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

Методическая статья

Парадигма социального распознавания у мышей для разграничения краткосрочных и долгосрочных отношений

117 просмотров

⸱

DOI:

10.3791/72558

⸱

25 августа 2026 г.

 ,  ,  ,  , 
1Department of Neuroscience, University of Florida

В этой статье

Краткое содержание

В данном материале представлено подробное описание процедуры измерения социального распознавания между новыми, краткосрочными и долгосрочными партнерами с использованием поведенческой экспериментальной парадигмы «Четыре стакана» (Four Cups). Мы описываем преимущества и потенциальные возможности применения данной парадигмы, а также важную информацию для точной интерпретации полученных результатов. 

Аннотация

Социальная память — это способность помнить и распознавать особей своего вида. Она является фундаментальным аспектом поведения млекопитающих, обеспечивающим явные преимущества для выживания высокосоциальных млекопитающих, таких как мыши и люди. Грызуны, в частности мыши, представляют собой общепринятую модель животного, широко используемую для изучения социальной памяти и лежащих в ее основе механизмов. Большинство существующих парадигм социальной памяти преимущественно оценивают краткосрочное социальное распознавание, при котором продолжительность отношений и уровень знакомства между субъектом и агентом составляют от 5 до 15 мин. Следовательно, существующие парадигмы и прошлые исследования не позволяют зафиксировать социальную память о долгосрочных отношениях и фокусируются на дихотомии «новизна против краткосрочного знакомства», что оставляет значительный пробел в нашем понимании механизмов социальной памяти. Чтобы восполнить этот пробел, мы разработали простой тест, который фиксирует реакции мышей на разные уровни знакомства, позволяя перевести сложные процессы воспроизведения социальной памяти в наблюдаемый и количественно измеримый контекст. В парадигме «четырех стаканчиков» мышь-субъект свободно исследует арену, в которой в каждом углу расположены четыре перфорированных стаканчика. В этих стаканчиках находятся три мыши-агента с разным уровнем знакомства (социальные стимулы): давно знакомая особь (сожитель по клетке; совместное содержание в течение 1 месяца), недавно знакомая особь (предварительный контакт в течение 10 мин), новая особь того же вида, а также пустой стаканчик в качестве контроля. Самцы мышей линии CD-1 в данной парадигме демонстрируют предпочтение при исследовании новой и давно знакомой мыши по сравнению с недавно знакомыми мышами. Эта задача позволяет продемонстрировать распознавание уровня знакомства и минимизирует агрессивное поведение, при этом учитывая историю контактов. Данный новый тест предоставляет платформу для прямого сравнения нейронных механизмов социальной памяти в отношении давно знакомых, недавно знакомых и новых особей. Парадигма «четырех стаканчиков» служит новым методом измерения для распознавания долгосрочного знакомства, который дополнит существующие тесты на краткосрочное распознавание. 

Введение

Социальная память является ключевой особенностью социального поведения млекопитающих и особенно развита у высокосоциальных видов, таких как мыши и люди. У грызунов распознавание других особей лежит в основе поведенческой динамики, критически важной для выживания внутри семейных и конспецифических групп, включая групповую сплоченность, иерархию доминирования, брачное поведение и родительскую заботу1,2. Помимо эволюционно значимой роли в выживании животных, нарушение социальной памяти у людей является распространенным признаком множества нейропсихиатрических и неврологических расстройств, включая расстройства аутистического спектра, шизофрению и болезнь Альцгеймера3,4,5,6. Поскольку социальное распознавание имеет фундаментальное значение для повседневного функционирования социальных видов и обладает явной клинической значимостью, крайне важно разрабатывать поведенческие тесты, которые точно отражают его многомерную природу и нейронные механизмы. Хотя существующие парадигмы позволяют измерить некоторые аспекты социального распознавания у мышей, большинство тестов предназначены для оценки предпочтения новизны путем сравнения новых и краткосрочных отношений , сформированных в течение минут или часов, а не для количественной оценки распознавания долгосрочных социальных связей.   

Существующие подходы, такие как парадигма с тремя камерами или парадигмы привыкания-депривитации, позволяют оценить предпочтение новизны после лишь кратковременного предварительного воздействия, которое часто ограничено 5–15 минутами.7,8,9,10,11Эти методы предоставили глубокое понимание нейронные механизмы из эти краткосрочный социальный память у мышей12,13. Однако натуралистическая социальная память и социальные функции должны учитывать специфические механизмы, действующие в долгосрочных отношениях, сформированные путем длительного совместного проживания социальные иерархии или партнеры по спариванию. Хотя в некоторых исследованиях используется парадигма с тремя камерами с участием однопометников14 или знакомых мышей, содержавшихся в одной клетке с подопытным животным на протяжении до 72 ч15,16основное применение данной парадигмы по-прежнему сосредоточено на простом разграничении между «новым» и «знакомым» объектом. Это ограничивает возможность проведения сравнений между несколькими разными знакомыми мышами. Поскольку установленные парадигмы социального распознавания ориентированы на изучение что касается краткосрочных отношений, мы отмечаем явный пробел в наших знаниях о нейронных механизмах, лежащих в основе социального распознавания при долгосрочных отношениях.   

Для устранения этого ограничения мы разработали парадигму четырех стаканов: простой и гибкий метод анализа разработанный для дифференциации распознавание несколько уровней социальной знакомности в рамках одной сессии тестирования. В данной парадигме мышь-испытуемый исследует четыре угла открытой арены, каждый содержащий a перфорированный стакан удерживание a конспецифический или контрольный пустой стакан. В стаканах находится давно знакомая особь того же вида (сокамерник), а краткосрочное привыкание конспецифичный с ограниченным предварительным опытом (10 мин), а новый мышь и один Поскольку исходный текст отсутствует, я не могу выполнить перевод. Пожалуйста, предоставьте текст, который необходимо перевести на русский язык. контроль. Время исследования служит количественным показателем социального распознавания и социального предпочтения. Такая конфигурация позволяет проводить одновременные сравнения между уровнями знакомства, сводя к минимуму прямое физическое взаимодействие и возможные агрессивные столкновения. 

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

Протокол

Все процедуры с использованием животных должны проводиться в соответствии с институциональными правилами и быть одобрены Институциональным комитетом по уходу и использованию животных (IACUC) Университета Флориды. 

1. Подготовка и содержание животных  

  1. Используйте взрослых особей однополый мыши группового содержания для всех экспериментов.  В течение как минимум 2 дней проводите манипуляции с мышами, чтобы они привыкли к обращению и у них снизился уровень тревожности перед экспериментальным тестированием.
  2. Разместите мышей в стандартные лабораторные клетки с обратным циклом «свет-темнота» и свободным доступом к корму и воде. 
    ПРИМЕЧАНИЕ: Для проведения репрезентативных экспериментов использовали взрослых мышей линий CD-1 и C57BL/6 (в возрасте 3–4 месяцев). Мышей содержали группами по 3–4 животных в одной клетке. Репрезентативные наборы данных включали 10 самцов мышей CD-1, 12 самок мышей CD-1 и 31 самца мышей C57BL/6. Поведенческие тесты следует проводить в активную фазу субъекта (темновую фазу). Мыши, включенные в данное исследование, проходили тестирование с 9:00 до 18:00 и содержались в условиях инвертированного светового цикла (темновая фаза с 8:00 до 20:00).
  3. Определите долгосрочный знакомый агент как сокамерник того же пола и той же линии который находился в одной клетке с подопытной мышью в течение как минимум за 3–4 недели до начала тестирования. 
  4. Выберите знакомого и незнакомого представителя того же вида для краткосрочного взаимодействия агенты той же линии и пола, что и мышь-субъект. 
  5. Убедитесь, что новые мыши ранее не имели физического или ольфакторного контакта с подопытной мышью. 
  6. Выберите одного нового агента и одного знакомого краткосрочного агента из разных домашних клеток, чтобы избежать сходства ольфакторных стимулов у этих двух агентов.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Зафиксируйте приблизительный возраст всех используемых животных и постарайтесь свести к минимуму многократное повторное использование одних и тех же новых и краткосрочных препаратов в течение одного дня. Если препараты подлежат повторному использованию, обеспечьте >Перерыв в домашней клетке продолжительностью 2 ч между тестовыми пробами для предотвращения стресса животных.

2. Подготовка арены 

  1. Поместите чистую квадратную арену для открытого поля (49,5 cm x 49,5 cm x 49,5 cm; Таблица материалов) в тихом помещении для поведенческого тестирования.
  2. Осветите область с помощью одной высокой или потолочной лампы, настроив освещенность примерно на 8–20 lux.  
  3. Поместите четыре одинаковых по весу перфорированных пластиковых стаканчика в каждый угол арены (Рисунок 1A).
    1. По возможности используйте визуально идентичные стаканы. Если используются стаканы разных цветов, используйте контрбалансировку при назначении стаканов и их расположении в разных испытаниях.
    2. Прижмите две стороны каждого стаканчика вплотную к стенкам арены, чтобы ограничить доступ, минимизировать стремление спрятаться и стандартизировать углы обследования. 
    3. Используйте стаканы, которые достаточно тяжелые, чтобы предотвратить побег, и достаточно высокие, чтобы предотвратить вылезание.
      ПРИМЕЧАНИЕ: В данном исследовании стаканы с репрезентативными данными и положение агента были псевдорандомизированы для каждого субъекта путем поворота цветных пластиковых стаканов по часовой стрелке, в то время как тип агента перемещался против часовой стрелки в ходе испытаний.
  4. Разместите камеру достаточно высоко, чтобы весь бокс для анализа попадал в кадр, чтобы избежать слепых зон при кодировании поведения. Обеспечьте минимальный блеск и равномерное освещение всего пола бокса (Рисунок 1A).
  5. Тщательно очищайте пол арены и стаканчики между испытаниями, используя подходящее дезинфицирующее средство, затем промойте водой для удаления остаточных запахов. 
  6. Дайте арене полностью высохнуть перед повторным помещением животных. 

3. Привыкание к арене в день 0

  1. Поместите подопытное животное и его сокамерников в арену, содержащую четыре пустых перфорированных стаканчика, и предоставьте им возможность свободного исследования в течение 20 min.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Для экспериментов с использованием фиксирующих тросов привыкание животных следует проводить индивидуально. Могут потребоваться дополнительные сеансы привыкания. Рекомендуется проводить привыкание в течение нескольких дней, если мыши не исследуют всю арену полностью после первого дня.
  2. Уберите всех мышей из арены и верните их в домашнюю клетку.
  3. Поместите всех социальных агентов под стаканчики на 10 min, чтобы они привыкли к ограничению подвижности. Привыкание агентов из одной домашней клетки следует проводить одновременно, по одному животному в стаканчик (Рисунок 1B).
  4. Очистите арену и стаканчики перед введением мышей из новой домашней клетки.
    ПРИМЕЧАНИЕ: После транспортировки в помещение дайте мышам отдохнуть не менее 15 min перед началом сеанса.

4. Исходный уровень 

  1. Подготовьте арену согласно разделу 2. Сохраняйте одинаковую конфигурацию арены на протяжении всех дней эксперимента. 
  2. Поместите подопытное животное в арену с четырьмя пустыми стаканчиками и предоставьте возможность свободного исследования в течение 10 min.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Не приостанавливайте запись; она должна вестись непрерывно на всех этапах текущей пробы.  

5. Краткосрочный сбор данных 

  1. Используйте утяжеленный перфорированный стакан, чтобы ограничить перемещение подопытного животного, поместив рядом назначенного "краткосрочно знакомого" агента.  В качестве альтернативы можно подвергнуть подопытное животное воздействию краткосрочного агента в чистой клетке.
  2. Если выбран вариант воздействия в арене, поместите назначенного краткосрочно знакомого агента под один перфорированный стакан в арене, оставив остальные три стакана пустыми. 
  3. Выпустите подопытное животное и позвольте ему свободно исследовать пространство в течение 10 min (Рисунок 1B).
    ПРИМЕЧАНИЕ: При использовании метода воздействия краткосрочного агента в арене чередуйте угол, в котором находится краткосрочно знакомый агент, для разных животных, чтобы избежать пространственного смещения. 

6. Межпробный интервал (ITI) 

  1. Заберите краткосрочно знакомого агента и верните его в домашнюю клетку. Оставьте подопытную мышь одну в арене для свободного перемещения в течение 10 min. 
  2. Подготовьте новых и долгосрочно знакомых мышей-агентов для фазы тестирования.   
    ПРИМЕЧАНИЕ: Поместите краткосрочно знакомого агента в тот же стакан, который использовался во время краткосрочного ознакомления (раздел 5). Это рекомендуется для того, чтобы избежать эффекта новизны пространственного расположения, если краткосрочное ознакомление проводилось в арене.

7. Фаза социального распознавания 

  1. Поместите дополнительный утяжеленный перфорированный стакан на подопытную мышь.
  2. Поместите по одной мыши под каждый из трех утяжеленных перфорированных стаканов: давно знакомую особь (сокамерника), недавно знакомую особь и незнакомую особь того же вида. Оставьте четвертый назначенный стакан пустым в качестве контроля.  
    ПРИМЕЧАНИЕ: Маркируйте верхние части стаканов, чтобы определить расположение агентов во время оценки поведения.
  3. Снимите перфорированный стакан с подопытной мыши в центре арены и позвольте ей свободно исследовать пространство в течение 10 min (Рисунок 1A).
  4. Уберите всех мышей по окончании 10 min интервала и остановите запись.
  5. Верните всех мышей в их домашние клетки. 
  6. Тщательно очистите арену и стаканы перед следующим испытанием.  
    ПРИМЕЧАНИЕ: Имейте в наличии запасные стаканы на случай повреждения.

8. Оценка поведения

  1. Импортируйте все записанные видео в программное обеспечение для поведенческого анализа с возможностью ручной разметки, такое как Behavioral Observation Research Interactive Software (BORIS).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Оценка поведения не была «слепой» в отношении расположения сокамерников, поскольку метки с ID агента находились над каждым стаканчиком и были видны на видео, а номер клетки можно было определить. Оценщики не обращали активного внимания на видимые метки и не знали, кто из агентов был новым, а кто — краткосрочным знакомым. Все оценщики следовали заранее определенным операциональным определениям исследовательского поведения и стандартизированным критериям оценки.
  2. Определите поведенческую матрицу перед началом оценки.
  3. Определите эпизод исследования как положение носа мыши-подопытного в пределах 1 cm от стаканчика при демонстрации стойкой исследовательской позы. 
    ПРИМЕЧАНИЕ: Считайте жевание и грызение стаканчика эпизодами исследования.
  4. Вручную разметьте общую продолжительность исследования для каждого стаканчика на протяжении 10-минутной фазы теста на социальное распознавание. При необходимости оцените базовый уровень и фазу приобретения.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Можно использовать автоматическое отслеживание поз с полуциркулярной областью интереса радиусом 1 cm вокруг каждого стаканчика.
  5. Экспортируйте размеченные данные для последующего статистического анализа.

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

Результаты

При использовании протокола парадигмы четырех стаканов самцы мышей линии CD-1 демонстрировали различное поведение при социальном исследовании долгосрочно знакомого (сокамерника), краткосрочно знакомого и нового представителя своего вида (Рисунок 2). Для каждого объекта рассчитывали индекс дискриминации (DI) на основе времени в секундах, затраченного на исследование данного объекта по сравнению с пустым стаканом, по формуле (объект − пустой)/(объект + пустой) в течение 10-минутной фазы социал...

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

Обсуждение

При применении парадигмы четырех стаканов для эффективного и надежного измерения этих социальных взаимодействий в других лабораторных условиях следует учитывать ряд ключевых факторов. Габитуация в день 0 снижает уровень несоциального исследовательского поведения, вызванного новизной арены и стаканов, которое в противном случае может маскировать социальные исследования во время тестирования7,8,9. Точный контроль продолжительности...

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

Раскрытие информации

Авторы не имеют конфликтов интересов, подлежащих раскрытию.

Благодарности

Данная работа была поддержана грантами McKnight Neuroscience Award и Klingenstein Neuroscience Award, предоставленными NPC.

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

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Программное обеспечение для оценки поведенияBehavioral Observation Research Interactive SoftwareВерсия 9.12.7Программное обеспечение для ручной аннотации событий
Арена «открытое поле»Rafferty Machine and ToolИндивидуальный заказСтруктурный стеклопластиковый лист, квадратная арена (49.5 cm x 49.5 cm x 49.5 cm); непрозрачные стенки; если арена прозрачная, обклеить внешние стенки бумагой, чтобы минимизировать отвлекающие факторы для животного 
Надголовная камераLogitechLogitech C920x HD Pro PC WebcamКамера, способная осуществлять непрерывную видеозапись; установлена над центром арены
Перфорированные стаканыChinco Store ONG-Chinco-0279размеры стаканов: 4.01"L x 4.01"W x 4.52"H; перфорированные пластиковые или металлические стаканы, могут быть квадратными или цилиндрическими
PrismGraph PadВерсия 10.6.0Программное обеспечение для анализа данных; может быть использовано другое ПО

Ссылки

  1. Wolff JO, Sherman PW, editors. Rodent societies: an ecological and evolutionary perspective. University of Chicago Press; Chicago; 2008.
  2. Thor DH, Holloway WR. Social memory of the male laboratory rat. J Comp Physiol Psychol. 1982;96(6):1000-1006.
  3. Theory of mind and autism: A review. International Review of Research in Mental Retardation. Academic Press; 2000.
  4. Bediou B, et al. Impaired social cognition in mild Alzheimer disease. J Geriatr Psychiatry Neurol. 2009;22(2):130-140.
  5. Green MF, Horan WP, Lee J. Social cognition in schizophrenia. Nat Rev Neurosci. 2015;16(10):620-631.
  6. Bäckman L, Herlitz A. The relationship between prior knowledge and face recognition memory in normal aging and Alzheimer's disease. J Gerontol. 1990;45(3):P94-P100.
  7. Moy SS, et al. Sociability and preference for social novelty in five inbred strains: An approach to assess autistic-like behavior in mice. Genes Brain Behav. 2004;3(5):287-302.
  8. Engelmann M, Hädicke J, Noack J. Testing declarative memory in laboratory rats and mice using the nonconditioned social discrimination procedure. Nat Protoc. 2011;6(8):1152-1162.
  9. van der Kooij MA, Sandi C. Social memories in rodents: Methods, mechanisms and modulation by stress. Neurosci Biobehav Rev. 2012;36(7):1763-1772.
  10. Cum M, et al. A systematic review and meta-analysis of how social memory is studied. Sci Rep. 2024;14(1):2221.
  11. Oliva A, Fernández-Ruiz A, Leroy F, Siegelbaum SA. Hippocampal CA2 sharp-wave ripples reactivate and promote social memory. Nature. 2020;587(7833):264-269.
  12. Oliva A. Neuronal ensemble dynamics in social memory. Curr Opin Neurobiol. 2023;78:102654.
  13. Okuyama T. Social memory engram in the hippocampus. Neurosci Res. 2018;129:17-23.
  14. Hitti FL, Siegelbaum SA. The hippocampal CA2 region is essential for social memory. Nature. 2014;508(7494):88-92.
  15. Dykstra B, Kim P, Lin A, Berman GJ, Murugan M. The intermediate CA1 and CA3 subfields of the hippocampus differentially encode social recognition. bioRxiv. 2025; doi.org/10.1101/2025.10.27.684580.
  16. Rashid M, et al. A ventral hippocampal-lateral septum pathway regulates social novelty preference. eLife. 2025;13:RP97259.
  17. Phillips ML, Robinson HA, Pozzo-Miller L. Ventral hippocampal projections to the medial prefrontal cortex regulate social memory. eLife. 2019;8:e44182.
  18. Medeiros D, Polepalli L, Li W, Pozzo-Miller L. Altered activity of mPFC pyramidal neurons and parvalbumin-expressing interneurons during social interactions in a Mecp2 mouse model for Rett syndrome. J Neurophysiol. 2025;134(6):2070-2085.
  19. Netser S, et al. Distinct dynamics of social motivation drive differential social behavior in laboratory rat and mouse strains. Nat Commun. 2020;11(1):5908.
  20. Netser S, Haskal S, Magalnik H, Wagner S. A novel system for tracking social preference dynamics in mice reveals sex- and strain-specific characteristics. Mol Autism. 2017;8:53.

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

Перепечатки и разрешения

Больше статей

Социальная памятьповедение мышейкраткосрочные отношенияпарадигма четырех стакановраспознавание степени знакомствасоциальная память грызуновраспознавание особей своего виданейронные механизмы

Эта статья была опубликована

Видео скоро будет доступно

Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.