$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Paradygmaty rozpoznawania tożsamości zostały zaprojektowane tak, aby można je było łatwo wdrożyć w laboratoriach przy minimalnym specjalistycznym sprzęcie i kilku sesjach szkoleniowych w ciągu tygodnia. Alternatywne doświadczenia walencyjne mogą być wykorzystywane w zależności od dostępnych zasobów i pożądanego pytania badawczego. Na przykład negatywnie wartościowane rozpoznawanie tożsamości po atakach ze strony agresywnego celu społecznego zostało po raz pierwszy opisane u chomików złotych i dostosowane do myszy w naszym modelu 6,12.
Walencyjne paradygmaty rozpoznawania tożsamości mogą mieć szersze zastosowanie w dziedzinie pamięci społecznej. Zadania te można nie tylko wykorzystać do dalszego badania pamięci społecznej lub mechanizmów walencji społecznej, ale mogą również pomóc w badaniu modeli chorób, o których wiadomo, że mają zaburzenia rozpoznawania społecznego. Upośledzenie rozpoznawania tożsamości leży u podstaw deficytów zachowań społecznych w zaburzeniach takich jak schizofrenia 13,14,15 i zaburzenia ze spektrum autyzmu 16,17,18, gdzie szacuje się, że jedna trzecia dorosłych z autyzmem ma trudności z rozpoznawaniem tożsamości indywidualnej19. Na przykład myszy z nokautem Shank3 i Df(16)A+/- są mysimi modelami zaburzeń ze spektrum autyzmu i schizofrenii, o których wiadomo, że wykazują upośledzone poznanie społeczne 20,21,22. Nasze nowe paradygmaty mogą podsumować deficyty pamięci społecznej i zostać przyjęte do charakterystyki modeli chorób i identyfikacji manipulacji lub metod leczenia, które poprawiają deficyty zachowań społecznych. Obiekty nieożywione mogą być również badane w zamian za cele społeczne, aby dokładniej przeanalizować mechanizmy wspierające obiekt, w porównaniu z rozpoznaniem społecznym12.
Cele społeczne użyte na rysunku 1 to myszy tej samej płci ze szczepem CD1, ale osiągnęliśmy porównywalne rozpoznawanie tożsamości przy użyciu celów C57BL / 6 tego samego szczepu. W ten sposób opracowaliśmy łatwą do zaadoptowania metodę, która może być wykorzystana do dalszych badań nad przetwarzaniem walencji społecznej, tożsamością społeczną i deficytami tych społecznych funkcji poznawczych w zwierzęcych modelach chorób mózgu.
Paradygmaty rozpoznawania tożsamości przyglądają się pamięci konkretnych osób. Projektując eksperymenty, należy zadbać o to, aby sesje treningowe i testowe były całkowicie różne, a jedyną stałą wskazówką była tożsamość celów społecznych. Na przykład pomieszczenia, w których przeprowadzane są szkolenia i testy, pomieszczenia, w których znajdują się cele społeczne, oraz wskazówki związane z kontekstem szkolenia i testowania muszą być różne.
Cztery druciane miseczki muszą być identyczne względem siebie, ale jak najbardziej różniące się od obudów z pleksi. Druciane kubki i obudowy muszą różnić się materiałem (np. pleksi kontra metal), kształtem (np. prostokątny vs. okrągły) i kolorem (np. przezroczysty vs. różowe złoto). Ma to na celu zapewnienie, że jedyną wskazówką informującą o zachowaniu eksploracyjnym podczas testowania jest tożsamość celów społecznościowych.
Habituacja kontekstu jest przeprowadzana w 1 dniu treningu. Ma to na celu zachęcenie do eksploracji celów społecznych podczas treningu, a nie kontekstu, który będzie już znany badanej myszy. Ponadto zalecany jest co najmniej 2-godzinny czas oczekiwania między sesjami treningowymi walencyjnymi i neutralnymi. Uważa się, że zapewnienie badanym myszom czasu między sesjami treningowymi zmniejsza uogólnienie, ponieważ doświadczenia przydzielone bliżej czasu są bardziej prawdopodobne, żebędą ze sobą powiązane. Z tego samego powodu trening jest powtarzany, ale równoważony w kolejności, w kolejnych dniach. Uważa się, że powtarzanie zachęca do dalszego kojarzenia doświadczenia z odpowiednim celem społecznym. Idealnie byłoby, gdyby więcej czasu między sesjami treningowymi pozwoliło badanym myszom nauczyć się kojarzyć cel społeczny z ich odpowiednim wartościowym doświadczeniem. Ze względów praktycznych zdecydowano się na okres oczekiwania wynoszący 2 godziny, ponieważ pozwalał on na odbycie zarówno neutralnych, jak i walencyjnych sesji treningowych w ciągu 1 dnia w kohorcie 8-12 myszy. Na przykład wytrenowanie 12 myszy może zająć około 2 godzin, w którym to momencie badana mysz, która została przeszkolona jako pierwsza, będzie gotowa do rozpoczęcia następnej sesji treningowej. Oczywiście, wydłużenie okresu oczekiwania może poprawić wydajność badanych myszy, ale będzie bardziej czasochłonne dla eksperymentatora.
Badane myszy i cele społeczne powinny przybyć do obiektu dla zwierząt co najmniej 7 dni przed rozpoczęciem treningu behawioralnego, aby zminimalizować wpływ stresu transportowego. Cele społeczne powinny być trzymane w jednym miejscu, ponieważ sygnały węchowe od współwięźniów mogą upośledzać rozpoznawanie tożsamości. Te same dwa cele społeczne można wykorzystać dla kohorty do 12 badanych myszy. Co ważne, cele społeczne muszą zostać zwrócone do ich klatki domowej podczas każdego okresu czyszczenia i konfiguracji między badanymi myszami. Ważne jest, aby zwrócić cele społeczne do ich klatek domowych, ponieważ długotrwałe przebywanie w pomieszczeniach może zmienić ich zachowanie, a co za tym idzie, wpłynąć na decyzję badanych myszy o interakcji.
Badane myszy i cele społeczne mogą być przedstawicielami tego samego lub różnych szczepów. Jeśli stosowane są cele społeczne tego samego szczepu, ważne jest, aby nie pochodziły one z tego samego miotu co badane myszy, a cele społeczne muszą być sobie nieznane. Można to zapewnić, zamawiając badane myszy i cele społeczne od różnych dostawców zwierząt lub zamawiając zwierzęta w nieco innym wieku (tj. 8-tygodniowe badane myszy i 7-tygodniowe cele społeczne). Jeśli wymagane są zabiegi kolczykowania uszu, należy je przeprowadzić co najmniej 24 godziny przed rozpoczęciem treningu behawioralnego. Ma to na celu zminimalizowanie wpływu zewnętrznych stresorów na zachowanie badanych myszy. W przypadku wszystkich treningów i testów behawioralnych zaleca się pracę z jedną myszą badaną na raz. Chociaż jednoczesne trenowanie i testowanie wielu badanych myszy może zaoszczędzić czas, zwiększa również sygnały węchowe w pomieszczeniu eksperymentalnym, które mogą wpływać na kodowanie lub przypominanie sobie rozpoznawania tożsamości. W związku z tym zalecamy kohorty 8-12 badanych myszy. W przypadku eksperymentów z pozytywną wartościowością społeczną zaleca się codzienne zajmowanie się zwierzętami przed treningiem, aby zminimalizować stres, który może zniechęcać do spożywania nowej żywności. Zaleca się również umieszczenie 2-3 granulek sacharozy na mysz w klatce domowej na 3 dni przed habituacją, aby ułatwić proces habituacji.
Chociaż prezentowane dane zostały ocenione ręcznie, istnieją przyjazne dla użytkownika i zautomatyzowane opcje analizy behawioralnej, które można zastosować do bardziej efektywnej oceny interakcji społecznych w filmach szkoleniowych i testowych. Na przykład DeepLabCut jest oprogramowaniem wykorzystującym sieci neuronowe wyszkolone przez użytkownika do bezznacznikowego opisywania pozycji zwierząt i może być zoptymalizowane pod kątem precyzyjnej identyfikacji ramek spełniających wymagania dotyczące zachowań śledczych24.
Dalsze eksperymenty kontrolne mogą być stosowane w celu sprawdzenia, czy pomyślnie osiągnięto protokoły rozpoznawania tożsamości12. Odwrócenie kolejności trenowania powinno nadal wywoływać rozpoznawanie tożsamości i potwierdzać, że wyniki nie wynikają z kolejności wartościowania i neutralnego szkolenia. Trening może być również prowadzony zgodnie z opisem, ale testowanie może odbywać się z neutralnym i nowym celem społecznym, gdzie zwiększona interakcja z nowym celem sugerowałaby, że badane myszy mają pamięć społeczną dla neutralnego celu i rozpoznały, że jest on znajomy. Podobnie, testy na dwóch nowych myszach można przeprowadzić, aby potwierdzić, że zachowania unikające lub zbliżające się są w rzeczywistości specyficzne odpowiednio dla negatywnie i pozytywnie ocenianych celów społecznych. Chociaż obecnie nie przetestowano, czy ta sama badana mysz może przejść zarówno negatywny, jak i pozytywny trening walencji społecznej, uważamy, że jest to możliwe, jeśli eksperymentatorzy mają dostęp do wielu docelowych szczepów społecznych lub kontekstów treningowych. Użycie tego samego szczepu celów społecznych do eksperymentów z dodatnią i ujemną wartościowością może skomplikować powiązanie szczepu z określoną wartościowością. Jeśli to możliwe, używanie różnych szczepów celów społecznych może zachęcać do eksploracji i unikać uogólnień między pozytywnymi i negatywnymi doświadczeniami. Podobnie, ponowne użycie tych samych kontekstów szkoleniowych zwiększyłoby uogólnienie między doświadczeniami o przeciwstawnych wartościach i zostałoby zminimalizowane przy użyciu odrębnych kontekstów do trenowania. Jeśli pozwala na to harmonogram eksperymentu, zaleca się również oddzielenie eksperymentów z dodatnią i negatywną wartościowością o kilka tygodni.
W przypadku trudności z ustanowieniem protokołów rozpoznawania tożsamości, proponujemy rozwiązania często spotykanych problemów, z którymi się spotkaliśmy. Trzymanie w grupie myszy badanych może funkcjonować jako trening wymierania, ponieważ wartościowość związana z celem społecznym wygasa po normalnej interakcji z klatką25, ale jest konieczna, ponieważ izolacja społeczna upośledza pamięć społeczną i zmienia zachowania społeczne26,27. W rzeczywistości odkryliśmy, że pojedyncze trzymanie nie wywołało rozpoznawania tożsamości u samców myszy. Jednak pojedyncze trzymanie może być wymagane, jeśli zwierzęta wracają do zdrowia po operacjach stereotaktycznych lub mają implanty wewnątrzczaszkowe, które mogą być wrażliwe na odwarstwienie. W takich przypadkach udało nam się połączyć myszy w pary w dużych klatkach, oddzielonych perforowaną przegrodą, i zreplikowaliśmy rozpoznawanie tożsamości w tym stanie12.
W przypadku zadania pozytywnej walencji społecznej myszy często wahają się przed spożyciem nowych granulek sacharozy. Aby rozwiązać ten problem, pomocne jest wydłużenie czasu pozbawienia pokarmu lub zapoznanie myszy z granulkami poprzez umieszczenie kilku granulek w ich domowej klatce na 2-3 dni przed sesją habituacyjną. W niektórych sytuacjach, gdy większość myszy nie spożywa żadnych granulek pokarmowych, pomocne może być również zwiększenie liczby sesji przyzwyczajenia. Chociaż zauważyliśmy, że samce myszy na ogół jadły mniej podczas przyzwyczajania się do granulek pokarmowych niż samice myszy, nie wpływa to na ich zdolność do rozpoznawania pozytywnie wartościowanego celu społecznego.
Na koniec parametry zadań rozpoznawania tożsamości można modyfikować w celu zmniejszenia lub zwiększenia trudności zadania. Na przykład, aby ujawnić subtelny wpływ czynników biologicznych na rozpoznawanie tożsamości, czas szkolenia i liczba sesji treningowych mogą zostać skrócone, aby zwiększyć trudność zadania.
Zadania behawioralne, które przedstawiliśmy w tym protokole, są proste, łatwe do skonfigurowania i można je dostosować do samców i samic myszy w celu badania rozpoznawania tożsamości. Elastyczne wykorzystanie bodźców apetytywnych lub awersyjnych w tych zadaniach pozwala również na zbadanie roli walencji społecznej w rozpoznawaniu tożsamości. Zadania te będą przydatne do badania biologicznych mechanizmów rozpoznawania tożsamości u zdrowych myszy lub deficytów tych mechanizmów w modelach mysich związanych z chorobami, które wykazują upośledzenie społeczne.