Оценка предвзятости суждения мыши с помощью обонятельной задачи копания
Özet
В этой статье приводится подробное описание нового протокола предвзятого суждения мыши. Также демонстрируются доказательства чувствительности этой обонятельной задачи копания к аффективному состоянию и обсуждается ее полезность в различных областях исследований.
Abstract
Предубеждения суждения (JB) — это различия в том, как люди в положительных и отрицательных аффективных / эмоциональных состояниях интерпретируют неоднозначную информацию. Это явление уже давно наблюдается у людей, причем люди в положительных состояниях реагируют на двусмысленность «оптимистично», а те, кто находится в отрицательных состояниях, вместо этого демонстрируют «пессимизм». Исследователи, стремящиеся оценить аффект животных, воспользовались этими дифференциальными реакциями, разработав задачи по оценке предвзятости суждений как показателя аффективного состояния. Эти задачи становятся все более популярными среди различных видов и областей исследований. Тем не менее, для лабораторных мышей, наиболее широко используемых позвоночных в исследованиях и вида, на который в значительной степени полагаются для моделирования аффективных расстройств, только одна задача JB была успешно подтверждена как чувствительная к изменениям в аффективном состоянии. Здесь мы приводим подробное описание этой новой мышиной задачи JB и доказательства ее чувствительности к мышиному аффекту. Хотя уточнения все еще необходимы, оценка мышиного JB открывает двери для ответа как на практические вопросы, касающиеся благополучия мышей, так и на фундаментальные вопросы о влиянии аффективного состояния на трансляционные исследования.
Introduction
Измерение аффективно модулированной предвзятости суждений (далее JB) оказалось полезным инструментом для изучения эмоциональных состояний животных. Этот инновационный подход заимствует из человеческой психологии, поскольку люди, испытывающие положительные или отрицательные аффективные состояния (эмоции и долгосрочные настроения), надежно демонстрируют различия в том, как они обрабатывают информацию 1,2,3. Например, люди, испытывающие беспокойство или депрессию, могут интерпретировать нейтральные выражения лица как негативные, а нейтральные предложения как угрожающие 4,5. Вполне вероятно, что эти смещения имеют адаптивное значение и поэтому сохраняются у видов 6,7. Исследователи, стремящиеся оценить аффект животных, ловко воспользовались этим явлением, операционализируя оптимизм как повышенное ожидание вознаграждения в ответ на нейтральные или неоднозначные сигналы и пессимизм как повышенное ожидание наказания или отсутствия вознаграждения 8,9. Таким образом, в экспериментальных условиях оптимистические и пессимистические реакции на неоднозначные раздражители могут быть интерпретированы как показатели положительного и отрицательного аффекта соответственно10,11.
По сравнению с другими показателями аффекта животных, задачи JB могут быть особенно ценными инструментами, поскольку они способны обнаруживать как валентность, так и интенсивность аффективных состояний10,11. Способность задач JB обнаруживать положительные состояния (например, Rygula et al.12) особенно полезна, поскольку большинство показателей аффекта животных ограничены обнаружением отрицательных состояний13. Во время задач JB животных обычно обучают реагировать на положительный дискриминативный сигнал, предсказывающий вознаграждение (например, высокочастотный тон) и отрицательный дискриминативный сигнал, предсказывающий наказание (например, низкочастотный тон), прежде чем им будет представлен неоднозначный сигнал (например, промежуточный тон)8. Если в ответ на неоднозначные сигналы животное «оптимистично» выполняет обученный ответ на положительный сигнал (как бы ожидая вознаграждения), это указывает на положительную предвзятость суждения. В качестве альтернативы, если животные демонстрируют негативную обученную реакцию, чтобы избежать наказания, это свидетельствует о «пессимизме» или предвзятости негативного суждения.
С момента разработки первого успешного задания JB для животных Хардингом и его коллегами8, было разработано несколько задач JB для широкого спектра видов в различных областях исследований7. Но, несмотря на их растущую популярность, задачи JB для животных часто являются трудоемкими. Более того, возможно, из-за того, что они методологически отличаются от человеческих задач, которые их вдохновили, они иногда дают нулевые или нелогичные результаты14 и обычно дают только небольшие размеры эффекта лечения15. В результате задачи JB могут быть сложными для разработки и реализации. Фактически, для лабораторных мышей, наиболее широко используемых позвоночных в исследовании16,17 и вида, на который в значительной степени полагаются для моделирования аффективных расстройств18, только одна задача JB была успешно подтверждена как чувствительная к изменениям в аффективном состоянии19, несмотря на многочисленные попытки за последнее десятилетие (см. дополнительный материал Resasco et al.19 для краткого изложения). В этой статье описывается недавно проверенная задача мышиного JB, подробно описывается ее биологически значимый дизайн и подчеркиваются способы, которыми эта гуманная задача может быть применена для проверки важных гипотез, относящихся к влиянию мыши. В целом, протокол может быть реализован для исследования аффективных эффектов любой переменной, представляющей интерес для JB у мышей. Это будет включать категориальные переменные лечения, как описано здесь (эффекты лекарств или болезней, условия окружающей среды, генетический фон и т. Д.), Или отношения с непрерывными переменными (физиологические изменения, поведение в домашней клетке и т. Д.).
Protocol
Representative Results
Discussion
Протокол копания на основе запаха и результаты, описанные здесь, демонстрируют способность этой новой задачи JB обнаруживать изменения в аффективном состоянии мыши. Таким образом, эта задача представляет собой ценный инструмент для различных областей исследований. Подобно любой задач…
Açıklamalar
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы благодарны Мигелю Айяле, Линдси Китченхэм, доктору Мишель Эдвардс, Сильвии Лам и Стефани Дехардин за их вклад в работу по валидации Reseasco et al.19 , на которой основан этот протокол. Мы также хотели бы поблагодарить мышей и наших замечательных техников по уходу за животными, Микаэлу Рэндалл и Мишель Чеплак.
Materials
| Absolute ethanol | Commercial alcohol | P016EAAN | Dilute to 70% with distilled water, for cleaning |
| Centrifuge tubes | Fischer | 55395 | 15 mL tubes used to dilute essences here. However, size may be selected based on total volume required for sample size |
| Cheerios (original) | Cheerios | N/A | Commercially available. Used as reward to train animals to enter annex cage for handling |
| Corncob bedding | Envigo | 7092 | Teklad 1/8 corncob bedding used in digging pots and animal cages |
| Cotton pads | Equate | N/A | Commercially available. Modified in lab to fit within tissue cassettes for scent dispensing |
| Digging pots | Rubbermaid | N/A | Commercially available. Containers were modified to fit the apparatus in the lab |
| Dried, sweetened banana chips | Stock and Barrel | N/A | Commercially available. High value reward in JB task |
| JB apparatus | N/A | The apparatus was made in the lab | |
| JWatcher event recording software | Animal Behavior Laboratory, Macquarie University | Version 1.0 | Freely available for download online. Used to score digging behavior during JB task |
| Mint extract | Fleibor | N/A | Commercially "Menta (Solución)". Discriminative stimulus odor |
| Rodent Diet | Envigo | 2914 | Teklad global 14% protein rodent maintenance diets. Low value reward in JB task and regular diet in home cage |
| SAS statistical software | SAS | Version 9.4 | Other comparable software programs (e.g. R) are also appropriate |
| Vanilla extract | Fleibor | Commercially available "Vainilla (Solución)". Discriminative stimulus odor | |
| Video camera | Sony | DCR-SX22 | Sony handycam. |
Referanslar
- Mathews, A., MacLeod, C. Cognitive vulnerability to emotional disorders. Annual Review of Clinical Psychology. 1, 167-195 (2005).
- Mathews, A., MacLeod, C. Cognitive approaches to emotions. Anual Review of Psychology. 45 (1), 25-50 (1994).
- Blanchette, I., Richards, A. The influence of affect on higher level cognition: A review of research on interpretation, judgement, decision making and reasoning. Cognition and Emotion. 24 (4), 561-595 (2010).
- MacLeod, C., Cohen, I. L. Anxiety and the interpretation of ambiguity: A text comprehension study. Journal of Abnormal Psychology. 102 (2), 238-247 (1993).
- Everaert, J., Podina, I. R., Koster, E. H. W. A comprehensive meta-analysis of interpretation biases in depression. Clinical Psychology Review. 58, 33-48 (2017).
- Haselton, M. G., Nettle, D. The paranoid optimist: An integrative evolutionary model of cognitive biases. Personality and Social Psychology Review. 10 (1), 47-66 (2006).
- Mendl, M., Paul, E. Getting to the heart of animal welfare. The study of animal emotion. Stichting Animales. , (2017).
- Harding, E. J., Paul, E. S., Mendl, M. Cognitive bias and affective state. Nature. 427 (6972), 312 (2004).
- Douglas, C., Bateson, M., Walsh, C., Bédué, A., Edwards, S. A. Environmental enrichment induces optimistic cognitive biases in pigs. Applied Animal Behaviour Science. 139 (1-2), 65-73 (2012).
- Paul, E. S., Harding, E. J., Mendl, M. Measuring emotional processes in animals: The utility of a cognitive approach. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 29 (3), 469-491 (2005).
- Mendl, M., Burman, O. H. P., Parker, R. M. A., Paul, E. S. Cognitive bias as an indicator of animal emotion and welfare: Emerging evidence and underlying mechanisms. Applied Animal Behaviour Science. 118 (3-4), 161-181 (2009).
- Rygula, R., Pluta, H., Popik, P. Laughing rats are optimistic. PLoS ONE. 7 (12), 51959 (2012).
- Boissy, A., et al. Assessment of positive emotions in animals to improve their welfare. Physiology and Behavior. 92 (3), 375-397 (2007).
- Ross, M., Garland, A., Harlander-Matauschek, A., Kitchenham, L., Mason, G. Welfare-improving enrichments greatly reduce hens’ startle responses, despite little change in judgment bias. Scientific Reports. 9 (1), 1-14 (2019).
- Lagisz, M., et al. Optimism, pessimism and judgement bias in animals: A systematic review and meta-analysis. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 118, 3-17 (2020).
- . Canadian Council on Animal Care CCAC Animal Data Report 2019 Available from: https://ccac.ca/Documents/AUD/2019-Animal-Data-Report.pdf (2019)
- Report From the Commission to the European Parlaiment and the Council. European Commission Available from: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/HTML/?uri=CELEX:52020DC0016&from=EN (2020)
- Cryan, J. F., Holmes, A. Model organisms: The ascent of mouse: Advances in modelling human depression and anxiety. Nature Reviews Drug Discovery. 4 (9), 775-790 (2005).
- Resasco, A., et al. Cancer blues? A promising judgment bias task indicates pessimism in nude mice with tumors. Physiology and Behavior. 238, 113465 (2021).
- Percie du Sert, N., et al. The ARRIVE guidelines 2.0: Updated guidelines for reporting animal research. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 40 (9), 1769-1777 (2020).
- Gouveia, K., Hurst, J. L. Optimising reliability of mouse performance in behavioural testing: The major role of non-aversive handling. Scientific Reports. 7, 44999 (2017).
- Gygax, L. The A to Z of statistics for testing cognitive judgement bias. Animal Behaviour. 95, 59-69 (2014).
- Gaskill, B. N., Garner, J. P. Power to the people: Power, negative results and sample size. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science: JAALAS. 59 (1), 9-16 (2020).
- MacLellan, A., Adcock, A., Mason, G. Behavioral biology of mice. Behavioral Biology of Lab Animals. , 89-111 (2021).
- Walker, M., et al. Mixed-strain housing for female C57BL/6, DBA/2, and BALB/c mice: Validating a split-plot design that promotes refinement and reduction. BMC Medical Research Methodology. 16 (11), (2016).
- Weber, E. M., Dallaire, J. A., Gaskill, B. N., Pritchett-Corning, K. R., Garner, J. P. Aggression in group-housed laboratory mice: Why can’t we solve the problem. Lab Animal. 46 (4), 157-161 (2017).
- Nip, E., et al. Why are enriched mice nice Investigating how environmental enrichment reduces agonism in female C57BL / 6, DBA / 2, and BALB / c mice. Applied Animal Behaviour Science. 217, 73-82 (2019).
- Tilly, S. C., Dallaire, J., Mason, G. J. Middle-aged mice with enrichment-resistant stereotypic behaviour show reduced motivation for enrichment. Animal Behaviour. 80 (3), 363-373 (2010).
- Fureix, C., et al. Stereotypic behaviour in standard non-enriched cages is an alternative to depression-like responses in C57BL/6 mice. Behavioural Brain Research. 305, 186-190 (2016).
- Nip, E. . The long-term effects of environmental enrichment on agonism in female C57BL/6, BALB/c, and DBA/2 mice. Thesis Dissertation. , (2018).
- Wei, J., Carroll, R. J., Harden, K. K., Wu, G. Comparisons of treatment means when factors do not interact in two-factorial studies. Amino Acids. 42 (5), 2031-2035 (2012).
- Ruxton, G. D., Neuhäuser, M. When should we use one-tailed hypothesis testing. Methods in Ecology and Evolution. 1 (2), 114-117 (2010).
- Young, J. W., et al. The odour span task: A novel paradigm for assessing working memory in mice. Neuropharmacology. 52 (2), 634-645 (2007).
- Latham, N., Mason, G. From house mouse to mouse house: The behavioural biology of free-living Mus musculus and its implications in the laboratory. Applied Animal Behaviour Science. 86 (3-4), 261-289 (2004).
- Jones, S., et al. Assessing animal affect: an automated and self-initiated judgement bias task based on natural investigative behaviour. Scientific Reports. 8 (1), 12400 (2018).
- Novak, J., et al. Effects of stereotypic behaviour and chronic mild stress on judgement bias in laboratory mice. Applied Animal Behaviour Science. 174, 162-172 (2016).
- Krakenberg, V., von Kortzfleisch, V. T., Kaiser, S., Sachser, N., Richter, S. H. Differential effects of serotonin transporter genotype on anxiety-like behavior and cognitive judgment bias in mice. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 13, 263 (2019).
- Krakenberg, V., et al. Technology or ecology? New tools to assess cognitive judgement bias in mice. Behavioural Brain Research. 362, 279-287 (2019).
- Krakenberg, V., et al. Effects of different social experiences on emotional state in mice. Scientific Reports. 10, 15255 (2020).
- Bračić, M., Bohn, L., Krakenberg, V., Schielzeth, H., Kaiser, S. Once an optimist, always an optimist? Studying cognitive judgment bias in mice. EcoEvoRxiv. , (2021).
- Jones, S., Paul, E. S., Dayan, P., Robinson, E. S. J., Mendl, M. Pavlovian influences on learning differ between rats and mice in a counter-balanced Go/NoGo judgement bias task. Behavioural Brain Research. 331, 214-224 (2017).
- Roelofs, S., Boleij, H., Nordquist, R. E., vander Staay, F. J. Making decisions under ambiguity: Judgment bias tasks for assessing emotional state in animals. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 10 (119), 1-16 (2016).
- Sherwin, C. M., Haug, E., Terkelsen, N., Vadgama, M. Studies on the motivation for burrowing by laboratory mice. Applied Animal Behaviour Science. 88 (3-4), 343-358 (2004).
- Deacon, R. M. J. Burrowing: A sensitive behavioural assay, tested in five species of laboratory rodents. Behavioural Brain Research. 200 (1), 128-133 (2009).
- MacDougall-Shackleton, S. A., Bonier, F., Romero, L. M., Moore, I. T. Glucocorticoids and "stress" are not synonymous. Integrative Organismal Biology. 1 (1), 1-8 (2019).
