Operant מיזוג משימה כדי למדוד העדפה שיר הזברה פרושים
Summary
אנו מתארים טכניקה להעריך העדפה השיר של הזברה פרושים. הנקבות ממוקמות בכלוב דו-תאי והעדפת שירים נמדדת על פי מספר הפעמים שהיא מפעילה את ההשמעה של שיר אחד בנחיתה על מוט בתוך חדר אחד, לעומת הפעלת שיר אחר בחדר השני. נחיתות המוט נספרות באמצעות חיישנים אינפרא אדום.
Abstract
הפרדיגמה מיזוג אופרנט משמש כדי לבחון את העדפת השיר של פרושים הזברה הנשי. פרושים מונחים בכלוב דו-תאי עם פתח מתחבר ומציינים את העדפותיהם לשיר בנחיתה על מוט בתוך כל תא. על ידי הפרעה קרן אינפרא אדום מתוך חיישן פוטואלקטרי מעל כל מוט, הציפור מפעילה את ההשמעה של שיר דרך רמקול הממוקם בכל צד של הכלוב. התוכנה זמין בחופשיות משמש כדי להפעיל את השמעת השיר מכל מוט. כדי לקבוע את העדפת השיר של כל חיה, העדפה קאמרית שלה מזוהה תחילה על ידי הפעלת לא השמעת השיר כאשר היא נוחתת על כל מוט. העדפה קאמרית זו משולה לעומת העדפת השירה שלה. סף פעילות מינימלי מוגדר להבטיח שהעדפה אמיתית. בשיטה זו, אנו מראים כי הנקבות לזווג מעדיפים את השיר של בן הזוג שלהם. שיטה זו שימש כדי להבין את התרומה של דופמין להיווצרות ותחזוקה של העדפת השיר.
Introduction
אחת השאלות הבסיסיות בביולוגיה היא כיצד בעלי החיים יוצרים אגרות חוב affiliative. בפרט, מהם המנגנונים העצביים שבהם נעשים איגרות החוב הללו והמנגנונים הבסיסיים הללו נשמרים על פני מינים בעלי חוליות? וול הערבה נתן רמזים לכמה מערכות נוירוטרנסמיטר כי הם חשובים למערך הקשר זוג1,2,3. בפרט, דופמין מתנהג באמצעות קולטנים בגרעין אקומבנס יכול לגרום העדפה שותף בשני זכר ונקבה שוורים4,5. לא ברור האם העקרונות הכלליים המשמשים כבסיס ותחזוקתם של השותף הינם שומרים בצורה אבולוציונית.
מונוגומיה נפוצה יותר בציפורים מאשר ביונקים6. לפיכך, השוואת מנגנונים של התנהגות affiliative בציפורים למינים אחרים היא קריטית להבנת היסודות העצביים שמרו7,8,9. באופן כללי, על פני מינים רבים של ציפורים מזמרות, השיר הגברי נחשב לשמש אינדיקטור הגון של הכושר הגברי10,11. זכר זברה פרוש ציפורים מזמרות לשיר כדי למשוך חברים ולהשפיע על היווצרות של זוגות מונוגמיים12,13. לפיכך, ניתן להשתמש בשיר כדי לקבוע את העדפת השותף בציפורים אלה.
המנגנונים שבהם הנקבות מהוות העדפה לשיר השותף שלהן אינו ידוע. Mesotocin, מופיע בפני העופות הומולוג של אוקסיטוצין, משחק תפקיד במערך של זוג בונד בפרושים14,15. בנוסף, דופמין הוכח גם לשחק תפקיד במערך בונד זוג9,16,17,18. לדוגמה, רמות דופמין גבוה יותר בגרעין אקומבנס לזווג לעומת פרושים לא לזווג9.
כדי ללמוד את התפקיד של מערכות נוירוטרנסמיטור על היווצרות בונד זוג ותחזוקה, אנו מדדו העדפה השיר באמצעות הפרדיגמה הבדיקה תניה אופרנטית מצויד חיישני אינפרא אדום כדי להפעיל את השיר playbacks19. היחס בין משחק השירים זיהה את העדפת הנקבה לשיר של גבר. לפני משימת התניה המבצע, כל נקבה מבודדת עד 48 h בחדר anechoic עם בן הזוג שלה ‘ לזווג נשים ‘ או עם גבר לא מוכר, עבור ‘ נשים לא לזווג ‘. כדי לבדוק את ההשפעה של דופמין על העדפה השיר, נקבות שלא לזווג טופלו פעמיים עם D2R דופמין אגוניסט בזמן מבודד עם הזכר לא מוכר. פרדיגמה התנהגותית זו מבוססת על מחקרים קודמים19,20 והוא מלווה למחקר על ידי סטודנטים לתואר ראשון.
Protocol
Representative Results
Discussion
אנו מתארים שיטה כדי לבחון את העדפת השיר של פרושים זברה. השתמשנו בבחינה זו כדי לבחון את העדפת האישה השייכת לשיר של בן זוגה. בנוסף, הבחינה שימש לבדיקת ההשפעה של דופמין על אינדוקציה של העדפה השיר בנקבות נאיבי. שיטה זו זולה יחסית ותוכננה והשתמשה על ידי סטודנטים לתואר ראשון, מה שהופך אותו לכלי הד…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים לפטרה גרוטזיק להקמת הכלוב ההתנהגותית, ד ר תומס בורובסקי לעזרה בעיצוב הניסוי, וד ר סטפני וויט לתמיכה הנדיבה שלה. מימון של המענק ללימודי קיץ של HHMI (HHMI #30052007536 ל-ד. ד. ו. ח).
Materials
| (-)-Quinpirole | sigmaaldrich | Q102 | |
| acoustic foam | Coulbourn Instruments, Allentown, PA | H10-24A | |
| audio amplifier – 2 channel | Amazon | Pyle PCAU46A | any small audio amplifier should work |
| Banner Engineering Q08 Series, emitter. SO60-Q08 | https://www.alliedelec.com | Stock #:70659809 | photoelectric sensor |
| Banner Engineering Q08 series, receiver. EO60-Q08-AN6X | https://www.alliedelec.com | Stock #:70699384 | photoelectric sensor |
| Car stereo speakers | Amazon | Pioneer TS – F1643R | |
| Digital I/O card | National Instruments | PCI-6503 or USB-6501 | |
| LED lights – under-counter | Amazon | ||
| multifunctional ribbon cable | National Instruments | 180524-20 | |
| sound pressure level meter | Amazon | ||
| terminal block | National Instruments | 777101-1 |
References
- McGraw, L. A., Young, L. J. The prairie vole: an emerging model organism for understanding the social brain. Trends in Neuroscience. 33 (2), 103-109 (2010).
- Young, K. A., Gobrogge, K. L., Liu, Y., Wang, Z. The neurobiology of pair bonding: Insights from a socially monogamous rodent. Frontiers in Neuroendocrinology. 32 (1), 53-69 (2011).
- Young, L. J., Wang, Z. The neurobiology of pair bonding. Nature Neuroscience. 7 (10), 1048-1054 (2004).
- Aragona, B. J., Liu, Y., Curtis, J. T., Stephan, F. K., Wang, Z. A critical role for nucleus accumbens dopamine in partner-preference formation in male prairie voles. Journal of Neuroscience. 23 (8), 3483-3490 (2003).
- Lippert, R. N., et al. Time-dependent assessment of stimulus-evoked regional dopamine release. Nature Communications. 10 (1), 336 (2019).
- Lack, D. L. . Ecological adaptations for breeding in birds. , (1968).
- O’Connell, L. A., Hofmann, H. A. The vertebrate mesolimbic reward system and social behavior network: a comparative synthesis. Journal of Comparative Neurology. 519 (18), 3599-3639 (2011).
- O’Connell, L. A., Hofmann, H. A. Genes, hormones, and circuits: an integrative approach to study the evolution of social behavior. Frontiers in Neuroendocrinology. 32 (3), 320-335 (2011).
- Banerjee, S. B., Dias, B. G., Crews, D., Adkins-Regan, E. Newly paired zebra finches have higher dopamine levels and immediate early gene Fos expression in dopaminergic neurons. European Journal of Neuroscience. 38 (12), 3731-3739 (2013).
- Gil, D., Gahr, M. The honesty of bird song: multiple constraints for multiple traits. Trends in Ecology & Evolution. 17 (3), 133-141 (2002).
- Tomaszycki, M. L., Adkins-Regan, E. Experimental alteration of male song quality and output affects female mate choice and pair bond formation in zebra finches. Animal Behaviour. 70 (4), 785-794 (2005).
- Woodgate, J. L., Mariette, M. M., Bennett, A. T. D., Griffith, S. C., Buchanan, K. L. Male song structure predicts reproductive success in a wild zebra finch population. Animal Behaviour. 83 (3), 773-781 (2012).
- Zann, R. Reproduction in a Zebra Finch Colony in South-eastern Australia: the Significance of Monogamy, Precocial Breeding and Multiple Broods in a Highly Mobile Species. Emu. 94 (4), 285-299 (1994).
- Klatt, J. D., Goodson, J. L. Oxytocin-like receptors mediate pair bonding in a socially monogamous songbird. Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences. 280 (1750), 20122396 (2013).
- Pedersen, A., Tomaszycki, M. L. Oxytocin antagonist treatments alter the formation of pair relationships in zebra finches of both sexes. Hormones and Behavior. 62 (2), 113-119 (2012).
- Adkins-Regan, E. Neuroendocrinology of social behavior. Ilar Journal. 50 (1), 5-14 (2009).
- Goodson, J. L., Kabelik, D., Kelly, A. M., Rinaldi, J., Klatt, J. D. Midbrain dopamine neurons reflect affiliation phenotypes in finches and are tightly coupled to courtship. Proceedings of the National Academy of Sciences the United States of America. 106 (21), 8737-8742 (2009).
- Iwasaki, M., Poulsen, T. M., Oka, K., Hessler, N. A. Sexually dimorphic activation of dopaminergic areas depends on affiliation during courtship and pair formation. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 8 (210), (2014).
- Gess, A., Schneider, D. M., Vyas, A., Woolley, S. M. Automated auditory recognition training and testing. Animal Behavior. 82 (2), 285-293 (2011).
- Woolley, S. C., Doupe, A. J. Social context-induced song variation affects female behavior and gene expression. PLoS Biology. 6 (3), 62 (2008).
- Day, N. F., et al. D2 dopamine receptor activation induces female preference for male song in the monogamous zebra finch. Journal of Experimental Biology. 222, (2019).
- Hahn, A. H., et al. Discrimination of male black-capped chickadee songs: relationship between acoustic preference and performance accuracy. Animal Behaviour. 126, 107-121 (2017).
- Leitão, A., ten Cate, C., Riebel, K. Within-song complexity in a songbird is meaningful to both male and female receivers. Animal Behaviour. 71 (6), 1289-1296 (2006).
- Day, N. F., Hobbs, T. G., Heston, J. B., White, S. A. Beyond Critical Period Learning: Striatal FoxP2 Affects the Active Maintenance of Learned Vocalizations in Adulthood. eNeuro. 6 (2), (2019).
- Chen, Y., Clark, O., Woolley, S. C. Courtship song preferences in female zebra finches are shaped by developmental auditory experience. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 284 (1855), 20170054 (2017).
- Heston, J. B., White, S. A. Behavior-linked FoxP2 regulation enables zebra finch vocal learning. Journal of Neuroscience. 35 (7), 2885-2894 (2015).
- Adkins-Regan, E., Tomaszycki, M. Monogamy on the fast track. Biological Letters. 3 (6), 617-619 (2007).
- Young, R. L., et al. Conserved transcriptomic profiles underpin monogamy across vertebrates. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. , (2019).
