우리는 얼룩말 핀치에서 노래 기본 설정을 평가하는 기술을 설명합니다. 여성은 두 챔버 케이지에 배치되고 노래 선호도는 두 번째 챔버에서 다른 노래를 트리거하는 것과 비교하여 한 챔버 내의 농어에 착륙하여 한 곡의 재생을 트리거하는 횟수로 측정됩니다. 농어 착륙은 적외선 센서를 사용하여 계산됩니다.
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정오 공지
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요약
초록
작동 식 컨디셔닝 패러다임은 여성 얼룩말 핀치의 노래 기본 설정을 테스트하는 데 사용됩니다. 핀치는 연결 개구부와 두 챔버 케이지에 배치하고 각 챔버 내에서 농어에 착륙하여 노래에 대한 자신의 선호를 나타냅니다. 각 농어 위의 광전 센서에서 적외선 빔을 차단함으로써 새는 케이지의 양쪽에 있는 스피커를 통해 노래의 재생을 활성화합니다. 자유롭게 사용할 수있는 소프트웨어는 각 농어에서 노래 재생을 트리거하는 데 사용됩니다. 각 동물의 노래 선호도를 결정하기 위해, 그녀의 챔버 환경 설정은 먼저 그녀가 각 농어에 착륙 할 때 어떤 노래 재생을 트리거하여 식별됩니다. 이 챔버 환경 설정은 다음 그녀의 노래 환경 설정에 비해. 기본 설정이 실제인지 확인하기 위해 최소 활동 임계값이 설정됩니다. 이 방법을 사용하여, 우리는 짝을 이루는 여성이 파트너의 노래를 선호한다는 것을 보여줍니다. 이 방법은 노래 선호도의 형성 및 유지 보수에 도파민의 기여를 이해 하는 데 사용 되었다.
서론
생물학의 근본적인 질문 중 하나는 동물이 어떻게 친화성 유대관계를 형성하는가하는 것입니다. 특히, 이러한 유대가 만들어지고 이러한 기본 메커니즘이 척추 동물 종에 걸쳐 보존되는 신경 메커니즘은 무엇입니까? 대초원 vole는 쌍 결합 형성에 중요한 신경 전달 물질 시스템의 일부에 단서를 주었다1,2,3. 특히, 도파민은 핵 accumbens에 있는 수용체를 통해서 작용하는 남성과 여성 voles 둘 다에 있는 파트너특혜를유도할 수 있습니다4,5. 파트너 선호도 형성 및 유지 보수의 기본 원칙이 진화적으로 보존되는지 여부는 불분명합니다.
일부일처제는 포유류6보다조류에서 더 흔하다. 따라서 조류에서 다른 종에 대한 친화성 행동의 메커니즘을 비교하는 것은 보존 된 신경 기초를 이해하는 데 중요합니다7,8,9. 일반적으로, 송버드의 많은 종에 걸쳐, 남성 노래는 남성 피트니스의 정직한 지표역할을하는 것으로 생각된다10,11. 남성 얼룩말 핀치 송버드는 동료를 유치하고 일부일처 쌍의 형성에 영향을 노래12,13. 따라서, 노래는 이러한 조류에서 파트너 의 선호도를 결정하는 데 사용할 수 있습니다.
여성이 파트너의 노래에 대한 선호를 형성하는 메커니즘은 알 수 없습니다. 옥시토신의 조류 상동체인 메소토신은 핀치14,15에서쌍 결합 형성에 중요한 역할을 하는 것으로 보입니다. 또한, 도파민은 또한 쌍 결합 형성9,16,17,18에서역할을 하는 것으로 나타났다. 예를 들어, 도파민 수준은 쌍 대 쌍 핀치9의핵 accumbens에서 더 높습니다.
쌍 결합 형성 및 유지 보수에 대한 신경 전달 물질 시스템의 역할을 연구하기 위해, 우리는 노래 재생을 트리거적외선 센서가 장착 된 작동 테스트 패러다임을 사용하여 노래 선호도를 측정19. 노래 재생 비율은 남성이 노래에 대한 여성의 선호도를 확인했습니다. 작동 컨디셔닝 작업 전에, 각 여성은 '짝을 이루는 여성'에 대한 그녀의 파트너와 함께 무반향 챔버에서 최대 48 시간 동안 격리되었거나 익숙하지 않은 남성과 '짝이없는 여성'에 대해 격리되었습니다. 노래 선호도에 도파민의 효과 테스트 하기 위해, 짝이 없는 여성 익숙하지 않은 남성과 격리 하는 동안 D2R 도파민 주 작동 근으로 두 번 처리 했다. 이 행동 패러다임은 이전 연구19,20을 기반으로하고 학부 생에 의해 연구 할 수 있습니다.
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프로토콜
모든 실험은 NIH 지침에 따라 W.M. Keck 과학부의 기관 관리 및 사용 위원회에 의해 승인되었습니다. 사용된 모든 동물은 성인 (>90 일 포스트 해치)이었다.
1. 오페라 컨디셔닝 챔버 의 건설
- 두 개의 동일한 챔버로 구성된 테스트 케이지를 구축, 15 x 15 x 17 인치3 각각(그림 1A). 챔버 사이의 케이지 중심에서 2.5 인치 떨어진 작은 4.5 x 6 인치2 창을 절단하여 농어 근처의 케이지 측면에 작은 문 (각 챔버입구)을 만듭니다. 선반의 별도의 조각을 사용하여 창을 덮는 문을 만듭니다.
참고: 케이지는 모든 주택 개선 상점에서 얻을 수있는 옷장에 대한 와이어 선반으로 만들어집니다. 도어의 힌지는 지퍼 타이로 만들 수 있습니다. - 와이어 커터로 선반을 잘라 두 챔버 사이에 4 x 6 인치2 개구부를 만들어 새가 챔버 사이를 이동할 수 있도록합니다.
- 각 챔버에서 케이지의 중심에서 11 인치 농어를 놓고 케이지의 바닥에서 6 인치를 놓습니다. 테스트중인 조류의 유형에 적합하고 케이지의 폭에 걸쳐있을 것입니다 어떤 농어를 사용합니다.
- 광전 센서의 방출기와 수신기를 농어의 각 끝 바로 위에 케이지에 놓습니다. 지퍼 타이를 사용하여 센서를 농어 위의 와이어에 테더합니다.
참고: 센서를 단단한 지지대(예: 혀 누압기)에 배치하면 센서가 와이어 케이지에서 비틀어지고 정렬되지 않도록 할 수 있습니다. 적외선(IR) 빔을 수동으로 파괴하여 각 실험 전에 센서의 배치를 테스트하는 것이 중요합니다. 센서가 올바르게 정렬되지 않으면 새가 노래를 트리거하지 않거나 농어에 착륙하는 것이 여러 이벤트로 계산될 수 있습니다. - 동물이 두 측면 챔버 사이에 자유롭게 이동할 수 있도록 충분한 조명을 제공하기 위해 케이지의 상단에 언더 캐비닛 LED 조명을 배치합니다.
- 각 농어 옆에 새 씨앗과 물을 놓습니다.
- 각 챔버의 양쪽 끝에 스피커를 놓습니다.
- 사운드 회절과 오디오 및 시각적 산만함을 줄이려면 케이지 문과 물병에 구멍이 남은 상태로 전체 케이지 둘레에 무반향 폼을 놓습니다.
- 스피커를 오디오 앰프에 연결하고 오디오 앰프를 컴퓨터의 사운드 출력에 연결합니다.
2. 센서의 연결
참고: IR 센서에는 각각 이미터와 수신기가 있는 두 세트가 있습니다. 방사체에는 4개의 와이어(갈색, 파란색, 검은색 및 흰색)가 있는 케이블이 있습니다. 수신기에는 세 개의 와이어(갈색, 파란색 및 검은색)가 있는 케이블이 있습니다. 한 방사체의 흰색 와이어는 디지털 I/O 보드의 입력 #1 직접 연결됩니다. 두 번째 방사체의 흰색 와이어는 입력 #9 직접 연결됩니다. AC 전원 입력에는 두 개의 와이어(일반적으로 빨간색과 검은색)가 있습니다.
- 디지털 I/O카드(재료 표),드라이버 및 관련 프로그램 '측정 및 자동화'를 설치합니다.
참고: 여기에서 사용되는 디지털 I/O 카드에는 설치를 완료하려면 커넥터 블록과 다기능 리본 케이블이 필요합니다. 또는 USB I/O 장치에는 PCI 카드(또는 필요한 커넥터 블록 및 리본 케이블 액세서리)가 필요하지 않으며 랩톱에서 실행할 수 있습니다. - 각 방사체와 수신기 세트의 두 개의 파란색 와이어를 함께 연결합니다. 전원 케이블의 검은색 와이어에 두 개의 작은 와이어를 연결하여 각 센서 세트의 파란색 와이어에 연결할 수 있습니다.
- 검은색 전원 와이어와 두 개의 파란색 와이어를 공통 와이어에 연결합니다. 이 공통 와이어를 커넥터 블록의 입력 #2 또는 9번 입력에 연결합니다.
참고: 센서 의 한 세트는 입력 #1 연결되어야하며 #2 다른 센서 세트는 입력 #9 연결되어야하며 #10. - 두 센서 세트모두 방사체와 수신기의 갈색 와이어를 함께 연결합니다. 각 센서 세트에 대해 두 개의 갈색 와이어를 빨간색 AC 전원 와이어에 연결합니다.
참고: 네 개의 갈색 와이어는 모두 빨간색 AC 전원 와이어에 연결됩니다. 광전 센서는 10-30V 입력으로 구동되며 AC 컨버터(예: 120V ~ 12V 컨버터)에 연결되어야 합니다. - 디지털 I/O 카드와 연결된 측정 및 자동화 프로그램 내에서 장치 및 인터페이스 메뉴를 선택하여 I/O 카드의 장치 ID를 결정합니다.
- '장치 Pinout' 옵션을 선택하여 2.3의 입력에 해당하는 포트 및 줄 번호를 확인합니다.
- 테스트 패널을 사용하여 IR 빔이 파손될 때 I/O가 감지되는지 확인합니다. 옵션에서 선택할 수 있습니다. 각 센서 세트의 채널 및 포트 아이디를 기록합니다.
참고: 빔의 상태가 변경되면 녹색 표시등이 색상이 변경됩니다.
3. 농어 착륙을 계산하기 위해 소프트웨어 및 하드웨어 설치
- 다운로드 및 사운드 분석 프로를 설치 2011 (SAP2011) 및 http://soundanalysispro.com/ MySQL.
참고: 이것은 프리웨어이며 설치 지침및 사용자 설명서와 함께 제공됩니다. - SAP 레코더를 엽니다.exe.
- SAP가 농어 착륙을 감지하고 노래 재생을 시작할 수 있도록 센서 입력을 구성하려면 SAP 레코더 제어 창에서 Operant Device 탭을 클릭합니다. NI 카드 설치(NI 카드 설치) 활성화확인란을 선택합니다.
- 적절한 장치 ID를 선택합니다(포트 슬라이더를 3으로설정할 수 있음). 각 검출기에 대해 2.6단계에서 수집된 정보에서 적절한 포트와 라인을 표시합니다.
참고: 각 검출기에 대해 포트와 선이 올바르게 설정되면 표시등이 노란색에서 빨간색으로 바뀝니다. - SAP 레코더의 메인 창에서 기차를 누르고 적절한 채널에 대한 센서를 활성화합니다.
참고: 노란색 버튼이 나타납니다. - 관심 채널 번호(화면 왼쪽에 채널 1 또는 2 탭 을 누르고)를 선택하고 식별 및 모드 창에서 이름 필드에 새의 식별을 입력하여 새의 이름을 기록합니다.
- 사운드가 스피커에 재생되도록 하려면 출력 선택 탭의 설정을 조작하여 컴퓨터(즉, 스피커)와 스피커에 연결된 채널에 연결된 적절한 장치를 선택합니다.
참고: 추가 설정 정보는 사운드 분석 프로 사용자 설명서에서 찾을 수 있습니다.
4. 새의 쌍을 격리하고 남성 노래를 수집
- 24-48 시간 동안 사운드 감쇠 챔버에서 남성과 여성 핀치를 분리하십시오. 이 동거 동안, '파트너의 노래'라고 남성 노래를 수집합니다.
참고: 쌍을 이루는 새들은 적어도 2주 동안 함께 보관된 수컷과 암컷입니다. 짝을 이루지 않은 암컷은 24-48시간 동안만 수컷으로 배치됩니다.- 오디오 앰프에 연결된 마이크를 사용하여 파트너의 노래를 캡처합니다.
- 사운드 분석 프로 2011을 사용하여 노래를 획득하고 하드 드라이브에 노래를 저장합니다.
- 여성 노래 선호도에 대한 신경 전달 물질 시스템의 효과를 테스트하려면, 쌍이 처음 챔버에 넣을 때 여성에게 식염수 (차량 제어) 또는 quinpirole (0.9 % 식염수에서 1 mg / mL)의 50 μL 피하 주사를 제공합니다. 6-24시간 후에 주사를 반복합니다(그림 1B참조).
- 작동 컨디셔닝 케이지에서 재생할 노래를 만듭니다.
- 노래 재생과 거의 동일한 길이의'침묵'을재생하는 .wav 파일을 만듭니다.
참고: 이 작업은 사운드 편집 소프트웨어(예: 대담)를 사용하여 수행할 수 있습니다. - 파트너 남성의 대표곡(2~3개)을 잘라냅니다.
- 익숙하지 않은 남성의 대표곡(2~3개)을 잘라낸다.
참고: 모든 실험에 익숙하지 않은 남성 노래를 사용합니다. - 300Hz-10kHz에서 노래를 필터링합니다.
- 노래가 ~70dB(비헤이비어 챔버의 스피커에서 노래 지속 시간 동안 평균 진폭)로 재생되도록 볼륨을 조정합니다.
참고: 노래의 볼륨은 농어에 배치되는 음압 계측기에서 테스트됩니다.
- 노래 재생과 거의 동일한 길이의'침묵'을재생하는 .wav 파일을 만듭니다.
5. 짝을 이룬 여성의 노래 선호도 테스트
- 여성의 측면 챔버 선호도를 결정합니다.
- 행동 테스트 에 앞서, 그녀의 시간이 적어도 1 시간 동안 케이지에 적응 할 수 있도록 테스트 케이지에 여성을 배치. 핀치는 개구부를 통해 한 챔버에서 다른 한 챔버로 이동하는 개체를 사용하여 양쪽 챔버를 탐구확인.
- 사운드 분석 프로에서 ' 재생 ' 탭을 선택한 다음 메인 창에서'소리'버튼을선택합니다.
- 챔버 1과 챔버 2에서'침묵'을재생하는 오디오 .wav 파일을 선택합니다.
- 'Main'으로돌아가서 오른쪽 상자 상단에'재설정'을누르고 있습니다.
- 적응 기간이 끝나면'시작'을누릅니다.
- 세션이 끝나면'중지'를 누릅니다. 파란색 상자에 표시되는 각 농어의 트리거 수를 적어 둡니다.
참고: 데이터가 MySQL 데이터베이스에 저장됩니다. 여성이 충분히 활성화되었는지 확인하기 위해 시험을 계산하는 트리거의 최소 수를 가지고 (예를 들어, 12 개 이상의 퍼치 총).
- 노래 기본 설정을 결정합니다.
- 섹션 5.1에서 단계를 반복하지만, 가장 적은 농어 트리거 (선호되지 않는 측면)와 측면 챔버에서 재생 파트너의 노래를 선택하고, 가장 농어 트리거 (선호 측)와 측면 챔버에서 익숙하지 않은 노래를 선택합니다.
참고: 파트너의 노래는 침묵 (비 선호 측)의 재생 중에 가장 적은 트리거와 측면 챔버에서 재생됩니다. - 노래 재생과 함께 1 h를 시작하기 전에'재설정'을누릅니다.
- 파트너의 노래를 연주하는 사이드 챔버의 트리거 수를 총 트리거 수로 나누어 챔버와 노래 기본 설정을 계산합니다.
- 섹션 5.1에서 단계를 반복하지만, 가장 적은 농어 트리거 (선호되지 않는 측면)와 측면 챔버에서 재생 파트너의 노래를 선택하고, 가장 농어 트리거 (선호 측)와 측면 챔버에서 익숙하지 않은 노래를 선택합니다.
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결과
프로토콜에 따라, 우리는 짝을 이룬 여성이 파트너의 노래를 선호한다는 것을 발견했습니다(그림 2A). 노래 재생 중에 침묵하는 동안 측면 챔버 선호도 사이에 유의한 차이가 있었다(t-테스트는 다중 비교에 대해 수정; p= 0.004; t = 3.35, df = 16). 따라서, 여성은 우선 익숙하지 않은 남성의 노래에 비해 그녀의 파트너의 노래를 트리거.
24-48 시간 동안 익숙하지 않은 남성과 짝을 이루고 식염수 주사를 투여 한 여성은 다른 낯선 남성의 노래보다 자신의 노래를 선호하지 않았습니다. 즉, 트리거링 송에 비해 침묵을 트리거한 농어에 착륙할 때 측면 챔버 선호도 사이에 차이가 없었다(t-test는 다중 비교에 대해 수정; p= 0.726; t = 0.357, df = 16). 따라서 48 시간 미만의 남성으로 수용 된 여성은 자신의 노래에 대한 선호를 형성하지 않았다.
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토론
우리는 얼룩말 핀치의 노래 환경 설정을 테스트하는 방법을 설명합니다. 우리는 그녀의 파트너의 노래에 대한 쌍 여성의 선호도를 테스트하기 위해이 분석기를 사용했다. 또한, 이 분석실험은 순진한 여성의 노래 선호도 유도에 대한 도파민의 효과를 시험하는 데 사용되었다. 이 방법은 상대적으로 저렴하고 설계 및 학부 학생들에 의해 사용되었다, 그것은 학생들을위한 훌륭한 교육 도구만들기. 몇몇 다른 연구는 조류22,23에서청각 선호도를 공부하는 많은 조사자에게 유용하게, 여러 노래 종에서 노래 선호도를 테스트했다.
이러한 행동 패러다임은 Gess et al.19에의해 처음 기술된 청각 인식 테스트 시스템인 ARTsy를 기반으로 합니다. 이 저자들은 새들의 노래 차별을 테스트하기 위해 비슷한 시스템을 사용했습니다. 우리는 다른 위에 하나의 노래에...
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공개 사항
저자는 공개 할 것이 없다.
감사의 글
페트라 그루치크(Petra Grutzik)가 행동 케이지를 건설해 주신 것에 대해 감사드리며, 실험 설계에 도움을 준 토마스 보로스키 박사, 스테파니 화이트 박사의 후한 지원에 감사드립니다. HHMI 학부 여름 연구 보조금 (HHMI #30052007536 D.S. 및 L.H)에서 자금 지원.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| (-)-Quinpirole | sigmaaldrich | Q102 | |
| 어쿠스틱 폼 | Coulbourn Instruments, Allentown, PA | H10-24A | |
| 오디오 앰프 - 2 | Amazon | Pyle PCAU46A | 모든 소형 오디오 앰프 |
| Banner Engineering Q08 시리즈, 이미터에서 작동해야 합니다. SO60-Q08 | https://www.alliedelec.com | Stock #:70659809 | 광전 센서 |
| Banner Engineering Q08 시리즈, 수신기. EO60-Q08-AN6X | https://www.alliedelec.com | 재고 #:70699384 | 광전 센서 |
| 자동차 스테레오 스피커 | 아마존 | 파이오니어 TS - F1643R | |
| 디지털 I/O 카드 | National Instruments | PCI-6503 또는 USB-6501 | |
| LED 조명 - 언더 카운터 | 아마존 | ||
| 다기능 리본 케이블 | National Instruments | 180524-20 | |
| 음압 레벨 미터 | Amazon | ||
| 터미널 블록 | National Instruments | 777101-1 |
참고문헌
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재인쇄 및 허가
정오
Formal Correction: Erratum: Operant Conditioning Task to Measure Song Preference in Zebra Finches
Posted by JoVE Editors on 2/18/2020. Citeable Link.
An erratum was issued for: Operant Conditioning Task to Measure Song Preference in Zebra Finches. An affiliation was updated.
One of the affiliations was updated from:
W.M. Keck Science Department, Clarmont McKenna College – Pitzer College – Scripps College
to:
W.M. Keck Science Department, Claremont McKenna College – Pitzer College – Scripps College
