מאמר שיטה

פרדיגמה לזיהוי חברתי בעכברים להבחנה בין מערכות יחסים קצרות טווח וארוכות טווח

82 צפיות

⸱

DOI:

10.3791/72558

⸱

25 באוגוסט 2026

 ,  ,  ,  , 
1Department of Neuroscience, University of Florida

במאמר זה

סיכום

כאן אנו מפרטים פרוצדורה מקיפה ל מדידת זיהוי חברתי בין מערכות יחסים חדשות, קצרות טווח وأרוכות טווח באמצעות פרדיגמה ניסויית התנהגותית של ארבעה כוסות (Four Cups). אנו מפרטים את היתרונות והשימושים הפוטנציאליים של פרדיגמה זו, לצד מידע חשוב לפרשנות מדויקת של התוצאות. 

תקציר

זיכרון חברתי הוא היכולת לזכור ולזהות בני גמיש (conspecifics). זהו היבט בסיסי של התנהגות יונקים, עם יתרונות הישרדותיות מוכחים ביונקים בעלי חברותיות גבוהה, כגון עכברים ובני אדם. מכרסמים, ובמיוחד עכברים, הם מודל חיות מבוסס המשמש באופן נרחב לחקר הזיכרון החברתי והמנגנונים העומדים בבסיסו. רוב ה- זיכרון חברתי הפרדיגמות מעריכות בעיקר זיהוי חברתי לטווח קצר, שבו משך הקשר ורמת ההיכרות בין הנבדק לבין סוכן נע בין 5 ל-15 דקות. לפיכך, פרדיגמות קיימות ומחקרי עבר אל תתעסקו בזיכרונות חברתיים ממערכות יחסים ארוכות טווח, והתמקדו בדיכוטומיה שבין חידוש לבין מוכרות לטווח קצר, השארת פער גדול בהבנה המכניסטית שלנו לגבי זיכרונות חברתיים. כדי למלא פער זה, תכננו בדיקה פשוטה הלוכדת תגובות של עכברים לרמות שונות של מוכרות, ובכך הצבנו את השליפה המורכבת של זיכרון חברתי בהקשר שניתן לתצפית ולכימות. בפרדיגמת ארבע הכוסות, עכבר נבדק חוקר בחופשיות אני זירה המכיל ארבעה כוסות מחוררות הממוקמות בכל פינה. כוסות אלו מכילות שלוש סוכן עכברים ברמות היכרות שונות (גירויים חברתיים): מכר מוכר לטווח ארוך (בן-כלוב; מגורים משותפים במשך חודש), מכר מוכר לטווח קצר (חשיפה קודמת של 10 דקות), בן-מין חדש, וכוס ריקה כביקורת. עכברים זכרים מסוג CD-1 מראים העדפה לחקירה של העכבר החדש ושל העכבר המוכר לטווח ארוך בדיקת עכברים מוכרים לטווח קצר בפרדיגמה זו. משימה זו מדגים זיהוי רמת המוכרות ומזעיר התנהגויות תוקפניות בעודו עדיין בקרה עבור היסטוריית חשיפה. בדיקה חדשנית זו מספקת פלטפורמה להשוואה ישירה בין המנגנונים העצביים של האינטראקציה החברתית זיכרון לטווח ארוך, לטווח קצר וזיכרון חדש אנשים. פרדיגמת ארבעת הכוסות משמשת כגישה חדשנית מדידה עבור זיהוי היכרות לטווח ארוך אשר ישלים את בדיקות הזיהוי הקיימות לטווח קצר. 

מבוא

זיכרון חברתי הוא מאפיין מרכזי של התנהגות חברתית ביונקים, והוא מפותח במיוחד במינים בעלי חברתיות גבוהה כגון עכברים ובני אדם. במכרסמים,  זיהוי אחרים עומד בבסיס דינמיקה התנהגותית הקריטית להישרדות בתוך יחידות משפחתיות וביחידות של בני אותו מין, כולל לכידות קבוצתית, היררכיות דומיננטיות, התנהגויות המין וטיפול הורי1,2. בנוסף לתפקידו בעל היתרון האבולוציוני להישרדות בעלי חיים, הפרעה בזיכרון החברתי בבני אדם היא סימן מאפיין נפוץ במגוון הפרעות נוירופסיכיאטריות ונוירולוגיות, כולל הפרעה מהספקטרום האוטיסטי, סכיזופרניה ומחלת אלצהיימר3,4,5,6. מכיוון שזיהוי חברתי הוא בסיסי לתפקוד היומיומי של מינים חברתיים ויש לו חשיבות קלינית ברורה, פיתוח בדיקות התנהגותיות הלוכדות במדויק את טבעו הרב-ממדי ואת התשתיות העצביות שלו הוא חיוני. בעוד שפרוטוקולים קיימים מודדים היבטים מסוימים של זיהוי חברתי בעכברים, מרבית הבדיקות תוכננו כדי להעריך העדפות לחידוש על ידי השוואה בין מערכות יחסים חדשות למערכות יחסים קצרות טווח שנוצרו במהלך דקות או שעות, במקום לכמת את הזיהוי של מערכות יחסים חברתיות ארוכות טווח.   

גישות קיימות, כגון פרדיגמת שלושת התאים או פרדיגמות של הרגש-חסירת הרגש, מעריכות העדפה לחידוש לאחר חשיפה קצרה בלבד, שלעיתים קרובות מוגבלת ל-5–15 דקות7,8,9,10,11. שיטות אלו סיפקו תובנות משמעותיות לגבי ה מנגנונים העצביים של אלה הזיכרונות החברתיים בטווח קצר בעכברים12,13. עם זאת, זיכרונות חברתיים ותפקוד חברתי באופן טבעי חייבים לכלול את המנגנונים המובחנים הפועלים במערכות יחסים ארוכות טווח, הנבנות באמצעות מגורים משותפים, היררכיות חברתיות ארוכות טווח, או בני זוג להרבייה. בעוד שחלק מהמחקרים אכן משתמשים בפרדיגמת שלושת התאים עם בני שאיור14 או עכברים מוכרים שהושיבו יחד עם הנבדק למשך עד 72 h15,16, השימוש העיקרי בפרדיגמה עדיין מתמקד בדיכוטומיה הפשוטה של חדש לעומת מוכר. הדבר מגביל השוואות בין מספר עכברים מוכרים שונים. כאשר פרדיגמות מוכרות של זיהוי חברתי מוטות לעבר חקר מערכות יחסים קצרות טווח, אנו מזהים פער ברור בידע שלנו לגבי המנגנונים העצביים העומדים בבסיס הזיהוי החברתי של מערכות יחסים ארוכות טווח.   

כדי להתגבר על מגבלה זו, פיתחנו את פרדיגמת ארבע הכוסות: בדיקה פשוטה וגמישה שנוע להבדיל זיהוי של רמות מרובות של היכרות חברתית בתוך מפגש בדיקה בודד. בפרדיגמה זו, עכבר נסיינו חוקר ארבעה פינות של זירה פתוחה, כל אחד המכיל a מנוקב כוס החזקה a בני אותו מין או כוס ריקה כביקורת. הכוסים מכילים בן-מין מוכר לטווח ארוך (בן-כלוב), א הכרות לטווח קצר בני אותו מין עם חשיפה מוקדמת מוגבלת (10 דקות), א חדש עכבר, ו- מכיוון שלא סופק טקסט מקור לתרגום, אין תוכן להמיר לעברית. אנא ספק את הטקסט המדעי או החינוכי שברצונך לתרגם. בקרה. זמן החקירה משמש כמדד כמותי לזיהוי חברתי ולהעדפה חברתית. תצורה זו מאפשרת השוואות סימולטניות בין רמות שונות של היכרות, תוך מזעור האינטראקציה הפיזית הישירה ומפגשים אגרסיביים פוטנציאליים. 

פרוטוקול

יש לבצע את כל ההליכים הכוללים בעלי חיים בהתאם ל הנחיות המוסדיות ובאישור הוועדה המוסדית לטיפול בבעלי חיים ושימוש בהם (IACUC) של אוניברסיטת פלורידה . 

1. הכנה ודיור של בעלי חיים  

  1. השתמשו בעכברים בוגרים, בעלי אותו מין, ששוכןו בקבוצות בכל הניסויים.  טפלו בעכברים במשך יומיים לפחות כדי להרגיל אותם למגע ולהפחית חרדה לפני הבדיקה הניסויית.
  2. שכנו את העכברים ב כלובים סטנדרטיים למעבדה תחת מחזור אור-חושך הפוך, עם גישה חופשית (ad libitum) למזון ומים. 
    הערה: עכברי CD-1 ו-C57BL/6 בוגרים (בגיל 3–4 חודשים) שימשו בניסויים מייצגים. העכברים שוכנו בקבוצות של 3–4 בעלי חיים לכלובי. סטים של נתונים מייצגים כללו 10 עכברי CD-1 זכרים, 12 עכברי CD-1 נקבות ו-31 עכברי C57BL/6 זכרים. יש לבצע את בדיקת ההתנהגות בשלב הפעיל של הנבדק (שלב החושך). העכברים שנכללו במחקר זה נבדקו בין השעות 9 am–6 pm ונשמרו במחזור אור-חושך הפוך (שלב החושך בין 8 am–8 pm).
  3. הגדירו סוכן מוכר ארוך-טווח כ בן כלוב מאותו זן ומאותו מין שחי יחד עם העכבר הנבדק באותו כלוב למשך מינימום של 3–4 שבועות לפני הבדיקה. 
  4. בחרו סוכנים בני-מין  חדשים ומוכרים לטווח קצר מאותו זן ומין של העכבר הנבדק.
  5. ודאו כי העכברים החדשים לא נחשפו בעבר פיזית או ריחית לעכבר הנבדק. 
  6. בחרו סוכן חדש וסוכן מוכר לטווח קצר מכלובי בית שונים כדי למנוע רמזי ריח דומים בין שני הסוכנים הללו.
    הערה: רשמו את הגילים המקורבים של כל בעלי החיים ששימשו בניסוי, ומזערימו את השימוש החוזר באותם סוכנים חדשים וסוכנים לטווח קצר מספר פעמים ביום. אם הסוכנים ישמשו שוב, ספקו להם הפסקה של >2 h בכלוב הבית בין ניסויי הבדיקה כדי למנוע מצב של סוכנים בעקה.

2. הגדרת הזירה 

  1. הנח נקי, זירת שטח פתוח מרובעת (49.5 ס"מ x 49.5 ס"מ x 49.5 ס"מ; טבלת חומרים) בחדר שקט לבדיקות התנהגותיות.
  2. האירו את האזור באמצעות מנורה אחת גבוהה או מנורת תקרה המכוונת ל- בערך 8–20 לוקס.  
  3. הניחו ארבעה כוסות פלסטיק מחוררות בעלות משקל זהה בכל אחת מפינות הזירה (איור 1A).
    1. השתמשו בכוסות זהות ויזואלית ככל האפשר. אם נעשה שימוש בכוסות בצבעים שונים, יש לבצע איזון (counterbalance) להקצאות הכוסות ולמיקומיהן לאורך הניסויים.
    2. לחץ על שני צדדיו של כל כוסית שטיפה אל קירות הזירה כדי להגביל את הגישה, ובכך לצמצם את התנהגות ההסתתרות ולייצב את זוויות החקירה. 
    3. השתמשו בכוסות כבדות מספיק כדי למנוע בריחה וגבוהות מספיק כדי למנוע טיפוס.
      הערה: במחקר זה, כוסות הנתונים המייצגות ומיקום הסוכן הופסדו-רנדומיזו בין הנבדקים על ידי סיבוב הכוסות הפלסטיק הצבעוניות עם כיוון השעון, בעוד שסוג הסוכן הועבר נגד כיוון השעון לאורך הניסויים.
  4. הנח המצלמה גבוה מספיק כדי שה- כל הבדיקה התיבה נמצאת בתוך הפריים כדי למנוע נקודות עיוורון במהלך הקידוד ההתנהגותי. יש לשמור על סנוור מינימלי ותאורה עקבית על פני רצפת התיבה (איור 1A).
  5. נקו היטב את רצפת הזירה ואת הכוסות בין הנסייים באמצעות חומר חיטוי מתאים, לאחריו שטיפה במים להסרת ריחות שיוריים. 
  6. יש להמתין עד שהזירה תתייבש לחלוטין לפני ההחזרה בעלי חיים. 

3. הרגלה לזירה ביום 0

  1. הנח את הנבדק ואת בני הזוג לכלוב שלו לתוך הזירה המכילה ארבעה כוסות מחוררות ריקות ואפשר חקירה חופשית למשך 20 min.
    הערה: במידה ומדובר בניסויי קישור (tethered experiments), יש להרגיל את הנבדקים באופן פרטני. ייתכן ויהיה צורך במפגשי הרגלה נוספים. מומלץ לערוך מספר ימי הרגלה אם העכברים אינם חוקרים באופן מלא את כל שטח הזירה לאחר יום אחד.
  2. הוצא את כל העכברים מהזירה והחזר אותם לכלוב הבית.
  3. הנח את כל הסוכנים החברתיים תחת כוסות למשך 10 min כדי להרגיל אותם למצב של הגבלה. הרגלת סוכנים מאותו כלוב בית תתבצע בו-זמנית, עכבר אחד לכל כוס (איור 1B).
  4. נקה את הזירה ואת הכוסות לפני הכנסת עכברים מכלוב בית חדש.
    הערה: אפשר לעכברים לנוח למשך 15 min לפחות לאחר ההובלה לחדר לפני תחילת המפגש.

4. קו בסיס 

  1. הגדירו את הזירה בהתאם לסעיף 2. שמרו על תצורת זירה זהה לאורך כל ימי הניסוי. 
  2. הניחו את הנבדק בתוך הזירה המכילה ארבעה כוסות ריקות ואפשרו חקירה חופשית למשך 10 min.
    הערה: אין להשהות את ההקלטה בשום שלב, כדי לאפשר הקלטה רציפה לאורך כל שלבי ה ניסוי הנוכחי.  

5. רכישה לטווח קצר 

  1. השתמשו בכוס מחוררת עם משקולת כדי להגביל את הנבדק בזמן הנחת ה- "הכרות קצרת-טווח" סוכן לחלופין, חשפו את הנבדק לחומר לטווח קצר בכלוב נקי.
  2. אם נבחר לבצע חשיפה לזירה, יש לכלוא בעל חיים שהוכר בטווח קצר והוגדר לכך סוכן מתחת לכוס אחת מחוררת בזירה, כאשר שלוש הכוסות האחרות נותרות ללא שינוי כאשר אין טקסט מקור לתרגום, לא ניתן לספק תרגום. אנא ספק את הטקסט המדעי שברצונך לתרגם. 
  3. שחרור הנושא ו- אפשרו חקירה חופשית למשך 10 דקות (איור 1B).
    הערה: במידה ומשתמשים בשיטת חשיפה לסוכן קצר-מועד בתוך זירה, יש להגביה את הפינה המשמשת לסוכן המוכר קצר-מועד בין הנבדקים השונים כדי למנוע הטיות מרחביות. 

6. מרווח בין ניסויים (ITI) 

  1. החזירו את ה סוכן המוכר לטווח קצר  והחזירו אותו לכלוב ביתו. אפשרו לעכבר הנבדק להישאר לבד בזירה ולהתנייד בחופשיות למשך 10 min. 
  2. אספו את עכברי ה סוכנים החדשים ואלו המוכרים לטווח ארוך עבור שלב הבדיקה.   
    הערה: החזירו את הסוכן המוכר לטווח קצר לאותה כוס ששימשה במהלך הרכישה לטווח קצר (סעיף 5). הדבר מומלץ כדי למנוע חידוש במיקום המרחבי במקרה שביצוע הרכישה לטווח קצר נעשה בזירה.

7. שלב הזיהוי החברתי 

  1. הנח כוס מחוררת נוספת עם משקולת על העכבר הנבדק.
  2. הנח עכבר אחד תחת כל אחת משלוש הכוסות המחוררות עם המשקולות: בן כלוב מוכר לטווח ארוך, מוכר לטווח קצר, ובן-מין שאינו מוכר. השאר כוס רביעית מוגדרת ריקה כביקורת.  
    הערה: סמן את חלקי העליונים של הכוסות כדי לזהות את מיקומי הסוכנים במהלך הדירוג ההתנהגותי.
  3. הסר את הכוס המחוררת מהעכבר הנבדק במרכז הזירה ואפשר חקר חופשי למשך 10 min (איור 1A).
  4. הוצא את כל העכברים בסיום מרווח ה-10 min  והפסק את ההקלטה.
  5. החזר את כל העכברים לכלובי הבית שלהם. 
  6. נקה את הזירה ואת הכוסות ביסודיות לפני הניסוי הבא.  
    הערה: הכן כוסות חלופיות במקרה של נזק.

8. דירוג התנהגותי

  1. ייבא את כל הסרטונים שהוקלטו לתוכנה לניתוח התנהגותי המסוגלת לביצוע כישוט ידני, כגון Behavioral Observation Research Interactive Software (BORIS).
    הערה: דירוג ההתנהגות לא בוצע באופן סמיך (blinded) למיקום השותפים לכלוב, מכיוון שתוויות עם מזהה הסוכן היו ממוקמות מעל כל כוס ונראו בסרטונים, וניתן היה להסיק את מספר הכלוב. המדרגים לא שמו לב באופן פעיל לתוויות הגלויות ולא ידעו את זהות הסוכן החדש והסוכן לזמן קצר. כל המדרגים פעלו לפי הגדרות תפעוליות מוגדרות מראש של התנהגות חקירה וקריטריונים דירוג סטנדרטיים.
  2. הגדר את המטריצה ההתנהגותית לפני הדירוג.
  3. הגדר פרק חקירה (investigation bout) כמיקום של אפו של העכבר הנבדק בטווח של  1 cm מכוס, תוך  הפגנת  יציבת חקירה ממושכת. 
    הערה: כלול פעולות לעיסה וכרסום המופנות לכוס כפרקי חקירה.
  4. בצע כישוט ידני של משך החקירה הכולל עבור כל כוס לאורך שלב מבחן הזיהוי החברתי שנמשך 10 דקות. דרג את קו הבסיס ואת שלב הרכישה (acquisition) לפי הצורך.
    הערה: ניתן להשתמש במעקב תנוחה (pose tracking) אוטומטי עם אזור עניין חצית-מעגלי ברדיוס של 1 cm סביב כל כוס.
  5. ייצא את הנתונים המכוששים לצורך  ניתוח  סטטיסטי לאחר מכן.

תוצאות

בהתאם לפרוטוקול פרדיגמת ארבעת הכוסות, עכברים זכרים מסוג CD-1 הפגינו התנהגות חקירה חברתית שונה בין בני מינם המוכרים לטווח ארוך (בני כלוב), המוכרים לטווח קצר, ובני מינם החדשים (איור 2). עבור כל סוכן, חושב מדד הבחנה (DI) על בסיס השניות שהוקדשו לחקירה של אותו סוכן לעומת הכוס הריקה, אשר חושב כ-(agent − empty)/(agent + empty) במהלך שלב הזיהוי החברתי שנמשך 10-min. מדד זה התפלג נורמלית על פי מבחן Shapiro-Wilk; לכן, השתמשנו במבחנים סטטיסטיים המניחים התפלגות נורמלית של הנתונים. העכברים הפגינו הבחנה גבוהה באופן מובהק כלפי בן המין החדש בהשוואה לבן המין המוכר לטווח קצר (איור 2; novel vs. short-term t(9) = 3.70, Bonferroni-Holm-adjusted p = 0.01). הפרדיגמה חשפה גם כי העכברים הפגינו הבחנה גבוהה באופן מובהק כלפי בן הכלוב המוכר לטווח ארוך בהשוואה לבן המין המוכר לטווח קצר (איור 2; cagemate vs. short-term t(9) = 2.87, Bonferroni-Holm-adjusted p = 0.04). לא נמצא הבדל מובהק בהבחנה בין בן המין החדש לבין בן הכלוב (איור 2; novel vs. cagemate t(9) = -1.13, adjusted p = 0.29), מה שמרמז כי העכברים חקרו באופן מועדף הן את בני המין החדשים והן את בני המין המוכרים לטווח ארוך על פני העכבר המוכר לטווח קצר. זמן החקירה בכל מיקום של כוס במהלך קו הבסיס של הזירה הריקה לא היה שונה בהתבסס על הסוכן החברתי שישב מאוחר יותר במיקום הכוס הספציפי הזה, מה שמאשר כי לא הייתה העדפה מוקדמת לכוס שהשפיעה על תוצאותינו (novel baseline vs. cagemate baseline t(9) = -1.99, p = 0.23; novel vs. short-term baseline t(9) = -1.97, p = 0.23; cagemate vs. short-term baseline t(9) = 0.54, p = 0.60).

בניגוד לכך, עכברות CD-1 לא הראו הבדלים משמעותיים במדד האפליה בין בני-מין זרים, בני-מין מוכרים לטווח קצר ובני-מין מוכרים לטווח ארוך (איור 3). לא נצפו הבדלים משמעותיים בין בני-מין זרים לבני-מין מוכרים לטווח קצר (p = 0.35), בין בני-מין זרים לבני-מין שחלקו כלוב (p = 0.69), או בין בני-מין מוכרים לטווח קצר לבני-מין שחלקו כלוב (p = 0.70). העכברות חקרו באופן נרחב את כל הסוכנים מעל הכוס הריקה, והפגינו דפוס התנהגות מובחן במשימה זו, מה שעשוי לשקף חברתיות רחבה יותר בהשוואה לעכברים זכרים.

באופן דומה, עכברי זכר מסוג C57BL/6 הראו מגמה באותו כיוון, עם הבחנה גדולה יותר כלפי בן-מין חדש מאשר כלפי בן-מין מוכר לטווח קצר. הבדל זה התקרב למשמעות סטטיסטית, אך לא הגיע אליה לאחר תיקון Bonferroni-Holm, מה שמרמז על שונות גדולה יותר בין נבדקים בקבוצת C57BL/6 הגדולה יותר (n = 31) מאשר בזכרים מסוג CD-1 (איור 4; p מותאם = 0.055). לא נצפו הבדלים משמעותיים בין בן-המין החדש לבין בן-הכלוב (p = 0.62) או בין בן-המין המוכר לטווח קצר לבין בן-הכלוב (p = 0.62). תוצאות אלו מעידות כי התנהגות החקירה העזה של בני-כלוב שנצפתה בזכרים מסוג CD1 משתנה בין גזעים ומינים שונים.

כדי לקבוע האם דומיננטיות חברתית תרמה לחקירת בני הכלוב, בוצעו מתאמים בין ציוני דייוויד לסימון בשתן לבין מדד ההבחנה בין בני הכלוב. לא נצפה מתאם מובהק neither בעכברים זכרים מסוג CD-1 (Pearson's r = 0.28, p = 0.44) וגם לא בעכברים זכרים מסוג C57BL/6 (Pearson's r = 0.10, p = 0.57), מה שמרמז כי הדרג החברתי לא השפיע על מדד ההבחנה בין בני הכלוב.

יחד, תוצאות אלו מדגימות כי פרדיגמת ארבעת הכוסות יכולה לזהות חקירה חברתית דיפרנציאלית תוך כדי הערכה בו-זמנית של מוכרות לטווח ארוך ולטווח קצר, וכן חידוש חברתי, בתוך סשן התנהגותי אחד. חשוב לציין כי מין וזן עשויים להשפיע על ההתנהגות במבחן זה.

מחקר התנהגות בעכברים; הגדרת המזה, תהליך זיהוי חברתי, דיאגרמה של שלבי הניסוי.
איור 1: הגדרה ותהליך ניסוי של פרדיגמת ארבעת הכוסות. (A) משמאל, תיבת פרדיגמת ארבעת הכוסות עם ארבע כוסות ריקות מחוררות. מימין, נבדק החוקר את תיבת פרדיגמת ארבעת הכוסות עם ארבע כוסות מחוררות כאשר הסוכנים נמצאים במקומם. התוויות מציינות את זהות הסוכן החברתי כדי לאפשר דירוג התנהגותי מדויק. (B) סכימה התנהגותית ליום 1 של הפרדיגמה. צבעי העכברים מציינים את זהות הסוכנים. שימו לב כי התמונות צולמו עם פלאש של מצלמה, מה שיוצר מראה של זירה בהירה בהשוואה לתאורה של 8–20 lux ששימשה לניסוי. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

גרף עמודי של מבחן העדפה חברתית; מדד אפליה מול אינטראקציות עם חיה חדשה, מוכרת ובן כלוב.
איור 2: העדפה חברתית במודל ארבעת הכוסות בעכברים זכרים מסוג CD-1. מדד אפליה (DI) לבדיקת חיות חדשה, מוכרת לטווח קצר ומוכרת לטווח ארוך (בן כלוב) במהלך שלב הזיהוי החברתי שנמשך 10-min. ה-DI חושב כ-(סוכן – ריק)/(סוכן + ריק). עכברים הפגינו אפליה גבוהה באופן מובהק כלפי חיות חדשות ובני כלוב בהשוואה לחיה מוכרת לטווח קצר (p < 0.05), בעוד שלא נצפה הבדל מובהק בין האפליה של חיות חדשות לאלו של בני כלוב. הנתונים מוצגים כממוצע ± טעות תקנית עבור 10 עכברים. השוואות סטטיסטיות בוצעו באמצעות paired t-tests עם תיקון Bonferroni-Holm להשוואות מרובות. *p < 0.05. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

גרף עמודות של העדפה חברתית עבור נקבות CD1; השוואת מדד הבחנה: חדש, מוכר, בן כלוב.
איור 3: העדפה חברתית בפרדיגמת ארבעת הכוסות בעכברי נקבה מסוג CD-1. מדד הבחנה (DI) עבור חקירת בני-מין חדשים, מוכרים לטווח קצר, ומוכרים לטווח ארוך (בני כלוב) במהלך שלב הזיהוי החברתי שנמשך 10-min. מדד ה-DI חושב כ-(סוכן – ריק)/(סוכן + ריק). לא נצפו הבדלים מובהקים במדד הבחנה בין שלושת הגירויים החברתיים. הנתונים מוצגים כממוצע ± שגיאת תקן של הממוצע עבור 12 עכברים. השוואות סטטיסטיות בוצעו באמצעות מבחני t מזווגים עם תיקון Bonferroni-Holm להשוואות מרובות. *p < 0.05. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

גרף העדפה חברתית בזכרים מסוג C57; נתוני מדד הבחנה; ניתוח של חיה חדשה, מוכרת ובן-כלוב.
איור 4העדפה חברתית במודל ארבע הכוסות בעכברים זכרים מסוג C57BL/6מדד הבחנה (DI) לבדיקת בני מין חדשים, מוכרים לטווח קצר ומוכרים לטווח ארוך (בני הגלוריה), במהלך שלב זיהוי חברתי של 10 דקות. ה-DI חושב כ-(סוכן − ריק)/(סוכן + ריק). נצפתה מגמה של הבחנה רבה יותר בבן המין החדש לעומת בן המין המוכר לטווח קצר, אך היא לא נותרה מובהקת לאחר תיקון בונפרוני-הולם (p = 0.055). לא נצפו הבדלים מובהקים בין חיות חדשות לבין בני קש (cagemates), או בין חיות שהכירו בטווח קצר לבין בני קש. הנתונים מוצגים כממוצע ± שגיאת תקן של הממוצע עבור 31 עכברים. השוואות סטטיסטיות בוצעו באמצעות מבחני זיווג (paired) תבדיקות עם תיקון בונפרוני-הולם (Bonferroni-Holm) להשוואות מרובות. #p < 0.06. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מורחבת של איור זה.

דיון

קיימות שיקולים מרכזיים ליישום פאראדיגמת ארבעת הכוסים כדי למדוד ביעילות ובאמינות דינמיקות חברתיות אלו בהגדרות מעבדה אחרות. הרגלה ביום 0 מפחיתה חקירה של הזירה והכוסים המונעת על ידי חידוש שאינו חברתי, שעלולה אחרת להסוות חקירה חברתית במהלך הבדיקה7,8,9. בקרה מדויקת של משך ההכרות לטווח קצר היא חיונית אף היא, שכן הבדלים קטנים בזמן החשיפה עלולים לשנות באופן משמעותי את דפוסי ההעדפה העוקבים8,9,10. תקופת ההכרות של 10-min נבחרה כדי לבסס זיכרון חברתי חסון לטווח קצר, תוך שמירה על עקביות עם פאראדיגמות של זיהוי חברתי שתוארו בעבר, המשתמשות בתקופות חשיפה קצרות כדי להבחין בין בני-מין מוכרים לחדשים7,8,10. בנוסף, נבחרה תקופת מגורים משותפת של 3–4 שבועות כדי לבסס הכרות חברתית יציבה לטווח ארוך באמצעות מגורים משותפים ממושכים ולא באמצעות חשיפות קצרות חוזרות. משך זמן זה מספק הזדמנות מספקת לאינטראקציות חברתיות מתמשכות ולהיווצרות של הכרות עמידה בין בני הכלוב10. ההבחנה בין תקופת ההכרות של 10-min לבין תקופת המגורים המשותפת של 3–4 שבועות תוכננה במכוון כדי ליצור שתי רמות שונות איכותית של הכרות (עדכנית וארוכת טווח) בתוך אותו מפגש התנהגותי. במהלך הניסוי, נדרש איזון (counterbalancing) של זהות הסוכנים בין מיקומי הכוסות לאורך הניסיונות כדי לשלוט בהטיות מרחביות מולדות בעכברים7,8. שימוש חוזר בעכברי סוכנים לאורך ניסיונות עלול לשנות את רמות הלחץ של הסוכנים, ובכך, את התנהגות החקירה של הנבדק. כדי למזער משתנים מתערבים פוטנציאליים, עכברי סוכנים לא שימשו שוב בתוך יום בדיקה בודד במידת האפשר, וזהות הסוכנים ומיקום הכוסות אוזנו בין הנבדקים. בנוסף, מכיוון שדומיננטיות חברתית עשויה להשפיע על חקירה חברתית, היררכיית הדומיננטיות הוערכה באמצעות דומיננטיות מבוססת טריטוריה ומדדי David. לא נצפתה מערכת יחסים מובהקת בין מדד David לבין מדד ההבחנה בין בני הכלוב בעכברי זכרים מסוג CD-1 ועכברי זכרים מסוג C57BL/6, מה שמעיד על כך שההעדפה שנצפתה לבני-מין מוכרים לטווח ארוך לא הוסברה על ידי מעמד דומיננטי. במהלך הניתוח, נדרשות הגדרות אופרציונליות עקביות של התנהגויות חקירה, ובמיוחד משך החקירה, כדי להבטיח הדירות בין המדרגים והקוהורטות הניסיוניות. אתגר פוטנציאלי אחד העומד בפני כל הפאראדיגמות החברתיות המבוססות על חקירה הוא "אפקט רצפה" (floor effects), זמני חקירה קרובים לאפס המונעים השוואות. עבור זני עכברים המראים רמות נמוכות של חקירה חברתית, הפחתה נוספת של התאורה הנראית ושימוש במעקב וידאו באינפרא-אדום עשויים להפחית חרדה ולהגביר התנהגות חקרנית.

הפרוטוקול מאפשר גמישות ושינויים בהתאם למטרות הניסוי, אך התאמות מסוימות דורשות שיקול דעת מעמיק. חומר הכוס הוא משתנה מפתח במערך הבדיקה. בעוד שפרוטוקול זה משתמש בכוסות פלסטיק מחוררות, כוסות מתכת כבדות עם חורים קטנים יותר עשויות להפחית התנהגויות לעיסה וניסיונות בריחה בהשוואה לכוסות פלסטיק קלות. שימוש בכוסות פלסטיק עלול להגביר התנהגויות מניפולטיביות, כולל חריצות או טיפוס, שיש לנטר ולתעד במהלך הדירוג. גישה חלופית היא להחליף את הכוסות המחוררות במחיצות אנכיות מחוררות וגבוהות, המפרידות בין כל פינה לבין הזירה המרכזית תוך שמירה על תקשורת ריחית ותקשורת חזותית מוגבלת. למרות שעיצוב זה עשוי להפחית עוד יותר את התנהגות הטיפוס, כוסות מחוררות ניתנות להסרה מספקות את היתרון הפרקטי של המרה מהירה של זירת שטח פתוח סטנדרטית למודל ארבע הכוסות ללא צורך בשינויים קבועים. ניתן לצמצם אינטראקציה מופרזת עם הכוסות על ידי הגדלת משקל הכוס, שינוי גודל החורים ושמירה על צבע עקבי כדי להפחית מקורות של הטיה. בנוסף, יש לבצע איזון (counterbalance) של העכברים הפועלים (agent mice) ולא להשתמש בהם שוב במהלך יום בדיקה אחד, כדי להפחית השפעות לא מכוונות של היכרות.

יש להכיר במספר מגבלות של פרדיגמת ארבעת הכוסות. מכיוון שהאינטראקציה החברתית מוגבלת על ידי מחסומים מחוררים, הבדיקה מעריכה בעיקר חקירה שאינה הדדית ויוזמת על ידי הנבדק, המבוססת על רמזים ריחוניים וחזותיים מוגבלים, ולא על מגע פיזי ישיר8,9. יתרה מכך, השימוש בכוסות כמחסום פיזי וחזותי יוצר עמימות פוטנציאלית בפירוש התנהגות החקירה. במקרים שבהם נצפתה חקירה מוגברת של בני הכלוב, במיוחד בזכרי CD-1, נותר לא ברור האם הדבר משקף רק זיהוי חברתי או שילוב של חקירה ומוטיבציה של זיקה (affiliative motivation), כולל התנהגות הקשורה לעזרה כלפי בן-מין מוכר (לדוגמה, ניסיונות לסייע לבן הכלוב להימלט באמצעות לעיסת כוס הפלסטיק). שיקולים אלו מדגישים את החשיבות של פרשנות זהירה, ובמידת האפשר, שימוש בבדיקות התנהגותיות משלימות. יחסי חברה קודמים בין בני הכלוב, כולל היררכיית דומיננטיות, אינטראקציות של זיקה וחוויות חברתיות קודמות, עשויים אף הם לתרום להעדפות החקירה. עם זאת, לא הבחנו בקשר ברור בין דרגת הדומיננטיות לבין התנהגות החקירה של בני הכלוב. אף על פי כן, גורמים אלו עשויים להשתנות בין זנים, תנאי דיור ופרדיגמות ניסוייות, ויש לקחתם בחשבון בעת פירוש העדפות של היכרות ארוכת טווח.

בהשוואה לבדיקות קיימות לזיהוי חברתי, פרדיגמת ארבעת הכוסות מאפשרת השוואה סימולטנית של מספר סוכנים, כגון בן-מין מוכר לטווח ארוך, בן-מין מוכר לטווח קצר ובן-מין חדש, בתוך סשן התנהגותי אחד. פרדיגמות מסורתיות, כגון בדיקות שלושת התאים והביטול-הסרה מהביטואציה (habituation–dishabituation), מעריכות בעיקר העדפה לחידוש לטווח קצר בעקבות תקופות חשיפה קצרות7,8,9,10. מחקרים קודמים שילבו גם שותפים לכלוב לטווח ארוך לצד בני-מין חדשים, כולל פרדיגמות של אינטראקציה חברתית ללא הגבלה וזירות רב-תאיים מותאמות שנועדו להעריך היכרות חברתית17,18. עם זאת, גישות אלו אינן משוות בו-זמנית גירויים חברתיים מוכרים לטווח ארוך, מוכרים לטווח קצר וחדשים בתוך אותה בדיקה. על ידי שילוב שותפים לכלוב לטווח ארוך במקביל לסוכנים לטווח קצר, פרדיגמת ארבעת הכוסות מספקת אמצעי לחקור זיכרונות חברתיים עמידים הנובעים ממגורים משותפים ממושכים. נתונים מייצגים מעכברי CD-1 זכרים ונקבות מדגימים שניתן ליישם את פרדיגמת ארבעת הכוסות בהצלחה בשני המינים, תוך הצגת דפוסי התנהגות ספציפיים למין. באופן דומה, נתונים מייצגים מעכברי CD-1 ו-C57BL/6 מדגימים עוד כי ניתן להטמיע את פרדיגמת ארבעת הכוסות בהצלחה במספר זני מעבדה נפוצים. למרות שזיהוי חברתי והעדפה לחידוש משתנים לעיתים קרובות בין זני עכברים7,19, הדפוס הכללי של הבחנה בהיכרות שנצפה בזכרים של שני הזנים מרמז כי הבדיקה ישימה באופן נרחב. עם זאת, מכיוון שהתנהגויות זיהוי חברתי עשויות להשתנות לפי זן, מין, גיל והקשר ניסיוני, על החוקרים לתקף את הבדיקה במודל החיות הספציפי הרלוונטי לשאלתם. יתרה מכך, בעוד שניתן להתאים פרדיגמה זו לזירה בעלת 4 זרועות או 4 תאים, ביצועה בזירה של שטח פתוח (open-field) מאפשר הפרדה גדולה יותר בין זיכרון ניווט וזיכרון מרחבי לבין זיכרון חברתי. העומס על הזיכרון המרחבי גדול יותר בעת ניווט בין תאים או זרועות נפרדים; לכן, לצורך חקירת מנגנוני זיכרון חברתי, זיכרון מרחבי צריך להיות משתנה חשוב להערכה. Netser et al (2017) דנים אף הם בסייגים אלו בנוגע לזירת בדיקת 3 התאים הטיפית בעודם מציעים חלופה של זירת שני תאים אנלוגית, הממזערת את הצורך בניווט מרחבי20. שיטה זו מתאימה למחקרים הבוחנים את הייצוג העצבי של היכרות חברתית, שינויים אורך-חוצביים (longitudinal) בקוגניציה חברתית, ומצבים שבהם זיכרון חברתי לטווח ארוך עשוי להשתנות באופן סלקטיבי.

גילויים

למחברים אין הצהרות גילוי נאות.

תודות

עבודה זו נתמכה על ידי פרס McKnight Neuroscience ופרס Klingenstein Neuroscience שניתנו ל-NPC.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
תוכנה לדירוג התנהגותיתוכנה אינטראקטיבית למחקר תצפית התנהגותיתגרסה 9.12.7תוכנה לסימון ידני של אירועים
זירת שטח פתוחRafferty Machine and Toolהתאמה אישיתלוח פיברגלס מבני מסוג FRP, זירה מרובעת (49.5 ס"מ x 49.5 ס"מ x 49.5 ס"מ); דפנות שאינן שקופות; אם הזירה שקופה, יש לכסות את הדפנות החיצוניות בנייר כדי למזער הסחות דעת עבור בעל החיים 
מצלמה עליונהLogitechמצלמת רשת למחשב Logitech C920x HD Proמצלמה המסוגלת להקלטת וידאו רציפה; מותקנת מעל מרכז הזירה
כוסות מחוררותחנות Chinco ONG-Chinco-0279מימדי הכוסות: 4.01"L x 4.01"W x 4.52"H; כוסות פלסטיק או מתכת מחוררות, ייתכנו ריבועיות או גליליות
PrismGraph Padגרסה 10.6.0תוכנה לניתוח נתונים; ניתן לבצע באמצעות תוכנות אחרות

מקורות

  1. Wolff JO, Sherman PW, editors. Rodent societies: an ecological and evolutionary perspective. University of Chicago Press; Chicago; 2008.
  2. Thor DH, Holloway WR. Social memory of the male laboratory rat. J Comp Physiol Psychol. 1982;96(6):1000-1006.
  3. Theory of mind and autism: A review. International Review of Research in Mental Retardation. Academic Press; 2000.
  4. Bediou B, et al. Impaired social cognition in mild Alzheimer disease. J Geriatr Psychiatry Neurol. 2009;22(2):130-140.
  5. Green MF, Horan WP, Lee J. Social cognition in schizophrenia. Nat Rev Neurosci. 2015;16(10):620-631.
  6. Bäckman L, Herlitz A. The relationship between prior knowledge and face recognition memory in normal aging and Alzheimer's disease. J Gerontol. 1990;45(3):P94-P100.
  7. Moy SS, et al. Sociability and preference for social novelty in five inbred strains: An approach to assess autistic-like behavior in mice. Genes Brain Behav. 2004;3(5):287-302.
  8. Engelmann M, Hädicke J, Noack J. Testing declarative memory in laboratory rats and mice using the nonconditioned social discrimination procedure. Nat Protoc. 2011;6(8):1152-1162.
  9. van der Kooij MA, Sandi C. Social memories in rodents: Methods, mechanisms and modulation by stress. Neurosci Biobehav Rev. 2012;36(7):1763-1772.
  10. Cum M, et al. A systematic review and meta-analysis of how social memory is studied. Sci Rep. 2024;14(1):2221.
  11. Oliva A, Fernández-Ruiz A, Leroy F, Siegelbaum SA. Hippocampal CA2 sharp-wave ripples reactivate and promote social memory. Nature. 2020;587(7833):264-269.
  12. Oliva A. Neuronal ensemble dynamics in social memory. Curr Opin Neurobiol. 2023;78:102654.
  13. Okuyama T. Social memory engram in the hippocampus. Neurosci Res. 2018;129:17-23.
  14. Hitti FL, Siegelbaum SA. The hippocampal CA2 region is essential for social memory. Nature. 2014;508(7494):88-92.
  15. Dykstra B, Kim P, Lin A, Berman GJ, Murugan M. The intermediate CA1 and CA3 subfields of the hippocampus differentially encode social recognition. bioRxiv. 2025; doi.org/10.1101/2025.10.27.684580.
  16. Rashid M, et al. A ventral hippocampal-lateral septum pathway regulates social novelty preference. eLife. 2025;13:RP97259.
  17. Phillips ML, Robinson HA, Pozzo-Miller L. Ventral hippocampal projections to the medial prefrontal cortex regulate social memory. eLife. 2019;8:e44182.
  18. Medeiros D, Polepalli L, Li W, Pozzo-Miller L. Altered activity of mPFC pyramidal neurons and parvalbumin-expressing interneurons during social interactions in a Mecp2 mouse model for Rett syndrome. J Neurophysiol. 2025;134(6):2070-2085.
  19. Netser S, et al. Distinct dynamics of social motivation drive differential social behavior in laboratory rat and mouse strains. Nat Commun. 2020;11(1):5908.
  20. Netser S, Haskal S, Magalnik H, Wagner S. A novel system for tracking social preference dynamics in mice reveals sex- and strain-specific characteristics. Mol Autism. 2017;8:53.

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

זיכרון חברתיהתנהגות עכבריםמערכות יחסים קצרות טווחפרדיגמת ארבעת הכוסותזיהוי רמת היכרותזיכרון חברתי במכרסמיםזיהוי בני מיןמנגנונים עצביים

מאמר זה פורסם

הסרטון יגיע בקרוב

צרו קשר
המליצו לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.