Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Оперант Кондиционирования Задача для измерения Песни Предпочтение в Зебра Финчи

5.7K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/60590

⸱

26 декабря 2019 г.

 ,  ,  ,  , 
1W.M. Keck Science Department, Claremont McKenna College – Pitzer College – Scripps College, 2Department of Psychology, Whitman College

В этой статье

Уведомление об исправлении

Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice

Краткое содержание

Мы описываем технику для оценки предпочтений песни в зябликов зебры. Самки помещаются в двухкамерную клетку, а предпочтение песни измеряется количеством раз, когда она вызывает воспроизведение одной песни, приземляясь на окунь в одной камере, по сравнению с запуском другой песни во второй камере. Посадки окуня учитываются с помощью инфракрасных датчиков.

Аннотация

Оперант кондиционирования парадигмы используется для проверки песни предпочтения женщин зебра зябликов. Финчи помещаются в двухкамерную клетку с соединительным отверстием и указывают свое предпочтение песне, приземляясь на окуня в каждой камере. Прерывая инфракрасный луч от фотоэлектрического датчика над каждым окунемом, птица активирует воспроизведение песни через динамик, расположенный на каждой стороне клетки. Свободно доступное программное обеспечение используется для запуска воспроизведения песни с каждого окуня. Чтобы определить предпочтение песни каждого животного, ее предпочтения камеры сначала определяется, вызывая не воспроизведение песни, когда она приземляется на каждом окуня. Это предпочтение камеры после этого сравнено к ее предпочтению песни. Минимальный порог активности устанавливается для обеспечения реального предпочтения. Используя этот метод, мы показываем, что парные самки предпочитают песню своего партнера. Этот метод был использован, чтобы понять вклад допамина в формирование и поддержание песни предпочтения.

Введение

Один из фундаментальных вопросов в биологии заключается в том, как животные образуют аффилиативные связи. В частности, каковы нейронные механизмы, с помощью которых эти связи производятся, и сохраняются ли эти основные механизмы между видами позвоночных? Прейри vole дал ключи к некоторым из систем нейромедиатора, которые важны для формирования пары-облигаций1,2,3. В частности, допамин, действующий через рецепторы в ядре accumbens может вызвать предпочтение партнера в мужских и женских voles4,5. Неясно, сохраняются ли общие принципы, лежащие в основе формирования и поддержания предпочтений партнеров, эволюционно сохранены.

Моногамия чаще встречается у птиц, чем у млекопитающих6. Поэтому сравнение механизмов аффилиативного поведения у птиц с другими видами имеет решающее значение для понимания сохраненных нейронных фондов7,8,9. В общем, во многих видах певчих птиц, мужская песня, как полагают, служить честным показателем мужской фитнес10,11. Самец зяблика зебра пение петь, чтобы привлечь товарищей и влиять на формирование моногамных пар12,13. Таким образом, песня может быть использована для определения предпочтений партнера у этих птиц.

Механизмы, с помощью которых самки отдают предпочтение песне своего партнера, неизвестны. Мезотоцин, птичий гомолог окситоцина, как представляется, играют роль в формировании парной связи в зяблики14,15. Кроме того, допамин также было показано, чтобы играть роль в парной связи формирования9,16,17,18. Например, уровни допамина выше в ядре accumbens в паре против непарных зябликов9.

Для изучения роли нейромедиаторов систем на пара-облигации формирования и технического обслуживания, мы измерили песни предпочтения с помощью оперной парадигмы тестирования оснащен инфракрасными датчиками, чтобы вызвать песни воспроизведения19. Соотношение воспроизведения песен определило предпочтение женщины мужской песне. До выполнения задачи кондиционирования, каждая женщина была изолирована до 48 ч в анехоической камере со своим партнером для "парных женщин" или с незнакомым самцом, для "непарных самок". Чтобы проверить влияние допамина на предпочтение песни, неспаренные женщины лечились дважды с Агонистом допамина D2R в то время как изолированные с незнакомым мужчиной. Эта поведенческая парадигма основана на предыдущих исследованиях19,20 и поддается исследованиям студентов.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

Все эксперименты были одобрены Комитетом по институциональному уходу и использованию Департамента науки В.М. Кека в соответствии с руководящими принципами NIH. Все животные, используемые были взрослыми (No gt;90 дней после люка).

1. Строительство Оперной кондиционирующей камеры

  1. Построить тестовую клетку, состоящую из двух одинаковых камер, 15 х 15 х 17 дюймов3 каждый(рисунок 1A). Сделайте небольшую дверь (как вход в каждую камеру) на стороне клетки возле окуней, вырезая небольшой 4,5 х 6 дюймов2 окна, что 2,5 дюйма от центра клетки между камерами. Используйте отдельный кусок стеллажа, чтобы сделать дверь, которая закрывает окно.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Клетка сделана от стеллажей провода для шкафов которые можно получить от любого магазина домашнего улучшения. Шарнир двери может быть сделан с zip-ties.
  2. Вырезать стеллажи с проволокой резаки, чтобы сделать 4 х 6 дюймов2 открытия между двумя камерами, чтобы птица двигаться между камерами.
  3. В каждой камере, место окуня 11 дюймов от центра клетки и 6 в от нижней части клетки. Используйте любой окунь, который подходит для типа птиц проходит испытания, и что будет охватывать ширину клетки.
  4. Поместите излучатель и приемник фотоэлектрического датчика на клетку непосредственно над каждым концом окуня. Привязай датчики к проводу над окунем с помощью почтовых связей.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Размещение датчиков на жесткой поддержке (например, угнетатель языка) может помочь сохранить датчики от скручивания на проволоке клетке и становится несогласованы. Важно проверить размещение датчиков до каждого эксперимента, вручную ломая инфракрасный (ИК) луч. Если датчики не выровнены правильно, птица не вызовет песню, или посадка на окунь может быть засчитана как несколько событий.
  5. Поместите под-кабинет светодиодные фонари на верхней части клетки, чтобы обеспечить достаточное освещение, так что животные будут свободно перемещаться между двумя боковыми камерами.
  6. Поместите семена птицы и воду рядом с каждым из окуней.
  7. Поместите динамик на каждом конце каждой камеры.
  8. Чтобы уменьшить дифракцию звука и звуковые и визуальные отвлечения, поместите анехотическую пену по периметру всей клетки, с отверстиями, оставленными для дверей клетки и бутылками с водой.
  9. Подключите динамик к аудиоусилитель и подключите усилитель звука к звуковому выходу на компьютере.

2. Подключение датчиков

ПРИМЕЧАНИЕ: Есть два набора ИК-датчиков, каждый с излучателем и приемником. Излучатель имеет кабель с четырьмя проводами (коричневый, синий, черный и белый). Приемник имеет кабель с тремя проводами (коричневый, синий и черный). Белый провод одного излучателя непосредственно подключен к входному #1 на цифровой доске ввода/ввода. Белый провод второго излучателя подключен непосредственно к входну #9. Ввод питания переменного тока имеет два провода (обычно красный и черный).

  1. Установите цифровую карту ввоза/о (Таблица материалов),ее драйверы и связанную с ней программу «Измерение и автоматизация».
    ПРИМЕЧАНИЕ: Цифровая карта вв.к. и от, используемая здесь, требует блока разъема и многофункционального ленточного кабеля для завершения установки. Кроме того, устройство USB I/O не требует карты PCI (или необходимого блока разъема и аксессуаров для ленточного кабеля), и может быть запущено на ноутбуке.
  2. Соедините два синих провода каждого излучателя и приемника, установленные вместе. Прикрепите две небольшие провода к черному проводу силового кабеля, чтобы черный силовой провод мог соединиться с синими проводами каждого набора датчиков.
  3. Подключите черный провод питания и два синих провода к общей проволоки. Подключите этот общий провод к входному #2 или No 9 на блоке разъема.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Один набор датчиков должен быть подключен к входной #1 и #2, а другой набор датчиков должен быть подключен к входным #9 и #10.
  4. Для обоих наборов датчиков соедините коричневый провод от излучателя и приемника вместе. Для каждого набора датчиков соедините два коричневых провода с красным проводом питания переменного тока.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Все четыре коричневых провода соединены с красным проводом питания переменного тока. Фотоэлектрические датчики питаются от входной установки 10-30 V и должны быть подключены к преобразователе переменного тока (например, преобразователь от 120 В до 12 V).
  5. В рамках программы измерения и автоматизации, связанной с цифровой картой ввоза/о, определите идентификатор устройства для карты ввоза/ввоза, выбрав меню устройств и интерфейсов.
  6. Выберите опцию «Устройства Pinouts», чтобы определить номер порта и линии, соответствующие входным данным в 2.3.
  7. Убедитесь, что ввгиот обнаруживает, когда ИК-луч сломан с помощью тестовых панелей... вариант в программе. Обратите внимание на идентиматы канала и порта для каждого набора датчиков.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Зеленые индикаторы изменят цвет при изменении статуса луча.

3. Установка программного обеспечения и оборудования для подсчета окуней посадки

  1. Скачать и установить звуковой анализ Pro 2011 (SAP2011) и MyS'L с http://soundanalysispro.com/.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Это бесплатное программное обеспечение и поставляется с инструкциями по установке и руководство пользователя.
  2. Открыть SAP рекордер.exe.
  3. Чтобы настроить вход датчика таким образом, чтобы SAP мог обнаруживать посадки окуня и инициировать воспроизведение песен, щелкните вкладку Operant Devices в окне управления SAP Recorder. Проверьте окно Включить Operant Обучение (NI Карта установлена).
  4. Выберите подходящий идентификатор устройства (ползунок Ports может быть установлен на 3). Для каждого детектора укажите соответствующий порт и линию из информации, собранной в шаге 2.6.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Когда порт и линия настроены правильно для каждого детектора, свет будет меняться с желтого на красный.
  5. В главном окне для магнитофона SAP, нажмите Поезд, чтобы активировать датчики для соответствующих каналов.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Должна появиться желтая кнопка.
  6. Запишите имя птицы, выбрав интересующий канал (пресс-канал 1 или 2 вкладка на левой стороне экрана), а в окне идентификации и режима введите идентификацию птицы в поле имени.
  7. Чтобы гарантировать воспроизведение звука в динамиках, управляйте настройками во вкладке «Выбор вывода», чтобы выбрать соответствующее устройство, подключенное к компьютеру (т.е. динамики) и канал, подключенный к динамику.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Дополнительную информацию о настройке можно найти в руководстве пользователя Sound Analysis Pro.

4. Изолировать пары птиц и собирать мужскую песню

  1. Изолировать самца и самку зяблика в звуковой камере для 24-48 ч. Во время этого сожительства, собирать мужскую песню, которая называется "песня партнера".
    ПРИМЕЧАНИЕ: Парные птицы являются мужчины и женщины, которые были размещены вместе, по крайней мере 2 недели. Неспаренные самки помещаются с самцом всего за 24-48 ч.
    1. Используйте микрофон, подключенный к аудиоусилитель, чтобы захватить песню партнера.
    2. Приобретите песню с помощью Sound Analysis Pro 2011 и храните песню на жестком диске.
    3. Чтобы проверить влияние систем нейромедиаторов на женские предпочтения песни, дать женщине 50 л подкожной инъекции солевой раствор (управление транспортным средством) или квинпироль (1 мг/мл в 0,9% солевой раствор), когда пара впервые положить в камеру. Повторите инъекцию после 6-24 ч (см. Рисунок 1B).
  2. Создавайте песни для воспроизведения в клетке кондиционирования оперы.
    1. Создайте файл .wav, который воспроизводит'молчание'примерно такой же длины, как воспроизведение песни.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Это может быть сделано с помощью любого программного обеспечения для редактирования звука (например, Audacity).
    2. Вырежьте представительную песню (2-3 мотивы) от партнера мужчины.
    3. Вырежьте представительную песню (2-3 мотивы) от незнакомого мужчины.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте одну и ту же незнакомую мужскую песню для всех экспериментов.
    4. Фильтр песни от 300 Гц-10 кГц.
    5. Отрегулируйте громкость так, чтобы песни играли на 70 дБ (средняя амплитуда по продолжительности песни от динамиков в камере поведения).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Громкость песни тестируется с помощью звукового счетчика давления, который помещается на окуня.

5. Тестирование Песни Предпочтение в паре женщин

  1. Определите предпочтения боковой камеры женщины.
    1. До поведенческого тестирования, поместите самку в клетку тестирования, чтобы позволить ей время, чтобы приспособиться к клетке, по крайней мере 1 ч. Убедитесь, что зяблик исследует обе боковые камеры с помощью объекта, чтобы заставить птицу перейти от одной камеры к другой через отверстие.
    2. В Sound Analysis Pro выберите вкладку'Playbacks',а затем кнопку 'Звуки'в главном окне.
    3. Выберите файл аудио .wav, чтобы играть 'Молчание'из камеры 1 и камеры 2.
    4. Возвращайтесь в'Main'и ударите 'Reset'в верхней части коробки справа.
    5. После акклиматизационного периода нажмите«Старт».
    6. В конце сессии нажмите«Стоп». Запишите количество триггеров на каждом окуня, который отображается в синих коробках.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Данные сохраняются в базе данных MyS'L. Иметь минимальное количество триггеров для подсчета пробной версии, чтобы убедиться, что самка достаточно активна (например, всего 12 или более окуней).
  2. Определите предпочтение песни.
    1. Повторите шаги в разделе 5.1, но выберите песню партнера, чтобы играть из боковой камеры с наименьшим количеством триггеров окуня (непредпочтительная сторона), и незнакомая песня из боковой камеры с наиболее окуня триггеров (предпочтительная сторона).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Песня партнера играется из боковой камеры с наименьшим количеством триггеров во время воспроизведения тишины (непредпочтительная сторона).
    2. Пресс 'сбросить' до начала 1 ч с воспроизведением песни.
    3. Рассчитайте предпочтения камеры и песни, разделив количество триггеров на боковой камере, играя песню партнера на общее количество триггеров.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Следуя протоколу, мы обнаружили, что парные женщины предпочитали песню своего партнера(рисунок 2A). Существовала существенная разница между предпочтениями боковой камеры во время молчания, что во время воспроизведения песни (t-тест исправлен для нескольких сравнений; р 0,004; т 3,35, дф 16). Таким образом, самка преимущественно спровоцировала песню своего партнера по сравнению с песней незнакомого самца.

Самки, которые были в паре с незнакомым муж...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Мы описываем метод для проверки песни предпочтения зебра зябликов. Мы использовали этот анализ, чтобы проверить предпочтение парной женщины для песни своего партнера. Кроме того, анализ был использован для проверки влияния допамина на индукцию песенных предпочтений у наивных самок. Этот метод является относительно недорогим и был разработан и используется студентами, что делает его отличным инструментом обучения для студентов. Несколько других исследований протестировали песни предпочтения в нескольких видов песен, что д...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

Мы благодарим Петру Груцик за строительство поведенческой клетки, доктора Томаса Боровски за помощь в разработке эксперимента и доктора Стефани Уайт за ее щедрую поддержку. Финансирование из HHMI студентов летний исследовательский грант (HHMI #30052007536 d.S. и L.H. ).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
(-)-QuinpirolesigmaaldrichQ102
акустическая пенаCoulbourn Instruments, Аллентаун, ПенсильванияH10-24A
усилитель звука - 2 каналаAmazonPyle PCAU46Aлюбой небольшой усилитель звука должен работать
Banner Engineering Q08 Series, излучатель. SO60-Q08https://www.alliedelec.comStock #:70659809фотоэлектрический датчик
Banner Engineering серии Q08, приемник. EO60-Q08-AN6Xhttps://www.alliedelec.comStock #:70699384фотоэлектрический датчик
Автомобильная стереосистемаAmazonPioneer TS - F1643R
Цифровая карта ввода-выводаNational InstrumentsPCI-6503 или USB-6501
Светодиодные фонари - под прилавкомAmazon
многофункциональный ленточный кабельNational Instruments180524-20
шумомер уровня давленияAmazon
клеммная колодкаNational Instruments777101-1

Ссылки

  1. McGraw, L. A., Young, L. J. The prairie vole: an emerging model organism for understanding the social brain. Trends in Neuroscience. 33 (2), 103-109 (2010).
  2. Young, K. A., Gobrogge, K. L., Liu, Y., Wang, Z. The neurobiology of pair bonding: Insights from a socially monogamous rodent. Frontiers in Neuroendocrinology. 32 (1), 53-69 (2011).
  3. Young, L. J., Wang, Z. The neurobiology of pair bonding. Nature Neuroscience. 7 (10), 1048-1054 (2004).
  4. Aragona, B. J., Liu, Y., Curtis, J. T., Stephan, F. K., Wang, Z. A critical role for nucleus accumbens dopamine in partner-preference formation in male prairie voles. Journal of Neuroscience. 23 (8), 3483-3490 (2003).
  5. Lippert, R. N., et al. Time-dependent assessment of stimulus-evoked regional dopamine release. Nature Communications. 10 (1), 336(2019).
  6. Lack, D. L. Ecological adaptations for breeding in birds. , (1968).
  7. O'Connell, L. A., Hofmann, H. A. The vertebrate mesolimbic reward system and social behavior network: a comparative synthesis. Journal of Comparative Neurology. 519 (18), 3599-3639 (2011).
  8. O'Connell, L. A., Hofmann, H. A. Genes, hormones, and circuits: an integrative approach to study the evolution of social behavior. Frontiers in Neuroendocrinology. 32 (3), 320-335 (2011).
  9. Banerjee, S. B., Dias, B. G., Crews, D., Adkins-Regan, E. Newly paired zebra finches have higher dopamine levels and immediate early gene Fos expression in dopaminergic neurons. European Journal of Neuroscience. 38 (12), 3731-3739 (2013).
  10. Gil, D., Gahr, M. The honesty of bird song: multiple constraints for multiple traits. Trends in Ecology & Evolution. 17 (3), 133-141 (2002).
  11. Tomaszycki, M. L., Adkins-Regan, E. Experimental alteration of male song quality and output affects female mate choice and pair bond formation in zebra finches. Animal Behaviour. 70 (4), 785-794 (2005).
  12. Woodgate, J. L., Mariette, M. M., Bennett, A. T. D., Griffith, S. C., Buchanan, K. L. Male song structure predicts reproductive success in a wild zebra finch population. Animal Behaviour. 83 (3), 773-781 (2012).
  13. Zann, R. Reproduction in a Zebra Finch Colony in South-eastern Australia: the Significance of Monogamy, Precocial Breeding and Multiple Broods in a Highly Mobile Species. Emu. 94 (4), 285-299 (1994).
  14. Klatt, J. D., Goodson, J. L. Oxytocin-like receptors mediate pair bonding in a socially monogamous songbird. Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences. 280 (1750), 20122396(2013).
  15. Pedersen, A., Tomaszycki, M. L. Oxytocin antagonist treatments alter the formation of pair relationships in zebra finches of both sexes. Hormones and Behavior. 62 (2), 113-119 (2012).
  16. Adkins-Regan, E. Neuroendocrinology of social behavior. Ilar Journal. 50 (1), 5-14 (2009).
  17. Goodson, J. L., Kabelik, D., Kelly, A. M., Rinaldi, J., Klatt, J. D. Midbrain dopamine neurons reflect affiliation phenotypes in finches and are tightly coupled to courtship. Proceedings of the National Academy of Sciences the United States of America. 106 (21), 8737-8742 (2009).
  18. Iwasaki, M., Poulsen, T. M., Oka, K., Hessler, N. A. Sexually dimorphic activation of dopaminergic areas depends on affiliation during courtship and pair formation. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 8 (210), (2014).
  19. Gess, A., Schneider, D. M., Vyas, A., Woolley, S. M. Automated auditory recognition training and testing. Animal Behavior. 82 (2), 285-293 (2011).
  20. Woolley, S. C., Doupe, A. J. Social context-induced song variation affects female behavior and gene expression. PLoS Biology. 6 (3), 62(2008).
  21. Day, N. F., et al. D2 dopamine receptor activation induces female preference for male song in the monogamous zebra finch. Journal of Experimental Biology. 222, Pt 5 (2019).
  22. Hahn, A. H., et al. Discrimination of male black-capped chickadee songs: relationship between acoustic preference and performance accuracy. Animal Behaviour. 126, 107-121 (2017).
  23. Leitão, A., ten Cate, C., Riebel, K. Within-song complexity in a songbird is meaningful to both male and female receivers. Animal Behaviour. 71 (6), 1289-1296 (2006).
  24. Day, N. F., Hobbs, T. G., Heston, J. B., White, S. A. Beyond Critical Period Learning: Striatal FoxP2 Affects the Active Maintenance of Learned Vocalizations in Adulthood. eNeuro. 6 (2), (2019).
  25. Chen, Y., Clark, O., Woolley, S. C. Courtship song preferences in female zebra finches are shaped by developmental auditory experience. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 284 (1855), 20170054(2017).
  26. Heston, J. B., White, S. A. Behavior-linked FoxP2 regulation enables zebra finch vocal learning. Journal of Neuroscience. 35 (7), 2885-2894 (2015).
  27. Adkins-Regan, E., Tomaszycki, M. Monogamy on the fast track. Biological Letters. 3 (6), 617-619 (2007).
  28. Young, R. L., et al. Conserved transcriptomic profiles underpin monogamy across vertebrates. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. , (2019).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Исправление


Formal Correction: Erratum: Operant Conditioning Task to Measure Song Preference in Zebra Finches
Posted by JoVE Editors on 2/18/2020. Citeable Link.

An erratum was issued for: Operant Conditioning Task to Measure Song Preference in Zebra Finches. An affiliation was updated.

One of the affiliations was updated from:

W.M. Keck Science Department, Clarmont McKenna College – Pitzer College – Scripps College

to:

W.M. Keck Science Department, Claremont McKenna College – Pitzer College – Scripps College

Больше статей

Фотоэлектрический датчикSound Analysis Proпредпочтение камерыагонист дофаминатриггер жердочкиинфракрасный лучвоспроизведение аудиозаписи
Оперант Кондиционирования Задача для измерения Песни Предпочтение в Зебра Финчи
Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.