Ten artykuł zawiera szczegółowy opis nowego protokołu błędu oceny myszy. Przedstawiono również dowody na wrażliwość tego zadania węchowego na stan afektywny i omówiono jego użyteczność w różnych dziedzinach badawczych.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Ten artykuł zawiera szczegółowy opis nowego protokołu błędu oceny myszy. Przedstawiono również dowody na wrażliwość tego zadania węchowego na stan afektywny i omówiono jego użyteczność w różnych dziedzinach badawczych.
Błędy oceny (JB) to różnice w sposobie, w jaki osoby w pozytywnych i negatywnych stanach afektywnych/emocjonalnych interpretują niejednoznaczne informacje. Zjawisko to od dawna obserwuje się u ludzi, przy czym osoby w stanach pozytywnych reagują na niejednoznaczność "optymistycznie", a osoby w stanach negatywnych zamiast tego wykazują "pesymizm". Naukowcy dążący do oceny afektu zwierząt wykorzystali te zróżnicowane reakcje, opracowując zadania do oceny błędu oceny jako wskaźnika stanu afektywnego. Zadania te stają się coraz bardziej popularne wśród różnych gatunków i dziedzin badań. Jednak w przypadku myszy laboratoryjnych, najczęściej wykorzystywanych kręgowców w badaniach i gatunku, na którym w dużym stopniu opiera się modelowanie zaburzeń afektywnych, tylko jedno zadanie JB zostało pomyślnie zatwierdzone jako wrażliwe na zmiany stanu afektywnego. Tutaj przedstawiamy szczegółowy opis tego nowatorskiego mysiego zadania JB i dowody na jego wrażliwość na wpływ myszy. Chociaż udoskonalenia są nadal konieczne, ocena JB myszy otwiera drzwi do odpowiedzi zarówno na praktyczne pytania dotyczące dobrostanu myszy, jak i fundamentalne pytania o wpływ stanu afektywnego na badania translacyjne.
Mierzenie afektywnie modulowanego błędu oceny (odtąd JB) okazało się użytecznym narzędziem do badania stanów emocjonalnych zwierząt. To innowacyjne podejście czerpie z ludzkiej psychologii, ponieważ ludzie doświadczający pozytywnych lub negatywnych stanów afektywnych (emocji i długotrwałych nastrojów) niezawodnie wykazują różnice w sposobie przetwarzania informacji1,2,3. Na przykład ludzie doświadczający lęku lub depresji mogą interpretować neutralną mimikę twarzy jako negatywną, a neutralne zdania jako groźby4,5. Jest prawdopodobne, że te odchylenia mają wartość adaptacyjną i dlatego są zachowane u różnych gatunków6,7. Badacze dążący do oceny afektu zwierząt sprytnie wykorzystali to zjawisko, operacjonalizując optymizm jako zwiększone oczekiwanie nagrody w odpowiedzi na neutralne lub niejednoznaczne sygnały, a pesymizm jako zwiększone oczekiwanie kary lub nagrody brak8,9. Tak więc w warunkach eksperymentalnych optymistyczne i pesymistyczne reakcje na niejednoznaczne bodźce mogą być interpretowane odpowiednio jako wskaźniki pozytywnego i negatywnego afektu10,11.
W porównaniu z innymi wskaźnikami afektu zwierzęcego, zadania JB mają potencjał, aby być szczególnie cennymi narzędziami, ponieważ są w stanie wykryć zarówno walencję, jak i intensywność stanów afektywnych10,11. Zdolność zadań JB do wykrywania stanów pozytywnych (np. Rygula i in.12) jest szczególnie przydatna, ponieważ większość wskaźników afektu zwierzęcego ogranicza się do wykrywania stanów negatywnych13. Podczas zadań JB zwierzęta są zazwyczaj szkolone, aby reagować na pozytywną wskazówkę dyskryminacyjną przewidującą nagrodę (np. ton o wysokiej częstotliwości) i negatywną wskazówkę dyskryminacyjną przewidującą karę (np. ton o niskiej częstotliwości), zanim zostaną im przedstawione niejednoznaczne wskazówki (np. ton pośredni)8. Jeśli w odpowiedzi na niejednoznaczne sygnały zwierzę "optymistycznie" wykonuje wytrenowaną odpowiedź dla pozytywnej wskazówki (jakby oczekiwało nagrody), oznacza to błąd w pozytywnej ocenie. Alternatywnie, jeśli zwierzęta wykazują negatywną wytrenowaną reakcję, aby uniknąć kary, wskazuje to na "pesymizm" lub negatywną ocenę sytuacji.
Od czasu opracowania pierwszego udanego zadania JB dla zwierząt przez Hardinga i współpracowników8, opracowano kilka zadań JB dla szerokiego zakresu gatunków w różnych dziedzinach badań7. Jednak pomimo ich rosnącej popularności, zadania JB dla zwierząt są często pracochłonne. Co więcej, być może dlatego, że metodologicznie różnią się od ludzkich zadań, które je zainspirowały, czasami dają zerowe lub sprzeczne z intuicją wyniki14 i zwykle dają tylko niewielkie rozmiary efektów leczenia15. W rezultacie, zadania JB mogą być trudne do opracowania i wdrożenia. W rzeczywistości, w przypadku myszy laboratoryjnych, najczęściej używanych kręgowców w badaniach16,17 i gatunku, na którym w dużym stopniu polegano przy modelowaniu zaburzeń afektywnych18, tylko jedno zadanie JB zostało pomyślnie zweryfikowane jako wrażliwe na zmiany stanu afektywnego19 pomimo wielu prób w ciągu ostatniej dekady (zobacz materiał uzupełniający Resasco et al.19w celu zapoznania się z podsumowaniem). Ten artykuł opisuje niedawno zatwierdzone mysie zadanie JB, szczegółowo opisując jego biologicznie istotny projekt i podkreślając sposoby, w jakie to humanitarne zadanie można zastosować do testowania ważnych hipotez dotyczących wpływu na myszy. Ogólnie rzecz biorąc, protokół można wdrożyć w celu zbadania afektywnego wpływu dowolnej zmiennej będącej przedmiotem zainteresowania na JB u myszy. Obejmuje to kategoryczne zmienne leczenia, jak opisano tutaj (wpływ leku lub choroby, warunki środowiskowe, tło genetyczne itp.) lub relacje ze zmiennymi ciągłymi (zmiany fizjologiczne, zachowania w klatce domowej itp.).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Doświadczenia zostały zatwierdzone przez Komitet ds. Opieki nad Zwierzętami Uniwersytetu w Guelph (AUP #3700), przeprowadzone zgodnie z wytycznymi Kanadyjskiej Rady ds. Opieki nad Zwierzętami i opisane zgodnie z wymogami ARRIVE (Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments)20.
1. Przygotowanie eksperymentu
2. Trening kopania: 5 dni, dwie udane próby dziennie (Tabela 2)
3. Trening dyskryminacyjny: 10 dni, cztery próby dziennie
4. Testowanie
UWAGA: Czas trwania testowania wynosi 3-5 dni (w zależności od czasu potrzebnego każdemu myszy na spełnienie kryteriów uczenia się); w sesjach, w których przeprowadzane są próby testowe pozytywne i negatywne, wykonuje się pięć prób dziennie, natomiast podczas testu niejednoznacznego wykonuje się trzy próby dziennie.
5. Analiza danych
UWAGA: Dokładny zakres wymaganych analiz będzie zależeć od szczegółów projektu eksperymentalnego. Przedstawiono tutaj ogólny przegląd, jednak badaczom zdecydowanie zaleca się odniesienie do pracy Gygax22 podczas planowania analiz dla eksperymentów JB na zwierzętach oraz do Gaskill i Garner23 przy wyborze wielkości próby (ponieważ wymagane analizy są często zbyt złożone dla analiz mocy a priori).

Rycina 1: Schemat aparatury eksperymentalnej. Aparatura JB składa się z prostokątnej areny z dwoma ramionami. Każde ramię zawiera dozownik zapachu umieszczony na początku oraz doniczkę do kopania umieszczoną na końcu. Przedrukowano z Resasco et al.19 za zgodą wydawnictwa Elsevier. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
| Faza: | Projekt doświadczalny | |
| Wszystkie | Nagroda o wysokiej wartości | Chips bananowy |
| Nagroda o niskiej wartości | Pasza dla gryzoni | |
| DS+ | Mięta lub wanilia (zrównoważone) | |
| DS- | Mięta lub wanilia (zrównoważone) | |
| Trening kopania | Harmonogram treningu kopania | 5 dni: 2 próby Pos/dzień |
| Czas trwania próby kopania | 5 min | |
| Trening dyskryminacji | Harmonogram treningu dyskryminacji | 10 dni: 4 próby/dzień |
| Kolejność prób kopania | Dni 1-5: 4 próby/dzień | |
| Próba 1: Pos | ||
| Próba 2: Neg | ||
| Próba 3: Pos | ||
| Próba 4: Neg | ||
| Dni 6-10: 4 próby/dzień* | ||
| Czas trwania próby dyskryminacji | 5 min | |
| Testowanie | Harmonogram testowania | 3-5 dni (zależnie od czasu spełnienia kryteriów uczenia się) |
| 5 prób/dzień | ||
| Kolejność faz testowania | Próby 1 i 2: Pos lub Neg** | |
| Próba 3: próba testowa | ||
| Próby 4 i 5: Pos lub Neg** | ||
| Czas trwania próby testowej | 2 min | |
| * Próby zostały zpseudorandomizowane tak, aby myszy zawsze miały dwie próby Pos i dwie próby Neg dziennie | ||
| ** Próby zostały zpseudorandomizowane tak, aby myszy zawsze miały jedną próbę Pos i jedną próbę Neg przed i po próbie testowej | ||
Tabela 1: Podsumowanie projektu eksperymentalnego oraz harmonogramu treningu i testowania.Liczba i kolejność prób w ciągu dnia dla faz treningu kopania, treningu dyskryminacyjnego oraz testowania, wraz ze szczegółami projektu eksperymentalnego. Przedrukowano z Resasco et al.19 za zgodą wydawnictwa Elsevier.
| Szczegóły badania | |||||||
| Faza | Typ badania | Kąt zapachowy | Bezzapachowe ramię | ||||
| Bodziec zapachowy | Zakopana nagroda | Niedostępna nagroda | Sygnał zapachowy | Zakopana nagroda | Nieosiągalna nagroda | ||
| Trening kopania i dyskryminacji | Szkolenie z zakresu PoS | DS+ | Banan | Karmidło | Woda | Chow | Banan |
| Trening negatywny | DS- | Brak nagrody | Banan + pasza | Woda | Chow | Banan | |
| Testowanie | Test pozytywny | DS+ | Brak nagrody | Banan + pasza | Woda | Brak nagrody | Banan + pasza |
| Test negatywny | DS- | Brak nagrody | Banan + karma | Woda | Brak nagrody | Banan + pokarm dla zwierząt | |
| Test niejednoznaczny | Mięta mieszanina waniliowa | Brak nagrody | Banan + pasza | Woda | Brak nagrody | Banan + karma | |
| Kryterium uczenia się | Myszy muszą kopać w doniczce DS+ (test pozytywny) dwa razy dłużej niż w doniczce DS- (test negatywny), a czas kopania musi wynosić minimum 3 s. | ||||||
Tabela 2. Podsumowanie szczegółów prób. Bodźce zapachowe i nagrody przedstawione w każdym typie próby podczas faz treningu kopania, treningu dyskryminacyjnego i testowania. DS(+): pozytywny bodziec dyskryminacyjny, DS(-): negatywny bodziec dyskryminacyjny, Pos: pozytywny, Neg: negatywny. Przedrukowano z Resasco et al.19 za zgodą wydawnictwa Elsevier. Rozszerzoną tabelę zaprezentowano w Tabeli Uzupełniającej S2 w oryginalnym artykule.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedstawione tutaj wyniki odzwierciedlają istotne wnioski z eksperymentu 1 przeprowadzonego przez Resasco i współpracowników19. Obiektami w tym eksperymencie były 18 samic myszy C57BL/6NCrl („C57”) oraz 18 samic Balb/cAnNCrl („Balb”). Zwierzęta trafiły do placówki w wieku 3-4 tygodni i zostały losowo przydzielone do warunków treściwego środowiska lub standardowego zakwaterowania (odpowiednio EH lub CH) w mieszanych szczepowo kwartetach25. Każda klatka zawierała jedną mysz ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół kopania oparty na zapachu i przedstawione tutaj wyniki pokazują zdolność tego nowatorskiego zadania JB do wykrywania zmian w stanie afektywnym myszy. Zadanie stanowi zatem cenne narzędzie dla różnych dziedzin badań. Podobnie jak w przypadku każdego zadania JB, aby ocenić wpływ zwierzęcia, ważne jest, aby zwierzęta najpierw nauczyły się rozróżniać sygnały (krok 4.7.3) i aby niejednoznaczny bodziec był interpretowany jako pośredni (krok 5.3). Choć proste, spełnienie tych wymagań może być wyzwaniem, szczególnie u m...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają do ujawnienia żadnych konfliktów interesów.
Autorzy są wdzięczni Miguelowi Ayali, Lindsey Kitchenham, Dr. Michelle Edwards, Sylvii Lam i Stephanie Dejardin za ich wkład w prace walidacyjne Reseasco et al.19 walidacji, na której opiera się ten protokół. Chcielibyśmy również podziękować myszom i naszym wspaniałym technikom opieki nad zwierzętami, Michaeli Randall i Michelle Cieplak.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Alkohol absolutny | Alkohol handlowy | P016EAAN | Rozcieńczyć do 70% wodą destylowaną, do czyszczenia |
| Probówki wirówkowe | Probówki Fischer | 55395 | 15 ml używane do rozcieńczania esencji tutaj. Jednak rozmiar można wybrać na podstawie całkowitej objętości wymaganej dla wielkości próbki |
| Cheerios (oryginalny) | Cheerios | N/A | Dostępne w handlu. Używany jako nagroda do szkolenia zwierząt do wchodzenia do klatki aneksowej do obsługi |
| ściółki z kolb kukurydzy | Envigo | 7092 | Teklad 1/8 ściółka z kolb kukurydzy używana do kopania doniczek i klatek |
| dla zwierząt Płatki bawełniane | Equate | N/A | Dostępne w handlu. Zmodyfikowany w laboratorium, aby pasował do kaset na chusteczki higieniczne do dozowania zapachu |
| Kopanie garnków | Rubbermaid | N/A | Dostępny w handlu. Pojemniki zostały zmodyfikowane tak, aby pasowały do aparatury w laboratorium |
| Suszone, słodzone chipsy bananowe | Stock i Barrel | N/A | Dostępne na rynku. Nagroda o wysokiej wartości w zadaniu JB |
| Aparat | Nie dotyczy | Aparatura została wykonana w laboratorium | |
| Oprogramowanie do nagrywania zdarzeń JWatcher | Animal Behavior Laboratory, Macquarie | University Wersja 1.0 | Bezpłatnie dostępne do pobrania online. Służy do oceny zachowania kopania podczas zadania JB |
| Ekstrakt miętowy | Fleibor | N/A | Komercyjnie "Menta (Solució n)". Dyskryminacyjny bodziec |
| Dieta dla gryzoni | Envigo | 2914 | Teklad global 14% białkowe diety pielęgnacyjne dla gryzoni. Nagroda o niskiej wartości w zadaniu JB i regularna dieta w klatce domowej |
| Oprogramowanie statystyczne SAS | SAS Wersja 9.4 | Inne porównywalne programy (np. R) są również odpowiednie | |
| Ekstrakt waniliowy | Fleibor | Dostępny w handlu "Vainilla (Solució n)". Dyskryminacyjny zapach bodźca | |
| Kamera wideo | Sony | DCR-SX22 | Sony handycam. |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie