Summary
驯服在动物包括减少退避反应对人 (被动驯服) 和增加活跃方法对人 (活跃驯服)。在这里, 我们描述了三行为测试 (主动驯服, 被动驯服和保持手测试) 的详细协议, 以单独测量小鼠的主动和被动驯服。
Abstract
家养的动物, 如狗和实验鼠, 显示出高水平的驯服, 这对于人类很容易处理它们很重要。驯服有两个行为成分: 不情愿避免人类 (被动驯服) 和一种接近人类的动机 (主动驯服)。为了量化这些组分在小鼠, 我们以前开发了行为测试为活跃驯服, 被动驯服和愿意停留在人的手, 每设计在3分钟之内完成。所获得的数据用于选择性育种, 每代分析大量小鼠。活动驯服测试测量鼠标的移动对人的手和它参与的接触。被动驯服测试测量老鼠容忍人类接触的时间长短。在手持测试中, 鼠标放在人的手上, 用手的拇指慢慢地接触;动物保持在手上的时间长短被测量。在这里, 我们描述的测试设置和仪器, 解释程序, 并讨论适当的数据分析。最后, 我们解释了如何解释结果。
Introduction
在驯化过程中选择育种改变了驯养动物的特性, 使其更好地适应人类生活1,2,3。"驯服" 是家养动物观察到的一种常见的行为特征。动物驯服的选择性育种研究揭示了它们在驯化过程中的表型变化。在一项著名的研究中, 狐狸有选择地繁殖为驯服和一组狐狸, 展示了高水平的驯服建立了2。狐狸还显示了其他表型变化, 包括形态学, 繁殖, 大衣颜色和生理特性。驯服的选择性育种是一种流行的实验动物, 可以帮助揭示在驯化过程中各种表型变化的机制。
驯服有二个行为组分: 活跃方法对人 (活跃驯服) 和减少在人的退避 (被动驯服)4。在以前的一项研究中, 我们建立了三项行为测试来表征小鼠的驯服水平: 主动驯服, 被动驯服, 以及手头的测试5。第一个测试的目的是通过测量其自发方法对人类的潜伏期和与人类手接触的时间, 来量化老鼠的活动驯服。第二个测试是为了量化被动驯服通过测量老鼠容忍被人的手接触的时间。该试验旨在量化行为避免被人的手轻轻抚摸。这三项评估只需要一个露天设备、一台数码相机和一双大镊子。它们可以按顺序在3分钟内完成, 以便每天收集大量数据。
在前一项研究中, 我们用一系列的近交系小鼠菌株对驯服行为进行了表征和比较:10 株野生菌株, 一只日本奇特的老鼠源菌株, 六株实验室菌株5。大多数驯化菌株的被动驯服明显高于野生菌株, 但活性驯服在两组间没有差异。从这些结果, 我们得出结论, 驯化的老鼠是实验室菌株的创始人主要选择他们的被动驯服, 但不为活跃的驯服, 在他们的繁殖历史。
我们接下来进行选择性育种与八野生小鼠菌株, 以产生一个基因异构人口6。我们选择了在主动驯服试验中得分高的动物, 并成功地增加了他们的活跃驯服在连续世代, 与对照组相比。这一结果表明, 试验可靠地测量小鼠驯服。
在这里, 我们描述了使用三行为测试测量行为指数的综合方法。首先, 我们解释了设置和必要的设备。接下来, 我们详细介绍了运行实验的分步过程, 通过视频收集数据, 并使用我们开发的免费软件分析所说的数据。最后, 给出了对照组选择性饲养小鼠池的典型结果。
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Protocol
所有的实验都是按照国家遗传学研究所 (NIG) 的动物实验指南进行的, 所有的程序都是由 NIG 动物护理和使用委员会批准的 (批准 26-9)。
1. 动物
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选育
- 通过交叉8个自交系 (MSM、HMI、BLG2、PGN2、KJR、冠心病、NJL 和 BFM/2), 创建野生衍生的异质股 (WHS)6只小鼠, 同时避免任何近亲繁殖 (兄弟姐妹或堂兄弟之间的交配)7。进行选择性育种, 从第三代开始 (G3), 通过选择显示更长的 "接触时间" (选定的组, 16 家庭交配对) 根据主动驯服测试 (见步骤 3.1)。
- 通过从 G3 的随机交配产生非选定的控制组 (也16个交配对的家庭)。对于具有代表性的实验, 使用从选定的 (S1) 和非选定 (C1) 组 WHS 小鼠获得的小鼠, 以显示主动和被动驯服的模式使用三驯服测试 (见步骤 3.1-3.3)。对于实验, 每组使用 10 G15 小鼠 (S1 和 C1)。
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代表主题动物
- 在3周的时间里, 从父母那里戒掉所有的老鼠, 然后用窝的标准大小的塑料笼子, 把它们放在同性的群体里, 直到测试。维护所有动物在一个 NIG 动物设施在 12/12 h 光/黑暗的周期 (灯从06:00 到 18:00) 和恒定的温度 (23 @ 2 °c)。
- 确保食物和水是可利用的广告随意。在光照期间对小鼠进行6周的试验, 分析它们在人类通常活跃的一天中与人类的相互作用。
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处理协议
- 使用用硅管覆盖的大镊子将老鼠转到新笼子里, 用尾巴轻轻地把它们捡起来。用镊子在断奶时将它们与父母分开, 并在实验过程中移动它们。在驯服测试之前, 所有的老鼠都不应该接受处理。
- 在驯服测试之前把老鼠转移到实验室。
- 在试验后保持雄性小鼠相互分离, 以避免雄性在 WHS 小鼠中的侵袭。
2. 设备
- 使用开放领域设备 (400 x 400 x 400 毫米, 淡灰聚氯乙烯)。
- 使用带有中性白色灯泡 (100 莱克丝) 的固定在打开字段上方450毫米的夹灯 (图 1) 来照亮打开的字段。
- 使用三脚架 (图 1), 用商业上可用的紧凑型数码相机记录所有行为, 该摄像机固定在850毫米以上的开放场上。
- 在无源驯服试验 (罕见反应) 的情况下, 在乳胶手套下戴上布手套, 防止手被咬伤。
- 使用秒表测量测试周期。
3. 测试
注: 前两项试验 (主动驯服和被动驯服) 分别进行了1分钟, 并进行了不到1分钟的手试试验。所有三项测试均在露天仪器中进行, 并使用数码相机进行记录。Iodophore 消毒程序应在所有 apparats 之前进行任何行为研究。
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程序,主动驯服测试
- 打开数码相机并开始录制。
- 用一双大镊子 (见步骤 1.3.1) 轻轻地用尾巴拿起鼠标, 把它从主笼转移到露天设备的中心。
- 开始秒表。
- 将左手放在器械的左下角。
- 保持手掌朝上, 慢慢地和稳步地移动手指, 以确保鼠标把手和人连接起来。将所有四根手指从小指移动到食指的平均时间应约为0.5 秒, 连续重复运动周期。
- 将手朝鼠标缓慢移动, 平均速度约为13厘米/秒, 从鼠标身体一侧的10厘米处停止。
- 保持相同的距离, 如果鼠标试图离开。如果鼠标接近, 保持手在同一位置, 并继续移动手指轻微。如果鼠标试图爬上手臂, 用自由的手将它返回到现场。
- 1分钟后完成试验, 取出手, 进行被动驯服试验。
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程序,被动驯服测试
- 按照与活动驯服测试相同的步骤, 但不要停止从鼠标的身体10厘米, 用指尖慢慢地触摸鼠标。
- 把手指放在同一个位置, 联系鼠标, 直到鼠标移开。当鼠标试图打破接触, 跟随它, 以平均速度移动大约23厘米/秒, 并重新启动触摸。
- 1分钟后完成测试, 立即重新启动秒表, 开始进行手动测试。
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程序,手持式测试
- 用一双大镊子抬起老鼠尾巴, 轻轻地放在左手掌上。把手紧贴在露天仪器的地板上。
- 用左手拇指以0.5 秒/冲程的平均速度轻轻地描鼠标, 直到它离开手。
- 重复步骤 3.3.1-3.3.2 3x。
- 第三次试用后, 停止录像;所有驯服测试现已结束。
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后实验程序
- 对老鼠进行称量并计算出野外的粪便和尿量。
- 通过耳拳分别标记鼠标。
- 用0.2% 伏碘消毒液浸泡的纸巾擦拭仪器和实验手套。
- 用干纸巾清洁器具。
4. 行为分析
注: 视频录制使用 tanaMove 0.01 版 (Windows 7), 事件记录软件进行行为分析 (图 2)。该软件是免费提供 (补充材料 1)和我们的网站 (http://www.mgrl-lab.jp/MGRL_software.html)。一个对测试条件视而不见的人得分了所有的镜头。所有行为指数的持续时间以0.1 秒为增量。在评分过程中, 观察者在注意到给定的行为时按下了键盘上适当的字母 (参见步骤 4.1)。
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视频分析中按键的分配
- 为每个行为索引分配键。对每个行为索引使用适当的键对于在步骤4.3 中自动汇总数据至关重要。
注意: 本研究中使用的作业如图 3所示。
- 为每个行为索引分配键。对每个行为索引使用适当的键对于在步骤4.3 中自动汇总数据至关重要。
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视频分析
- 分析每个视频记录3x 的不同行为指数 (图 3B)。自我梳理的行为没有得分。请确保计算机的内置扬声器已打开, 以便在视频中听到计时器声音。
- 发射 tanaMove。
- 将视频文件拖放到 tanaMove 窗口中进行分析。确认文件已加载, 并且数据文件 [. CSV]框中输出的 CSV 文件的路径和名称正确无误。
- 单击 "就绪" 按钮。这将激活一个新窗口以输入指定的键。
- 单击 "播放" 按钮启动视频文件。单击 "停止" 按钮暂停视频文件。
- 当鼠标被观察到或接近手的时候按下键A , 包括站立嗅探。在活动驯服测试中, 当鼠标被观察到 "locomoting" 时, 按下键R , 而不向手方向移动。
- 在六十年代听到计时器声音时, 按住键W至少0.3 秒 (在窗口中至少有三个间隔)。
- 在左手进入视频后, 启动被动驯服测试的分析。当鼠标被观察到手和键R时, 按下键A , 当鼠标在被动驯服测试期间不向手方向移动时, 就会被观察到。
- 在六十年代听到计时器声音时, 按住键W至少0.3 秒 (在窗口中至少有三个间隔)。
- 当鼠标被观察到手上的 "停留" 时, 按下键T 。
- 在手动测试之后, 单击 "停止" 按钮停止视频观察。
- 单击 "后退" 按钮并键入 CSV 数据输出的新文件名。
- 单击 "就绪" 按钮以激活新窗口以输入指定的键。
- 单击 "播放" 按钮重新启动视频片段并启动对活动驯服测试的观察。
- 按键T当鼠标被观察到 "接触" 人, 其中包括所有的自愿接触行为, 但不是偶然接触, 如在跳跃后降落在手掌, 在积极的驯服测试。
- 在六十年代听到计时器声音时, 按住键W至少0.3 秒 (在窗口中至少有三个间隔)。
- 当鼠标允许实验者在被动驯服测试时触摸它的身体时按键T 。
- 在六十年代听到计时器声音时, 按住键W至少0.3 秒 (在窗口中至少有三个间隔)。
- 单击 "停止" 按钮停止视频。
- 单击 "后退" 按钮并键入 CSV 数据输出的新文件名。
- 单击 "就绪" 按钮以激活新窗口以输入指定的键。
- 单击 "播放" 按钮重新启动视频片段并启动对活动驯服测试的观察。
- 当鼠标在活动驯服测试中被观察到 "跳跃" 时, 按下键J 。
- 在六十年代听到计时器声音时, 按住键W至少0.3 秒 (在窗口中至少有三个间隔)。然后开始观察被动驯服试验。
- 当鼠标在被动驯服测试中被观察到 "跳跃" 时, 按下键J 。
- 在六十年代听到计时器声音时, 单击 "停止" 按钮停止视频观察。
- 单击 "后退" 按钮并键入 CSV 数据输出的新文件名。
-
汇总数据
- 将所有原始数据文件 (CSV) 保存在附带的2.xlsm文件 (补充材料 2) 的同一文件夹中。
- 打开辅助 2.xlsm文件, 然后单击 "汇总" 按钮。
- 将结果另存为单独的文件, 并使用它来进一步分析驯服行为。
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Representative Results
我们以前进行了选择性育种的活性驯服在 miceandsuccessfully 生产的小鼠, 显示高水平的积极驯服6。图 4显示了15代 (G15) 中选定和非选定的小鼠组的驯服测试的代表性结果。所选组的小鼠在主动驯服试验中得分较高, 与对照鼠相比, 与人手接触的时间明显延长。这种接触持续时间是一种用于选择性育种的指标。两组在航向、运动或跳跃持续时间上没有显著差异 (图 4A,表 1), 但选定的小鼠在被动驯服测试中得分较高, 使人类接触时间大大延长。比控制鼠做的。此外, 选定的老鼠的运动和跳跃持续时间明显缩短 (图 4B,表 1)。最后, 选定的老鼠在人类手上的停留时间明显长于在手试验中的控制鼠 (图 4C,表 1)。这些结果表明, 选择性饲养的小鼠比控制小鼠更有教养。
图 1: 驯服测试仪.这些面板显示的仪器从不同的角度 (左和右)。该设置包括一个开放的领域, 三脚架, 剪辑灯, 数码相机, 秒表, 耳冲床, 大镊子, 和一个塑料烧杯含有0.2% 碘伏消毒剂。在测试期间, 剪辑指示灯已打开。三脚架高度调整, 使数码相机可以捕捉整个空间内的仪器。测试后立即进行耳部冲孔和体重测量。请单击此处查看此图的较大版本.
图 2: 通过视频评分测量行为指数.使用软件 tanaMove 对驯服测试中的行为指标进行了评分。此图显示了一个在活动驯服测试开始后的17.7 秒的视频录制中的静止镜头。鼠标与实验者接触, 所以观察者记录了键T, 如 tanaMove 的编辑窗口所示。请单击此处查看此图的较大版本.
图 3: 使用 tanaMove 对视频数据进行分析.(A) 每个行为索引都分配给键盘上的一个键。(B) 进行主动和被动的驯服试验, 每1分钟进行一次, 然后进行持续试验。观察指标按时间顺序测定, 1 至3。请单击此处查看此图的较大版本.
图 4: 驯服测试的代表性结果.对于代表性实验, 我们使用了从选定的 (S1) 和非选择 (C1) 组 WHS 的小鼠, 以显示主动和被动驯服使用三驯服测试的模式。实验中, 使用了每组 10 G15 小鼠 (S1 和 C1)。(A) 这些面板显示了活动驯服测试的结果。四行为指数被比较的选择和对照组: 标题, 运动, 接触和跳跃。(B) 这些小组显示被动驯服测试的结果。四行为指数被比较的选择和对照组: 标题, 运动, 接受和跳跃。(C) 本小组展示了手头测试的结果。在选择和控制组之间比较了一个索引: 停留在手上。所有值均为三项试验的平均值。误差线表示 SEM.请单击此处查看此图的较大版本.
| 驯服测试 | 行为指数 | 组 | 夏皮罗-Wilk 测试 | 曼-惠特尼 U 测试 |
| 主动驯服试验 | 标题 | 控制 | 0.3991 | 0.5922 |
| 选择 | 0.4907 | |||
| 运动 | 控制 | 0.3832 | 0.0853 | |
| 选择 | 0.3599 | |||
| 接触 | 控制 | < 0.0001 | 0.0049 | |
| 选择 | 0.1336 | |||
| 跳 | 控制 | < 0.0001 | 0.2105 | |
| 选择 | ― | |||
| 被动驯服试验 | 标题 | 控制 | 0.0408 | 0.0600 |
| 选择 | 0.7725 | |||
| 运动 | 控制 | 0.1470 | 0.0373 | |
| 选择 | 0.4356 | |||
| 接受 | 控制 | 0.5834 | 0.0023 | |
| 选择 | 0.7742 | |||
| 跳 | 控制 | 0.0048 | 0.0108 | |
| 选择 | ― | |||
| 停留在手测试 | 住 | 控制 | 0.6683 | 0.0003 |
| 选择 | 0.1897 |
表 1: 比较所选和对照组行为指数的统计分析结果.Wilk 和曼-惠特尼 U 型测试的p值被显示出来。鉴于某些行为指数具有非正态分布, 我们使用曼-惠特尼 U 型测试来检验所选和对照组之间的差异。破折号 (-) 意味着不能计算统计, 因为所有的人都表现出零分。
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Discussion
代表的结果包括九行为指数从主动驯服, 被动驯服, 和停留在手的测试。对照组的分数比较显示驯服明显差异。结果表明, 三试验对小鼠驯服的测定是有效的。
动物的驯服水平很难从经验上量化。对鹿、小鼠和大鼠8、9、10驯服的评价方法进行了研究。然而, 这些方法并没有分别量化主动和被动驯服。在以前的研究中, 我们开发了三驯服测试, 以量化驯服在小鼠5。利用活性驯服试验的分数, 进行了选择性育种实验, 成功培育了6只活跃的小鼠。除了在主动驯服试验中更愿意接近和接触人类外, 在被动驯服试验中, 有选择地饲养的小鼠还可以耐受人的接触时间延长, 尽管该试验的结果未被用作选择的依据。这些结果表明, 这两项测试不是完全独立的, 并有一定的重叠。
为了准确测量小鼠对人类的先天驯服, 在驯服试验之前, 避免老鼠的处理是至关重要的。为了避免人类和老鼠之间的直接接触, 我们用大镊子盖上了硅管, 用尾巴把老鼠捡起来, 把它们转移到新的笼子5。硅管盖使转移较少痛苦对老鼠。
在每24小时的黑暗阶段, 我们没有进行驯服测试。然而, 测试光线和暗相是否影响驯服可能是很有趣的。由于开放领域的仪器被称为诱发小鼠的恐惧和压力反应, 由于这个原因经常被用来测量情感, 某些程度的驯服可能已被抑制在测试期间的恐惧/胁迫反应的小鼠。尽管我们能够在给定的测试条件下, 建立一些小鼠, 这些老鼠在实验中表现出高水平的活性驯服, 但未来的研究应该设法减少老鼠在测试过程中的恐惧和压力, 例如通过进行测试在黑暗阶段或通过 habituating 老鼠到仪器在测试之前。
此外, 对试验动物 (选择的或非选定的) 的状态进行驯服测试, 可以使测试更可靠8。
值得注意的是, 三的测试可能适用于实验室和野鼠菌株5。由于这些试验可以应用于野生菌株, 我们能够建立一个小鼠种群展示高活性驯服使用一个基因异构的股票下降八野生老鼠菌株6。
驯服测试结果通过视频评分进行量化。为了确保一致性, 一个人分析了目前研究中的选择性育种实验的所有视频数据。然而, 这种方法要求观察员是一个专家谁可以产生可靠和可重复的结果, 所以应注意正确训练视频记分员。驯服在小鼠身上的未来工作可能会利用自动分析软件取代人的观察者, 这种方法在以前的社会行为研究中使用过11。
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Disclosures
作者没有什么可透露的。
Acknowledgments
这项工作得到了资助的科学研究 (KAKENHI) 支持: 15H05724, 16H01491 和15H04289。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| open-field apparatus | O’Hara & Co. Ltd. | OF-3102 | 400×400×400 mm, grayish polyvinylchloride |
| compact digital camera | Ricoh Company, Ltd. | CX-5 | production in the company is over |
| latex pure gloves | AS ONE | BioLab, IKG-8002 | |
| stopwatch | SEIKO | SSBJ018 | |
| Iodophor sanitizer | Ecolab G.K. (CLEA Japan) | CL-4123 | Mikro Klene |
References
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