Het bepalen van Ultrasonic Vocalisatie Voorkeuren in Muizen met behulp van een twee-keuze afspelen Test
3 september 2015
Ultrasone vocalisaties (USV's) bij muizen verschillen afhankelijk van leeftijd, geslacht, conditie en genetische achtergrond. Door twee ultrasone zenders tegelijkertijd op verschillende locaties uit te zenden, kan deze tweeduidige test muiserkenning en voorkeursreacties op verschillende kenmerken van USV's evalueren.
Het algemene doel van deze procedure is om ultrasone vocalisaties of USV-voorkeuren bij muizen te bepalen met behulp van een tweekeuze-afspeeltest. Dit wordt bereikt door eerst U SVS van een levend individu op te nemen. De tweede stap is om opgenomen us vs dienovereenkomstig te bewerken en te knippen en stereofone geluidsbestanden te genereren.
Vervolgens worden de ultrasone emitters gekalibreerd en wordt het USV-volume aangepast. Met behulp van de attenuator en versterkers is de laatste stap het inbrengen van de proefmuis in de testbox en het gelijktijdig afspelen van de twee geluidsbestanden. Uiteindelijk kan gedragsmonitoring onthullen of de muis een voorkeur voor een geluid boven het andere vertoont.
De USV-emitters die we hebben ontwikkeld, kunnen ons helpen om belangrijke vragen te beantwoorden over muizencommunicatie, zoals partijen, biologische betekenis van verschillende soorten us vs. Het belangrijkste voordeel van onze kaustische emitter ten opzichte van bestaande apparaten zoals Pazo elektrische transducers is dat de frequentierespons geen resonantiepieken heeft. De breedbandige overstroming van Mississippi in de ultrasone visie zonder harmonievervormingen maakt het mogelijk om de emitter te gebruiken voor het reproduceren van gecompliceerde akoestische communicatiecursus.
Door deze methode kan inzicht worden verkregen in de reactie van vrouwtjes op s bs of mannetjes. Het kan ook worden toegepast op andere soorten sociale interactie, zoals tussen moeder en pups, tussen volwassen mannetjes en tussen volwassen vrouwtjes. Om te beginnen verkrijgt u seksueel ervaren mannelijke muizen en maagdelijke vrouwelijke muizen, volg de esra-cyclus door dagelijks vaginale uitstrijkjes te nemen.
Kleur de uitstrijkjes met Giza en bepaal de fase van de esra-cyclus volgens standaardprocedures. Om ultrasone vocalisaties of US vs op te nemen. Verbind een ultrasone condensatormicrofoon met een pc via een USB-ad-converter.
Stel het versterkingsniveau op de ad-converter in op zeven om akoestische gegevens in 16 bit op te nemen. Bestanden in formaat met een samplefrequentie van 400 kilohertz met behulp van audio-capturesoftware voor geluidsweergave, sluit een DA-converter aan op de pc en sluit vervolgens twee versterkers aan op de DA-converter via een attenuator. Reparaat een kleine kooi met een gat in de zijwand van zes centimeter diameter. Bedek het gat met 0,5 centimeter gaas.
Vermijd het gebruik van strooisel of iets anders dat geritsel kan veroorzaken en de opname kan besmetten. Plaats de ultrasone microfoon naast het met gaas bedekte gat. Wanneer u klaar bent.
Plaats een mannelijke muis en een seksueel volwassen vrouwelijke muis in een mees of diastrous in de kooi. Neem us vs op. Gedurende drie tot vijf minuten.
De testbox is verdeeld in drie compartimenten, een neutrale zone en kamers A en B-poorten. Scheid de neutrale zone van de andere kamers. Kamers A en B hebben elk een gat van vier centimeter bedekt met gaas aan het einde.
Plaats de ultrasone emitter tegen het gaas en omring hem met rubberen platen om gelekte geluiden te voorkomen. Plaats looden afdichtingen aan beide zijden van de muur tussen kamers A en B voor geluidsisolatie om de afspeelgeluiden te creëren. Leg een 22ste segment van USB's van het eerder opgenomen bestand vast.
Gebruik digitale audio-bewerkingssoftware, selecteer en leg achtergrondgeluid op van dit segment en maak een achtergrondgeluidsbestand door het geluidssegment te herhalen om de twee geluidsbestanden af te spelen. Exporteer ze tegelijkertijd als een enkel stereogeluidsbestand met één bestand voor het linkeroor en het andere bestand voor het rechteroor. Filter de geluidsbestanden met behulp van een high-passfilter met een afsnijfrequentie van 40 kilohertz.
Verminder ruis met behulp van de ruisonderdrukkingstool. Selecteer en leg in post-processingsoftware een segment van het bestand vast dat geen US VS bevat. Gebruik het als het ruisonderdrukkingsprofiel en voer ruisonderdrukking uit met niveau 40 om geluidsniveaus tijdens afspelen te kalibreren. Plaats eerst de microfoon 10 centimeter van de ultrasone emitters.
Begin met afspelen en meet het geluidsdrukniveau in decibellen. Gebruik de attenuator en versterkers om het volume van de US v's. Aangemaakt door de ultrasone emitters tot hetzelfde geluidsdrukniveau als de mannelijke US vs aan te passen.
Eerder opgenomen. Bevestig dat de twee ultrasone emitters hetzelfde geluidsdrukniveau vertonen met behulp van een kalibratiegeluid bij het reproduceren van een geluidsbestand bestaande uit twee stromen van us vs. Pas de twee gegenereerde geluidsdrukniveaus aan tot hetzelfde niveau.
Om de tweekeuzetest te beginnen, sluit u de poorten naar kamers A en B en acclimatiseert u het vrouwelijke subject naar de neutrale zone. Bedek de doos gedurende 30 minuten met een acrylplaat om ontsnapping te voorkomen. Na 30 minuten legt u de hele procedure vast met een videocamera die boven de doos is gemonteerd.
Verwijder de poort en laat het vrouwtje vrij de rest van de testbox verkennen, inclusief de geluidszones. Zodra het vrouwtje beide gaascirkels heeft onderzocht en is teruggekeerd naar de neutrale zone, begint u met het afspelen van het 22ste geluidsbestand dat eerder is voorbereid. Bewaak het gedrag van het dier gedurende vijf tot tien minuten terwijl het geluidsbestand herhaaldelijk wordt afgespeeld.
Wissel de locatie van de ultrasone emitters willekeurig om een zijbias tussen de twee kamers te voorkomen. Vrouwelijke muizen vertoonden geen voorkeur tussen kamers A en B toen ze de kamers mochten verkennen voordat het geluid werd afgespeeld. Het aantal kamerinvoeren was vergelijkbaar tussen kamers met achtergrondgeluid of mannelijke US vs.
Echter, proefpersonen brachten een aanzienlijk langere tijd door in de kamer waarin us vs werden geregenereerd. Vooral in de eerste vijf minuten. Verkenning van de middelste zone werd niet gewijzigd door de geluidsweergave.
Vrouwtjes brachten aanzienlijk meer tijd door in de geluidszone en zochten in het gaas in de kamer die mannelijke US vs speelde. Vooral in de eerste vijf
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie onderzoekt ultrasone vocalisaties (USV's) bij muizen, met een focus op hun voorkeuren op basis van diverse factoren zoals leeftijd, geslacht en genetische achtergrond. Er wordt gebruikgemaakt van een twee-keuze playbacktest om de herkenning en voorkeursreacties van muizen op verschillende USV-kenmerken te beoordelen.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk gebied
- Neurowetenschappen
- Gedragsanalyse
- Dierlijke communicatie
Achtergrond
- Ultrasone vocalisaties zijn belangrijk voor de communicatie tussen muizen.
- USV's variëren op basis van leeftijd, geslacht en genetische factoren.
- Inzicht in USV-voorkeuren kan informatie verschaffen over het gedrag van muizen.
- Playback-testen zijn een gangbare methode om voorkeuren van dieren te bestuderen.
Doel van het onderzoek
- Om USV-voorkeuren bij muizen te bepalen.
- Om de impact van verschillende USV-kenmerken op het gedrag van muizen te evalueren.
- Om het begrip van communicatie bij muizen te vergroten.
Gebruikte methoden
- Het opnemen van USV's van levende muizen.
- Het bewerken en genereren van stereofone geluidsbestanden.
- Het kalibreren van ultrasone emitters en het aanpassen van het volume.
- Het uitvoeren van een twee-keuze playbacktest met gedragsmonitoring.
Belangrijkste resultaten
- Muizen vertonen duidelijke voorkeuren voor bepaalde USV's.
- Gedragsreacties variëren op basis van de kenmerken van de geluiden.
- De twee-keuzetest onthult effectief de herkenning van USV's.
- De bevindingen dragen bij aan het begrip van de communicatiedynamiek bij muizen.
Conclusies
- De studie demonstreert met succes USV-voorkeurstests bij muizen.
- De resultaten benadrukken de invloed van diverse factoren op vocalisatievoorkeuren.
- Verder onderzoek kan de implicaties van deze bevindingen verder uitdiepen.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Het begrijpen van voorkeuren voor ultrasone vocalisaties (USV) bij muizen biedt een gedragsmatige aflezing voor het beoordelen van sociale communicatiefenotypes die relevant zijn voor neuropsychiatrische ziektepredictiemodellen. Deze tweekeuze-playbacktest maakt kwantitatieve meting van auditieve voorkeur en discriminatie mogelijk, wat doelwitvalidatie bij CNS-geneesmiddelenonderzoek ondersteunt door genetische of farmacologische manipulaties te koppelen aan meetbare veranderingen in de verwerking van sociale salientie. De methode draagt bij aan mechanistische risicoreductie door een translationele assay te bieden voor het evalueren van verbindingen die sociale motivatie, angst of beloningspaden moduleren.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het toetsen van hypothesen over genfuncties in sociale communicatiecircuits mogelijk door verschuivingen in het voorkeursgedrag voor USV te meten.
- Operationele waarde: Biedt een gestandaardiseerde gedragsmatige read-out voor het beoordelen van de impact van genetische varianten of farmacologische agentia op auditief gestuurde sociale benadering.
Screening en assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Genereert kwantificeerbare preferentiemetrieken (tijd doorgebracht in de geluidszone, onderzoek van het gaas) die kunnen dienen als dosisresponsieve eindpunten bij compound-screening.
- Operationele waarde: Ondersteunt de reproduceerbaarheid van assays via gekalibreerde ultrasone emitters en gecontroleerde geluidsdrukniveaus, waardoor de variabiliteit in cross-laboratoriumstudies wordt verminderd.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Faciliteert fenotypische screening van ziekterelateerde modellen (bijv. autisme, schizofrenie) waarbij veranderingen in USV voorspellend zijn voor endofenotypes van sociale tekortkomingen.
- Operationele waarde: Maakt longitudinale monitoring mogelijk van veranderingen in USV-voorkeuren over ontwikkelingsstadia of behandelregimes om inzicht te verschaffen in de timing en dosering van therapeutische interventies.
Integratie van Pipeline & Workflow
De methode past binnen het ontdekkingscontinuüm, van het testen van doelhypothèses tot de identificatie van lead-verbindingen, en biedt een gedragsmatige brug tussen moleculaire manipulatie en functionele output binnen domeinen van sociaal gedrag.
- Discovery Biology: Ondersteunt mechanistische risicoreductie door verschuivingen in USV-voorkeur te koppelen aan specifieke neurale circuits die betrokken zijn bij auditieve verwerking en sociale waardering.
- Screening: Levert kwantitatieve, op voorkeur gebaseerde read-outs die vergelijking van testverbindingen met vehicle-controles in een gebalanceerd ontwerp mogelijk maken.
- Analytics: Genereert analyseerbare gedragsmetrieken (ingangsfrequentie, duur in geluidszone) die statistische vergelijking van experimentele condities informeren.
- Translationeel onderzoek: Sluit aan bij preklinische continuïteit door te modelleren hoe genetische of farmacologische verstoringen geconserveerde aspecten van sociale communicatie bij muizen beïnvloeden.
- Enterprise Reuse: Vormt een herbruikbaar platform voor het evalueren van diverse genetische achtergronden, stammen of therapeutische interventies die de sociale salientie beïnvloeden.
Operationele en bedrijfsmatige impact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen in de validiteit van het target door vast te stellen of moleculaire veranderingen de perceptuele of motivationele aspecten van sociale geluidsverwerking beïnvloeden.
- Operationele waarde: Verbetert de reproduceerbaarheid door kalibratie van de emitter, controle van achtergrondruis en het beperken van zijdelingse bias via het wisselen van de emitterpositie.
- Strategische waarde: Verbetert de go/no-go-besluitvorming door het identificeren van verbindingen in een vroeg stadium die er niet in slagen relevante sociale communicatiefenotypes te moduleren.
- Impact op de portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering van targets mogelijk op basis van gedragsmatige herstel van USV-voorkeursdeficiënties in ziektemodellen.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in de gedragsneurowetenschappen, audio-signaalverwerking en de kalibratie van ultrasone apparatuur.
- Afhankelijk van gespecialiseerde instrumentatie, waaronder ultrasone condensatormicrofoons, nanokristallijne silicium thermo-akoestische emitters, attenuatoren en versterkers.
- Maakt cross-team standaardisatie noodzakelijk van het genereren van geluidsbestanden, filtering (high-pass bij 40 kHz), ruisonderdrukking en stereo-afspeelprotocollen.
- Houdt rekening met adaptaties tussen muizenstammen, leeftijden en hormonale statussen (bijv. het bijhouden van de oestruscyclus via vaginale uitstrijken).
- Praktische beperkingen omvatten een mogelijke zijdelingse bias als de plaatsing van de emitter niet wordt gerandomiseerd en de noodzaak van gecontroleerde akoestische omgevingen om contaminatie door ritselgeluiden te voorkomen.
