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Research Article
Allain-Thibeault Ferhat1, Nicolas Torquet2, Anne-Marie Le Sourd1, Fabrice de Chaumont3, Jean-Christophe Olivo-Marin3, Philippe Faure2, Thomas Bourgeron1, Elodie Ey1
1Human Genetics and Cognitive Functions,University Paris Diderot, CNRS UMR 3571, Institut Pasteur, 2Neurophysiology and Behavior,University Pierre et Marie Curie Paris 6, CNRS UMR 7102, 3Bio Image Analysis,CNRS URA 2582, Institut Pasteur
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
マウスの超音波発声は、神経精神障害のマウスモデルにおける発声コミュニケーション障害の遺伝的基盤をモデル化するためのプロキシとして使用されます。本プロトコルは、子マウス(発生全体)および成体マウス(同性相互作用、雄発情雌相互作用)から超音波発声を確実に引き出す3つの実験的状況を説明しています。
マウスは、発達中および成人期のさまざまな状況で超音波発声を発します。これらの音声信号は、現在、音声コミュニケーション障害の遺伝的基盤をモデル化するためのプロキシとして使用されています。自閉症スペクトラム障害などの神経精神障害に関連する遺伝子に変異を持つマウスモデルの発声行動を特徴づけることは、社会的コミュニケーション障害につながるメカニズムを理解するのに役立ちます。ここでは、子犬や成体マウスで超音波発声を確実に引き出すためのプロトコルを提供します。この標準化は、実験設定による研究間のばらつきを減らすのに役立ちます。子犬の隔離呼び出しは、ダムや同腹仔から隔離された個々の子犬から開発全体を通じて記録されます。成人期には、同性間の相互作用(性的要素なし)中に、社会的に動機付けられた男性または女性を未知の同性同性にさらすことにより、発声が記録されます。また、発情した女性に曝露された成人男性の発声を記録するためのプロトコルも提供しています。この文脈では、相互作用には性的な要素があります。これらのプロトコルは、実験用マウスで大量の超音波発声を誘発するために確立されています。しかし、マウスの発声行動には重要な個体間変動性があることを指摘しており、これは最小限の個体数(各条件で少なくとも12人)を記録することで考慮に入れる必要があります。これらの超音波発声の録音は、通話率、声のレパートリー、および通話の音響構造を評価するために使用されます。データは、同期ビデオ録画の分析と組み合わされて、マウスのソーシャルコミュニケーションについてより完全なビューを提供します。これらのプロトコルは、自閉症スペクトラム障害に関連する遺伝子であるProSAP1/Shank2を欠損したマウスの音声コミュニケーション障害を特徴付けるために使用されます。より多くの超音波発声録音は、そのようなデータの交換を促進するために開発されたmouseTubeデータベースでも見つけることができます。
神経精神障害の患者は通常、社会的コミュニケーションの欠損を表示する( 例えば 、自閉症スペクトラム障害、統合失調症、またはアルツハイマー病患者)1。遺伝子操作されたマウスは、より多くのであり、より頻繁に、これらの障害2の遺伝的原因をモデル化するために使用されます。これらのマウスモデルにおいて、社会的コミュニケーションを研究することは、非定型社会的機能不全につながる遺伝子変異のメカニズムを理解するための、新しい治療法をテストするために高い関心があります。マウスは社会的動物であり、嗅覚、触覚、視覚と音響信号を使用して、お互いに通信するので、彼らは社会的コミュニケーションを評価するのに適したモデルです。
マウス超音波発声は、今現在、3,4声帯通信障害の遺伝的基盤をモデル化するためのプロキシとして使用されている(しかし、この種で発声学習の存在は、最近の研究はにargU場合であっても、5,6をまだ議論されて発声学習7)の不在のための電子。実験用マウスは、(参照して見直さ8)、同性社会的相互作用では、男女の社会の性的相互作用に、母子の関係の中での超音波発声を放出することが見出されていると若年若年社会的相互作用9インチ仔マウスは、ダムや同腹子10から分離された生活の最初の2週間の間に分離・コールを発します。男性は時発情メス(または彼女からの尿の合図)11,12の存在下で超音波発声を発します。同性13,14の未知の同種と相互作用する場合、男性と女性は、超音波発声を放ちます。組織とこれらの発声の機能は完全には明らかではなく、さらなる調査が必要です。機能面での現在の知識は、子犬の分離・コール、成人男性vocalizatに向け成人女性の近接の円滑化を聞いた母親における検索行動の誘発に限定されていますイオン15と成人女性発声16を聞い成人男性の増加探索行動。
精神神経疾患のマウスモデルでボーカル通信の異常を特徴づけることは、実験条件の主要な貢献を除外するために標準化された条件で実施されるべきです。同時に社会的相互作用や神経生物学の研究の評価と組み合わせたこのような特徴付けは、様々な遺伝的モデルでマウスの超音波通信の異なる側面への遺伝的寄与に関する知識を向上させる必要があります。長期的に、それは、ヒトにおける社会的コミュニケーションのいくつかの神経生物学的基盤の更なる光を与える必要があります。我々は現在、確実に、実験室でのオスとメスのマウスの両方のために開発中および成人期に超音波発声を引き出すために、単純なプロトコルを提供することを目指しています。このようなプロトコルは、より確実ultrを比較するために記録の標準化を容易にする必要があります株と研究所間asonic発声の排出量。また、マウスの超音波発声の録音との経験を有していない実験室で、このような記録の設定アップを促進すべきです。また、社会的な障害でだけでなく、超音波発声の排出の状況に重要な情報を得るために、成体マウスにおける社会的相互作用の間に同時に収集され、詳細な行動データを用いて超音波発声のデータを結合するために、現在の可能性を強調表示します。このような分析は、マウスの超音波発声の組織と機能に新たな光を当てるます。最後に、我々はまた、mouseTubeデータベース (http://mousetube.pasteur.fr)上の全体の科学界で超音波発声の録音を共有する可能性をアドバタイズします。録音データへのオープンアクセスは、科学者たちは、他のラボに記録されている超音波発声で自分のデータを比較できるようにすることで、マウスの超音波通信に関する知識を高める必要があります(類似のまたは異なる株/プロトコルと)ratories、および/または異なる条件下で記録されたファイルとその分析方法に挑戦します。
倫理の声明:動物を対象とする手順はパスツール研究所、パリでComitéドールEthiqueアン実験ANIMALE(CETEA)のn°89によって承認されています。
1.動物の準備
2.パップアイソレーションコール

3.超音波発声同性ソーシャルインタラクション中
4.男性発声発情女性との相互作用の間に
5.変数抽出します
mouseTubeデータベース 6.ファイルのアップロード
現在のプロトコルでは、我々はProSAP1 / Shank2、自閉症スペクトラム障害(ASD)23-25 に関連する遺伝子を欠損したマウスのボーカル挙動を特徴とします。 ASDは、社会的コミュニケーションの欠損や常同行動1によって特徴付けられます。私たちのShank2 - / -マウスは多動、不安の増大および非定型ボーカル通信18,26を示しました 。 。マウスは、それらの野生型同腹子における典型的な逆U字カーブと比較して、子犬の分離・コールのその排出率の非定型発達のプロフィールを表示Shank2 - - / -確かに、我々はShank2ことに注意/ -マウスでは増加したコールレートを表示しましたP4において、それらの野生型同腹仔( 図2)と比較してP6速度を呼び出す減少。 comparisoにメス- / -我々はまた、Shank2を伴う女性の相互作用に減少したコールレートを観察しました野生型同腹子( 図2)を含む相互作用を有するN。私たちは、5種類のコールカテゴリのレパートリーを調べました。 (P2、P6とP10ここで例えば)仔の間で異なるように思われ、大人( 図3)。遺伝子型関連の相違点は、主に成人期に有意でした。 - / -大人Shank2伴う社会的相互作用の間、C57BL / 6Nの女性と男性または女性を、より短い通話や非構造化の呼び出しは、それらの野生型同腹仔( 図3DおよびE)を含む相互作用と比較して記録しました。 Shank2 + / +メス( 図3E)を含む相互作用と比較して、女性- / -それほど複雑コールと周波数は電話も大人Shank2を含むC57BL / 6Nの女性との相互作用中に記録されたジャンプします。最後に、我々はまた、手動で音響の変数を測定しました。有意な遺伝子型関連の相違デュはありませんでしたリングの開発。対照的に、成人Shank2が関与する相互作用の間に記録されたコールの継続時間は、 - / -メスは、その野生型同腹仔( 図4A)を含む相互作用の中に記録されるものよりも短かったです。また、超音波発声のピーク周波数が重要な遺伝子型関連の相違26せずに子犬の開発中に増加したことを強調しました。 Shank2が関与する相互作用の間に- / - C57BL / 6Nの女性と男性または女性は、超音波発声は、それらの野生型同腹仔( 図4B)が関与する相互作用の中に記録されたコールと比較して低いピーク周波数を持っていました。
また、本プロトコルはMiceProfiler(ICYソフトウェア、研究所過去から抽出された行動データにオーディオ録音からのデータを組み合わせることにより、超音波発声の放出の文脈を検討することができユーロ、パリ)。動物が接触し、新コーナーの肛門性器領域を盗聴より具体的には、乗員にいたとき、例えば、雌同士の相互作用で、ほとんどの超音波発声は放出された、あるいは少なくとも乗員が新コーナーの後ろにあります。乗員が新コーナー( 図5、上パネル)に近づいた時に、マウスはまた、多くの超音波発声を発せられました。 - / -マウス乗員が野生型マウスであったときよりも(新コーナーの肛門性器領域にスニッフィング、 例えば )新コーナーと物理的に接触していた乗員Shank2が時より少ない発声を記録しました。それは野生型マウスであった場合よりもマウス- / -新コーナーの後ろに乗員がShank2をしたときに以下の発声がトリガされました。より多くの発声はまた、変異体( 図5、下のパネル)よりも新しいコーナーが乗員マウスの視野にいたときに記録され、より多くのように野生型でました。
キープtogether.withinページ= "1">:FO S = "jove_content" 
図2:開発中および成体のオスとメス Shank2 における超音波発声の排出率 - / - マウスおよび野生型同腹子仔の割合呼び出します(2日毎P2からP12に、N = 18-19 Shank2 + / +、 n = 15-16 Shank2 - / - )と成人男性発情メスの相互作用(N = 15 Shank2 + / +の間に、N = 16 Shank2 - / - )と雌同士の相互作用(N = 15 Shank2 + / +、N = 13 Shank2 - / - )は、野生型マウス(左パネル)およびShank2 - / -マウス(右パネル)。データは平均値として提示されている+/- SEM及び個々の点(非対ウィルコクソンのテスト:* p <0.05、** P <0.01、*** P <0.001)。ge.jpg "ターゲット=" _空白 ">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図3:Shank2のボーカルレパートリー - / - マウスと野生型同腹子 P2仔によって放出された五つの異なるコール・タイプの割合(; N = 20 Shank2 + / +、N = 18 Shank2 - / - )、P6仔。 (B; N = 19 Shank2 + / +、N = 18 Shank2 - / - )、P10仔(C; N = 20 Shank2 + / +、N = 18 Shank2 - / - )、発情メスと成人男性(D ; nは= 16 Shank2 + / +、N = 16 Shank2 - / - )と成人女性、別の女性(Eであり; n = 15 Shank2 + / +、N = 13 Shank2 - / - )は、野生型マウス(左パネル)およびShank2で- / -マウス(右のパネル)。 :(* P <0.05、** P <0.01、*** P <0.001カイ二乗検定)。データは平均+/- SEMおよび個々の点として表示されている。この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図4:Shank2における超音波発声から抽出されたアコースティック変数 - / -すべてのコールタイプのマウスと野生型同腹子 (A)期間は、P2仔(N = 20 Shank2 + / +、N = 18 Shank2によって放出された混乱します- / - )、P6仔(N = 19 Shank2 + / +、N = 18 Shank2 - / - )、P10仔(N = 20 Shank2 + / + Shank2 - / - )、大人の発情メスとオス(N = 16 Shank2 + / +、N = 16 Shank2 - / -別の女性との)および成体の雌(N = 15 Shank2 + / +、 n = 13 Shank2 -野生型マウスにおける)(左パネル)およびShank2 - / - / -マウス(右パネル)。すべてのコールタイプで測定(B)最大ピーク周波数は、別の女性(同じNsの上記のような)との発情メスと成人女性とP2仔、P6仔、P10仔、成人男性で混乱しました。データは平均として提示されている+/- SEMおよび個々の点を(非対になったウィルコクソンのテスト:* P <0.05、** P <0.01、*** P <0.001)。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図5:コンテキストメス-メスの成体の社会的相互作用におけるマウスの超音波発声の発光のC57BL / 6NマウスとShank2 + / +を含むペアによって放出された超音波発声の割合(N = 16、A)とShank2を含むペア- 。/ -とC57BL / 6Nマウス(N = 13、B)行動イ ベント(赤:乗員、緑:新コーナー):次のタイプの中に社会的接触、乗員のマウスから口-経口接触、肛門性器スニッフィング、ano-乗員の背後に新コーナーマウスからスニッフィング性器、新コーナーの後ろに乗員、新コーナー、乗員の不動、乗員からの新コーナー、アプローチの不動&新コーナーから新コーナー、アプローチから脱出&乗員新コーナーの視野の乗員、乗客の視野での新コーナー、新しいコーナ以下、乗員、アプローチから脱出&乗員、アプローチから逃れる&新コーナーからの脱出。データは、pです憤慨、平均+/- SEM及び個々の点(非対ウィルコクソン検定:* p <0.05、** P <0.01)。未発表のデータ。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
| コールタイプ | 説明 |
| ショート | 期間≤5ミリ秒と周波数範囲≤6.25kHzの |
| シンプル | 周波数範囲で一方向のみで期間> 5ミリ秒と周波数範囲≤6.25キロヘルツ(フラット)、または周波数変調(上方または下方)> 6.25 kHzの |
| 複雑な | 周波数の複数の方向及び周波数範囲> 6.25キロヘルツで変調(変調)、または1つ以上の追加の周波数Cの封入creationCompleteコンポーネント(高調波または非線形現象が、飽和なし)が、周波数範囲に制限なし(複雑な) |
| 周波数ジャンプ | 1ジャンプ(1周波数ジャンプ)の包含またはそれ以上のジャンプ(混合)で、連続した周波数成分間の時間差なしで周波数(周波数は、他のジャンプ)や純音コール内の任意のノイズの多い部分なし |
| 体系化されていません | 全く純粋なトーン成分の識別可能なありません。 「騒々しい」コール |
表1:マウスの超音波発声の5種類の特性マウスの超音波発声内の5つの異なるコールタイプを決定するために使用される持続時間、周波数範囲、周波数変調と周波数ジャンプの基準の例。
著者らは開示するものは何もない。
マウスの超音波発声は、神経精神障害のマウスモデルにおける発声コミュニケーション障害の遺伝的基盤をモデル化するためのプロキシとして使用されます。本プロトコルは、子マウス(発生全体)および成体マウス(同性相互作用、雄発情雌相互作用)から超音波発声を確実に引き出す3つの実験的状況を説明しています。
この作業は、フランス財団、ANR FLEXNEURIM [ANR09BLAN034003]、ANR [ANR- 08-MNPS-037-01-SynGen]、Neuron-ERANET (EUHF-AUTISM)、オレンジ財団、フォンダ・メンターレ財団、フランス財団、ベッテンコート・シューラー財団の支援を受けました。本論文につながった研究は、欧州連合(EU)の第7次フレームワークプログラム(FP7/2007-2013)からの財政的貢献とEFPIA企業の現物寄付で構成される、助成金契約番号115300に基づくInnovative Medicine Initiative Joint Undertakingの支援も受けています。原稿について有益なコメントをくださったJulie Lévi-Strauss氏と、原稿を著しく改善したコメントをいただいた6人の匿名の査読者に感謝します。
| 針 0.3mm x 13 mm [30 G 1/2"] | BD Microlance | 304000 | - |
| 緑のタトゥーペースト | ケッチャムマニュファクチャムマニュファクチャム株式会社、オタワ、カナダ | 329AA- | |
| 温度計 | フィッシャーブランド、ウォルサム、米国 | 4126 (W255NA) | - |
| 自作防音室 (子犬) | パスツール研究所、パリ | - | 音響フォーム + プレキシガラス; 内寸 (幅 x 高さ x 奥行): 32 cm x 33 cm x 32 cm |
| 小さな表面サーミスター+シングルプローブ熱電対 | ハーバード装置 | 599814+ | |
| 601956臭いのないペン | など:水で作られたジョット | インク、洗える:これらのペンは赤ちゃんのために設計されています | |
| エタノールアブソリュート(100%) | シグマアルドリッチ、 Saint-Quentin Fallavier、フランス | 24103 | 希釈 1/10 |
| コンデンサー超音波マイク Avisoft-Bioacoustics CM16/CMPA | Avisoft Bioacoustics、ベルリン、ドイツ | #40011 | Avisoft company |
| Ultrasound Gate 416H | Avisoft Bioacoustics、ベルリン、ドイツ | #34163 | サウンドカード |
| Avisoft レコーダー USGH | Avisoft Bioacoustics、ベルリン、ドイツ | #10301; Windows | Vista、7 および 8 |
| Avisoft SASLab Pro | Avisoft Bioacoustics、ベルリン、ドイツ | #10101、10111、#10102、10112 の録音ソフトウェア。 | Windows 10、8.1、8、7、Vista(Boot Camp、Parallels、または同様の仮想化ソフトウェアを実行しているIntelベースのApple Macintoshを含む)。 |
| Boot Campを実行しているラップトップまたはApple Macintosh | - | Windows 10、8.1、8、7、またはVistaを実行している。Apple Macintoshの場合、Boot Campは、メモリの制約により、Parallelsなどの仮想化ソフトウェアよりも好まれ | |
| ロック、チャッツウッド、アメリカ | HPL932D | ロック&ロックスタッカブル気密コンテナラウンド700 ミリリットル;カバーなしで使用してください。寸法: 9 直径 cm 、高さ 10 cm | |
| PBS 1x (pH = 7.4) | Gibco (Life Technologies) | 10010-023-slides | |
| Menzel-Gläser、Thermo Scientific | J1800AMNZ | Superfrost Plus | |
| May-Grünwald溶液500ml | RAL Réactifs、マルティヤック州、フランス | 320070-0500-Giemsa | |
| R 500 ml | RAL Réactifs, Martillac, France | 720-1107 | diluted 1/20 in phosphate buffer solution |
| phosphate buffer solution (self-made) | - | - | pH = 7, 0.1 M: 39 ml NaH2PO4 0.2 M + 61 ml Na2HPO4 0.2 M + 100 ml H2O (最終容量: 200 ml) |
| テストケージ | Institut Pasteur, | Paris-50 | x 25 cm、30 cmの高さ;プレキシガラス自 |
| 作防音室(アダルトレコーディング) | Institut Pasteur, | Paris-acoustic | foam + PVC; 内寸 (W x H x D): 66 cm x 90 cm x 46 cm |
| video camera | From Noldus Information Technologies, Wageningen, The | Netherlands-high-resolution CamTech Super-Hi-Res video camera; 25 fps | |
| EthoVision XT | Noldus Information Technology、ワーヘニンゲン、オランダ | http://www.noldus.com/animal-behavior-research/products/ethovision-xt | ビデオ取得ソフトウェア |
| Bio Image Analysis, Institut Pasteur, Paris | http://icy.bioimageanalysis.org/plugin/Mice_Profiler_Tracker | のビデオ取得ソフトウェアMice Profiler Tracker プラグイン | 社会的相互作用中の行動イベントを分析するための追跡ソフトウェア |