$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
De paradigma's voor identiteitsherkenning zijn ontworpen om gemakkelijk te worden geïmplementeerd in laboratoria met minimale gespecialiseerde apparatuur en weinig trainingssessies binnen een week. Afhankelijk van de beschikbare middelen en de gewenste onderzoeksvraag kunnen alternatieve valentie-ervaringen worden gebruikt. Zo werd negatief gewaardeerde identiteitsherkenning na aanvallen van een agressief sociaal doelwit voor het eerst beschreven bij goudhamsters en aangepast aan muizen in ons model 6,12.
De paradigma's van valentieherkenning kunnen bredere toepassingen hebben op het gebied van het sociale geheugen. Deze taken kunnen niet alleen worden gebruikt om het sociale geheugen of sociale valentiemechanismen verder te bestuderen, maar ze kunnen ook helpen bij de studie van ziektemodellen waarvan bekend is dat ze sociale herkenningsstoornissen hebben. Stoornissen in identiteitsherkenning liggen ten grondslag aan sociale gedragstekorten bij stoornissen zoals schizofrenie 13,14,15 en autismespectrumstoornis 16,17,18, waarbij naar schatting een derde van de volwassenen met autisme moeite heeft met individuele identiteitsherkenning19. Shank3 knock-outmuizen en Df(16)A+/- zijn bijvoorbeeld muismodellen met autismespectrumstoornis en schizofrenie waarvan bekend is dat ze een verminderde sociale cognitie vertonen 20,21,22. Onze nieuwe paradigma's kunnen tekorten aan sociaal geheugen recapituleren en worden toegepast voor de karakterisering van ziektemodellen en de identificatie van manipulaties of behandelingen die sociale gedragstekorten verbeteren. Levenloze objecten kunnen ook worden bestudeerd ter vervanging van sociale doelen om de mechanismen die het object ondersteunen verder te ontleden, vergeleken met sociale erkenning12.
De sociale doelen die in Figuur 1 zijn gebruikt, zijn CD1-stammuizen van hetzelfde geslacht, maar we hebben vergelijkbare valentie-identiteitsherkenning bereikt met behulp van C57BL/6-doelen van dezelfde stam. Daarom hebben we een gemakkelijk toepasbare methode ontwikkeld, die kan worden gebruikt voor de verdere studie van sociale valentieverwerking, sociale identiteit en tekorten van deze sociale cognitieve functies in diermodellen van hersenziekten.
Paradigma's voor identiteitsherkenning kijken naar het geheugen voor specifieke individuen. Bij het ontwerpen van de experimenten moet men ervoor zorgen dat de trainings- en testsessies totaal verschillend zijn en dat de enige aanwijzing die constant wordt gehouden, de identiteit van de sociale doelen is. De ruimtes waarin training en testen worden uitgevoerd, de omheiningen die de sociale doelen bevatten en de signalen die verband houden met de trainings- en testcontexten moeten bijvoorbeeld allemaal verschillend zijn.
De vier draadbekers moeten identiek zijn aan elkaar, maar zo verschillend mogelijk zijn van de plexiglasbehuizingen. De draadbekers en behuizingen moeten verschillen qua materiaal (bijv. plexiglas versus metaal), vorm (bijv. rechthoekig versus rond) en kleur (bijv. transparant versus roségoud). Dit wordt gedaan om ervoor te zorgen dat de enige aanwijzing die verkennend gedrag tijdens het testen informeert, de identiteit van de sociale doelen is.
De contextgewenning vindt plaats op dag 1 van de training. Dit wordt gedaan om de verkenning van sociale doelen tijdens de training aan te moedigen in plaats van de context, die al bekend zal zijn bij de proefmuis. Bovendien wordt minstens 2 uur wachttijd aanbevolen tussen valentie- en neutrale trainingen. Men denkt dat het geven van tijd aan de proefmuizen tussen trainingssessies de generalisatie vermindert, omdat ervaringen die dichter in de tijd zijn toegewezen, waarschijnlijker zijn gekoppeld23. Om dezelfde reden wordt de training op de volgende dagen herhaald, maar in volgorde gecompenseerd. De herhaling wordt verondersteld de verdere associatie van de ervaring met het respectieve sociale doel aan te moedigen. Idealiter kan meer tijd tussen de trainingssessies de proefmuizen verder in staat stellen om te leren het sociale doel te associëren met hun respectievelijke valentie-ervaring. Om praktische redenen werd besloten de wachttijd op 2 uur te houden, omdat het mogelijk was om zowel neutrale als valentietrainingen op 1 dag plaats te laten vinden in een cohort van 8-12 muizen. Het trainen van 12 muizen kan bijvoorbeeld ongeveer 2 uur duren, waarna de muis die als eerste is getraind, klaar is om aan de volgende trainingssessie te beginnen. Natuurlijk kan het verlengen van de wachttijd de prestaties van de proefmuizen verbeteren, maar het zal meer tijd in beslag nemen voor de onderzoeker.
Proefmuizen en sociale doelen moeten ten minste 7 dagen voor de start van de gedragstraining bij de dierenfaciliteit aankomen om de invloed van transportstress te minimaliseren. Sociale doelen moeten één huis hebben, omdat olfactorische signalen van cagemates de identiteitsherkenning kunnen aantasten. Dezelfde twee sociale doelen kunnen worden gebruikt voor een cohort van maximaal 12 proefmuizen. Belangrijk is dat de sociale doelen tijdens elke schoonmaak- en installatieperiode tussen de proefmuizen naar hun thuiskooi moeten worden teruggebracht. Het is belangrijk om de sociale doelen terug te brengen naar hun thuiskooien, omdat langdurige opsluiting in de verblijven hun gedrag kan veranderen en op zijn beurt de beslissing van de muizen om te communiceren kan beïnvloeden.
Proefmuizen en sociale doelen kunnen soortgenoten zijn van dezelfde of verschillende stammen. Als sociale doelen van dezelfde stam worden gebruikt, is het van cruciaal belang dat ze niet van hetzelfde nest zijn als de muizen in kwestie en dat sociale doelen elkaar niet kennen. Dit kan worden gewaarborgd door proefmuizen en sociale doelen te bestellen bij verschillende dierleveranciers of door dieren van iets verschillende leeftijden te bestellen (d.w.z. muizen van 8 weken oud en sociale doelen van 7 weken oud). Als oormerkprocedures nodig zijn, moeten deze ten minste 24 uur voorafgaand aan de start van de gedragstraining worden uitgevoerd. Dit is om de invloed van externe stressoren op het gedrag van de proefpersoon te minimaliseren. Voor alle gedragstraining en testen wordt aanbevolen om met één muis tegelijk te werken. Hoewel gelijktijdige training en testen van muizen met meerdere proefpersonen tijd kan besparen, verhoogt het ook de olfactorische signalen in de experimentele ruimte die van invloed kunnen zijn op de codering of herinnering aan identiteitsherkenning. Als zodanig raden we cohorten van 8-12 proefpersonen muizen aan. Voor experimenten met positieve sociale valentie wordt aanbevolen om de dieren dagelijks vóór de training te hanteren om hanteringsstress te minimaliseren, die de consumptie van nieuw voedsel kan ontmoedigen. Het wordt ook aanbevolen om 2-3 sucrosevoerkorrels per muis gedurende 3 dagen voorafgaand aan de gewenning in de huiskooi te plaatsen om het gewenningsproces te vergemakkelijken.
Hoewel de gepresenteerde gegevens handmatig zijn gescoord, bestaan er gebruiksvriendelijke en geautomatiseerde opties voor gedragsanalyse die kunnen worden toegepast voor het efficiënter scoren van sociale interacties in trainings- en testvideo's. DeepLabCut is bijvoorbeeld software die gebruikmaakt van door de gebruiker getrainde neurale netwerken voor de markerloze annotatie van de positie van dieren en kan worden geoptimaliseerd voor de nauwkeurige identificatie van frames die voldoen aan onderzoeksgedrag24.
Verdere controle-experimenten kunnen worden gebruikt om te verifiëren dat succesvolle protocollen voor identiteitsherkenning zijn bereikt12. Het terugdraaien van de trainingsvolgorde moet doorgaan met het uitlokken van identiteitsherkenning en bevestigen dat de resultaten niet te wijten zijn aan de volgorde van valentie en neutrale training. Training kan ook worden uitgevoerd zoals beschreven, maar testen kan plaatsvinden met het neutrale en een nieuw sociaal doelwit, waarbij verhoogde interactie met het nieuwe doelwit zou suggereren dat de proefmuizen een sociaal geheugen hebben voor het neutrale doelwit en hebben herkend dat het bekend is. Op dezelfde manier kan testen met twee nieuwe proefmuizen worden gedaan om te bevestigen dat vermijdings- of toenaderingsgedrag in feite specifiek is voor respectievelijk de negatief en positief gewaardeerde sociale doelen. Hoewel het momenteel niet is getest of dezelfde proefmuis zowel negatieve als positieve sociale valentietraining kan ondergaan, zijn we van mening dat het mogelijk is als de onderzoekers toegang hebben tot meerdere sociale doelstammen of trainingscontexten. Het gebruik van dezelfde stam van sociale doelen voor positieve en negatieve valentie-experimenten kan de associatie van een stam met een bepaalde valentie bemoeilijken. Indien mogelijk kan het gebruik van verschillende sociale doelwitten exploratie aanmoedigen en generalisatie tussen positieve en negatieve ervaringen vermijden. Evenzo zou het hergebruik van dezelfde trainingscontexten de generalisatie tussen tegengestelde valentie-ervaringen vergroten en zou het worden geminimaliseerd door het gebruik van verschillende contexten voor training. Als de experimentele tijdlijn het toelaat, wordt ook aanbevolen om de positieve en negatieve valentie-experimenten een paar weken te scheiden.
In het geval dat er problemen zijn met het vaststellen van de protocollen voor identiteitsherkenning, stellen we oplossingen voor vaak voorkomende problemen waarmee we te maken hebben gehad. Muizen met groepshuisvesting kunnen functioneren als uitstervingstraining omdat de valentie die geassocieerd is met een sociaal doelwit uitsterft na normale interactie met de kooi25, maar is noodzakelijk omdat sociaal isolement het sociale geheugen schaadt en sociaal gedrag verandert26,27. In feite ontdekten we dat enkele huisvesting geen identiteitsherkenning opriep bij mannelijke muizen. Er kan echter een enkele huisvesting nodig zijn als dieren herstellende zijn van stereotactische operaties of als ze intracraniële implantaten hebben die gevoelig kunnen zijn voor loslating. In dergelijke gevallen hebben we met succes muizen in grote kooien gehuisvest, gescheiden door een geperforeerde scheidingswand, en hebben we identiteitsherkenning gerepliceerd in deze toestand12.
Voor de taak van positieve sociale valentie is het gebruikelijk dat muizen aarzelen om nieuwe sucrosepellets te consumeren. Om dit probleem op te lossen, is het nuttig om de voedseldeprivatietijd te verlengen of om muizen vertrouwd te maken met de pellets door 2-3 dagen voorafgaand aan de gewenningssessie een paar pellets in hun huiskooi te doen. In sommige situaties waarin een meerderheid van de muizen geen voedselpellets consumeert, kan het ook nuttig zijn om het aantal wenningssessies te verhogen. Hoewel we merkten dat mannelijke muizen over het algemeen minder aten tijdens de gewenning aan voedselpellets dan vrouwelijke muizen, heeft dit geen invloed op hun vermogen om de positief gewaardeerde sociale doelstelling te herkennen.
Ten slotte kunnen de parameters van de taken voor identiteitsherkenning worden gewijzigd om de moeilijkheidsgraad van de taak te verminderen of te vergroten. Om bijvoorbeeld de subtiele impact van biologische factoren op identiteitsherkenning aan het licht te brengen, kan de trainingstijd en het aantal trainingssessies worden verkort om de moeilijkheidsgraad van de taak te vergroten.
De gedragstaken die we in dit protocol hebben gepresenteerd, zijn eenvoudig, gemakkelijk in te stellen en kunnen worden aangepast aan mannelijke en vrouwelijke muizen voor het bestuderen van identiteitsherkenning. Het flexibele gebruik van appetijtieve of aversieve stimuli bij deze taken maakt het ook mogelijk om de rol van sociale valentie bij identiteitsherkenning te onderzoeken. Deze taken zullen nuttig zijn voor het bestuderen van biologische mechanismen van identiteitsherkenning bij gezonde muizen, of tekorten in deze mechanismen in ziektegerelateerde muismodellen die sociale beperkingen vertonen.