社会的条件下でのラットの運動性能の速度および精度を測定する手順について説明する。このプロトコルにより、1回の実験でモータ性能の速度と精度に対する他者の存在の影響を調べることができます。
方法論記事
社会的条件下でのラットの運動性能の速度および精度を測定する手順について説明する。このプロトコルにより、1回の実験でモータ性能の速度と精度に対する他者の存在の影響を調べることができます。
我々の知るうところによれば、動物の性能の正確性に対する単なる存在の影響を調べた研究はない。そこで、ラットの運動性能(速度と精度)を社会的な状態で測定する実験的なタスクを開発しました。ラットは滑走路上を走り、滑走路の端でレバーを引き下げる訓練を受けました。試験では、ラットは、レバー(ペアまたは社会的状態)を超えて、単独でタスクを単独で行うか、または同盟国のラットの存在下で行った。パフォーマンス速度の指標として、走り始め、滑走路を走り、レバーを引き下げるのに必要な時間を測定しました。パフォーマンス精度の指標として、ラットが最初の試み中にレバーを引き下げることができる試行回数をカウントしました。分散の一方通行および双方向繰り返し測定分析を使用して、データを分析しました。このランアンドプルタスクにより、1回の実験でモータ性能の速度と精度の両方に対する別のコンディ縮性の存在の影響を調べることができました。結果は、ラットが単一のセッションよりもペアセッションでより速く、しかしより正確にタスクを実行することを示しました。このプロトコルは、ラットの運動性能の速度と精度に対する単なる存在の影響を調べる有効な動物モデルであろう。
オールポート1は「社会的円滑化」を「同じ動きをする他者の視覚や音からの反応の増加」と呼んで以来、社会状況が人間や動物に与える影響は長い間調査されてきた。2.オールポート1は社会情勢(共同行動または単なる他の存在)を区別しませんでしたが、他の存在が単にパフォーマンス速度または周波数3、4に影響を与えることが示されています。、5,6.さらに、動物では、他の特異的な単なる存在は、ラット7、8および単純な間にレバープレスタスク中に高い応答速度またはより高い応答速度をもたらす認知タスク9.
ヒトにおいては、社会的状況が応答頻度または速度だけでなく、性能10の精度にも影響を及ぼすことが示されている。ボンドとTitus11によるメタ分析に基づいて、Strauss12は、社会的円滑化に関する研究で使用される状況は、使用されるタスクの特徴に応じて異なる効果を持つだろうと主張しました。特に、身体を正確にコントロールし、ある程度のスピードで実行する能力に高い要求を課すタスクを使用した場合、パフォーマンスの低下が予想されます(性能の正確さ)13.
カップル研究14、15を除いて、しかし、動物の社会的円滑化に関するほとんどの研究は、パフォーマンスの正確さに焦点を当てていない。例えば、高野とウケゾノ16は、熟練した到達タスク17を用いてラットにおける単なる存在の効果を調べた。彼らはネズミが振り向いて、前肢を使って棚の報酬ペレットをつかむ必要がありました。著者らは、タスクがパフォーマンスの正確さの指標を提供できるにもかかわらず、パフォーマンスの速度のみを報告しました。逆に、小倉と松島14は、ひよこの走行速度だけでなく、ペッキング精度に対する共作用の影響を調べた。その結果、ペッキング精度が低く、協調状況では単独の状況よりも走行速度が高かったことが示された。
小倉と松島14は初めて行動の質的側面に焦点を当てたが、彼らの研究は共作用の効果についてであった。共同行動を含むほとんどの社会的状況は、必然的に別の存在を意味する。共同作用に特有の効果を調べるには、単なる存在の影響と、単なる行動の効果を個人のパフォーマンスに対する影響とを解離することが不可欠である。しかし、研究は単なる存在の影響を調査しなかった。我々の知るうところによれば、動物の性能の正確性に対する単なる存在の影響を調べた研究はない。
高野とウケゾノの研究16で使用されるタスクを修正し、単なる存在が性能速度と精度の両方に及ぼす影響を評価しました。この方法により、1回の実験でラットのパフォーマンス精度と性能速度に対する社会状況、特に単なる特異性の存在が、パフォーマンス精度と性能速度に及ぼす影響を調べることができます。
この実験プロトコルは、同志社動物実験委員会によって承認されました。
注:光の期間中にすべての実験セッションを行います。
1. 動物
2. 装置
注:装置の概要を図1に示す。本装置は、以前の研究16、17を参照して開発され、改変された。

図1:このプロトコルで使用される装置の概略図。中央のパーティションは、ボックスを 2 つのフィールドに分割します。箱の両側にギロチンドアがあり、ドアは開始区域および滑走路にフィールドを分割する。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

図2:装置の中央仕切り。ラットはバーをつかみ、パーティションのスリットを通してレバーを引っ張ることができます。ペレットディスペンサーのスイッチはレバーの下にセットされ、1つのレバープルアクションは1つのペレットの配達をもたらす。このフィギュアは関口と畑12から変更されています。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
3. 手続き

図3:実験手順のフローチャート。被験者ラットは、この順序でトレーニングフェーズとテストフェーズを通過します。このフィギュアは関口と畑12から変更されています。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

図4:各試験条件の説明。単一段階では、被験者ラットはタスクを単独で実行した。ペアフェーズでは、連合軍のラットを被験者のラットと反対側の滑走路に配置します。パーティションの前の透明な壁は、連合軍のネズミがレバーにアクセスするのを妨げます。このフィギュアは関口と畑12から変更されています。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
注:テスト フェーズには、単一またはペアの 2 つの条件のセッションが含まれます (図 4)。単一の条件では、ラットはタスクを単独で実行します。つまり、試用版は、ランアンドプル シーケンスのトレーニングセッションと同じです (セクション 3.6)。ペア条件では、連合ラットは箱の反対側に存在する。コンフェデレートラットは、パーティションの前に明確なアクリル壁のためにレバーにアクセスできません。
4. データ分析

図5:パフォーマンス速度の指標の測定。(a)開始待ち時間:ドアの開口部から最初のセンサーでのラットの到着までの持続時間。(b)走行時間:最初のセンサーでのラットの到着から2番目のセンサーでの到着までの持続時間。(c)レバープル待ち時間:2番目のセンサーでのラットの到着からレバープル応答の完了までの持続時間。このフィギュアは関口と畑12から変更されています。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
ランアンドプルシーケンスのトレーニングフェーズ
図6は、ランアンドプルシーケンスのトレーニングフェーズからの平均(SEM)スコアの平均±標準誤差を示しています。平均初ヒット率(図6A)は、トレーニングフェーズの前半に徐々に増加し、その後約85%で停止した。分散分析の結果、セッション数の主な効果が有意であったことが示された(F(7,63)= 3.74、p= 0.002、ε 2G = 0.211)。 複数の比較では、後者の4つのセッション(すべてのp値> 0.60)の間に有意な差がないことが明らかになりました。

図 6: ランアンドプルシーケンスのトレーニングフェーズのセッションからの平均± SEM スコア。(A)パフォーマンス精度のインデックス。(B)パフォーマンス速度の指標。このフィギュアは関口と畑12から変更されています。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
同様に、パフォーマンス速度のインデックス (図 6B; 開始待ち時間、実行時間、およびレバープル遅延) は、最初の 4 つのセッションの間に連続的に減少し、すべての値は後者の 4 つのセッションの間で約 600 ミリ秒で安定しました。すべてのインデックスについて、ANOVA はセッション数の主な効果が有意であることを示しました (開始待ち時間: ( (F(7,63) = 6.21、 p < 0.001、 ε2G = 0.279; 実行時間: (F(7,63) = 3.98, p = 0.001,ε2G = 0.170;レバープル待ち時間: (F(7,63) = 11.85, p < 0.001, ε2G = 0.350)セッションによる複数の比較では、すべてのメジャー (すべてのp値 > 0.12) の後者の 4 つのセッションの間に有意な差は生じものになっていません。
図7は、試験段階におけるセッションからの平均±SEMスコアを示す。パフォーマンス精度の指標に関しては、ペアフェーズの最初のヒット率(図7A)は単相よりも低かった。さらに、第2段階の最初のヒット率は、2つの条件の第1段階よりも高かった。ANOVAの結果は、条件の有意な主効果を示しました (F(1,9) = 6.25, p = 0.034, ε2G = 0.114) と位相 (F(1,9) = 14.1, p = 0.005, ε2G = =0.147)が有意ではなかったが(F(1,9)= 0.15、p = 0.703、ε 2G = 0.002)。

図 7: テストフェーズのセッションからの平均 ± SEM スコア。パフォーマンス精度の指標(A: ファーストヒットレート) とパフォーマンス速度の指標(B: 開始待ち時間、C : 実行時間、および D: レバープル遅延) p < 0.001, ** p < 0.01, * p < 0.05.このフィギュアは関口と畑12から変更されています。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
パフォーマンス速度のインデックスに関しては、ペアフェーズ(図7B)の開始待ち時間は単一フェーズよりも短かった。ANOVAの結果は、開始待ち時間に対して、条件の主な効果のみが有意であった(F(1,9)=23.1、p =0.001、ε 2G = 0.065)、フェーズと相互作用の主な効果は有意ではなかった(( フェーズ: F(1,9) = 0.03, p = 0.878, ε2G < 0.001;相互作用: F(1,9) = 0.002、 p = 0.970、ε 2G < 0.001)同様に、レバープル待ち時間の条件間に差が認められた(図7D)。開始待ち時間と同様に、レバープル待ち時間に対して、ANOVAは条件の有意な主効果を示しました(F(1,9) = 23.3、p = 0.001、ε 2G = 0.183)。 フェーズの有意な主な効果はなかった (F(1,9) = 2.72, p = 0.133, ε2G = 0.028) と相互作用 (F(1,9) = 1.07, p = 0.327, ε2G = =0.002) 実行時間に対して有意な影響はなかった(図 7C,条件: F(1,9) = 3.03, p = 0.116, ε2G = 0.004; 位相: F(1,9) = 4.46, p =0.063, ε2G = 0.010;相互作用: F(1,9) = 0.29, p = 0.602, ε2G < 0.001)

図1:このプロトコルで使用される装置の概略図。中央のパーティションは、ボックスを 2 つのフィールドに分割します。箱の両側にギロチンドアがあり、ドアは開始区域および滑走路にフィールドを分割する。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

図2:装置の中央仕切り。ラットはバーをつかみ、パーティションのスリットを通してレバーを引っ張ることができます。ペレットディスペンサーのスイッチはレバーの下にセットされ、1つのレバープルアクションは1つのペレットの配達をもたらす。このフィギュアは関口と畑12から変更されています。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

図3:実験手順のフローチャート。被験者ラットは、この順序でトレーニングフェーズとテストフェーズを通過します。このフィギュアは関口と畑12から変更されています。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

図4:各試験条件の説明。単一段階では、被験者ラットはタスクを単独で実行した。ペアフェーズでは、連合軍のラットを被験者のラットと反対側の滑走路に配置します。パーティションの前の透明な壁は、連合軍のネズミがレバーにアクセスするのを妨げます。このフィギュアは関口と畑12から変更されています。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

図5:パフォーマンス速度の指標の測定。(a)開始待ち時間:ドアの開口部から最初のセンサーでのラットの到着までの持続時間。(b)走行時間:最初のセンサーでのラットの到着から2番目のセンサーでの到着までの持続時間。(c)レバープル待ち時間:2番目のセンサーでのラットの到着からレバープル応答の完了までの持続時間。このフィギュアは関口と畑12から変更されています。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
このタスクは、モータ性能の速度と精度に対する他者の単なる存在の影響を評価することを可能にします。ここに報告される効果サイズは十分に大きくなります。我々は、ε2(この実験ではε2とε2Gの間に大きな差はなかった)を再計算し、これらの効果サイズは中(ε2 > 0.06)または大(ε)とみなされます。 2 > 0.14) コーエン18によって提示された基準に従って.このため、本研究で見られる違いは有意義で信頼性が高いと考えました。実験の結果は、人間4、10の研究の結果とほぼ一致し、小倉と松島の研究14の結果は、走行の速度と精度に対する共作用の影響を調べた。ひよこのペッキング動作。人間の社会的円滑化に関する研究は、行動の速度と正確さの両方に対する社会条件の影響を調査したが、動物のほとんどの以前の研究は、パフォーマンスの精度に対する単なる存在の影響を調査していない。本明細書に提示されるプロトコルは、単なる存在がモータ性能に及ぼす影響を調査するためのより良い動物モデルを提供する。
制限として、ペアでの最初のヒット率と単一条件の差は、練習の効果として解釈することができます。おそらく十分な訓練にもかかわらず、ラットの性能を改善する余地があるかもしれません。ランアンドプルシーケンスのトレーニングフェーズの最後の4つのセッションでは、パフォーマンスの精度とパフォーマンス速度の指標にこれ以上の変化はありませんでした。しかし、テスト段階では、最初のヒット率は継続的に増加しました。この増加は、実践の効果として解釈されるかもしれません。さらに、この実験設計(A-B-A-B設計)は、条件の影響から実践の効果を排除することはできません。今後の実験では、(1)A-B-B-A設計またはその他の適切な実験計画を使用して実践の効果を排除し、(2)ラン・アンド・プル・シーケンスのトレーニングフェーズを延長することを検討する必要があります。
このプロトコルは、主題間の設計を持つ研究で使用できますが、質問に対する答えは「どちらのデザインが適切ですか?被験者内または被験者間で??一般に、被験者間設計を用いて行われる研究では、この研究で観察される可能性のある実践効果を除外することができます。しかし、被験者間の設計は、1つの研究のためにより多くの動物とより多くの時間を必要とします(すなわち、この記事のプロトコルを使用する場合、1つの装置を使用して1日にすべてのラットをテストするために1日あたり7−8 hが必要になります)。被験者内設計を用いて研究を行えば、1回の研究に必要な動物の数と時間を減らすことができますが、実験者は実践の効果を制御する必要があります。実験者が実験計画を選択する前に、時間とコストを慎重に検討する必要があります。
マイナーな変更により、このタスクは、ミラー10およびラットの性能速度および性能精度に対するヒトで研究されている他の社会的状況による共同作用または社会的円滑化の効果を調査するために適用することができる。協調作用の効果を調えるには、中央の仕切りにあるレバーを2つのレバーに分け、各レバーを箱の片側で引っ張ることができるようにレバーを配置します。ミラーを使用する効果を調べるために、ボックスの連合国側のアクリルクリアウォールを鏡に変更します。同様に、不透明な壁の後ろに見えない連合の影響を調べることができます。これらの改変を用いての今後の研究は、種間の運動性能の多面的な比較による社会的円滑化の総合的な理解に寄与する。
著者は何も開示していない。
本研究は、日本学術振興会の「科学研究助成」(助成番号:JP18J10733)の支援を受けています。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 45 mgダストレス精密ペレット げっ歯類、精製 | バイオサーブ。 | F0021 | |
| Arduino Mega 2560 REV3 | Arduino S.r.l. | なし | |
| フィーダー付きペレットディスペンサー(ラット) | ハーバード装置 | 76-0353 | |
| パワーDVD 14 | サイバーリンク | なし | フレーム単位での再生を可能にする適切なビデオ再生プログラムを使用してください。 |
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