Methodenartikel

Messung der aktiven und passiven Zahmheit separat bei Mäusen

DOI:

10.3791/58048

⸱

10. August 2018

 ,  ,  ,  ,  , 
1Mouse Genomics Resource Laboratory, National Institute of Genetics, 2Department of Genetics, SOKENDAI (The Graduate University for Advanced Studies), 3Research Center for Global Agromedicine, Obihiro University of Agriculture and Veterinary Medicine

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Zahmheit bei Tieren beinhaltet eine Reduzierung der Vermeidung Reaktionen auf den Menschen (passive Zahmheit) und eine Erhöhung in aktive Ansätze für den Menschen (aktive Zahmheit). Hier beschreiben wir ausführliche Protokolle für drei Verhaltens Tests (aktive Zahmheit, passive Zahmheit und Aufenthalt-auf-Hand-Tests), das aktive und passive Zahmheit von Mäusen getrennt zu messen.

Zusammenfassung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Domestizierte Tiere wie Hunde und Labormäusen zeigen ein hohes Maß an Zahmheit, die wichtig für den Menschen leicht handhabbar ist. Zahmheit hat zwei Verhaltens Komponenten: eine Abneigung gegen Menschen (passive Zahmheit) und eine Motivation für den Ansatz Menschen (aktive Zahmheit) zu vermeiden. Zur Quantifizierung dieser Komponenten bei Mäusen entwickelt wir zuvor Verhaltens Tests für aktive Zahmheit, passive Zahmheit und die Bereitschaft, sich auf eine menschliche Hand bleiben jeweils entwickelt, um innerhalb von 3 Minuten abgeschlossen sein. Die gewonnenen Daten wurden mit einer großen Anzahl von Mäusen pro Generation analysiert für selektive Zucht verwendet. Der aktive Zahmheit-Test misst die Bewegung der Maus in Richtung einer menschlichen Hand und den Kontakt, den, dem es in eingreift. Der passive Zahmheit Test misst die Dauer der Zeit, dass eine Maus menschelt toleriert. Im Aufenthalt-auf-Hand-Test eine Maus liegt auf einer menschlichen Hand und langsam mit dem Daumen dieser Hand berührt; die Dauer der Zeit, die das Tier auf die Hand bleibt wird gemessen. Hier beschreiben wir den Test set-up Apparat, erläutern Sie die Verfahren und die entsprechenden Daten-Analyse zu diskutieren. Schließlich erklären wir, wie die Ergebnisse interpretieren.

Einleitung

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Selektiver Zucht während der Domestikation hat die Merkmale der domestizierten Tiere, machen sie besser angepasst für das Leben mit Menschen1,2,3geändert. "Zahmheit" ist ein gemeinsames Verhalten Merkmal bei domestizierten Tieren beobachtet. Die Studien der Zuchtauslese für Zahmheit bei Tieren zeigen, wie ihre Phänotypen im Laufe der Domestizierung verändert haben. In einer berühmten Studie Füchse wurden gezielt für Zahmheit gezüchtet und eine Gruppe von Füchsen, die ein hohes Maß an Zahmheit ausgestellt wurde etablierten2. Die Füchse zeigten auch andere Phänotyp-Änderungen, die Morphologie, Fortpflanzung, Fellfarbe und physiologischen Eigenschaften. Selektive Zucht für Zahmheit bei Mäusen, eine beliebte Versuchstier kann helfen, den Mechanismus der Veränderung in einer Vielzahl von Phänotypen während der Domestikation zu offenbaren.

Zahmheit hat zwei Verhaltens Komponenten: aktive Ansätze für Menschen (aktive Zahmheit) und eine Ermäßigung bei der Vermeidung von Menschen (passive Zahmheit)4. In einer früheren Studie, wir drei Verhaltens Tests zur Charakterisierung der Zahmheit Ebenen bei Mäusen etabliert: aktive Zahmheit, passive Zahmheit und Aufenthalt-auf-Hand-tests-5. Der erste Test wurde entwickelt, um eine Maus aktiv Zahmheit durch Messung der Latenz der seine spontane Annäherung an ein Mensch und die Zeit verbrachte er in Kontakt mit einer menschlichen Hand zu quantifizieren. Der zweite Test wurde entwickelt, um passive Zahmheit quantifizieren durch Messen wie lange eine Maus toleriert von Menschenhand berührt. Der Aufenthalt-auf-Hand-Test sollte Verhaltens Vermeidung von leicht durch eine menschliche Hand gestreichelt zu quantifizieren. Diese drei Bewertungen erfordern nur einen offenen Bereich Apparat, eine Digitalkamera und ein großes paar Pinzette. Sie können nacheinander innerhalb von 3 Minuten, so dass eine große Menge der zu sammelnden Daten pro Tag abgeschlossen werden.

In der vorangegangenen Studie wir gekennzeichnet und Zahmheit Verhaltensweisen mit einer Reihe von Inzucht Mausstämme verglichen: 10 wilde Stämme, ein japanischer schicke Maus abgeleitet Stamm und sechs Labor Stämme5. Die meisten domestizierten Stämme zeigten eine deutlich höhere passive Zahmheit als wilde Sorten, aber die aktive Zahmheit unterschieden sich nicht zwischen den beiden Gruppen. Aus diesen Ergebnissen schlossen wir, dass die domestizierten Mäuse, die die Gründer der laborbelastungen sind überwiegend für ihre passive Zahmheit, aber nicht für aktive Zahmheit, in ihrer Zucht-Geschichte ausgewählt wurden.

Als nächstes führten wir selektiven Zucht mit acht Wilde Maus-Stämmen eine genetisch heterogene Bevölkerung6zu generieren. Wir entschieden uns für die Tiere, die hoch auf dem aktiven Zahmheit Test und erfolgreich erzielte ihre aktive Zahmheit in aufeinanderfolgenden Generationen erhöht im Vergleich zu einer Kontrollgruppe. Dieses Ergebnis zeigte, dass die Tests zuverlässig die Zahmheit bei Mäusen messen.

Hier beschreiben wir die umfassende Methode zur Messung von Verhaltensstörungen Indizes mit drei Verhaltens Tests. Zuerst erklären wir den Aufbau und die notwendigen Geräte. Als nächstes wir ausführlich die schrittweise Anleitung für die Durchführung der Experimente, Sammeln von Daten durch Video und Analyse sagte Daten mithilfe von Freeware, die wir entwickelt. Zu guter Letzt zeigen wir repräsentative Ergebnisse den Pool von selektiv gezüchteten Mäusen mit einer Kontrollgruppe verglichen.

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Protokoll

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Alle Versuche wurden durchgeführt in Übereinstimmung mit den Richtlinien für Tierversuche vom National Institute of Genetics (NIG), und alle Verfahren wurden vom Ausschuss NIG für Animal Care und Nutzung (Genehmigung Nr. 26-9) genehmigt.

(1) Tiere

  1. Selektive Zucht
    1. Erstellen Sie Wild abgeleitet heterogene Lager (WHS)6 Mäuse durch die Kreuzung 8 Inzucht Stämme (MSM, HMI, BLG2, PGN2, KJR, KHK, NJL und BFM/2) unter Vermeidung jeder Inzucht (Paarung zwischen Geschwister oder Vettern)7. Führen Sie eine selektive Zucht, beginnend in der dritten Generation (G3), durch die Auswahl von Mäusen, die anzeigen länger "Einwirkzeit" (ausgewählte Gruppe, 16 Familien der Paarung Paare) laut der aktiven Zahmheit testen (siehe Punkt 3.1).
    2. Die nicht ausgewählten Steuerelement Gruppe (auch 16 Familien der Paarung Paare) über zufällige Paarung von G3 weiter zu generieren. Für ein repräsentatives Experiment anhand Mäuse aus ausgewählten (S1) und nicht ausgewählt (C1) Gruppen von WHS Mäusen gewonnen, das Muster der aktiven und passiven Zahmheit mit den drei Zahmheit Tests (siehe Schritt 3.1-3.3). Verwenden Sie für die Experimente 10 G15 Mäuse pro Gruppe (S1 und C1).
  2. Repräsentative Thema Tiere
    1. Entwöhnen Sie alle Mäuse von ihren Eltern im Alter von 3 Wochen zu und beherbergen sie in einer gleichgeschlechtlichen Gruppen mit wurfgeschwistern, mit Standardgröße Kunststoffkäfige mit Hackschnitzel, bis des Tests. Alle Tiere an einem NIG Tierhaus unter einem 12/12 h Hell/Dunkel-Zyklus (Leuchten von 06:00 bis 18:00) und eine Konstante Temperatur (23 ± 2 ° C) zu erhalten.
    2. Sicherstellen Sie, dass Nahrung und Wasser zur Verfügung Ad Libitum. Testen Sie die Mäuse bei 6 Wochen alt während die lichtperiode, ihre Interaktionen mit Menschen während eines Teils des Tages zu analysieren, wenn Menschen in der Regel aktiv sind.
  3. Umgang mit Protokoll
    1. Pinzette große bedeckt mit Silikon-Schläuche, um die Mäuse auf neue Käfige zu übertragen, indem sie sanft an ihren Schwänzen aufnehmen. Pinzette, trennen Sie sie von ihren Eltern bei der Entwöhnung und verschieben Sie sie während der Experimente. Keine der Mäuse sollten Handhabung vor den Zahmheit Tests erhalten.
    2. Übertragen Sie die Mäuse auf einen experimentellen Raum kurz vor die Zahmheit Tests.
    3. Halten Sie die männliche Mäuse getrennt voneinander nach dem Test zwischen männlicher Aggression bei WHS Mäusen zu vermeiden.

2. Ausrüstung

  1. Verwenden Sie einen offenen Bereich Apparat (400 x 400 x 400 mm, grau Polyvinylchlorid).
  2. Beleuchten Sie das freie Feld mit einem Clip-Licht mit einer neutralen weißen Lampe (100 Lux) fixiert auf einer Höhe von 450 mm über das freie Feld (Abbildung 1).
  3. Notieren Sie alle Verhaltensweisen, die mit einer handelsüblichen digitalen Kompaktkamera behoben bei 850 mm über dem offenen Feld mit einem Stativ (Abbildung 1).
  4. Stoffhandschuhe unter Latex-Handschuhe zum Schutz der Hände von gebissen während des passiven Zahmheit Tests (eine seltene Reaktion) zu tragen.
  5. Messen Sie die Testphase mit einer Stoppuhr.

3. Test

Hinweis: Die ersten beiden Tests (aktive Zahmheit und passive Zahmheit) verliefen für 1 min, und der Aufenthalt-auf-Hand-Test wurde für weniger als 1 min durchgeführt. Alle drei Versuche wurden im offenen Feld Apparat durchgeführt und mit einer Digitalkamera aufgenommen. Iodophore Desinfektion Verfahren sollte auf alle befindende vor Verhalten Studien durchgeführt werden.

  1. Verfahren für die aktive Zahmheit testen
    1. Schalten Sie die digitale Kamera und Aufnahme starten.
    2. Heben Sie eine Maus sanft durch den Schweif mit ein paar großen Pinzette (siehe Schritt 1.3.1) und aus dem Hause Käfig in der Mitte des Geräts öffnen-Feld übertragen.
    3. Die Stoppuhr zu starten.
    4. Legen Sie die linke Hand auf der linken unteren Ecke des Geräts.
    5. Halten Sie die Handfläche nach oben und bewegen Sie den Finger langsam und stetig um sicherzustellen, dass die Maus die Hand mit einem Menschen verbindet. Die durchschnittliche Zeit bis alle vier Finger vom kleinen Finger auf dem Zeigefinger bewegen sollte etwa 0,5 s, mit einem ständig wiederholten Bewegung-Zyklus.
    6. Bewegen Sie die Hand in Richtung der Maus langsam, mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von ca. 13 cm/s, bei 10 cm von der Seite der Maus Körper stoppen.
    7. Halten Sie den gleichen Abstand, wenn die Maus versucht, sich zu bewegen. Wenn die Maus sich nähert, halten Sie die Hand in der gleichen Position und weiterhin die Finger leicht zu bewegen. Wenn die Maus versucht, den Arm hinauf, zurück zum Feld mit der freien Hand.
    8. Schließen Sie den Test nach 1 min, zurückziehen der Hand, und fahren Sie mit der passiven Zahmheit Test.
  2. Verfahren für die passive Zahmheit testen
    1. Die gleichen Schritte wie bei der aktiven Zahmheit Test, aber anstatt 10 cm weg von der Maus Körper zu stoppen, langsam mit der Maus mit den Fingerspitzen berühren.
    2. Lassen Sie die Finger in der gleichen Position, Kontaktaufnahme mit der Maus, bis die Maus Weg bewegt. Wenn die Maus versucht, Kontakt zu brechen, folgen, mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von ca. 23 cm/s und Verfallsdatum der Touch.
    3. Schließen Sie den Test nach 1 min. neu starten die Stoppuhr sofort um den Aufenthalt-auf-Hand-Test zu starten.
  3. Verfahren für die Aufenthalt-auf-Hand testen
    1. Heben Sie die Maus am Schwanz mit ein paar großen Pinzette und legen Sie es vorsichtig auf die linke Handfläche. Halten Sie die Hand nah am Boden des Geräts öffnen-Feld.
    2. Schlag die Maus vorsichtig mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 0,5 s/Hub mit dem linken Daumen, bis es die Hand verlässt.
    3. Wiederholen Sie die Schritte 3.3.1 - 3.3.2 3 X.
    4. Stoppen Sie nach dem dritten Versuch die Video-Aufnahme; Alle Zahmheit Tests sind nun abgeschlossen.
  4. Post-experimentelle Verfahren
    1. Wiegen die Maus und die Anzahl der Kot und Urin in das freie Feld verlassen.
    2. Markieren Sie die Maus einzeln über ein Ohr-Punsch.
    3. Wischen Sie den Apparat und Experimentator Handschuhe mit einem Papiertuch in 0,2 % Jodophor Desinfektionsmittel getränkt.
    4. Reinigen Sie das Gerät mit einem trockenen Papiertuch.

4. Verhaltensstörungen Analysen

Hinweis: Video-Aufnahmen wurden erzielte mit TanaMove Version 0.01 (Windows 7), Event-Recording-Software für Verhaltens-Analysen (Abbildung 2). Die Software ist frei verfügbar (ergänzende Materialien 1) oder auf unserer Website (http://www.mgrl-lab.jp/MGRL_software.html). Eine Person, die blind für die Testbedingungen wurde erzielte alle Aufnahmen. Die Dauer des Verhaltens aller Indizes wurde in Schritten von 0,1 s gemessen. Während der Bewertung, der Betrachter den entsprechenden Buchstaben auf der Tastatur gedrückt (siehe Punkt 4.1) bei der Feststellung eines bestimmten Verhaltens.

  1. Zuordnung der Tasten zur Videoanalyse
    1. Schlüssel für jeden Index Verhalten zuweisen. Mit entsprechenden Tasten für jeden Verhaltens Index ist entscheidend, um die Daten automatisch in Schritt 4.3 zusammenzufassen.
      Hinweis: Die in dieser Studie verwendeten Zuordnungen sind in Abbildung 3dargestellt.
  2. Video-Analyse
    1. Analysieren Sie jede Videoaufnahme 3 X für verschiedene behavioral Indices (Abb. 3 b). Selbst Pflege Verhalten wurde nicht gezählt. Stellen Sie sicher, dass die eingebaute Lautsprecher des Computers eingeschaltet ist, um den Timer-Sound im Video zu hören.
    2. Starten Sie TanaMove.
    3. Drag & drop die video-Datei in das Fenster des TanaMove analysiert werden. Bestätigen Sie, dass die Datei geladen ist und, dass der Pfad und Name der ausgegebenen CSV-Datei im Feld Data File [csv] Datei korrekt ist.
    4. Klicken Sie auf die Schaltfläche " Fertig ". Dadurch wird ein neues Fenster, um die zugeordneten Schlüssel eingeben.
    5. Klicken Sie auf die Schaltfläche Wiedergabe , um die video-Datei zu starten. Klicken Sie auf die Taste Stop , um die Videodatei zu pausieren.
    6. Drücken Sie Taste A , wenn die Maus beobachtet wird, "Richtung" oder Annäherung an die Hand, darunter stehend zu schnuppern. Drücken Sie die Taste R , wenn die Maus "Locomoting" ohne Überschrift in Richtung der Hand während des aktiven Zahmheit Tests beobachtet wird.
    7. Drücken Sie die Taste W für mindestens 0,3 s (mindestens drei Intervalle im Fenster "") Wenn der Timer Ton bei 60 s.
    8. Die Analyse des passiven Zahmheit Tests zu initiieren, nachdem die linke Hand das Video eingibt. Drücken Sie Taste A , wenn die Maus in Richtung oder nähert sich die Hand und die Taste R , wenn die Maus beobachtet wird Reisen ohne in Richtung der Hand während des passiven Zahmheit Tests beobachtet wird.
    9. Drücken Sie die Taste W für mindestens 0,3 s (mindestens drei Intervalle im Fenster "") Wenn der Timer Ton bei 60 s.
    10. Drücken Sie Taste T wenn die Maus "bleiben" beobachtet, wird auf der Seite in den Aufenthalt-auf-Hand-Test.
    11. Klicken Sie nach dem Aufenthalt-auf-Hand-Test auf die Taste Stop , um die Videobeobachtung zu stoppen.
    12. Klicken Sie auf die Schaltfläche " zurück " und geben Sie einen neuen Dateinamen für die CSV-Daten-Ausgabe.
    13. Klicken Sie auf Fertig , um ein neues Fenster geben Sie die zugeordneten Tasten zu aktivieren.
    14. Klicken Sie auf spielen , starten das Videomaterial und die Beobachtung des aktiven Zahmheit Tests zu initiieren.
    15. Drücken Sie die Taste T , wenn die Maus beobachtet "Kontaktaufnahme" mit den Menschen, umfasst alle Freiwilligen sich berührenden Verhalten aber nicht zufällig Kontakte, z. B. Landung auf einer Palme nach dem Sprung, während die aktiven Zahmheit testen.
    16. Drücken Sie die Taste W für mindestens 0,3 s (mindestens drei Intervalle im Fenster "") Wenn der Timer Ton bei 60 s.
    17. Drücken Sie die Taste T , wenn die Maus den Experimentator, seinen Körper während des passiven Zahmheit Tests zu berühren kann.
    18. Drücken Sie die Taste W für mindestens 0,3 s (mindestens drei Intervalle im Fenster "") Wenn der Timer Ton bei 60 s.
    19. Klicken Sie auf die Taste Stop , um das Video zu stoppen.
    20. Klicken Sie auf die Schaltfläche " zurück " und geben Sie einen neuen Dateinamen für die CSV-Daten-Ausgabe.
    21. Klicken Sie auf Fertig , um ein neues Fenster geben Sie die zugeordneten Tasten zu aktivieren.
    22. Klicken Sie auf spielen , starten das Videomaterial und die Beobachtung des aktiven Zahmheit Tests zu initiieren.
    23. Drücken Sie die Taste J , wenn die Maus "springen" während des aktiven Zahmheit Tests beobachtet wird.
    24. Drücken Sie die Taste W für mindestens 0,3 s (mindestens drei Intervalle im Fenster "") Wenn der Timer Ton bei 60 s. Starten Sie die Beobachtung des passiven Zahmheit Tests.
    25. Drücken Sie die Taste J , wenn die Maus "springen" während des passiven Zahmheit Tests beobachtet wird.
    26. Klicken Sie auf die Taste Stop , um die Videobeobachtung zu stoppen, wenn der Timer-bei 60 Ton s.
    27. Klicken Sie auf die Schaltfläche " zurück " und geben Sie einen neuen Dateinamen für die CSV-Daten-Ausgabe.
  3. Zusammenfassung der Daten
    1. Speichern Sie alle raw-Daten-Dateien (CSV) in demselben Ordner mit der ergänzenden 2. Xlsm -Datei (ergänzende Materialien 2).
    2. Öffnen Sie die ergänzende 2. Xlsm -Datei und klicken Sie auf die Schaltfläche " zusammenfassen ".
    3. Speichern Sie die Ergebnisse als separate Datei und verwenden Sie es zur weiteren Analyse des Verhaltens Zahmheit.

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Ergebnisse

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Wir haben bisher selektive Zucht für aktive Zahmheit in Miceandsuccessfully produziert-Mäuse, die ein hohes Maß an aktiver Zahmheit6zeigte durchgeführt. Die repräsentativen Ergebnisse der Zahmheit Tests für die ausgewählten und nicht ausgewählten Gruppen von Mäusen auf die 15th Generation (G15) sind in Abbildung 4dargestellt. Mäuse aus der ausgewählten Gruppe erzielte höher auf der aktiven Zahmheit Test, zeigen eine deutlich...

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Diskussion

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Die repräsentativen Ergebnisse umfassen neun Verhaltens Indizes aus der aktiven Zahmheit, passive Zahmheit und Aufenthalt-auf-Hand-Tests. Ein Vergleich der Ergebnisse zwischen den ausgewählten und Kontrollgruppen zeigte deutliche Unterschiede in der Zahmheit. Diese Ergebnisse zeigen, dass die drei Tests zur Messung der Zahmheit bei Mäusen gültig sind.

Zahmheit können bei Tieren nur schwer empirisch quantifizierbar sein. Verschiedene Methoden wurden entwickelt für die Bewertung der Zahmheit in ...

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Offenlegungen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Danksagungen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Diese Arbeit wurde unterstützt von Grants-in-Aid für wissenschaftliche Forschung (KAKENHI) wie folgt: 15H 05724, 16H 01491 und 15H 04289.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Apparatur auf offenem FeldO' Hara & Co. Ltd.OF-3102400 mal; 400&mal; 400 mm, gräuliche
Polyvinylchlorid-Kompakt-DigitalkameraRicoh Company, Ltd.CX-5Produktion in der Firma ist über
Latex reine HandschuheAS ONEBioLab, IKG-8002
StoppuhrSEIKOSSBJ018
Iodophor DesinfektionsmittelEcolab G.K. (CLEA Japan)CL-4123Mikro Klene

Referenzen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Albert, F. W., et al. Phenotypic differences in behavior, physiology and neurochemistry between rats selected for tameness and for defensive aggression towards humans. Hormones and Behavior. 53 (3), 413-421 (2008).
  2. Belyaev, D. K. Destabilizing selection as a factor in domestication. Journal of Heredity. 70 (5), 301-308 (1978).
  3. Trut, L. Early canid domestication: the farm-fox experiment. American Scientist. 87 (2), 160-169 (1999).
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  5. Goto, T., Tanave, A., Moriwaki, K., Shiroishi, T., Koide, T. Selection for reluctance to avoid humans during the domestication of mice. Genes, Brain and Behavior. 12 (8), 760-770 (2013).
  6. Matsumoto, Y., et al. Selective breeding and selection mapping using a novel wild-derived heterogeneous stock of mice revealed two closely linked loci for tameness. Scientific Reports. 7, 4607(2017).
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  11. Arakawa, T., et al. A male-specific QTL for social interaction behavior in mice mapped with automated pattern detection by a hidden Markov model incorporated into newly developed freeware. Journal of Neuroscience Methods. 234, 127-134 (2014).

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