Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Beoordeling van de beoordelingsbias van de muis door middel van een olfactorische graaftaak

Published: March 4, 2022 doi: 10.3791/63426
Automatic Translation
*1, *2,3, 4, 1
1Department of Integrative Biology, University of Guelph, 2Institute of Cell Biology and Neurosciences, National Scientific and Technical Research Council-University of Buenos Aires, 3Laboratory of Experimental Animals, Faculty of Veterinary Sciences, National University of La Plata, 4Department of Animal Biosciences, University of Guelph
* These authors contributed equally

Summary

Dit artikel geeft een gedetailleerde beschrijving van een nieuw muisbeoordelingsprotocol. Bewijs van de gevoeligheid van deze olfactorische graaftaak voor affectieve toestand wordt ook aangetoond en het nut ervan in verschillende onderzoeksgebieden wordt besproken.

Abstract

Oordeelsbias (JB) zijn verschillen in de manier waarop individuen in positieve en negatieve affectieve / emotionele toestanden dubbelzinnige informatie interpreteren. Dit fenomeen is al lang waargenomen bij mensen, waarbij individuen in positieve toestanden 'optimistisch' reageren op ambiguïteit en die in negatieve toestanden in plaats daarvan 'pessimisme' vertonen. Onderzoekers die gericht zijn op het beoordelen van dierlijke affecten hebben gebruik gemaakt van deze differentiële reacties en hebben taken ontwikkeld om oordeelsbias te beoordelen als een indicator van affectieve toestand. Deze taken worden steeds populairder in verschillende soorten en onderzoeksgebieden. Voor laboratoriummuizen, de meest gebruikte gewervelde dieren in onderzoek en een soort waarop sterk wordt vertrouwd om affectieve stoornissen te modelleren, is echter slechts één JB-taak met succes gevalideerd als gevoelig voor veranderingen in affectieve toestand. Hier geven we een gedetailleerde beschrijving van deze nieuwe murine JB-taak en bewijs van de gevoeligheid voor muisinvloed. Hoewel verfijningen nog steeds nodig zijn, opent de beoordeling van muis JB de deur voor het beantwoorden van zowel praktische vragen over het welzijn van muizen als fundamentele vragen over de impact van affectieve toestand in translationeel onderzoek.

Introduction

Het meten van affectief gemoduleerde oordeelsbias (voortaan JB) is een nuttig hulpmiddel gebleken voor het bestuderen van de emotionele toestanden van dieren. Deze innovatieve benadering is ontleend aan de menselijke psychologie, omdat mensen die positieve of negatieve affectieve toestanden ervaren (emoties en stemmingen op langere termijn) op betrouwbare wijze verschillen aantonen in de manier waarop ze informatie verwerken 1,2,3. Mensen die bijvoorbeeld angst of depressie ervaren, kunnen neutrale gezichtsuitdrukkingen interpreteren als negatief, of neutrale zinnen als bedreigend 4,5. Het is waarschijnlijk dat deze vooroordelen een adaptieve waarde hebben en daarom bewaard blijven voor soort 6,7. Onderzoekers die het affect van dieren willen beoordelen, hebben slim geprofiteerd van dit fenomeen, waarbij optimisme wordt geoperationaliseerd als de verhoogde verwachting van beloning als reactie op neutrale of dubbelzinnige signalen, en pessimisme als de verhoogde verwachting van straf of beloningsverzuim 8,9. In een experimentele setting kunnen optimistische en pessimistische reacties op dubbelzinnige stimuli dus worden geïnterpreteerd als indicatoren van positief en negatief affect, respectievelijk 10,11.

In vergelijking met andere indicatoren van dierlijk effect, hebben JB-taken het potentieel om bijzonder waardevolle hulpmiddelen te zijn, omdat ze in staat zijn om zowel de valentie als de intensiteit van affectieve toestandente detecteren 10,11. Het vermogen van JB-taken om positieve toestanden te detecteren (bijv. Rygula et al.12) is vooral nuttig omdat de meeste indicatoren van dierlijk affect beperkt zijn tot de detectie van negatieve toestanden13. Tijdens JB-taken worden dieren meestal getraind om te reageren op een positieve discriminerende cue die beloning voorspelt (bijv. hoogfrequente toon) en een negatieve discriminerende cue die straf voorspelt (bijv. Laagfrequente toon), voordat ze een dubbelzinnige cue (bijv. tussentoon) krijgen gepresenteerd8. Als een dier als reactie op dubbelzinnige signalen 'optimistisch' de getrainde reactie op de positieve cue uitvoert (alsof het beloning verwacht), duidt dit op een positieve beoordelingsbias. Als alternatief, als dieren de negatief getrainde reactie vertonen om straf te vermijden, is dit indicatief voor 'pessimisme' of negatieve oordeelsbias.

Sinds de ontwikkeling van de eerste succesvolle JB-taak voor dieren door Harding en collega's8, zijn er verschillende JB-taken ontwikkeld voor een breed scala aan soorten in verschillende onderzoeksvelden7. Maar ondanks hun toenemende populariteit zijn jb-taken voor dieren vaak arbeidsintensief. Bovendien, misschien omdat ze methodologisch verschillen van de menselijke taken die hen inspireerden, produceren ze soms nul- of contra-intuïtieve resultaten14 en leveren ze meestal slechts kleine behandelingseffectgroottes15 op. Als gevolg hiervan kunnen JB-taken een uitdaging zijn om te ontwikkelen en te implementeren. In feite, voor laboratoriummuizen, de meest gebruikte gewervelde dieren in onderzoek16,17 en een soort waarop sterk wordt vertrouwd om affectieve aandoeningen te modelleren18, is slechts één JB-taak met succes gevalideerd als gevoelig voor veranderingen in affectieve toestand19 ondanks vele pogingen in het afgelopen decennium (zie aanvullend materiaal van Resasco et al.19  voor een samenvatting). Dit artikel beschrijft de onlangs gevalideerde murine JB-taak, beschrijft het biologisch relevante ontwerp en benadrukt de manieren waarop deze humane taak kan worden toegepast om belangrijke hypothesen te testen die relevant zijn voor het beïnvloeden van muizen. Over het algemeen kan het protocol worden geïmplementeerd om de affectieve effecten van elke variabele van belang op JB bij muizen te onderzoeken. Dit omvat categorische behandelingsvariabelen zoals hier beschreven (medicijn- of ziekte-effecten, omgevingscondities, genetische achtergrond, enz.), Of relaties met continue variabelen (fysiologische veranderingen, gedrag van thuiskooien, enz.).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Experimenten werden goedgekeurd door de Animal Care Committee van de University of Guelph (AUP # 3700), uitgevoerd in overeenstemming met de richtlijnen van de Canadian Council on Animal Care en gerapporteerd in overeenstemming met ARRIVE (Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments)20-vereisten .

1. Experimentvoorbereiding

  1. Experimenteel ontwerp (zie Tabel 1).
    OPMERKING: Deze gedragstest is een op geur gebaseerde Go / Go-graaftaak, waarbij muizen moeten graven naar beloningen met een hoge of lage waarde. Het maakt gebruik van een rechthoekige arena (Figuur 1) met twee armen, waarbij de ene arm wordt geparfumeerd terwijl de andere niet geparfumeerd is. Zoals hieronder beschreven, worden muizen getraind om onderscheid te maken tussen positieve en negatieve geursignalen voordat ze een dubbelzinnig geurmengsel krijgen.
    1. Pseudorandomly wijs kooien toe aan mint- of vanillepositieve discriminerende stimulus (DS +) -groepen als volgt.
      OPMERKING: Dit protocol is alleen gevalideerd voor muizen die zijn toegewezen aan vanille DS + geurmengsel (zie Representatieve resultaten en Resasco et al.19 voor meer informatie). Pilottests worden echter sterk aanbevolen om te bevestigen dat de DS+, DS- en dubbelzinnige mengsels voldoen aan de vereisten voor een geldige JB-beoordeling (stappen 4.7.3 en 5.3). De hier beschreven methoden omvatten dus het testen van zowel een vanille als een munt DS +, om een voorbeeld te geven van een groep die met succes voldoet aan de vereisten voor beoordeling van JB (de vanille DS + -muizen) en een groep die dit niet doet (de mint DS + -muizen). Eerdere pilottests zouden dit soort problemen van tevoren identificeren.
    2. Mint DS+ muizen: voor deze muizen, tijdens het opzetten van de arena voor training (zie stap 1.4 hieronder), markeer geurdispensers en potten met een hoogwaardige beloning met de muntgeurcue en die geen beloning bevatten met de vanillegeurcue.
    3. Vanille DS+ muizen: voor deze muizen, tijdens het opzetten van de arena voor training (zie stap 1.4 hieronder), markeer geurdispensers en potten met een hoogwaardige beloning met de vanillegeurcue en die geen beloning bevatten met de muntgeurkeu.
      OPMERKING: Deze taak bestaat uit versterkte trainingsproeven en niet-versterkte testproeven. Tijdens niet-versterkte testproeven zijn er geen beloningen toegankelijk voor de muizen (zie stap 1.4.3 hieronder) en de dubbelzinnige geurcue voor zowel munt- als vanille DS + -muizen is hetzelfde 1: 1 munt / vanillemengsel.
    4. Pseudorandomly wijs kooien toe aan linkse of rechts geurende armgroepen (tegenwicht tussen DS + geurgroepen) als volgt.
    5. Links: voor deze muizen, tijdens het opzetten van de arena voor training en testen (zie stap 1.4 hieronder), markeer de linkerarm met de juiste DS + of DS-geur cue en zorg ervoor dat de rechterarm altijd ongeparfumeerd is (alleen gemarkeerd met gedestilleerd water).
    6. Rechts: voor deze muizen, tijdens het opzetten van de arena voor training en testen (zie stap 1.4 hieronder), markeer de rechterarm met de juiste DS + of DS-geurkeu en zorg ervoor dat de linkerarm altijd ongeparfumeerd is (alleen gemarkeerd met gedestilleerd water).
    7. Wijs elk dier willekeurig een "blinde code" toe als volgt.
      OPMERKING: Blindering stelt de onderzoeker in staat om de muizen te hanteren en hun gedrag te scoren om zich niet bewust te blijven van de dierlijke ID of behandeling, waardoor ongewenste subjectieve vooringenomenheid wordt vermeden. Dit is een verplichte stap om te voldoen aan de ARRIVE (Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments) richtlijnen en andere referentiedocumenten20.
    8. Voeg een kolom voor blinde code toe aan een spreadsheet met elke dier-ID en de bijbehorende behandeling waaraan ze zijn toegewezen.
    9. Wijs elk dier willekeurig een unieke code toe (bijvoorbeeld een letter- en cijfercombinatie "A2") die geen verband houdt met het nummer of de behandeling van de kooi.
      OPMERKING: Alle randomisatie moet worden uitgevoerd met behulp van een willekeurige nummergenerator (bijvoorbeeld Random.org). Tijdens deze randomisatiestap, tegenwicht tussen behandeling, stam, enz., Indien van toepassing. Laat dit doen door een onderzoeksassistent die tijdens experimenten "onblind" blijft voor de behandeling. Deze persoon mag geen gegevens verzamelen tijdens het testen, om bevooroordeelde beoordelingen te voorkomen.
    10. Geef tijdens alle gegevensverzameling de "blinde" onderzoeker die live- en videoscorelatentie heeft om te graven en te graven met alleen de blinde code van het dier om de onderzoeker blind te houden voor behandeling.
      OPMERKING: Spreadsheets die tijdens het verzamelen van gegevens worden gebruikt, bevatten alleen de blinde code van het dier en de bijbehorende latentie voor graaf- en graafduur voor elke proef. Aan het einde van de experimenten kunnen de bijbehorende dier-ID en behandelingsinformatie aan de spreadsheet worden toegevoegd, waardoor onderzoekers worden "ontblind" voor gegevensanalyses.
  2. Materiaalvoorbereiding.
    1. Hoogwaardige voedselbeloningen: breek gedroogde gezoete bananenchips met de hand in stukjes van ongeveer 0,5 cm x 0,5 cm.
    2. Voedselbeloningen met een lage waarde: snijd met behulp van een snijplank en mes knaagdier chow (van het normale dieet van dieren) in ongeveer 0,125 cm3 stuks.
      OPMERKING: Pilottests om beloningen met een hoge en lage waarde te identificeren, moeten worden uitgevoerd voordat u met de taak begint.
    3. Munt en vanille essences: Gebruik een spuit of micropipette van 1 ml en voeg munt en vanille-extract toe aan gelabelde centrifugebuizen. Verdun extracten 1:4 met gedestilleerd water en meng door meerdere keren om te keren. Maak deze dagelijks en keer deze herhaaldelijk om voor gebruik om ervoor te zorgen dat de mengsels vers en consistent zijn.
    4. Dubbelzinnig geurmengsel: nadat munt en vanille-essences zijn verdund, voegt u gelijke volumes toe aan een centrifugebuis (waardoor een 1:1 mengsel van de verdunde essences ontstaat). Maak deze op de dag van het testen van reacties op dubbelzinnig geurmengsel en keer herhaaldelijk om voor gebruik om ervoor te zorgen dat het mengsel vers en consistent is.
      OPMERKING: Pilottests om geschikte verdunningen en intermediaire geurmengsels te identificeren, worden sterk aangemoedigd om het nut van dubbelzinnige sondes te garanderen, omdat de intensiteit kan variëren tussen fabrikanten, batches, enz. Als er meerdere dubbelzinnige signalen worden aangeboden, wijs dan willekeurig muizen toe aan de bijna positieve, middelpunten, bijna negatieve testsignalen. Zie Discussie voor meer informatie.
    5. Wattenschijfjes: snijd elk cirkelvormig wattenschijfje in zes gelijke stukken (zodat ze passen in de weefselcassettes die als geurdispensers worden gebruikt).
      OPMERKING: Het aantal hoogwaardige en lage voedselbeloningen, wattenschijfjes en volumes geurmengsels is afhankelijk van het aantal proefpersonen dat wordt getest. Raadpleeg tabel 1 voor het aantal onderzoeken per proefpersoon in elke fase en tabel 2 voor de materialen die nodig zijn voor elk onderzoekstype.
    6. Identificeer het experimentele gebied: voer training en testen uit op een bank in de koloniekamer of elders. Voer alle onderzoeken uit onder rood licht tijdens de donkere fase wanneer muizen actief zijn.
  3. Pre-training (1 week voorafgaand aan experimenten) voor het graven in de thuiskooi.
    1. Giet voor elke kooi die wordt getest een kleine hoeveelheid maïskolfstrooisel in twee graafpotten (net genoeg om de bodem van de pot te bedekken) om traktaties in het midden van de pot te houden wanneer ze worden begraven.
    2. Plaats in één pot stukjes hoogwaardige beloning bovenop de maïskolflaag, zodat elke muis in de kooi één stuk kan hebben (bijvoorbeeld drie stukken bananenchips voor een kooi van drie muizen). Plaats in de andere pot stukjes lage waarde beloning op de maïskolflaag, zodat elke muis in de kooi één stuk kan hebben (bijvoorbeeld drie stukken chow voor een kooi van drie muizen).
    3. Giet langzaam maïskolfstrooisel over de lekkernijen in elke pot, bedek ze en vul de potten tot een hoogte van 3 cm.
    4. Plaats tegelijkertijd een pot met een hoge waarde en een pot met een lage waarde in elke kooi gedurende 10 minuten. Verwijder na 10 min de potten uit alle kooien.
    5. Gooi alle maïskolven en lekkernijen die in de pot achterblijven weg. Veeg alle potten grondig af met 70% ethanol om te voorkomen dat dier- en kooigeuren toekomstige proeven beïnvloeden.
    6. Herhaal stap 1.3.1-1.3.5 eenmaal per dag gedurende 5 opeenvolgende dagen.
      OPMERKING: Het doel van deze fase is om alle kooigenoten de mogelijkheid te geven om te graven en een traktatie te eten voorafgaand aan het begin van de formele training. Dit vergemakkelijkt ook de gewenning aan voedselbeloningen.
  4. Arena opgezet voor training en testen.
    1. Plaats de arena op een werkbank onder rood licht. Veeg alle componenten van de arena, de graafpotten en geurdispensers grondig af met 70% ethanol om stof en eventuele geuren van eerdere proeven te verwijderen.
    2. Bereid de graafpotten als volgt voor.
    3. Plaats de juiste voedselbeloningen in het "ontoegankelijke compartiment" (zie figuur 1).
      OPMERKING: Beloningen in dit compartiment zijn afhankelijk van welke traktaties (indien aanwezig) in een bepaalde studie worden begraven (zie tabel 2). Elke pot bevat dus altijd één stuk bananenchip en één stuk chow over de twee compartimenten.
      1. DS+ geurpotten: plaats tijdens versterkte proeven één stuk chow in het ontoegankelijke compartiment en begraaf één stuk bananenchip in het toegankelijke gedeelte van de pot.
      2. DS- geurpotten: plaats tijdens versterkte proeven een stuk chow en een stuk bananenchip in het ontoegankelijke compartiment. Er zijn geen voedselbeloningen beschikbaar in het toegankelijke gedeelte van de pot.
      3. Ongeparfumeerde potten: plaats tijdens versterkte proeven een stuk bananenchip in het ontoegankelijke compartiment en begraaf een stuk chow in het toegankelijke gedeelte van de pot.
      4. Plaats tijdens alle niet-versterkte testproeven (positief, negatief en dubbelzinnig) één stuk chow en één stuk bananenchip in het ontoegankelijke compartiment. Er zijn geen voedselbeloningen beschikbaar in het toegankelijke gedeelte van de pot.
        OPMERKING: Deze stap is om te voorkomen dat de geur van de begraven lekkernijen onthult welke pot wordt beloond. Als zodanig is de barrière tussen de twee compartimenten geperforeerd om geuroverdracht te vergemakkelijken.
    4. Giet een kleine hoeveelheid maïskolfstrooisel in elke pot om voedselbeloningen gecentreerd te houden wanneer ze worden begraven. Leg een stuk van de juiste voedselbeloning (zie tabel 2) op de maïskolflaag en giet langzaam maïskolfstrooisel over de lekkernijen, bedek ze en vul de potten tot een hoogte van 3 cm.
    5. Zuig met behulp van een spuit of micropipette van 1 ml 0,1 ml van het juiste geurmengsel (d.w.z. munt, vanille of dubbelzinnige mengsels) of gedestilleerd water (zie tabel 2) op en injecteer het direct bovenop de maïskolf in een cirkelvormige beweging.
    6. Bereid geurdispensers voor.
      1. Plaats een wattenschijfje in de basis van de tissuecassette. Zuig met een spuit of micropipette van 1 ml 0,1 ml van het juiste geurmengsel (d.w.z. munt, vanille of dubbelzinnige mengsels) of gedestilleerd water (zie tabel 2) op en injecteer het op het katoenen stuk. Bedek de tissuecassette met het deksel om het geparfumeerde katoen te omsluiten en creëer een geurdispenser.
    7. Plaats de graafpotten aan de uiteinden van de armen en geurdispensers aan het begin van elke arm. Plaats de verwijderbare "deur" direct voor de cassettesleuven om de toegang tot de arenaarmen te blokkeren en het startcompartiment te creëren (zie figuur 1).
      OPMERKING: Graafpotten, geurdispensers en spuiten moeten duidelijk worden geëtiketteerd en alleen worden gebruikt voor één geur tijdens experimenten om onbedoelde vermenging van geursignalen te voorkomen (d.w.z. gebruik een andere set materialen voor munt, vanille, ongeparfumeerde en dubbelzinnige mengsels).

2. Graaftraining: 5 dagen, twee positieve proeven per dag (tabel 2)

  1. Snelle muizen gedurende 1 uur voorafgaand aan de training in hun thuiskooi door voedsel uit de trechter te halen.
  2. Stel de arena in voor een versterkte positieve proef door de bovenstaande instructies voor het instellen van de arena te volgen (stap 1.4).
  3. Plaats op dag 1 van de graaftraining de voedselbeloningen bovenop het 3 cm maïskolfstrooisel in plaats van ze te begraven.
  4. Begraaf de beloningen geleidelijk dieper onder de maïskolf gedurende de volgende 4 dagen, totdat ze zich op dag 5 (d.w.z. dag 1: bovenop maïskolf, dag 2: begraven door een zeer dunne laag maïskolf, dag 3: begraven halverwege de bodem van de pot, dag 4: begraven: begraven driekwart van de weg naar de bodem van de pot, en Dag 5: begraven op de bodem van de pot).
  5. Verplaats muizen van hun thuiskooi naar een lege transportkooi. Plaats een keukaart met de blinde code van het dier bovenop de transportkooi, zodat de onderzoeker die experimenten uitvoert blind blijft voor dier-ID en behandeling. Breng muizen naar het experimentele gebied.
    OPMERKING: Stap 2.1 en 2.5 moeten worden voltooid door een onderzoeksassistent die bekend is met de muizen. Volgende stappen tijdens proeven zullen worden uitgevoerd door een onderzoeker die blind is voor dier-ID (en behandeling, indien van toepassing). Behandel muizen altijd met behulp van bekerbehandeling (open hand) of tunnelbehandeling (met een papieren beker of plastic tunnel) om de aversieve effecten van traditionele staartbehandeling te voorkomen21.
  6. Verplaats muizen van de transportkooi naar het startcompartiment van de arena. Verwijder de start "deur", laat het plexiglas deksel onmiddellijk over de arena zakken en start de 5-min proeftimer.
    OPMERKING: Als meerdere muizen uit dezelfde kooi worden getest, moet dit tegelijkertijd worden gedaan. Het aantal dieren dat tegelijkertijd wordt getest, zal echter afhangen van het aantal beschikbare blinde waarnemers; idealiter zal een onderzoeker één dier tegelijk observeren en hanteren, maar één persoon kan twee dieren tegelijkertijd observeren en hanteren, indien nodig.
  7. Live-score latency om te graven en latency om de beloning in beide armen op te eten.
    1. Registreer latentie om te graven als het tijdstip waarop het eerste optreden van graven wordt waargenomen. Graven wordt beschreven als een muis die actief maïskolf beddengoed duwt of manipuleert met de voorpoten en / of snuit.
    2. Registreer de latentie om te eten als het tijdstip waarop het eerste optreden van eten wordt waargenomen. Eten wordt beschreven als een muis die een beloning consumeert terwijl hij deze in de voorpoten houdt en op haunches zit.
  8. Wanneer de proef eindigt, tilt u het plexiglas deksel op en verplaatst u de muis terug naar zijn transportkooi.
  9. Gooi alle maïskolfstrooisel en traktaties weg die in de potten zijn achtergebleven. Open tissuecassettes en gooi katoenen stukjes weg. Veeg alle componenten van de arena en de graafpotten schoon en geur de dispensers grondig met 70% ethanol.
  10. Richt de arena in voor een tweede positieve proef (stap 1.4). Herhaal stap 2.6-2.9 voor een versterkte positieve studie.
  11. Breng de transportkooi terug naar de onderzoeksassistent, zodat muizen terug in hun thuiskooi kunnen worden geplaatst.
  12. Herhaal stap 2.1-2.11 gedurende 5 opeenvolgende dagen.

3. Discriminatietraining : 10 dagen, vier proeven per dag

  1. Stel de arena in voor een positieve of negatieve studie (zie tabel 2) volgens de instructies in stap 1.4.
  2. Voer twee positieve en twee negatieve onderzoeken per dag uit volgens de volgorde in tabel 2 (d.w.z. afwisselend positieve en negatieve onderzoeken op dag 1-5 en pseudorandomvolgorde op dag 6-10).
  3. Volg de instructies in stap 2.1 aan het begin van elke trainingsdag en volg de stappen 2.5-2.10. Herhaal dit totdat muizen in totaal vier proeven hebben ondergaan.
  4. Breng de transportkooi terug naar de onderzoeksassistent, zodat muizen terug in hun thuiskooi kunnen worden geplaatst.
  5. Herhaal stap 3.1-3.4 eenmaal per dag gedurende in totaal 10 dagen (d.w.z. twee opeenvolgende 5-daagse werkweken, gescheiden door een weekend van 2 dagen).

4. Testen

OPMERKING: De duur van de tests is 3-5 dagen (afhankelijk van de tijd die elke muis nodig heeft om aan de leercriteria te voldoen), vijf onderzoeken per dag voor de sessies waarin positieve en negatieve testproeven worden uitgevoerd en drie onderzoeken per dag wanneer de dubbelzinnige test wordt uitgevoerd.

  1. Snelle muizen gedurende 1 uur voorafgaand aan de training /testen in hun thuiskooi door voedsel uit de trechter te verwijderen.
  2. Voer één positieve studie en één negatieve studie uit in een gerandomiseerde volgorde (zie tabel 1) door de instructies voor het instellen van de arena in stap 1.4 en de instructies voor de versterkte studie in de stappen 2.5-2.10 te volgen.
  3. Voer één op video opgenomen, niet-versterkte testproef uit.
    OPMERKING: De niet-versterkte proeven zijn identiek aan versterkte proeven, met uitzondering van de locatie waar de beloningen worden geplaatst. Daarom wordt in de niet-versterkte proef één stuk van elke beloning met een hoge en lage waarde in het ontoegankelijke compartiment geplaatst, zowel voor de geparfumeerde als voor ongeparfumeerde potten.
    1. Voer dagelijks één positieve of negatieve test uit voor elke muis totdat aan de leercriteria is voldaan (maximaal 4 dagen; leercriteria worden beschreven in stap 4.7.3). Zorg ervoor dat positieve en negatieve testproeven in wisselende volgorde worden uitgevoerd over de dagen heen (bijv. Dag 1: positieve test, Dag 2: negatieve test, Dag 3: positieve test, enz.).
    2. Volg de instructies voor het instellen van de arena in stap 1.4.
    3. Verplaats muizen van de transportkooi naar het startcompartiment van de arena. Plaats een videocamera op een statief zodat beide potten aan de uiteinden van de armen in zicht zijn en begin met opnemen. Zorg ervoor dat de keu-kaart met de blinde code van het dier en het proeftype (positieve test of negatieve test) in de video is opgenomen (ter referentie tijdens het scoren van de video).
    4. Verwijder de start "deur", laat het plexiglas deksel onmiddellijk over de arena zakken en start de 2 minuten proeftimer.
    5. Wanneer de proef eindigt, stopt u met opnemen, beweegt u de camera naar de zijkant, tilt u het plexiglas deksel op, beweegt u de muis terug naar zijn transportkooi.
    6. Gooi alle maïskolfstrooisel en traktaties weg die in de potten zijn achtergebleven. Open tissuecassettes en gooi katoenen stukjes weg. Veeg alle componenten van de arena, de graafpotten en geurdispensers grondig af met 70% ethanol.
  4. Voer één positieve studie en één negatieve studie uit in een gerandomiseerde volgorde (zie tabel 1) door de instructies voor het instellen van de arena in stap 1.4 en de instructies voor de versterkte studie in de stappen 2.5-2.10 te volgen.
  5. Breng de transportkooi terug naar de onderzoeksassistent, zodat muizen terug in hun thuiskooi kunnen worden geplaatst.
  6. Zodra alle muizen hun vijf dagelijkse proeven hebben voltooid, brengt u video's over van de geheugenkaart van de camera naar een computer voor videoscores.
  7. Scoor positieve en negatieve testproefvideo's op de dag van het testen om te beoordelen of muizen aan de leercriteria hebben voldaan. Zorg voor videoscores op dezelfde dag, omdat dieren die aan de leercriteria voldoen, de volgende dag dubbelzinnige tests ondergaan.
    1. Laat de onderzoeker die blind is voor de behandeling de latentie van elke muis registreren om te graven en de duur van elke pot te graven en te graven tijdens de eerste minuut van positieve en negatieve testproeven.
    2. Registreer latentie om te graven als het tijdstip waarop het eerste optreden van graven wordt waargenomen. Graven wordt beschreven als een muis die actief maïskolf beddengoed duwt of manipuleert met de voorpoten en / of snuit. Registreer de graafduur als de totale tijd die een muis besteedt aan graven.
    3. Vergelijk de graafduur in de geparfumeerde arm tussen positieve (DS+) en negatieve (DS-) proeven voor elke muis om te bepalen of dieren de taak kunnen onderscheiden. Overweeg het leercriterium waaraan moet worden voldaan als de graafduur in de DS + geparfumeerde arm minstens het dubbele is van die voor de DS-geparfumeerde arm tijdens de eerste minuut van het testen (met een minimale DS + graafduur van 3 s).
  8. Herhaal stap 4.1-4.7 dagelijks totdat muizen aan het leercriterium hebben voldaan.
    1. Sluit personen die op dag 4 niet aan het criterium hebben voldaan uit van dubbelzinnige onderzoeken (en dus beoordeling van oordeelsbias).
  9. Voor muizen die aan de leercriteria hebben voldaan, test reacties op het dubbelzinnige geurmengsel.
    1. Snelle muizen gedurende 1 uur voorafgaand aan de training /testen in hun thuiskooi door voedsel uit de trechter te verwijderen.
    2. Voer één positieve en één negatieve versterkte studie uit in een gerandomiseerde volgorde door de instructies voor het instellen van de arena in stap 1.4 en de instructies voor de versterkte studie in de stappen 2.5-2.10 te volgen.
    3. Voer één op video opgenomen ongewapende testproef uit zoals beschreven in stap 4.3 met behulp van het dubbelzinnige geurmengsel (zie tabel 2).
  10. Scoor dubbelzinnige proefvideo's om oordeelsbias te beoordelen.
    1. Laat een onderzoeker die blind is voor dier-ID en behandeling de latentie van elke muis registreren om te graven (zie stap 4.7.2) in elke pot tijdens de eerste 1 min en 2 minuten van testproeven.

5. Data-analyse

OPMERKING: Exacte analyses die nodig zijn, zijn afhankelijk van de details van het experimentele ontwerp. Een algemeen overzicht wordt hier geschetst, maar onderzoekers worden sterk aangemoedigd om te verwijzen naar Gygax22 bij het plannen van analyses voor JB-dierproeven, en naar Gaskill en Garner23 bij het selecteren van de steekproefgrootte (omdat vereiste analyses vaak te complex zijn voor a priori vermogensanalyses).

  1. "Ontblind" de onderzoeker door de bijbehorende dierlijke ID en behandelingsinformatie (bijv. Verrijkte of conventionele huisvesting; medicijn of placebo enz.) voor elke blinde code aan de spreadsheet toe te voegen. Zorg ervoor dat de resulterende spreadsheet drie rijen bevat voor elk dier dat aan de leercriteria voldeed (d.w.z. voor de positieve, negatieve en dubbelzinnige testproeven) die latenties aangeven om in de geparfumeerde arm te graven.
  2. Voer een gegeneraliseerd lineair gemengd model met herhaalde metingen uit met behulp van voorkeursstatische software. Hier is de uitkomstvariabele latentie om te graven. Zorg ervoor dat het model behandeling (of continue interessevariabele), het onderzoekstype en de interactie behandeling x studietype als vaste effecten omvat. Neem muis-ID (genest binnen de behandeling) op als een willekeurig effect. Aanvullende termen die in het model zijn opgenomen, zijn afhankelijk van het toegepaste experimentele ontwerp.
    OPMERKING: Als muizen in groep worden gehuisvest (zoals geschikt is voor deze sociale soort24) en kooigenoten worden getest, moet de kooi die binnen de behandeling is genest (indien aanwezig) als een willekeurig effect in het model worden opgenomen (en muis-ID moet vervolgens in de kooi worden genest).
  3. Plot de kleinste kwadratische latentiemiddelen in elk proeftype om te bevestigen dat de gepresenteerde dubbelzinnige cue werd geïnterpreteerd als intermediair (d.w.z. de latentie least-square betekent dat de schatting van de latentie voor de dubbelzinnige studie moet op een middelpunt tussen de positieve en negatieve latenties vallen). Beoordeel muis JB alleen als aan deze vereiste wordt voldaan.
  4. Beoordeel het eenvoudige effect van behandeling (of continue interessevariabele) op latentie om in de dubbelzinnige studie te graven door de interactie behandeling x trialtype te onderzoeken om te bepalen of muizen een effectgemoduleerde JB vertonen.

Figure 1
Figuur 1: Diagram van experimentele apparatuur. Het JB-apparaat omvat een rechthoekige arena met twee armen. Elke arm bevat een geurdispenser aan het begin en een graafpot aan het einde. Overgenomen uit Resasco et al.19 met toestemming van Elsevier. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Fase: Experimenteel ontwerp
Alle Hoge waarde beloning Banaan chip
Lage waarde beloning Knaagdier chow
DS+ Munt of Vanille (tegenwicht)
DS- Munt of Vanille (tegenwicht)
Graaftraining Graaftrainingsschema 5 dagen: 2 Pos trials/dag
Duur van de proef met graven 5 min.
Discriminatie Training Trainingsschema discriminatie 10 dagen: 4 proeven/dag
Proefbestelling graven Dag 1-5: 4 proeven/dag
Proef 1: Pos
Proef 2: Neg
Proef 3: Pos
Proef 4: Neg
Dag 6-10: 4 proeven/dag*
Duur van het discriminatieproces 5 min.
Testing Testschema 3-5 dagen (afhankelijk van de tijd om aan de leercriteria te voldoen)
5 proeven/dag
Volgorde van testfase Proefversies 1 en 2: Pos of Neg**
Proef 3: proefversie
Proefversies 4 en 5: Pos of Neg**
Duur van de testproef 2 min.
* Proeven werden pseudorandomiseerd, dus muizen hadden altijd twee Pos- en twee Neg-onderzoeken per dag
** Proeven waren pseudorandomiseerd, dus muizen hadden altijd één Pos- en één Neg-studie voor en na de testproef

Tabel 1: Samenvatting van het experimentele ontwerp en het schema voor training en testen. Aantal en volgorde van proeven per dag voor graaftraining, discriminatietraining en testfasen, naast experimentele ontwerpdetails. Overgenomen uit Resasco et al.19 met toestemming van Elsevier.

Details van de proefversie
Fase Type proefversie Geparfumeerde Arm Ongeparfumeerde arm
Geur Cue Begraven beloning Ontoegankelijke beloning Geur Cue Begraven beloning Ontoegankelijke beloning
Graaf- en discriminatietraining Pos-training DS+ Banaan Chow Water Chow Banaan
Neg Training DS- Geen beloning Banaan + chow Water Chow Banaan
Testing Pos-test DS+ Geen beloning Banaan + chow Water Geen beloning Banaan + chow
Neg-test DS- Geen beloning Banaan + chow Water Geen beloning Banaan + chow
Dubbelzinnige test Munt/
vanille mengsel		 Geen beloning Banaan + chow Water Geen beloning Banaan + chow
Leercriterium Muizen moeten twee keer zo lang graven in de DS+ pot (Pos-test) dan de DS-pot (Neg-test) en minimaal 3 s graven

Tabel 2. Samenvatting van de details van het onderzoek. Geursignalen en beloningen die in elk proeftype worden gepresenteerd tijdens graaftraining, discriminatietraining en testfasen. DS(+): positieve discriminerende stimulus, DS(-): negatieve discriminerende stimulus, Pos: positief, Neg: negatief. Overgenomen uit Resasco et al.19 met toestemming van Elsevier. Zie Aanvullende tabel S2 in het oorspronkelijke artikel voor de uitgevouwen tabel.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De hier gepresenteerde resultaten weerspiegelen relevante bevindingen uit experiment 1 van Resasco et al.19. Proefpersonen in dit experiment waren 18 vrouwelijke C57BL/6NCrl ('C57') en 18 Balb/cAnNCrl ('Balb') muizen. Dieren arriveerden in de faciliteit op de leeftijd van 3-4 weken en werden willekeurig toegewezen aan milieuverrijkte of conventionele huisvestingsbehandelingen (respectievelijk EH of CH) in gemengde stamkwartetten25. Elke kooi bevatte een C57 en een Balb, naast twee DBA / 2NCrl-muizen die in een ander experiment werden gebruikt. Hier maakte het gebruik van vrouwelijke muizen groepshuisvesting van deze sociale soort met omgevingsverrijking mogelijk, terwijl de verhoogde agressie en bronbewaking die kan optreden bij mannelijke muizen26 werd vermeden (hoewel opgemerkt dat de taak ook is toegepast bij niet-verrijkte mannelijke naaktmuizen19). CH-muizen werden gehouden in open, transparante polyethyleen kooien (27L x 16W x 12H cm; n = 9) met maïskolfbedden, twee soorten nestmateriaal (gekreukte papieren strips en katoenen nestjes; Figuur 2A), en een papieren beker 'shelter'. EH-kooien waren ondoorzichtig plastic, met afmetingen 60L x 60W x 30H cm3 met één rood plexiglas raam voor observaties (n = 9; Figuur 2B,C). Van deze aandoeningen is bekend dat ze het welzijn verbeteren: het bevatten van diverse verrijkingen (zoals eerder beschreven door Nip et al.27) die muizen gemotiveerd zijn om toegang tekrijgen tot 28, en die gedrag verminderen dat wijst op slecht welzijn (bijv. Stereotiep gedrag, agressie en depressie-achtige inactiviteit 27,28,29 ). Elke EH-kooi bevatte ook een bijgevoegde 'annex'-kooi (identiek aan CH-kooien, maar met alleen strooisel), waar muizen vrij toegang toe hadden via een tunnel (figuur 2C). Annex kooien zorgden voor het gemak van het vangen en hanteren van EH-muizen die getraind waren om deze hulpstuk binnen te gaan voor voedselbeloningen wanneer een kopje vol zoete havergranen werd geschud. Zodra een muis de annex kooi binnenkwam, kon de toegangstunnel worden geblokkeerd en konden muizen gemakkelijk uit kooien worden verwijderd met behulp van beker- of tunnelbehandeling21. Deze aanpak voorkwam zo stressvol 'achtervolgen' door complexe verrijkte omgevingen30. Voedsel en water waren ad libitum beschikbaar en de koloniekamer werd gehandhaafd op 21 ± 1 °C en 35% -55% relatieve vochtigheid, op een omgekeerde lichtcyclus van 12:12 uur (lichten uit om 06:00 uur en aan om 18:00 uur). Muizen werden gedurende 5 weken differentieel gehuisvest voordat werd begonnen met het graven van training in het apparaat (zie tijdlijn in figuur 2D).

Muizen ondergingen training en testen in de JB-taak zoals beschreven in het bovenstaande protocol. Latentie om in de geparfumeerde arm te graven tijdens de eerste en volledige 2 minuten van positieve, negatieve en dubbelzinnige testproeven werd gebruikt om te testen op huisvestingseffecten op JB. Hier werden gegevens geanalyseerd met behulp van gegeneraliseerde lineaire gemengde modellen, waarbij transformaties waar nodig werden toegepast om te voldoen aan aannames van normaliteit en homogeniteit. Zie Resasco et al.19 voor een gedetailleerde beschrijving van analyses (bijv. modelselectie). In het kort omvatten de modellen met herhaalde metingen altijd Trial Type, Housing, Strain, Trial Type x Housing, DS+ Odor, Trial Type x Strain, Trial Type x DS+ Odor, Trial Type x Housing x DS+ Odor, Cage (een willekeurig effect genest in Housing en DS+ Odor) en Mouse ID (een willekeurig effect genest in Cage, Housing, DS+ Odor and Strain). De eenvoudige effecten van housing op latency werden bepaald uit de Trial Type x Housing bij het berekenen van de Least Squares Means31. Merk op dat tweezijdige p-waarden overal worden gerapporteerd om onderzoek naar behandelingseffecten aan te tonen, maar het oorspronkelijke validatiewerk van Resasco et al.19 gebruikte waar nodig eenzijdige p-waarden32 , omdat één specifieke respons nodig was om de taak te valideren (zie Resasco et al.19 voor validatiediscussie).

Voordat beoordelingsbias kan worden beoordeeld in een dierlijke taak, is het van cruciaal belang dat aan twee technische criteria wordt voldaan: ten eerste moeten dieren met succes onderscheid maken tussen positieve en negatieve signalen (d.w.z. voldoen aan leercriteria). Voor dieren die aan dit criterium voldoen, moet vervolgens worden aangetoond dat de dubbelzinnige cue als intermediair wordt geïnterpreteerd. Als aan een van deze niet wordt voldaan, kunnen er geen gevolgtrekkingen worden gemaakt over oordeelsbias en overeenkomstige affectieve toestanden. In dit experiment voldeden alle C57-muizen op vier na aan de leercriteria en één C57 werd verwijderd voordat ze werden getest op het kapperen van een kooigenoot (n = 31). In zowel de eerste als de volledige 2 minuten testen was proeftype x DS + geur significant (1 min: F2,62 = 5,67, p = 0,006; 2 min: F2,62 = 5,74, p = 0,005), waaruit bleek dat Mint DS + -muizen onverwacht de dubbelzinnige geurmengsels als positief interpreteerden (alsof 100% munt), terwijl Vanilla DS + -muizen dezelfde dubbelzinnige geurmengsels als intermediair behandelden (figuur 3A, B). Deze bevinding gaf aan dat alleen Vanilla DS+ muizen voldeden aan de technische vereiste om het geurmengsel te behandelen als intermediair tussen de DS+ en DS-, en dus werden Mint DS+ muizen uitgesloten van latere JB-analyses.

Voor Vanilla DS+ muizen werden eenvoudige effecten van huisvesting berekend uit de Trial Type x Housing term31. Binnen deze groep beïnvloedde Housing graaflatenties waarbij CH-dieren langzamer waren dan EH om te graven in dubbelzinnige onderzoeken, maar niet in positieve of negatieve onderzoeken. Dit was waar na 1 min (dubbelzinnig: t = 2,27, d.f. = 92,94, p = 0,014, Cohens d = 1,148; positief: t = 0,22, d.f. = 92,94, p = 0,414, Cohens d = 0,110; negatief: t = 0,80, d.f. = 92,94, p = 0,214, Cohens d = 0,404; zie figuur 4A) en na de volle 2 min (dubbelzinnig: t = 2,14, d.f. = 91,89, p = 0,018, Cohens d = 1,083; positief: t = 0,39, d.f. = 91,89, p = 0,348, Cohens d = 0,198; negatief: t = 0,61, d.f. = 91,89, p = 0,273, Cohens d = 0,308; zie figuur 4B), hoewel proeftype x behuizing x DS+ geur (1 min: F3,65,37 = 0,36, p = 0,7835; 2 min: F3,65,37 = 0,49, p = 0,688) en proeftype x behuizing (1 min: F2,62 = 1,66, p = 0,198; 2 min: F2,62 = 1,41, p = 0,252) hield geen rekening met significante variatie. Deze pessimistische interpretaties van dubbelzinnige signalen door CH-muizen weerspiegelen negatieve beoordelingsbias die wijzen op negatief effect.

Figure 2
Figuur 2: Huisvesting van behandelingen en experiment tijdlijn. (A) CH laboratoriumkooi. (B) Bovenaanzicht van EH. C) Vooraanzicht van EH met bijgevoegde "annex" kooi om het vangen/hanteren van muizen te vergemakkelijken. (D) Experimentele tijdlijn en samenvatting van positieve, negatieve en dubbelzinnige trainings- en testproeven. DS(+): positieve discriminerende stimulus, DS(-): negatieve discriminerende stimulus, AMB: dubbelzinnig mengsel (50% vanille-50% munt), B: bananenchip, C: Knaagdierdieet ('chow'), X: geen voedselbeloningen. Overgenomen uit Resasco et al.19 met toestemming van Elsevier. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 3
Figuur 3: Bepalen of muizen voldoen aan de vereisten voor JB-beoordeling. Het graven van latentie least-square betekent (±standaardfout) tijdens positieve, negatieve en dubbelzinnige testproeven. (A) 1 minuut graaflatentie bij muizen die munt (M, n = 15) of vanille (V, n = 16) krijgen als de positieve discriminerende stimulus (DS +) (data Box Cox getransformeerd). (B) 2 minuten graaflatentie bij dezelfde onderwerpen (gegevens logaritmisch getransformeerd). Gedurende beide tijdsperioden voldeden Vanilla DS+ muizen aan de technische vereiste om dubbelzinnige signalen als intermediair te interpreteren. Mint DS + -muizen slaagden er niet in om dit te doen (in plaats daarvan interpreteerden ze de dubbelzinnige cue als positief) en werden bijgevolg geëlimineerd uit latere JB-analyses. Overgenomen uit Resasco et al.19 met toestemming van Elsevier. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 4
Figuur 4: Impact van huisvestingsbehandeling op affectgemoduleerde JB. Het graven van latentie least-square betekent (±standaard fout) tijdens positieve, negatieve en dubbelzinnige testproeven. (A) 1 minuut graaflatentie in Vanilla DS+ muizen uit conventionele (CH, n = 7) of verrijkte (EH, n = 9) behuizing (data Box Cox getransformeerd). (B) 2 minuten graaflatentie bij dezelfde onderwerpen (gegevens logaritmisch getransformeerd). Gedurende beide tijdsperioden vertoonden CH-dieren significant langere latenties om te graven tijdens dubbelzinnige onderzoeken dan EH-soortgenoten, wat wijst op negatieve JB. Overgenomen uit Resasco et al.19 met toestemming van Elsevier. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Het op geur gebaseerde graafprotocol en de hier beschreven resultaten tonen het vermogen van deze nieuwe JB-taak om veranderingen in de affectieve toestand van de muis te detecteren. De taak biedt dus een waardevol hulpmiddel voor verschillende onderzoeksgebieden. Net als bij elke JB-taak is het voor het beoordelen van het effect op dieren van cruciaal belang dat dieren eerst leren onderscheid te maken tussen signalen (stap 4.7.3) en dat de dubbelzinnige stimulus wordt geïnterpreteerd als intermediair (stap 5.3). Hoewel eenvoudig, kan het voldoen aan deze vereisten een uitdaging zijn, vooral bij laboratoriummuizen waarvoor meer dan 15 eerdere pogingen om een JB-taak voor muizen te ontwikkelen en te implementeren, zijn mislukt19. Hier speelden meerdere componenten een essentiële rol bij het voldoen aan deze technische criteria en droegen ze bij aan het succes en het nut van de taak.

Ten eerste bevorderde het ethologische ontwerp van de taak succesvol discriminatieleren, omdat zowel de discriminerende signalen als de vereiste reacties biologisch relevant waren: muizen hebben indrukwekkende reukvermogens, waardoor ze in staat zijn tot snel leren en aanzienlijke geheugenspannes wanneer ze geurprikkels krijgen33, en ze zijn van nature gedreven om graven uit te voeren voor algemene verkenning, foerageren en holconstructie24, 34. Verder onthulde het tegenwicht bieden aan DS + -geuren verschillen in de manieren waarop Vanilla DS + - en Mint DS + -muizen het dubbelzinnige mengsel interpreteerden, wat bevestigde dat de dubbelzinnige cue werd geïnterpreteerd als intermediair voor Vanilla DS + -muizen, maar niet voor Mint DS + -muizen. Het wordt daarom aanbevolen om alleen Vanille te gebruiken als de DS + voor toekomstig werk met behulp van de extractmerken en muizenstammen die hier worden gebruikt. Belangrijk is dat, hoewel tegenwicht succesvolle resultaten opleverde in het huidige experiment, we onderzoekers aansporen om pilottests uit te voeren om geschikte dubbelzinnige mengsels te identificeren als ze veranderingen doorvoeren, omdat tegenwicht soms aanzienlijke ruis aan de gegevens kan toevoegen, waardoor het risico op maskering van behandelingseffecten toeneemt35.

Zelfs wanneer aan deze essentiële criteria wordt voldaan, is JB niet altijd gemakkelijk te detecteren, misschien vanwege de kleine behandelingseffectgroottes die deze experimenten gewoonlijk opleveren15. Om de taakgevoeligheid te garanderen, wordt dus een uniek Go/Go-ontwerp gebruikt, omdat is aangetoond dat deze aanpak gevoeliger is voor veranderingen in het affect van dieren dan Go/No-Go-ontwerpen bij andere soorten15. Het gebruik van een ongeparfumeerde arm met een lage waarde beloning in alle onderzoeken onderscheidt deze taak echter van eerdere mislukte pogingen om een Go / Go JB-taak voor muizen 36,37,38 te valideren. Hier kiezen muizen tijdens positieve proeven tussen een hoogwaardige beloning in de DS + -arm en een lage waarde beloning in de ongeparfumeerde arm; en in negatieve proeven kiezen ze tussen geen beloning in de DS-arm en een lage waarde beloning in de ongeparfumeerde arm. Hoewel dit vereist dat muizen een complexere taak leren (d.w.z. onderscheid maken tussen signalen die verschillende waarden van beloning voorspellen, in plaats van alleen aanwezigheid of afwezigheid te belonen), lijkt het erop dat het hebben van een consistente optie, waarbij een beloning met een lage waarde altijd aanwezig was, training en testen minder stressvol kan hebben gemaakt voor muizen en verbeterd leren (waarbij 86% van de muizen aan de leercriteria voldoet). Hoewel muizen vaak worden verondersteld een uitdaging te zijn om te trainen of niet in staat zijn om moeilijke taken te leren18, suggereren de resultaten hier dat hun vaardigheden niet moeten worden onderschat en dat het ontwerpen van lage stress, ethologische taken een effectievere aanpak kunnen zijn voor het detecteren van veranderingen in affect dan eenvoudigere taken of taken met zwaardere gevolgen (bijvoorbeeld met straf zoals luchtwolken of wit licht in plaats van eenvoudigweg afwezigheid te belonen39, 40,41).

Ten slotte, om stressoren die anders de behandelingseffecten zouden kunnen verstoren en ongewenste variabiliteit zouden kunnen introduceren, verder te verminderen, werden humane behandelingsmethoden geïmplementeerd21. Hier werden muizen hun hele leven alleen behandeld via beker- of tunnelmethoden (inclusief van en naar transportkooien en het JB-apparaat) om de aversieve effecten van traditionele staartbehandeling te voorkomen21. Daarnaast werden EH-dieren getraind om vrijwillig een annex kooi binnen te gaan voor behandeling, waardoor stressvol 'achtervolgen' door complexe omgevingen werd vermeden. Samen leidde deze aanpak tot de detectie van pessimistische beoordelingsbias bij CH-muizen door langere latenties als reactie op dubbelzinnige signalen. Toekomstige onderzoekers moeten op dezelfde manier overwegen of aspecten van hun behandelingen van belang, huisvesting of houderijpraktijken het potentieel hebben om behandelingseffecten te maskeren of vloereffecten te induceren (d.w.z. waar alle dieren duidelijk pessimisme vertonen, waardoor het vermogen van de taak om meer subtiele behandelingsverschillen te detecteren wordt genegeerd), zodat deze kunnen worden voorkomen of verzacht.

Verdere replicatie en verfijning van deze veelbelovende taak zijn nu nodig. Tot op heden is deze JB-taak alleen toegepast op dieren die langdurig, lage opwinding negatief effect ervaren (als gevolg van beperkende huisvesting of chronische ziekte19). Het is daarom belangrijk dat toekomstig werk gericht is op het testen van de gevoeligheid van deze taak voor acute stressoren en high-arousal negatieve affectieve toestanden. Bovendien zou het maximaliseren van de waarde van deze taak ook repliceren van studies omvatten die de betrouwbaarheid van tests en hertesten van individuen onderzoeken naar dezelfde of meerdere dubbelzinnige sondes. Opnieuw testen met dezelfde sondes zou onderzoekers in staat stellen om hypothesen te testen met betrekking tot veranderingen in het effect in de loop van de tijd, terwijl het blootstellen van proefpersonen aan een spectrum van dubbelzinnige signalen (d.w.z. bijna positief, gemiddeld en bijna negatief) mogelijk de identificatie van verschillende soorten negatieve toestanden (met name depressie- versus angstachtige aandoeningen) mogelijk zou kunnen maken)11,42 . Aanvullende validatie-experimenten moeten ook de waarde van kortere protocollen bestuderen, evenals potentiële verschillen tussen stammen en geslachten (hoewel de oorspronkelijke publicatie deze problemen wel aanpakt, met succes een korter protocol gebruikt om het effect bij mannelijke muizen te beoordelen19). Inderdaad, deze taak zou mogelijk kunnen worden uitgebreid tot knaagdieren die intrinsiek gemotiveerd zijn om holen43,44 te maken, op voorwaarde dat de juiste groottewijzigingen worden aangebracht en validatie wordt bevestigd. Dergelijke replicatie en verfijningen zijn belangrijk omdat er tot nu toe geen andere geldige JB-taken voor muizen zijn ontwikkeld en aangezien JB-taken gevoelig zijn voor zowel de valentie als de intensiteit van affectieve toestanden (zoals uiteengezet in de inleiding), iets dat de meeste indicatoren van dierlijk affect niet doen (bijv. Hypothalamus-hypofyse-bijnieractiviteit kan worden gewijzigd als reactie op zowel positieve als negatieve ervaringen7, 45).

Over het algemeen is de ontwikkeling van een JB-taak voor muizen een veelbelovend nieuw hulpmiddel en opent het de deur voor grote vooruitgang bij de beoordeling van het effect van muizen. Muizen zijn de meest gebruikte gewervelde dieren in zowel fundamenteel als translationeel onderzoek17, en deze taak biedt een middel om essentiële vragen te beantwoorden over het welzijn van deze tientallen miljoenen dieren die wereldwijd worden gebruikt, evenals de verbanden tussen affect en de ziekten of aandoeningen die ze worden gebruikt om te modelleren. Hoewel het gebruik van deze taak niet wordt aanbevolen voor de dagelijkse welzijnsbeoordeling, kan experimenteel onderzoek naar huisvestings- en houderijpraktijken helpen bij het identificeren van verfijningen die het welzijn van muizen bevorderen en helpen bij het identificeren van subtielere tekenen van dierenleed die aan de kooizijde kunnen worden waargenomen. Gezien de humane en potentieel verrijkende aard van deze taak en de lage economische kosten van het implementeren van het protocol, heeft deze nieuwe JB-taak een groot nut.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben geen belangenconflicten te onthullen.

Acknowledgments

De auteurs zijn Miguel Ayala, Lindsey Kitchenham, Dr. Michelle Edwards, Sylvia Lam en Stephanie Dejardin dankbaar voor hun bijdragen aan het Validatiewerk van Reseasco et al.19 waarop dit protocol is gebaseerd. We willen ook de muizen en onze geweldige dierenverzorgingstechnici, Michaela Randall en Michelle Cieplak, bedanken.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Absolute ethanol Commercial alcohol P016EAAN Dilute to 70% with distilled water, for cleaning
Centrifuge tubes Fischer 55395 15 mL tubes used to dilute essences here. However, size may be selected based on total volume required for sample size
Cheerios (original) Cheerios N/A Commercially available. Used as reward to train animals to enter annex cage for handling
Corncob bedding Envigo 7092 Teklad 1/8 corncob bedding used in digging pots and animal cages
Cotton pads Equate N/A Commercially available. Modified in lab to fit within tissue cassettes for scent dispensing
Digging pots Rubbermaid N/A Commercially available. Containers were modified to fit the apparatus in the lab
Dried, sweetened banana chips Stock and Barrel N/A Commercially available. High value reward in JB task
JB apparatus N/A The apparatus was made in the lab
JWatcher event recording software Animal Behavior Laboratory, Macquarie University Version 1.0 Freely available for download online. Used to score digging behavior during JB task
Mint extract Fleibor N/A Commercially "Menta (Solución)". Discriminative stimulus odor
Rodent Diet Envigo 2914 Teklad global 14% protein rodent maintenance diets. Low value reward in JB task and regular diet in home cage
SAS statistical software SAS Version 9.4 Other comparable software programs (e.g. R) are also appropriate
Vanilla extract Fleibor Commercially available "Vainilla (Solución)". Discriminative stimulus odor
Video camera Sony DCR-SX22 Sony handycam.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Mathews, A., MacLeod, C. Cognitive vulnerability to emotional disorders. Annual Review of Clinical Psychology. 1, 167-195 (2005).
  2. Mathews, A., MacLeod, C. Cognitive approaches to emotions. Anual Review of Psychology. 45 (1), 25-50 (1994).
  3. Blanchette, I., Richards, A. The influence of affect on higher level cognition: A review of research on interpretation, judgement, decision making and reasoning. Cognition and Emotion. 24 (4), 561-595 (2010).
  4. MacLeod, C., Cohen, I. L. Anxiety and the interpretation of ambiguity: A text comprehension study. Journal of Abnormal Psychology. 102 (2), 238-247 (1993).
  5. Everaert, J., Podina, I. R., Koster, E. H. W. A comprehensive meta-analysis of interpretation biases in depression. Clinical Psychology Review. 58, 33-48 (2017).
  6. Haselton, M. G., Nettle, D. The paranoid optimist: An integrative evolutionary model of cognitive biases. Personality and Social Psychology Review. 10 (1), 47-66 (2006).
  7. Mendl, M., Paul, E. Getting to the heart of animal welfare. The study of animal emotion. Stichting Animales. , Netherlands. (2017).
  8. Harding, E. J., Paul, E. S., Mendl, M. Cognitive bias and affective state. Nature. 427 (6972), 312 (2004).
  9. Douglas, C., Bateson, M., Walsh, C., Bédué, A., Edwards, S. A. Environmental enrichment induces optimistic cognitive biases in pigs. Applied Animal Behaviour Science. 139 (1-2), 65-73 (2012).
  10. Paul, E. S., Harding, E. J., Mendl, M. Measuring emotional processes in animals: The utility of a cognitive approach. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 29 (3), 469-491 (2005).
  11. Mendl, M., Burman, O. H. P., Parker, R. M. A., Paul, E. S. Cognitive bias as an indicator of animal emotion and welfare: Emerging evidence and underlying mechanisms. Applied Animal Behaviour Science. 118 (3-4), 161-181 (2009).
  12. Rygula, R., Pluta, H., Popik, P. Laughing rats are optimistic. PLoS ONE. 7 (12), 51959 (2012).
  13. Boissy, A., et al. Assessment of positive emotions in animals to improve their welfare. Physiology and Behavior. 92 (3), 375-397 (2007).
  14. Ross, M., Garland, A., Harlander-Matauschek, A., Kitchenham, L., Mason, G. Welfare-improving enrichments greatly reduce hens' startle responses, despite little change in judgment bias. Scientific Reports. 9 (1), 1-14 (2019).
  15. Lagisz, M., et al. Optimism, pessimism and judgement bias in animals: A systematic review and meta-analysis. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 118, 3-17 (2020).
  16. Canadian Council on Animal Care CCAC Animal Data Report 2019. , Available from: https://ccac.ca/Documents/AUD/2019-Animal-Data-Report.pdf (2019).
  17. Report From the Commission to the European Parlaiment and the Council. European Commission. , Available from: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/HTML/?uri=CELEX:52020DC0016&from=EN (2020).
  18. Cryan, J. F., Holmes, A. Model organisms: The ascent of mouse: Advances in modelling human depression and anxiety. Nature Reviews Drug Discovery. 4 (9), 775-790 (2005).
  19. Resasco, A., et al. Cancer blues? A promising judgment bias task indicates pessimism in nude mice with tumors. Physiology and Behavior. 238, 113465 (2021).
  20. Percie du Sert, N., et al. The ARRIVE guidelines 2.0: Updated guidelines for reporting animal research. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 40 (9), 1769-1777 (2020).
  21. Gouveia, K., Hurst, J. L. Optimising reliability of mouse performance in behavioural testing: The major role of non-aversive handling. Scientific Reports. 7, 44999 (2017).
  22. Gygax, L. The A to Z of statistics for testing cognitive judgement bias. Animal Behaviour. 95, 59-69 (2014).
  23. Gaskill, B. N., Garner, J. P. Power to the people: Power, negative results and sample size. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science: JAALAS. 59 (1), 9-16 (2020).
  24. MacLellan, A., Adcock, A., Mason, G. Behavioral biology of mice. Behavioral Biology of Lab Animals. , 89-111 (2021).
  25. Walker, M., et al. Mixed-strain housing for female C57BL/6, DBA/2, and BALB/c mice: Validating a split-plot design that promotes refinement and reduction. BMC Medical Research Methodology. 16 (11), (2016).
  26. Weber, E. M., Dallaire, J. A., Gaskill, B. N., Pritchett-Corning, K. R., Garner, J. P. Aggression in group-housed laboratory mice: Why can't we solve the problem. Lab Animal. 46 (4), 157-161 (2017).
  27. Nip, E., et al. Why are enriched mice nice Investigating how environmental enrichment reduces agonism in female C57BL / 6, DBA / 2, and BALB / c mice. Applied Animal Behaviour Science. 217, 73-82 (2019).
  28. Tilly, S. C., Dallaire, J., Mason, G. J. Middle-aged mice with enrichment-resistant stereotypic behaviour show reduced motivation for enrichment. Animal Behaviour. 80 (3), 363-373 (2010).
  29. Fureix, C., et al. Stereotypic behaviour in standard non-enriched cages is an alternative to depression-like responses in C57BL/6 mice. Behavioural Brain Research. 305, 186-190 (2016).
  30. Nip, E. The long-term effects of environmental enrichment on agonism in female C57BL/6, BALB/c, and DBA/2 mice. Thesis Dissertation. , University of Guelph. (2018).
  31. Wei, J., Carroll, R. J., Harden, K. K., Wu, G. Comparisons of treatment means when factors do not interact in two-factorial studies. Amino Acids. 42 (5), 2031-2035 (2012).
  32. Ruxton, G. D., Neuhäuser, M. When should we use one-tailed hypothesis testing. Methods in Ecology and Evolution. 1 (2), 114-117 (2010).
  33. Young, J. W., et al. The odour span task: A novel paradigm for assessing working memory in mice. Neuropharmacology. 52 (2), 634-645 (2007).
  34. Latham, N., Mason, G. From house mouse to mouse house: The behavioural biology of free-living Mus musculus and its implications in the laboratory. Applied Animal Behaviour Science. 86 (3-4), 261-289 (2004).
  35. Jones, S., et al. Assessing animal affect: an automated and self-initiated judgement bias task based on natural investigative behaviour. Scientific Reports. 8 (1), 12400 (2018).
  36. Novak, J., et al. Effects of stereotypic behaviour and chronic mild stress on judgement bias in laboratory mice. Applied Animal Behaviour Science. 174, 162-172 (2016).
  37. Krakenberg, V., von Kortzfleisch, V. T., Kaiser, S., Sachser, N., Richter, S. H. Differential effects of serotonin transporter genotype on anxiety-like behavior and cognitive judgment bias in mice. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 13, 263 (2019).
  38. Krakenberg, V., et al. Technology or ecology? New tools to assess cognitive judgement bias in mice. Behavioural Brain Research. 362, 279-287 (2019).
  39. Krakenberg, V., et al. Effects of different social experiences on emotional state in mice. Scientific Reports. 10, 15255 (2020).
  40. Bračić, M., Bohn, L., Krakenberg, V., Schielzeth, H., Kaiser, S. Once an optimist, always an optimist? Studying cognitive judgment bias in mice. EcoEvoRxiv. , (2021).
  41. Jones, S., Paul, E. S., Dayan, P., Robinson, E. S. J., Mendl, M. Pavlovian influences on learning differ between rats and mice in a counter-balanced Go/NoGo judgement bias task. Behavioural Brain Research. 331, 214-224 (2017).
  42. Roelofs, S., Boleij, H., Nordquist, R. E., vander Staay, F. J. Making decisions under ambiguity: Judgment bias tasks for assessing emotional state in animals. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 10 (119), 1-16 (2016).
  43. Sherwin, C. M., Haug, E., Terkelsen, N., Vadgama, M. Studies on the motivation for burrowing by laboratory mice. Applied Animal Behaviour Science. 88 (3-4), 343-358 (2004).
  44. Deacon, R. M. J. Burrowing: A sensitive behavioural assay, tested in five species of laboratory rodents. Behavioural Brain Research. 200 (1), 128-133 (2009).
  45. MacDougall-Shackleton, S. A., Bonier, F., Romero, L. M., Moore, I. T. Glucocorticoids and "stress" are not synonymous. Integrative Organismal Biology. 1 (1), 1-8 (2019).

Tags

Gedrag Nummer 181
Beoordeling van de beoordelingsbias van de muis door middel van een olfactorische graaftaak
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

MacLellan, A., Resasco, A., Young,… More

MacLellan, A., Resasco, A., Young, L., Mason, G. Assessment of Mouse Judgment Bias through an Olfactory Digging Task. J. Vis. Exp. (181), e63426, doi:10.3791/63426 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter