עבור מעבדות מכל הסוגים, אבל, כפי שהוזכר קודם לכן, האפוטוגרמה מרחבית ומדידות החותמת ידנית ישתנו יותר ברחבי המעבדות. עם זאת, האטרוגרמות הגוף והראש-מבניים נמצאים בכל מקום. מעבדות שיש להם גישה מאומת, מעקב אוטומטי עבור חזירים עשויים להועיל על ידי בעל ethogram מרחבית מסומנים באופן אוטומטי ולא באופן ידני, כי המרחק הועבר ושיעור התנועה עשוי להיות תוצאות נוספות של צעדי התנהגות מ הכובע. ניתן לתקן את המגבלות מתוך הגדרת הטכנולוגיות המסורתיות של המערכת במקום לבדוק אזורים וטכנולוגיות מעקב אוטומטי על-ידי התאמת נוסחת AI. AI מספק מדידות סטנדרטית ומינוח על איך חזירים בודדים להשתמש במרחב העט שלהם ולהביע עניין באדם. חישוב זה, נגזר מאמצעי התנהגות נפוצה, הוא רגיש מודלים חזירי של המוח השני של המחלה, ואולי, מצבים אחרים של פציעה או מחלה תת קלינית. בנוסף, ה-AI מפחית וריאציות אקראיות במהלך ניסויים ועשוי להיות ביתר קלות בהשוואה לניסויים ולמעבדות מאשר שיטות המסתמכות על מדידות ספציפיות יותר לניסוי. ההתנהגויות המבבניות סיפקו את הבסיס לנוסחה זו, משום שהתנהגויות אלה הן מדידות סטנדרטיות על פני טיפולים, בעוד שאופני הפעולה המרחביים תלויים בהגדרת העט, מספר החזירים בעט ומערכת המעקב. למשל, הבחנו כי כאשר שני חזירים בריאים נבדקים בעט, הם יבצעו התנהגויות מרחבית דומה על ידי מתקרבים יחד, אבל החזיר העוקב אחר הראשון יכול לכוון את אפו יותר לקראת החבר לעט שלה מאשר לקראת האדם ולבטא יותר NNOB , כי החזיר שמוביל. משמש כזקיף עם זאת, ה-AI מסייע בהפחתת וריאציה זו גם מפני התנהגויות מזווג.
למרות AI הוא כלים מצוינים לקביעת סטנדרטיזציה הבדיקה על פני מעבדות, החוקרים עדיין רוצה לבחון את התוצאות התנהגות ספציפית הבדיקה בתוך מעבדה או ניסוי, במיוחד אם יש להם מספיק כוח (כלומר, יחידות ניסיוני ו בדיקות חוזרות ונשנות) בניסוי אחד. לכן, טבלה 1, המכילה את כל תוצאות ההתנהגות, את השונות, את ההתפלגות ואת הבדיקה המחושבת עבור מספר בעלי החיים עבור כל התנהגות ספציפית, נכללה כאן. לדוגמה, אם לחוקרים יש סביבות עט המאפשרות לחזירים לטפס בעקביות במהלך הכובע והם יודעים שהטיפול שלהם גורם להפרש של 75% בהתנהגויות טיפוס, הם יכולים להצדיק מספרי בעלי חיים בהתבסס על השונות הנמדדת. אם יתווספו התנהגויות חדשות לאיתוגרמה, המדענים יצטרכו להצדיק את התנהגותם של התנהגות הגישה או הנסיגה לפני שהוא משלב אותם לתוך האינדקס. לדוגמה, אם רוב החיות שבתוך הניסוי מקצב לאורך קירות העט (כלומר, thigmotaxis)32, המשך של התנהגות זו יכול להיות שולב בקטגוריה ethogram מבניים הגוף. ההתנהגות יכולה להיות מיוצגת בגרף העמודות המוערם המפורט (כלומר, איור 5) או בצורה טבלאית, ולאחר מכן ניתן לסכם אותה עם המעמד לפני החלת חישוב האינדקס. לפיכך, ה-AI יכול לייצג התנהגויות שנמצאות בכל מקום בכל מעבדות, אך התנהגויות ייחודיות נוספות עדיין יכולות להיות מיוצגות בנפרד.
משמעות ביחס לשיטות קיימות:
השיטות הקיימות עבור ה-HAT הוקמו עבור חזירים בחוות מסחריות כדי להעריך את רווחתם של בעלי החיים. כאן, פרוטוקול של חזירים מעבדה הוקמה, אשר יכול לעזור לחוקרים להעריך את רווחת בעלי חיים ולהבחין החזירים mTBI מחזירים מטופלים המזויף. בדיקה מסורתית חלופית יכולה להיות שימוש במבחן בשדה הפתוח. בדיקה זו שימש בעבר כדי להעריך את האמו, הסעד והרווחה33. בדיקות שדה פתוח עוצבו במקור כדי לבחון את המצבים הרגשית של מכרסמים על ידי מדידת שנאת הטבע שלהם לפתוח את החלל והאור. לעומת זאת, חזירים בריאים יכולים לראות את אותו גירוי כמו10, ולאחר מחלה, פציעה או טיפול בלחץ, הם כנראה להביע פחד. בדיקה זו דורשת יותר שטח מעבדה ידרוש חזירים כדי התאקלם להיות מטופל וממוקם בזירה בשדה פתוח. אם מעבדות יש מרחב ופרוטוקולים לטיפול החזירים נמצאים במקומם, חוזר הפעלות HAT, בנוסף על בדיקה אחת בשדה הפתוח, יכול לעזור עוד יותר להבחין בעלי חיים מטופלים מבעלי חיים מטופלים.
שלבים קריטיים בפרוטוקול:
שלושת השלבים הראשונים בפרוטוקול הם הקריטיים ביותר למידות מוצלחות של HAT. המפגשים לכל חזיר לוקחים רק 3 דקות; עם זאת, הכנה נאותה תסייע להפוך את הבדיקה לאמינה. כאמור לעיל, מיקום המצלמה והגדרת ההקלטה חיונית לבהירות ולשכפול. זוויות מצלמה בלתי הולמת יכול להגביל את החזון של המתבונן, אשר יוסיף שגיאות למידות. צעד אחר להתעלם לעתים קרובות הוא תיקון האובייקטים בעט. החזיר יזוז חפצים שאינם קבועים, והדבר עלול להשפיע על המוטיבציה להתקרב לאדם. מערכת ההגדרה והניהול חשובות משום שחזירים צריכים להתרגל לסביבות שלהם לפני שהם יכולים לבצע את הבדיקה בעקביות. חזירים שאינם מסתגלות היטב לעטי הבית שלהם או לשגרה שלהם או שהם חווים מתח יגרום לצואה באזורים אחרים ולא בחלק האחורי של העט34. אזור העשיית הצרכים עלול להשפיע על המוטיבציה שלהם להתקרב. מתצוגת המצלמה, המתבונן צריך להיות מסוגל לזהות חזירים בודדים; עם זאת, חשוב שערכת הסימון לא סיפקה מידע לגבי הטיפול בבעלי החיים, משום שפעולה זו מוטה את המתבונן25.
זיהוי חזירים חשוב מאוד להשגת נתוני ההתנהגות הנכונים עבור החזיר הנכון, גם כאשר הם בעלי שוכנו ליחיד. החזירים מועברים לעתים קרובות לטיפולים שלהם, וסימון מחזיר את המתבונן כי הם צופים בחזירה אותו לאחר שהוסר והניח בחזרה את העט. חזירים יכולים להיות שוכנו בזוגות, כמו בדיור סוג C, ולכן, זה הופך להיות מאוד חשוב כדי לזהות את החזירים. בעלי חיים סימון צבעים סמנים דורשים יישום יומי; לפיכך, פרוטוקול זה מחייב שימוש בקלטת כיתה רפואית ומכתם של מלט תג. הקלטת מדביק את הטוב ביותר. לחזירים עם שיער ארוך יותר חזירים עם שיער קצר ועור יבש יהיה לכבות את הקלטת בתדירות גבוהה יותר מאשר חזירים עם שיער ארוך יותר.
יישומים עתידיים:
לסיכום, הבדיקה הלא פולשנית ב-עט HAT שמתואר כאן הוא רגיש מספיק כדי לזהות שינויים תלויים הזמני בזמן חזירים לאחר mTBI. יתר על כן, פיתחנו אינדקס משוקלל בשם AI להעריך שינויים בחזירים שוכנו סוגים שונים של העט, כמו גם בסוגים שונים של חזיר. למרות שנעשה שימוש ב-HAT כדי לזהות שינויים בחזירים החשופים ל-mTBI, מבחן התנהגותי זה יכול להועיל לגילוי שינויים התנהגותיים מדידים בבעלי חיים החווים מתח או תנאים פתולוגיים.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מתבקשים לאשר במימון משרד המחקר הימי (גרנט12166253). בנוסף, המחברים מודים באדיבות לצוות הטיפול בבעלי חיים, לוטרינרים ולסטודנטים באוניברסיטת קנזס סטייט ובוירג טק על תמיכתם במהלך עבודת החיות. המחברים גם רוצה להודות Nadège Krebs על הסיוע הטכני שלה, ואת התלמידים שלבי מדרגות, שרה גרינווי, ו Mikayla גורינג על הסיוע הטכני שלהם וטיפול נוסף בעלי חיים.
Materials
| Dome 3.0 Megapixel Cameras with 2.8-12mm lens set between 2.8-3.2 mm | Points North Surveillance, Auburn, ME | CDL7233S | Lower mm lenses are needed for low-profile pens |
| Manfrotto 244 friction arm kit | B&H Photo | B&H # MA244; MFR # 244 | To mount and secure cameras at a 90 degree angle |
| Video Recording System | Points North Surveillance, Auburn, ME | NVR-RACK64 | NVR is customized |
| Colored and patterned duct tape attached to a double-sided medical grade tape | MBK Tape Solutions, Chatsworth, CA | 3M 1522H | Sustainable marking of pigs |
| Approach Index Formula generator | Dinasym, Manhattan, KS | Approach Formula | Company will customize macros for specific lab needs |
| Geovision Software | Points North Surveillance, Auburn, ME | Geovision | Software to edit video time into 180 second clips |
| Clicker | Petco | Good2Go Dog Training Clicker | |
| Reward treat (feed pellet, carob chip, raisin, marshmallow) | Variable | N/A | Depending on previous exposure, adult pigs are very neophobic when new food is introduced. Limit-fed pigs can be fed a few pellets of feed. |
| Statistical Analysis System (SAS) | SAS Institute, Cary, North Carolina | SAS 9.0 | Our laboratories preference for analyzing mixed models and repeated measures |
| Observer 11.5 software | Noldus Information Technology, Leesburg, VA | Observer 11.5 | Software to manually timestamp video clips |
References
- Iverson, G. L. Outcome from mild traumatic brain injury. Current Opinion in Psychiatry. 18 (3), 301-317 (2005).
- Taber, K. H., Warden, D. L., Hurley, R. A. Blast-related traumatic brain injury: what is known?. The Journal of Neuropsychiatry and Clinical Neurosciences. 18 (2), 141-145 (2006).
- White, H., Venkatesh, B., Smith, M., Kofke, W. A., Citerio, G. Traumatic brain injury. Oxford Textbook of Neurocritical Care. 210, (2016).
- Greve, K. W., et al. Personality and neurocognitive correlates of impulsive aggression in long-term survivors of severe traumatic brain injury. Brain Injury Journal. 15 (3), 255-262 (2001).
- Janusz, J. A., Kirkwood, M. W., Yeates, K. O., Taylor, H. G. Social Problem-Solving Skills in Children with Traumatic Brain Injury: Long-Term Outcomes and Prediction of Social Competence. Child Neuropsychology. 8 (3), 179-194 (2002).
- Kornum, B. R., Knudsen, G. M. Cognitive testing of pigs (Sus scrofa) in translational biobehavioral research. Neuroscience & Behavioral Reviews. 35 (3), 437-451 (2011).
- Bauman, R. A., et al. An Introductory Characterization of a Combat-Casualty-Care Relevant Swine Model of Closed Head Injury Resulting from Exposure to Explosive Blast. Journal of Neurotrauma. 26, 841-860 (2009).
- Friess, S., et al. Repeated traumatic brain injury affects composite cognitive function in piglets. Journal of Neurotrauma. 26, 1111-1121 (2009).
- Xiong, Y. A., Mahmood, A., Chopp, M. Animal models of traumatic brain injury. Nature Reviews Neuroscience. 14 (2), 128-142 (2013).
- Waiblinger, S., et al. Assessing the human-animal relationship in farmed species: A critical review. Applied Animal Behavior and Science. 101, 185-242 (2006).
- Powell, C., Hemsworth, L. M., Rice, M., Hemsworth, P. H. Comparison of methods to assess fear of humans in commercial breeding gilts and sows. Applied Animal Behavior and Science. 181, 70-75 (2016).
- Hemsworth, P. H., Barnett, J. L., Coleman, G. J., Hansen, C. A study of the relationships between the attitudinal and behavioural profiles of stockpersons and the level of fear of humans and reproductive performance of commercial pigs. Applied Animal Behaviour Science. 23, 301-314 (1989).
- Hulbert, L. E., McGlone, J. J. Evaluation of drop versus trickle-feeding systems for crated or group-penned gestating sows. Journal of Animal Science. 84 (4), 1004-1014 (2006).
- Mills, D. S., Marchant-Forde, J. N. . The encyclopedia of applied animal behavior and welfare. , (2010).
- Backus, B. L., Sutherland, M. A., Brooks, T. A. Relationship between environmental enrichment and the response to novelty in laboratory-housed pigs. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 56 (6), 735-741 (2017).
- Price, E. O. Behavioral development in animals undergoing domestication. Applied Animal Behavior Science. 65 (3), 245-271 (1999).
- Plogmann, D., Kruska, D. Volumetric comparison of auditory structures in the brains of European wild boars (Sus scrofa) and domestic pigs (Sus scrofa f. dom.). Brain, Behavior and Evolution. 35 (3), 146-155 (1990).
- Horbak, K. Nosing Around: Play in Pigs. Animal Behavior and Cognition. 1 (2), 186-196 (2014).
- Daigle, C. Parallels between Postpartum Disorders in Humans and Preweaning Piglet Mortality in Sows. Animals. 8 (2), 22 (2018).
- Willner, P., Muscat, R., Papp, M. Chronic mild stress-induced anhedonia: A realistic animal model of depression. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 16 (4), 525-534 (1992).
- Pairis, M., Young, A., Millman, S. T., Garvey, J., Johnson, A. K. Can Fear Be Effectively Assessed in Swine? A Study Measuring Fear Levels during a Human Approach Test. Animal Industry Report. , (2009).
- Grandin, T. Behavioral principles of livestock handling. American registry of Professional Animal Scientist. , 1-11 (2002).
- Weeks, C. A. A review of welfare in cattle, sheep and pig lairages, with emphasis on stocking rates, ventilation and noise. Animal Welfare. (South Mimms, England). 17, 275-284 (2008).
- Martin, P., Bateson, P., Martin, P., Bateson, P. How Good are Your Measures. Measuring Behaviour: An Introductory Guide. , 72-85 (2007).
- Grandin, T., Shivley, C. How Farm animals react and perceive stressful situations such as handling, restraint, and transport. Animals. 5, 1233-1251 (2015).
- . Sample size calculations I Available from: https://www.depts.ttu.edu/afs/home/mgalyean/ (2018)
- Shenton, M. E., et al. A review of magnetic resonance imaging and diffusion tensor imaging findings in mild traumatic brain injury. Brain Imaging and Behavior. 6 (2), 137-192 (2012).
- Walilko, T., VandeVord, P., Hulbert, L. E., Fievisohn, E., Zai, L. Establishing a neurological injury threshold using a blast overpressure model in minipigs. Military Health System Research Symposium. , (2017).
- Coffin, M. J., et al. Side Bias and Time of Day Influenced Cognition after Minipigs were Conditioned Using a Novel Tactile Stimulation Device. Journal of Animal Science. 96, 255-256 (2018).
- . Stereotypic Behavior in Pregnant Swine (Master’s Thesis) Available from: https://ttu-ir.tdl.org/ttu-ir/handle/2346/9669 (1995)
- Fleming, S. A., Dilger, R. N. Young pigs exhibit differential exploratory behavior during novelty preference tasks in response to age, sex and delay. Behavioural Brain Research. 321, 50-60 (2017).
- Ramona, D. D., Healy, S. D., Lawrence, A. B., Rutherford, K. M. D. Emotionality in growing pigs: Is the open field a valid test. Physiology & Behavior. 104, 906-913 (2011).
- Matthews, S. G., Miller, A. L., Clapp, J., Plötz, T., Kyriazakis, I. Early detection of health and welfare compromises through automated detection of behavioral changes in pigs. The Veterinary Journal. 217, 43-51 (2016).
