Waiting
Login processing...

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

Behavior

Ikke-invasiv, in-pen tilnærming test for laboratorium-huset griser

Published: June 5, 2019 doi: 10.3791/58597
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 2, 3, 3, 4, 5,6, 4,5
1Animal Sciences and Industry, Kansas State University, 2DynaSim Technical Services, INC, 3Center for Injury Biomechanics, Virginia Polytechnic Institute and State University, 4Applied Research Associates, Inc., 5Lucent Research, LLC, 6Department of Neurological Surgery, University of Washington

Summary

Denne protokollen beskriver en ny atferds test-den menneskelige tilnærmingen test i griser ' hjemme penn-å oppdage funksjonelle underskudd i laboratoriet griser etter subconcussive traumatisk hjerneskade.

Abstract

Traumatisk hjerneskade (TBI) tilfeller har økt i både sivile og militære populasjoner, og mange forskere er vedta en svin modell for TBI. I motsetning til gnager modeller for TBI, er det få atferds tester som har blitt standardisert. Et større dyr krever mer invasiv håndtering i testområder enn gnagere, som potensielt legger til stress og variasjon i dyrenes reaksjoner. Her er den menneskelige tilnærmingen test (HAT) er beskrevet, som ble utviklet for å bli utført foran laboratoriet griser ' hjemme penn. Det er ikke-invasiv, men fleksibelt nok til at det gir forskjeller i boliger set-ups.

Under HATTEN ble tre atferds ethograms utviklet, og deretter ble det brukt en formel for å opprette en tilnærming indeks (AI). Resultatene tyder på at HATTEN og indeksen, AI, er følsomme nok til å oppdage milde og midlertidige endringer i griser atferd etter en mild TBI (mTBI). I tillegg, selv om spesifikke atferden utfall er bolig-avhengige, bruk av en AI reduserer variasjon og gir konsistente målinger på tvers av laboratorier. Denne testen er pålitelig og gyldig; HAT kan brukes på tvers av mange laboratorier og for ulike typer svin modeller for skade, sykdom og nød. Denne testen ble utviklet for en optimalisert manuell tidsstempel metode slik at observatøren konsekvent tilbringer ikke mer enn 9 min på hver prøve.

Introduction

Human mTBI er ofte definert av funksjonelle underskudd til tross for fravær av globale strukturelle endringer eller signifikant ødem i hjernen1,2,3. Faktisk, i noen mTBI pasienter, karakteristisk trekk ved denne skaden er en endring i deres psykologiske tilstand i fravær av noen nevroanatomi endringer4,5. Vi benyttet en svin modell av mTBI6 fordi gris ' s hjerner er både anatomisk og fysiologisk nærmere mennesker enn gnagere7, og tilsvarende målinger kunne gi et relevant sett av felles dataelementer med mennesker.

I de senere årene har svin-modellen fått interessen til Biografiske filmer forskere og mTBI interessenter for prekliniske undersøkelser; men i motsetning til gnager modeller av TBI, er det bare noen få standardiserte atferds tester publisert som tillater vurdering av laboratoriet gris er Affective State (dvs. psykologisk tilstand)7,8,9, 10i. En lang-frist målet for våre laboratorium er å utvikle adskillige, komplementær opptreden verktøysett det er følsom nok å mål når det Pigs er erfaring subklinisk sykdom eller når dyrene er inne en prepathological trykk-i slekt begrunne.

Gjentatt opptreden prøver det mål forandringen av Affective begrunne inne en laboratorium gris kanskje være fint søkerne for skjelne en dyr med en prepathological forfatning fra rask dyrene. For eksempel, inne-blyant HATs var anvendt for reklamen gris produksjon å hjelpe bønder velge rask pigs med fint temperament eller endre ledelse og bolig strategisk det forårsaket nød, skaden, og lidelsen11,12. Disse testene ble brukt til å kvantifisere motivasjonen og generelle affektive tilstand av en gris eller en gruppe griser13.

Våre laboratorium og annet forskning målt motivasjon inne Pigs av kvantifisere tre arter av opptreden: 1) utforskningen fastslår det er uttrykt igjennom nonnutritive muntlig opptreden (NNOB), der hvor grisen bruker dens munn, snute, eller ansikt å snuse, lick, chew, og rot et substrat, eller de chomp uten substrat14,15; 2) romlige forhold av grisen til et objekt eller å være16; 3) nese retning, som brukes i stedet for øyekontakt fordi griser har monokulært17, men nær-seende visjon, og de prioritere deres luktesans over visjonen18. Hvis en sunn gris knytter mennesker med givende stimuli, uttrykker de en høy frekvens av NNOB, direkte nesen mot det menneskelige, og søker å få tettere nærhet til den menneskelige11,16. Men etter sykdom, skade, eller en distressful erfaring, motivasjon til å søke selv behagelige stimuli er redusert, og dermed er disse målbare atferd trolig redusert19. Svin atferd forskere bemerket at anhedonia, mangel på motivasjon til å oppleve behagelige stimuli, er gjenkjennelig og målbare i griser i sine hjem miljøer20. Således, gjentatt HATs (tidligere og etter handling) kanskje tjene som en følsom mål å skjelne laboratorium Pigs behandlet med subconcussive mTBI fra humbug-behandlet (anestesi-bare) emner. Anhedonia er en affektive tilstand som TBI pasienter kan oppleve21. HATTEN brukes her har potensial i å bidra til å effektivisere oversettelsen av atferdsdata funn fra en dyr modell til klinisk arbeid. Hatter kan administreres daglig i løpet av et eksperiment, som også kan bidra til å standardisere laboratorie griser omsorg for å optimalisere dyrevelferd og husdyrhold22.

Her, ved hjelp av HAT, atferdsdata forskjellene som følge av mTBI i mini-svin er analysert. Minimere opptreden variasjon var utrette av det bruker ikke-invasiv måler av det HAT og tillater det Pigs å acclimate å deres hjem penner, praksis ledelse, og en daglig spandere. Tradisjonelt er en testarena som brukes til å måle atferd (for eksempel åpen felt test). En in-penn test kan være nyttig i laboratorier som har begrenset plass. Flytting og håndtering av griser på en testarena kan føre til en stress respons (nød eller eustress) og potensielt legge til variasjonen av svarene på testen. En i-penn test fjerner at håndtering komponent, og derfor, sannsynligvis reduserer variasjon fra håndtering-stress17. For disse grunner nevnt ovenfor, vi utviklet en daglig, i pennen lue for denne mTBI modellen.

Standardiserte og kvantifisert tiltak som hensiktsmessig definerer affektive tilstand av dyret er viktige aspekter i å utvikle en ny atferds test. I tillegg bør testene gjentas på tvers av flere laboratorier. Her, for å utvikle denne protokollen, ble HATTEN testet i tre laboratorier forskjellige bolig systemer. Tre subethograms ble opprettet for å tidsstempel spesifikke atferd fra Sample videoer. Deretter ble en vektet formel opprettet for å innlemme de tre ethograms og gi mulighet for bruk av hatter på tvers av flere laboratorier. Selv om denne testen ble utviklet og brukes spesielt for mini-svin behandlet med subconcussive mTBI, metodene og protokollen utviklet her vil ha søknader om å skille forskjellen mellom en subclinically skadet/syk eller distressed gris og en sunn gris.

Behavior utfall kan påvirkes av enkelt vs gruppe boliger, ledig plass godtgjørelse, type gulv som brukes, type gjerde som brukes, plasseringen av fôring og vann, avføring området, og miljø berikelse plassering. Derfor ble tre boligtyper undersøkt (figur 1): bolig type A var ved Kansas State University (Manhattan, KS); Bolig type B og C var ved Virginia Tech University (Arlington, VA). Den enkelte institusjonelle Animal Care og use Committee (IACUC) på hvert sted godkjent bruk av fasiliteter og prosedyrer.

For å utvikle ethogram av bolig type A (figur 1a), Minnesota-Cross mini-svin (villsvin = 7, forgylt = 1; National Swine Research Resource Center, Columbia, MO; alder = 25,6 ± 3,66 [Mean ± standardavvik (SD)] uker) ble plassert innendørs i enkelt penner med dyr-vennlig gulv (IACUC #3881). Grisene som brukes for denne protokollen var i god helse hadde ikke behandlinger brukt. For å utvikle protokollen for bolig type B, Yucatan mini-griser (alder = 25,3 ± 2,80 uker [bety ± SD] var single-huset (figur 1B) ved Virginia Tech fasiliteter (IACUC #15-060). Animal behandlinger er beskrevet andre steder29 og inkluderte induksjon av subconcussive mTBI bruker blast-Wave overtrykk eller humbug kontroller (anestesi bare). For å utvikle protokollen av bolig type C, fem kvinnelige Göttingen mini-griser (alder = 23,7 ± 1,18 uker [bety ± SD]) var par-plassert ved Virginia Tech i en stor penn (figur 1C; IACUC #15-060). De to første boliger miljøer er typiske laboratorium boliger eller inneholde enkeltrom griser. Bolig type C er en atypisk boligmiljø som kan huse to eller flere griser og kan betraktes som mer av et beriket miljø enn standard laboratorium bolig. Denne protokollen kan brukes på tvers av boligtyper hvis følgende metoder følges.

Protocol

Den enkelte IACUC på hvert sted (Kansas State University og Virginia Tech University) godkjent bruk av fasiliteter og prosedyrer.

1. oppsett av kameraer og penner og etablering av en rutine

  1. Før du plasserer dyrene i pennene, må du fikse kameraene i en 90 ° vinkel over hver penn (se tabell over materialer for et foreslått kamera system).
  2. Record dyr kontinuerlig på 30 bilder/s (FPS), enten for varigheten av studien eller bare under test økter.
  3. Fiks boller, detektorer, matter og leker med bolter og kjeder.
  4. Plasser lyd maskiner som kontinuerlig spiller hvit eller rosa støy (f. eks, lyden av fossefall) i grisene anlegget.
    Merk: Eksterne plutselige lyder (f.eks. dører som åpner og stenger) kan forårsake skremme refleks under øktene23,24.
  5. Tilfeldig eller Stratify behandlinger med penn på tvers av anlegget.
  6. Sett opp en etablert dyrehold rutine. Dette vil hjelpe grisene å vite når du kan forvente mennesker å rengjøre penner, fôr og håndtere dem, og utføre testen.
    1. Bruk en familiær spandere å tillate det Pigs å assosiere Human med en belønne.
    2. Bruk en falle i staver under belønne å tillate det Pigs å partner det klikker lyd med en belønne. Ikke bruk vocalizations og visuelle signaler for å gjøre grisene kjent med belønningen (se tabell over materialer).
  7. Gjennomføre øktene før morgen måltidet eller før du plasserer en ny feed for annonsen lib matet griser.

2. identifisering av griser

  1. Gjør emner identifiserbare på video strømmen, selv om de er singel-plassert.
  2. Sørg for at observatører forblir blinde for behandlinger og upartiske under tidsstempel med et merke system som ikke er relatert til behandlinger. Bruk en medisinsk karakter tape (se tabell over materialer) som er overholdt en stripe av duct tape av en bestemt farge, rund form og mønster.
  3. Bruk en runde patch for å markere toppen av grisen og en ned hver side (se figur 1, grønn og blå markører).
  4. Smøre tag sement (mindre enn 0,35 g) på båndet hjørnene for å øke etterlevelse levetid.
    Merk: For mye kode sement vil ikke tørke svært raskt, slik at tapen faller av for tidlig.
  5. Feilsøk og Tilpass merke strategien i acclimation perioden slik at de offisielle testene utføres effektivt og uten ekstra stress til grisene.
  6. Bruk datainnsamlings ark til å holde rede på merkingen og subjekt identifikasjonen (se tilleggsfil 1 for et eksempel datablad).
    Merk: For å fjerne tape, ikke rippe tapen av fordi det vil føre til smerte hvis noen hår er trukket ut. Det kan enten slough av på egen hånd, en vannbasert smøremiddel kan hjelpe løsne det, eller det kan bli barbert av med Clippers. Hvis tapen kommer av på uønskede tider, forberede ekstra merking tape og bruke den mens grisen spiser et måltid i stedet for å holde grisen.

3. HAT-sesjoner

  1. Har testen-mennesker bærer samme lue, kjeledress, støvler, lukter, etc. hver gang økten er gjennomført.
  2. Gjennomføre sesjoner daglig, minst 3x, før behandlingen, og deretter, daglig etterpå.
  3. Grisen kan være i alle områder i pennen før du starter økten. For å starte økten, be test-menneske å droppe behandle i bollen eller foran pennen og klikk klikkeren 3x.
  4. Testen-menneskelige behov for å plassere hendene ut av grisen syn og stå stille i løpet av testen. Få en annen forsker til å markere starten på sesjonen på databladet og starte en tidtaker. Etter 120 s, forskeren stille signaler til test-menneske for å flytte til neste emne og starte testen.

4. opprettelse av HAT Ethograms for programvare

  1. Konstruere ethograms (se figur 1 og 2 og tilleggs video 1) under ett prosjekt ved hjelp av spesialisert programvare.
    Merk: Romlig atferd er plasseringen av dyret i forhold til det menneskelige. I ethograms må romlige forhold tilpasses dyrets penn og publiseres hver gang en roman penn satt opp brukes (figur 1). Innenfor denne kategorien, atferd anses gjensidig utelukkende. Plassen er delt inn i fire områder, med varierende grad av tilnærming (figur 1). Områdene er standardisert på tvers av boligtyper. Nærmest, eller klatre (CL) betyr at griser kan klatre på gjerdet for å få tilgang til det menneskelige; Derfor er klatring betraktet som en romlig atferd som indikerer at grisen er mest aktivt søker menneskelig kontakt. Close (co) betegner området innenfor 61 cm av det menneskelige. Mid (M) er området innenfor 61-122 cm fra det menneskelige. Far (F) er arealet av 123 cm eller mer fra det menneskelige.
  2. Strukturelle atferd fokus på orienteringen av hele kroppen eller deler av kroppen (figur 2). Lag to strukturelle Kategorier: 1) gris-nese posisjon og 2) den aktive tilstanden av grisen. Bruk figur 2a for å identifisere retningen (retning 1 betegner grisen dirigerer nesen mot det menneskelige; retning 2 betyr grisen dirigerer nesen bort fra det menneskelige).
  3. Del aktivitet atferd (figur 2b) i tre gjensidig utelukkende tilstander tilnærming: NNOB, stå eller gå uten NNOB, og hviler uten NNOB (se fargekoding i ethograms i videoen).
    Merk: NNOB brukes til å beskrive når en gris bruker sin munn, snute, eller ansikt til å slikke, snuse, tygge, bite, gni, eller rot en nonnutritive objekt for å oppsøke enten kjennskap eller romanen muligheter. Derfor, når det er i denne aktive tilstand, er det interessert i det menneskelige, og i en tilnærming-stat. Hvis overhead kameraer brukes på 90 ° vinkler, grisen nese posisjon og hode bevegelse er indikatorer på NNOB. Noen ganger vil griser chomp eller humbug-tygge; nesen kan sees, men hodet beveger seg opp og ned. Stå eller gå uten NNOB brukes til å beskrive når grisen er i oppreist stilling, er hodet fortsatt, og nesen er ikke berører et substrat eller chomping, noe som betyr at det er i mindre av en tilnærming tilstand. Hvile uten NNOB brukes beskrive når grisen hviler ved å lyve eller sitte, som er den minst tilnærming staten under denne kategorien av atferd.

5. tidsstempel av videoene for effektivitet og pålitelighet

  1. Basert på Start-tider registrert av datainnsamling, redigere opptakene til eksakt, 3 min økter. Metoden for tidsstempel vil ta 9 min per økt.
  2. Bare bruk opp til to trente observatører til tidsstempel videoene.
    Merk:Hvis to observatører blir brukt, skal variasjonen av observatør kvantifisert, evalueres, justeres, og deretter rapporteres som en Pearson-korrelasjonskoeffisient etter at observatører har timestamped samme prøve video (for metoder, se Martin og Bateson25).
  3. Still inn avspillingshastigheten med 1x vanlig hastighet (dvs. 30 fps). Ikke stans, spol tilbake eller tidsstempel ramme for bilde.
  4. Tidsstempel hver kategori av gjensidig utelukkende atferd separat.
    1. Tidsstempel romlig atferd. Start videoen på nytt.
    2. Tidsstempel strukturelle atferd. Start videoen på nytt.
    3. Tidsstempel for strukturelle/nese stilling atferd.
  5. Bruk varigheten for hvert atferds resultat (se tilleggs videoer 2 og 3) for summering av data. Varighets målingene må konverteres til en prosentdel av tiden per kategori.

6. tilnærming index

  1. Påfør formelen (Figur 3) slik at hver strukturelle og romlig atferd kombineres for å skape en AI (Figur 3, Figur 4). AI brukes i tillegg til rapportering atferd og kategorier separat som tall (figur 5) eller i tabellform.
    Merk: Se tabell over materialer for programvare detaljer. I hver kategori blir virkemåten for varigheter først konvertert til prosenter (varigheten av virkemåtene delt på den totale varigheten for test økten). Hver atferd er vektet basert på nivået på tilnærmingen (Figur 3). Virke måte ved unngåelse (prosentandelen av tid i langt område, hviler, med nesen vendt bort) multipliseres med 0. Moderat-tilnærming atferd (prosentandelen av tid i midten området, snudde seg mot det menneskelige, og står med hodet fortsatt) multipliseres med 1. Den beste tilnærmingen atferd (prosentandelen av tid i tett og nærmest området og viser NNOB) multipliseres med 2. Deretter blir hver kategori ytterligere veid 3, 2 og 1 for henholdsvis romlig, nese orientering og aktivitet. En konstant (0,10) brukes til å opprette en prosent skala. For eksempel, hvis grisen står overfor det menneskelige, er i nær/nærmeste område, og utfører NNOB under hele test økten, Merk at AI er 100% (den røde grisen i Figur 3). I kontrast, hvis grisen er i langt område, er ikke vendt mot det menneskelige, og forblir i hvilestilling under hele test økten, AI er 0% (den svarte grisen i Figur 3). Griser i nær sone kan ha samme AI som en gris utfører NNOB i midten av området hvis de er vendt vekk fra det menneskelige og stående med hodet fortsatt (den oransje griser i Figur 3).

Representative Results

Tre boligtyper (A, B og C; se figur 1) ble brukt i tre forskjellige laboratorier for hatter. Strukturelle atferd kategorier og hode og kropp orientering ble brukt i hatter på tvers av alle laboratorier og eksperimenter som presenteres i figur 2. Tabell 1 representerer dataene som samles inn fra alle tre boligtyper og beskrivende statistikk som ble utført ved hjelp av data innhentet fra forbehandlet sunne GRISER under hatten. Deretter ble en formel utviklet for å beregne en AI fra data innhentet under hatter (se Figur 3). Resultatene tyder på at bruk av en AI redusert variasjon (tabell 1) i innsamlede data. Dette er en viktig oppdagelse fordi mindre variable data vil tillate for bruk av mindre eksperimentelle dyr å oppdage mindre forskjeller.

For tabell 1ble beskrivende statistikk innhentet ved hjelp av prosedyren prosedyre UNIVARIATE (se tabell over materialer for spesifikk programvareinformasjon). BLANDET prosedyren med en modell for gjentatte mål ble brukt til å sammenligne resultatet av hver laboratorie bolig type virkemåte. Grisen ble behandlet som en tilfeldig variabel. Den første ordens autoregressive typen ble valgt som kovariansen struktur. Minst kvadrat midler ble separert ved hjelp av Tukey-Kramer justeringsmetode. Betydningen ble definert som P ≤ 0,05.

Deretter ble det bestemt om samme person eller en annen menneskelig eksperimentator bør brukes for hver test sesjon i HATTEN. For å sammenligne de ukjente virkemåtene svarene på de velkjente svarene, ble blandet-prosedyren med en modell for gjentatte tiltak brukt. Grisen ble behandlet som en tilfeldig variabel. Den første ordens autoregressive typen ble valgt som kovariansen struktur. Minst kvadrat midler ble separert ved hjelp av Tukey-Kramer justeringsmetode. Betydningen ble definert som P ≤ 0,05. Vi fant at det var ingen forskjell i AI når et kjent menneske ble brukt i forhold til når en ukjent menneske ble brukt under testing (se data i tabell 2). Hvis grisene aldri hadde noen negative interaksjoner med mennesker, de vanligvis generalisert og assosiert alle mennesker positivt med mat26.

Den acclimation perioden for HAT-protokollen ble bestemt fra tilnærmingen indeksene av griser fra bolig type A (336 test økter). HATTEN startet på dag 8 etter ankomst og ble utført to ganger av den kjente menneskelige (som tilbrakte forrige uke håndtering av griser) og av en ukjent menneske (som hadde hatt noen tidligere kontakt med griser). For å bestemme effekten av tid på utfallet av HATTEN, ble blandet prosedyre med en gjentatt måler modell brukt. Grisen ble behandlet som en tilfeldig variabel. Den første ordens autoregressive typen ble valgt som kovariansen struktur. Minst kvadrat midler ble separert ved hjelp av Tukey-Kramer justeringsmetode. Betydningen ble definert som P ≤ 0,05. Som nevnt ovenfor, gjorde dataene ikke oppdage en forskjell mellom svarene fra kjente eller ukjente menneskelig eksponering (tabell 2). Imidlertid ble acclimation perioden bestemt basert på dager 9, 11 og 13 viser AIs som var betydelig lavere enn alle andre dager. Grunnlinjen bør inneholde minst tre målinger etter acclimation, men vi anbefaler seks økter for å beregne en AI-verdi som en kovariat i modellene.

Å avgjøre hvis HAT metoder kunne skjelne mTBI-behandlet Pigs fra humbug-behandlet pigs, HAT data fra 12 Pigs 1 dag tidligere (-1) og 3 dager etter de var behandlet med enten anestesi29 bare (humbug) eller anestesi og eksplosjon-bølge avsøring benytter en Shockwave tube29 til en topp psi på 47,4 ± 13,6 SD for en lengde på 4,7 ± 0,9 MS SD (blast). Dataene ble analysert av begrenset sannsynlighet ANOVA bruker blandet modell prosedyre i en statistisk programvare. Denne analysen bestemte forskjeller mellom behandling, tid og interaksjoner. Den maksimale SEM fra modellen er rapportert, og P < 0,05 ble betraktet som signifikant. AI omfatter all adferd (Figur 3). På dag 1 og 2 etter behandling, AI måle skilles mTBI griser fra humbug griser (P < 0,05; Figur 4). Atferd kan analyseres og presenteres innenfor sine gjensidig utelukkende kategorier (figur 5). Den nære romlige atferd måle skilles blast griser fra humbug griser på dag 1 og 2 etter behandling (P < 0,05; Figur 5a). Likeledes, nese retning, hviletid, og NNOB målinger skiller humbug griser fra blast griser på dag 1 og 2 etter behandling (figur 5B og 5c).

Figure 1
Figur 1: romlig kategori av atferd av tre ulike laboratorium boligtyper. Ethogram er satt opp i forhold til det menneskelige (fotavtrykk), og i forhold til gris størrelse til mengden av ledig plass. Det størst plan flate av adgang for denne kategorien av opptreden er når grisen prøvene å klatre på panel nærmest det Human (CL; nærmest eller klatre). En trent observatør tidsstempler "Close" (co; 0-61 cm fra det menneskelige), "mid" (M; 61-122 cm fra det menneskelige), og "langt" (F; 123 + cm fra det menneskelige) når grisen ører eller mer er i disse romlige områder. Hver laboratorie penn ble satt opp med en eller to boller for to ganger daglig feedings, waterer (W), og en leke. (A) hver 50 kg villsvin var singel-plassert i 190 cm x 114 cm penner med revet gulv. (B) hver 50 kg villsvin ble plassert på en svart matte med revet gulv og en renne på baksiden av pennen. (C) villsvin på ca 10 kg var par-plassert i 274 x 366 cm penner, med betonggulv, en matte, et avløp, og faste boller og leker. Farge strimlene (f.eks. grønn og blå) representerer merkings strategien. Alle griser i diagrammet er merket med grønne eller blå flekker som eksempler for merking og identifisering griser på videoer. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2: strukturelle atferd kategorier ansatt i alle tre laboratorier og eksperimenter. (A) for hode orientering kategori, var grisen overfor enten mot eller bort fra den menneskelige eller bevegelige objekt. (B) for Body orientering kategorien, grisen hode var enten ned, utføre nonnutritive muntlig atferd (NNOB); i oppreist stilling, stående eller gå, men hodet ikke beveger seg eller ned; i en hvile-stat, som inkluderer sittende eller liggende. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3: tilnærming indeks formel og diagram. Tilnærmingen indeksen ble utviklet for å plassere alle kombinasjoner av atferd på en skala fra 0 til 100, med 0 er grisen i minst tilnærming staten (i det fjerne delen, snudde nesen bort, liggende med hodet fortsatt) og 100 i den nære delen , nesen peker mot det menneskelige, utfører NNOB. Et program (se tabell over materialer for mer informasjon) ble brukt til å måle atferden slik at de justerte lineært. Hver gris struktur representerer et datapunkt som lineært justerer fra hver kategori. I hver kategori konverteres virkemåten varigheter først til prosenter (varigheten av virkemåtene delt på den totale varigheten av test økten). Deretter er hver atferd vektet basert på nivået av tilnærmingen. Virkemåte for unngåelse (prosentandelen av tid i langt område, hvile, med nesen vendt bort) multipliseres med 0. Moderat tilnærming atferd (prosentandelen av tid i midten området, snudde seg mot det menneskelige, og står med hodet fortsatt) multipliseres med 1. Det største nivået for tilnærmingsmåte (prosentandelen av tid i de nære og nærmeste områdene, utføring av NNOB) multipliseres med 2. Deretter blir hver kategori ytterligere veid 3, 2 og 1 for henholdsvis romlig, nese orientering og aktivitet. En konstant (0,10) brukes til å skalere dataene over hele området fra 0 til 100 prosent. En varme-kart-lignende fargevalget brukes til å representere grisen i den mest tilnærming staten g. grisen i minst tilnærming staten (svart). Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 4
Figur 4: tilnærming indeks av griser behandlet med blast-bølge eksponering. Denne illustrasjonen viser tilnærming indeks av griser 1 dag før (-1) og 3 dager etter at de ble behandlet med enten anestesi bare (humbug, n = 6) eller anestesi og blast-Wave eksponering til en topp psi på 47,4 ± 13,6 SD for en lengde på 4,7 ± 0,9 MS SD. Feil stolpene representerer SEM. P-verdiene for behandling = 0,032, for tid = 0,033, og for behandling x tid = 0,012. Dataene ble analysert av begrenset sannsynlighet ANOVA bruker blandet modell prosedyre i en statistisk programvare. Denne analysen bestemte forskjeller mellom behandling, tid og interaksjoner. Den maksimale SEM fra modellen er rapportert, og *P < 0,05 regnes som betydelig. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 5
Figur 5: stablet stolpediagram metode for å vise atferd. Disse panelene viser en stabel-bar metode for å vise atferd for (a) den romlige atferd, (B) nesen retning, og (C) aktiviteten til griser 1 dag før (-1) og 3 dager etter at de ble behandlet med enten anestesi bare (humbug, n = 6) eller anestesi pluss blast-Wave eksponering til en topp PSI på 47,4 ± 13,6 SD for en lengde på 4,7 ± 0,9 MS SD. bolig type B ble brukt for dette eksperimentet. Alle gjensidig utelukkende virkemåter kan representeres i hvert stablet liggende stolpediagram. (A) behandlingen x tid P-verdier for romlig atferd er langt = 0,060, mid = 0,110, * Close = 0,014, nærmest = 0,557; (B) behandlingen x tid P-verdier for nese retningen er < 0,001 *; (C) behandlingen x tid P-verdier for aktiviteten er > 0,10; P-verdiene var hvile = * 0,046, stand = 0,584, og * NNOB = 0,042. De samlede SEMs var (A) 7,5%, (B) 9,6% og (C) 9,7%. Hvert atferds resultat ble analysert av begrenset sannsynlighet ANOVA ved hjelp av blandet modell prosedyre i et statistisk program (se tabell over materialer for det spesifikke programmet), og deretter ble kombinert i et diagram. Analysene bestemte forskjellene mellom behandling, tid og interaksjoner. Den maksimale SEM fra modellen er rapportert, og *P < 0,05 ble betraktet som signifikant. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

ANOVA statistikk for på tvers av boligtyper Beskrivende statistikk for alle sunne gris data nei. eksperimentelle enheter
Bolig type P nei. Quantiles, % for å oppdage Δ% fra kontroll1
A B C Sem Verdier Obs. μ Sd CV Sem Min 25 50 75 Maks 25 50 75 100 200
Approach-indeks,% 75,4 69,2 76,6 5,5 0,318 288 74 17 23 1 0 70 80 84 99 18 4 3 3 3
Varighet for Penne plassering,%
Langt 8,5en 5,3en 23,0b 4,8 0,008 288 10 20 200,1 1,2 0 0 0 10 100 -- 336 149 84 21
Midt 18,9 46 13,75 16,2 0,066 288 23 29 125 1,7 0 2 10 32 100 526 131 58 33 8
Lukke 72,4en 43,9b 62,4en 12,8 0,032 288 23 29 123,9 1,7 0 47 78 93 100 509 127 57 32 8
Nærmeste (klatre) 0 8,9 0 3,1 0,001 288 67 32 47,8 1,9 0 46 80 95 100 74 19 8 5 3
Lukk + nærmest 72,5 53 62,3 14,9 0,311 288 68 32 46,6 1,9 0 46 78 93 100 74 19 8 5 3
Aktivitetsvarighet,%
Lie/sitte med hodet fortsatt 5,6en 0,0b 17,0c 1,8 0,001 288 1,3 5 393,7 0,3 0 1 3 7 59 -- -- 579 326 82
Stå/gå med hodet fortsatt 48,3en 63,6a, b 83,5b 10 0,006 288 52 43 82,1 2,5 1 7 47 100 100 226 57 25 14 4
NNOB 81,5 57,7 71,1 13,3 0,109 288 77 28 36,4 1,7 0 66 91 98 100 44 11 5 3 3
Hode retning, varighet,%
Unna 24,7en 17,4en 50,7b 4,5 0,001 288 26 21 79,3 1,2 0 10 22 39 92 212 53 24 13 3
Mot 75,3 en 82,6 en 49,3 b 4,5 0,001 288 74 21 27,8 1,2 8 62 79 90 100 26 6 3 3 3

Tabell 1: BASELINE hat-målinger ble undersøkt for alle boligtyper for å opprette dette datasettet. Atferds resultatene ble analysert av begrenset sannsynlighet ANOVA bruker blandet prosedyre av en statistisk analyseprogramvare. Disse analysene bestemmes forskjellene mellom atferden varighet og tilnærming indeks for hver laboratorium bolig type. Den maksimale SEM fra modellen er rapportert, og P < 0,05 ble betraktet som signifikant. I tillegg ble UNIVARIATE-prosedyren for statistisk analyse program brukt for beskrivende statistikk. Den selvtillit verdi (CV)% ble deretter inngått en eksperimentell enhet kalkulator27 og betingelsene for de forventede forskjellene mellom to behandlinger ble undersøkt.

Behandling P-verdier
Kjent Ukjent Sem Trt Tid TRT * tid
Approach-indeks,% 84,8 84,4 3,06 0,766 0,002 0,661
Varighet for Penne plassering,%
Langt 10,7 10,1 3,49 0,844 0,008 0,522
Midt 18,7 17,6 3,38 0,717 0,014 0,918
Lukke 70,4 72,3 5,25 0,617 < 0.001 0,895
Aktivitetsvarighet,%
Lie eller sitte, no NNOB 5,8 5,8 0,8 0,995 < 0.001 0,901
Stå eller gå, ingen NNOB 5,5 5,5 1,4 0,995 < 0.001 0,524
NNOB 82,1 83,3 4,12 0,722 0,0029 0,617
Hode retning, varighet,%
Unna 23,9 23 2,81 0,725 < 0.001 0,329
Mot 76,1 77 2,8 0,725 < 0.001 0,329

Tabell 2: et eksperiment ble utført på sju griser fra bolig type A. To sesjoner ble utført hver dag. For hver sesjon, en kjent (kvinnelig) eller en av syv (tre hanner og fire kvinner) ukjente mennesker ble brukt i hatter. Den samme kjente personen gikk først, og sju ukjente mennesker ble brukt. En ANOVA modell for statistisk analyseprogramvare ble undersøkt for behandling (kjent eller ukjent), tid (dag), og deres interaksjoner.

Supplerende video 1: Observer programvareoppsett med teksting. Vennligst klikk her for å laste ned denne filen.

Tilleggs video 2: data eksport med teksting. Vennligst klikk her for å laste ned denne filen.

Supplerende video 3: data analyse med undertekster. Vennligst klikk her for å laste ned denne filen.

Tilleggsfil 1: eksempel på datainnsamlings ark. Vennligst klikk her for å laste ned denne filen.

Discussion

Milde skader på hjernen som ikke resulterer i åpenbare anatomiske og strukturelle endringer synlig med State-of-the-art Imaging kan være vanskelig å identifisere og behandle28. Men, pasienter med mTBI er spesielt sårbare for ytterligere fornærmelse som kan forårsake betydelig skade på hjernen, og derfor er det viktig for denne populasjonen å bli identifisert. Atferds tester utviklet i en mini-gris modell av mTBI er spesielt relevante for menneskelig mTBI pasienter fordi griser har en lignende fysiologi som mennesker og uttrykke lignende affektive tilstander, for eksempel anhedonia8,9,10 ,20. Her har vi utviklet en ikke-invasiv, i-penn atferds test (HATTEN), og har vist at det er følsom nok til å skille mTBI griser fra humbug griser. I tillegg ble en vektet indeks (AI) utviklet for atferd observert under HAT som er allestedsnærværende tvers boliger og gris typer.

Modifikasjoner og feilsøking:

Metodene for HAT ble etablert basert på etologi retningslinjer25 og flere prøving og feiling strategier for å forbedre pålitelighet, repeterbarhet og gyldigheten av testen6. Pålitelighets tiltak bidro til å identifisere styrkene og begrensningene til testen. Pålitelighet definerer i hvilken grad målingen er repeterbar og konsistent og uten tilfeldige feil28,29. Vi har tidligere rapportert om den intra-og interobserver pålitelighet av HATTEN, og med den ekstra strukturelle ethograms, reliabilities er tilsvarende høy (Pearson ' s R2 > 0,90) for varighet6. Frekvens-og forsinkelses tiltakene krever opplærte observatører, mens varighets tiltakene er mindre observatør avhengige, og er derfor mer pålitelige på tvers av laboratorier30.

Pålitelighet innenfor et laboratorium og repeterbarhet på tvers av laboratorier er avhengig av metoder. I laboratoriet vårt, videosystemet registrert kontinuerlig, filene ble opprinnelig lagret som 5-minutters filer, og noen HAT økter skjedde over to filer. Færre feil ble gjort da den eksakte tiden fra databladet ble brukt til å klippe og kombinere videoene. Tidligere utvikler det ethogram, observatører var innrømmet å pause, opphøre, og spole tilbake det video lengde å tidsstempel alle av det opptreden inne det hel ethogram. Denne metoden ikke bare forårsaket variasjon i tidsstempel hver prøve, alt fra 3 min til 20 min, men mellom-og innenfor-observatør pålitelighet var også dårlig for de fleste atferd. Derfor setter vi avspillingshastighet, og hadde observatører tidsstempel hver kategori om gangen. Derfor, når påliteligheten var lav i bare én kategori, observatører uavhengig retimestamped bare kategorien i stedet for hele ethogram, etter at de konsultert definisjonene og opptakene sammen. De innstilte avspillings-og kategori metodene tillot en konsistent forutsigelse av hvor mye tid som var nødvendig for å tidsstempel for hvert utvalg. For prosjekter som spenner over lengre enn en måned, er rutinemessig gjennomgang av kodede videoer og pålitelighet i observatør viktig å måle.

En annen faktor som reduserer påliteligheten og repeterbarheten, er video oppsettet. I utgangspunktet ble et håndholdt kamera og et stativ brukt, som ble flyttet fra penn til penn. Når denne metoden ble brukt, grisene som trengs for å bli introdusert til stativ og kamera før HATTEN; ellers synes grisene å reagere på tripod og bevegelse mer enn til test-menneske. I tillegg nonoverhead kameravinkler begrenset observatøren syn under tidsstempel og dybden oppfatningen av plass økte innenfor-og mellom-observatør variasjon i romlig atferd tiltak; Derfor har vi utviklet protokollen med faste kameraer. Når denne metoden brukes, ekstra forsiktighet er nødvendig for å sikre at kameraet er plassert riktig før hver test, og mer tid er nødvendig for oppsett i mellom hver gris økt. Men vi lærte at kontinuerlig video overhead system for å starte sin første innspilling ved midnatt minst 24 timer før den første HATTEN. Tidsstempel visning for mange videosystemer er ikke nøyaktige og synkronisert ned til rammen; Derfor er vi ikke lenger avhengige av displayet ganger. Midnatt starter tillatt for nøyaktig bildeopptak og videoredigering, og tidsstempel visningen ble ikke brukt.

I tillegg var acclimation av grisene og sette opp en rutine viktig ved feilsøking denne testen. I opptak av griser som ikke var godt acclimated til sine omgivelser, ble pacing observert under HATTEN. Dette er en indikator på at grisen kan være i en opprørt tilstand31 heller enn i en undersøkende tilstand32. Acclimation perioder på tre eller flere uker kan redusere antall griser som tempo i et eksperiment. Men hvis pacing vedvarer gjennom alle prøve periodene, kan dette ethogram må justeres for å inkludere turer og stå stille.

Gyldighet er i hvilken grad en måling representerer det tiltenkte omfanget av spørsmålet som stilles25. Da vi først utviklet HATTEN, brukte vi bare en romlig ethogram. Definisjoner av romlig ethogram adferd beskriver nøyaktig og spesielt nærheten til de menneskelige fagene, og de forteller observatøren direkte hvor mye plass grisen forlater mellom seg selv og et menneske. Men når disse metodene er nødvendig for å bli brukt til et nytt laboratorium satt opp, vi innså at romlige ethograms er laboratorie spesifikke. Penne dimensjoner og plassering av andre objekter påvirker utfallet av den romlige ethogram; Derfor må et diagram med mål og spesifikk av pennen publiseres hvis Penne oppsettet ikke er rapportert tidligere. I tillegg til rapportering på Penne miljøet, ble den strukturelle atferden lagt til i ethogram. I motsetning til romlig atferd, kan strukturell atferd evalueres lettere på tvers av laboratorier; disse opptreden ha holdbarhet fordi de spesielt beskrive det gris ' plan flate av aktiv begrunne. Når en gris hviler, er det sannsynligvis ikke motivert til å nærme seg og er ikke i stand til å endre posisjoner for å nærme seg så raskt som en stående gris. Tilsvarende er en gris som viser NNOB i en undersøkende tilstand, men en gris med hodet fortsatt mens du står er mer sannsynlig i en katatonisk tilstand. Nesen orientering hjelper med gyldighet fordi nesen, ørene, og så øynene er hva grisen bruker for å samle informasjon om det menneskelige.

Begrensninger av Technique:

En potensiell bekymring med denne teknikken er variasjonen i grisene svar på test-menneske. Dessuten, pigs ville betrakte prøven-Human ' hendene, hvilke kanne anledning utilsiktet cueing av det personen. Derfor ble disse begrensningene uttrykt gjennom eksperimentelt testing av 1) grisene svar på et kjent menneske og ukjente mennesker, og 2) standardisering at etter at pellet er droppet, test-menneske står stille og plasserer hendene ut av gris syn. Data viste at det ikke var noen behandling eller behandling x tidsforskjeller under HATTEN (tabell 2), noe som tyder på at hatten kunne administreres av enten kjente eller ukjente mennesker. Andre forskere tyder på at griser har en tendens til å generalisere om mennesker basert på tidligere interaksjoner11,12,13; Derfor, en gris ' foregående erfaringer med human nød å bli positiv. Denne utfordringen kan også rettes opp med en årvåken eksperimentell design; for hver blokk, er et tilstrekkelig antall eksperimentelle enheter representert for hver behandling av interesse nødvendig.

I denne studien, selv om det var bare to erfarne observatører tidsstempel alle videoene for alle tre boliger typer, var det forskjeller mellom boligtyper for bestemte atferd utfall (tabell 1). For eksempel, griser i bolig type B inn det nærmeste området oftere enn i boligtyper A og C. Dette skyldes sannsynligvis en forskjell i Penne materialet. i bolig type B, var fronten av pennen en kjede-koblet gate med horisontale barer som tillot grisen å klatre porten under HATTEN. Housing typer A og C, derimot, hadde vertikale barer og færre horisontale flater for grisene å klatre på. Denne variasjonen kan løses ved å legge til varighets forbruket i de nære og nærmeste områdene før du sammenligner dem på tvers av boligtyper (tabell 1; P > 0,10). Men griser i bolig type C tilbrakt mer tid i langt området enn i boligtyper A og B (tabell 1; P < 0,05), som sannsynligvis var på grunn av plasseringen av detektorer på baksiden av pennen i stedet for på forsiden av pennen. Dette er en begrensning som kan rettes hvis laboratorier velger å standardisere plassering av detektorer, boller og leker, og sørg for at de er løst slik at grisen ikke flytte objektet inn i et annet område.

Denne testen har stor tilgjengelighet for laboratorier av alle typer, men, som nevnt tidligere, den manuelt stemplet romlig ethogram og målinger vil variere mer på tvers av laboratorier. Likevel, kropp-og hode-strukturelle ethograms er allestedsnærværende. Laboratorier som har tilgang til validert, automatisert sporing for griser kan ha nytte av å ha den romlige ethogram spores automatisk i stedet for manuelt fordi avstanden flyttet og hastigheten på bevegelsen kan være flere utfall av atferd tiltak fra på HATTEN. Begrensningene fra den innebygde Penne oppsettet og tradisjonelle teknologier i stedet for testområder og automatisk sporingsteknologi kan rettes opp ved å tilpasse AI-formelen. AI gir standardiserte målinger og terminologi for hvordan enkelte griser bruker sin penn plass og uttrykke interesse for et menneske. Denne beregningen, avledet fra vanlige atferds tiltak, er følsom for svin modeller av subconcussive mTBI og muligens andre tilstander av subklinisk Kader eller sykdom. I tillegg reduserer AI tilfeldige variasjoner under eksperimentering og kan lettere sammenlignes på tvers av eksperimenter og laboratorier enn metoder som er avhengige av flere eksperiment spesifikke målinger. Den strukturelle atferd gitt grunnlaget for denne formelen, fordi disse atferd er standard målinger på tvers av behandlinger, mens romlig atferd er avhengig av pennen satt opp, antall griser i en penn, og sporing system. For eksempel observerte vi at når to sunne griser er testet i en penn, vil de utføre lignende romlig atferd ved å nærme seg sammen, men grisen som følger den første mai orientere nesen mer mot sin penn kompis enn mot den menneskelige og uttrykke mer NNOB , fordi grisen som leder fungerer som Sentinel. Likevel, AI hjelpemidler for å redusere denne varianten selv fra sammenkoblet atferd.

Selv om AI er et utmerket verktøysett for standardisering testen på tvers av laboratorier, kan forskerne fortsatt ønsker å undersøke test-spesifikke atferd utfall innenfor et laboratorium eller eksperiment, spesielt hvis de har nok strøm (dvs. eksperimentelle enheter og gjentatte tester) i et enkelt eksperiment. Derfor ble tabell 1, som inneholder alle atferds resultater, variansen, fordelingen og en beregnet test for antall dyr for hver bestemte virkemåte, inkludert her. For eksempel, Hvis forskerne har pennen miljøer som tillater griser å konsekvent klatre under HATTEN, og de vet at deres behandling fører til over en 75% forskjell i klatring atferd, så de kan rettferdiggjøre dyre tall basert på variansen målt. Hvis ny opptreden er addert å det ethogram, naturvitenskapelig ville nød å rettferdiggjøre hvilke opptreden er tegn av adgang eller tilbaketrekking tidligere innlemmer seg inn i indeks. For eksempel, hvis de fleste av dyrene i et eksperiment tempo langs veggene i pennen (dvs. thigmotaxis)32, varigheten av denne atferden kan bli innlemmet i kroppen-strukturelle ethogram kategori. Atferden kan være representert i detaljert stablet søylediagram (dvs. figur 5) eller tabellform, og deretter kan det oppsummeres med stå-stille før du bruker indeksen beregningen. AI derfor kan representere atferd som er allestedsnærværende på tvers av laboratorier, men ytterligere unik atferd kan fortsatt være representert separat.

Betydning med hensyn til eksisterende metoder:

De eksisterende metodene for HAT ble etablert for griser på kommersielle gårder for å vurdere dyrevelferd. Her over, en protokollen for laboratorium Pigs er blitt etablerte, hvilke kanne hjelpe forskning å vurdere dyr velferd og skjelne mTBI Pigs fra humbug-behandlet pigs. En alternativ tradisjonell test kan være å bruke en åpen felt-test. Denne testen ble tidligere brukt til å vurdere gris emosjonalitet og velferd33. Åpne felt testene ble opprinnelig utviklet for å teste affektive tilstander av gnagere ved å måle deres naturlige aversjon til å åpne plass og lys. Inne kontrasten, rask Pigs kanskje utsikt det likt stimulere idet appetitive10, og etter en sykdom, skaden, eller trykk handling, de sikkert Ekspres Rank. Denne testen krever mer laboratorie plass og vil kreve griser til acclimate til å bli håndtert og plassert i en åpen-feltet Arena. Hvis laboratorier har plass og protokoller for håndtering av griser er på plass, gjentatte HAT økter, i tillegg til en åpen-feltet test, kan bidra til å skille behandlede dyr fra humbug-behandlede dyr.

Viktige trinn i protokollen:

De tre første trinnene i protokollen er de mest kritiske for vellykkede HAT-tiltak. Øktene per gris tar bare 3 min; men adekvat forberedelse vil bidra til å gjøre denne testen pålitelig. Som nevnt ovenfor, er kameraet plassering og opptak oppsett avgjørende for klarhet og replikering. Feil kameravinkler kan begrense observatør visjon, noe som vil legge feil til målingene. En annen ofte oversett trinnet er å fikse objektene i pennen. Grisen vil flytte unfixed objekter, og dette kan påvirke sin motivasjon til å nærme seg mennesket. Oppsettet og administrere systemet er viktig fordi griser må acclimated til sine miljøer før de kan utføre testen konsekvent. Griser som ikke er godt acclimated til sine hjem penner eller rutine eller opplever stress vil defekt på andre områder enn på baksiden av pennen34. Avføring området kan påvirke deres motivasjon til å nærme seg. Fra kameraet visningen, skal observatøren være i stand til å identifisere individuelle griser; Det er imidlertid viktig at merkingen ordningen ikke gitt informasjon om dyrets behandling, da dette vil bias observatøren25.

Identifisering Pigs er meget betydelig for innhenter det korrekt opptreden data for retten gris, aften når de er enkelt-huset. Griser er ofte flyttet for sine behandlinger, og en markering reinsures observatøren at de ser på samme gris etter at den er fjernet og plassert tilbake i pennen. Griser kan være plassert i par, som i bolig type C, og derfor blir det svært viktig å identifisere griser. Husdyr merking maling og markører krever daglig anvendelse; Derfor krever denne protokollen bruk av en medisinsk karakter tape og en flekk av tag sement. Tapen stikker best til griser med lengre hår. Griser med kort hår og tørr hud vil slough av tape oftere enn griser med lengre hår.

Fremtidige programmer:

Oppsummert er de ikke-invasiv in-pen HAT test beskrevet her er følsom nok til å oppdage milde og timelige avhengige endringer i griser etter mTBI. Videre har vi utviklet en vektet indeks kalt AI å evaluere endringer i griser plassert i forskjellige penn typer, så vel som i ulike typer gris. Til tross for det HAT har blitt pleide merker endre inne Pigs utsatt for mTBI, denne opptreden test kan nyttig for oppdager målbar opptreden endre inne dyrene erfaring trykk eller prepathological vilkårene.

Disclosures

Forfatterne har ingenting å avsløre.

Acknowledgments

Forfatterne vil gjerne erkjenne finansiering fra kontoret for Naval Research (Grant #12166253). Dessuten, forfatternes vennlige takk det dyr bekymre stab, veterinarians, og studerer for Kansas begrunne universitet og Virginia teknikken for deres oppbacking under dyrene arbeide. Forfatterne vil også takke Nadège Krebs for hennes tekniske assistanse, og studenter Shelby trapp, Sarah Greenway, og Mikayla Goering for deres teknisk assistanse og ekstra dyr omsorg.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Dome 3.0 Megapixel Cameras with 2.8-12 mm lens set between 2.8-3.2 mm Points North Surveillance, Auburn, ME CDL7233S Lower mm lenses are needed for low-profile pens
Manfrotto 244 friction arm kit B&H Photo B&H # MA244; MFR # 244 To mount and secure cameras at a 90° angle
Video Recording System Points North Surveillance, Auburn, ME NVR-RACK64 NVR is customized
Colored and patterned duct tape attached to a double-sided medical grade tape  MBK Tape Solutions, Chatsworth, CA 3M 1522H Sustainable marking of pigs
Approach Index Formula generator Dinasym, Manhattan, KS Approach Formula Company will customize macros for specific lab needs
Geovision Software Points North Surveillance, Auburn, ME Geovision Software to edit video time into 180 s clips
Clicker Petco Good2Go Dog Training Clicker
Reward treat (feed pellet, carob chip, raisin, marshmallow) Variable N/A Depending on previous exposure, adult pigs are very  neophobic when new food is introduced. Limit-fed pigs can be fed a few pellets of feed. 
Statistical Analysis System (SAS) SAS Institute, Cary, North Carolina SAS 9.0 Our laboratories preference for analyzing mixed models and repeated measures
Observer 11.5 software Noldus Information Technology, Leesburg, VA Observer 11.5 Software to manually timestamp video clips

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Iverson, G. L. Outcome from mild traumatic brain injury. Current Opinion in Psychiatry. 18 (3), 301-317 (2005).
  2. Taber, K. H., Warden, D. L., Hurley, R. A. Blast-related traumatic brain injury: what is known? The Journal of Neuropsychiatry and Clinical Neurosciences. 18 (2), 141-145 (2006).
  3. White, H., Venkatesh, B. Traumatic brain injury. Oxford Textbook of Neurocritical Care. Smith, M., Kofke, W. A., Citerio, G. 210, University Press. Oxford. (2016).
  4. Greve, K. W., et al. Personality and neurocognitive correlates of impulsive aggression in long-term survivors of severe traumatic brain injury. Brain Injury Journal. 15 (3), 255-262 (2001).
  5. Janusz, J. A., Kirkwood, M. W., Yeates, K. O., Taylor, H. G. Social Problem-Solving Skills in Children with Traumatic Brain Injury: Long-Term Outcomes and Prediction of Social Competence. Child Neuropsychology. 8 (3), 179-194 (2002).
  6. Luo, Y. Swine Applied Ethology Methods for a Model of Mild Traumatic Brain Injury (Master's Thesis). , Available from: http://hdl.handle.net/2097/35760 (2017).
  7. Kornum, B. R., Knudsen, G. M. Cognitive testing of pigs (Sus scrofa) in translational biobehavioral research. Neuroscience & Behavioral Reviews. 35 (3), 437-451 (2011).
  8. Bauman, R. A., et al. An Introductory Characterization of a Combat-Casualty-Care Relevant Swine Model of Closed Head Injury Resulting from Exposure to Explosive Blast. Journal of Neurotrauma. 26, 841-860 (2009).
  9. Friess, S., et al. Repeated traumatic brain injury affects composite cognitive function in piglets. Journal of Neurotrauma. 26, 1111-1121 (2009).
  10. Xiong, Y. A., Mahmood, A., Chopp, M. Animal models of traumatic brain injury. Nature Reviews Neuroscience. 14 (2), 128-142 (2013).
  11. Waiblinger, S., et al. Assessing the human-animal relationship in farmed species: A critical review. Applied Animal Behavior and Science. 101, 185-242 (2006).
  12. Powell, C., Hemsworth, L. M., Rice, M., Hemsworth, P. H. Comparison of methods to assess fear of humans in commercial breeding gilts and sows. Applied Animal Behavior and Science. 181, 70-75 (2016).
  13. Hemsworth, P. H., Barnett, J. L., Coleman, G. J., Hansen, C. A study of the relationships between the attitudinal and behavioural profiles of stockpersons and the level of fear of humans and reproductive performance of commercial pigs. Applied Animal Behaviour Science. 23, 301-314 (1989).
  14. Hulbert, L. E., McGlone, J. J. Evaluation of drop versus trickle-feeding systems for crated or group-penned gestating sows. Journal of Animal Science. 84 (4), 1004-1014 (2006).
  15. Mills, D. S., Marchant-Forde, J. N. The encyclopedia of applied animal behavior and welfare. , CAB International. Wallingford, UK. (2010).
  16. Backus, B. L., Sutherland, M. A., Brooks, T. A. Relationship between environmental enrichment and the response to novelty in laboratory-housed pigs. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 56 (6), 735-741 (2017).
  17. Price, E. O. Behavioral development in animals undergoing domestication. Applied Animal Behavior Science. 65 (3), 245-271 (1999).
  18. Plogmann, D., Kruska, D. Volumetric comparison of auditory structures in the brains of European wild boars (Sus scrofa) and domestic pigs (Sus scrofa f. dom.). Brain, Behavior and Evolution. 35 (3), 146-155 (1990).
  19. Horbak, K. Nosing Around: Play in Pigs. Animal Behavior and Cognition. 1 (2), 186-196 (2014).
  20. Daigle, C. Parallels between Postpartum Disorders in Humans and Preweaning Piglet Mortality in Sows. Animals. 8 (2), 22 (2018).
  21. Willner, P., Muscat, R., Papp, M. Chronic mild stress-induced anhedonia: A realistic animal model of depression. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 16 (4), 525-534 (1992).
  22. Pairis, M., Young, A., Millman, S. T., Garvey, J., Johnson, A. K. Can Fear Be Effectively Assessed in Swine? A Study Measuring Fear Levels during a Human Approach Test. Animal Industry Report. , AS 655, ASL R2470 (2009).
  23. Grandin, T. Behavioral principles of livestock handling. American registry of Professional Animal Scientist. , 1-11 (2002).
  24. Weeks, C. A. A review of welfare in cattle, sheep and pig lairages, with emphasis on stocking rates, ventilation and noise. Animal Welfare. (South Mimms, England). 17, 275-284 (2008).
  25. Martin, P., Bateson, P. How Good are Your Measures. Measuring Behaviour: An Introductory Guide. Martin, P., Bateson, P. , University Press. Cambridge. 72-85 (2007).
  26. Grandin, T., Shivley, C. How Farm animals react and perceive stressful situations such as handling, restraint, and transport. Animals. 5, 1233-1251 (2015).
  27. Galyean, M. Sample size calculations I. , Available from: https://www.depts.ttu.edu/afs/home/mgalyean/ (2018).
  28. Shenton, M. E., et al. A review of magnetic resonance imaging and diffusion tensor imaging findings in mild traumatic brain injury. Brain Imaging and Behavior. 6 (2), 137-192 (2012).
  29. Walilko, T., VandeVord, P., Hulbert, L. E., Fievisohn, E., Zai, L. Establishing a neurological injury threshold using a blast overpressure model in minipigs. Military Health System Research Symposium. , (2017).
  30. Coffin, M. J., et al. Side Bias and Time of Day Influenced Cognition after Minipigs were Conditioned Using a Novel Tactile Stimulation Device. Journal of Animal Science. 96, 255-256 (2018).
  31. Dailey, J. W. Stereotypic Behavior in Pregnant Swine (Master's Thesis). , Available from: https://ttu-ir.tdl.org/ttu-ir/handle/2346/9669 (1995).
  32. Fleming, S. A., Dilger, R. N. Young pigs exhibit differential exploratory behavior during novelty preference tasks in response to age, sex and delay. Behavioural Brain Research. 321, 50-60 (2017).
  33. Ramona, D. D., Healy, S. D., Lawrence, A. B., Rutherford, K. M. D. Emotionality in growing pigs: Is the open field a valid test. Physiology & Behavior. 104, 906-913 (2011).
  34. Matthews, S. G., Miller, A. L., Clapp, J., Plötz, T., Kyriazakis, I. Early detection of health and welfare compromises through automated detection of behavioral changes in pigs. The Veterinary Journal. 217, 43-51 (2016).

Tags

Tilbaketrekking atferd appetitive unngåelse svin etologi mTBI
Ikke-invasiv, in-pen tilnærming test for laboratorium-huset griser
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Hulbert, L. E., Bortoluzzi, E. M.,… More

Hulbert, L. E., Bortoluzzi, E. M., Luo, Y., Mumm, J. M., Coffin, M. J., Becker, G. Y., Vandevord, P. J., McNeil, E. M., Walilko, T., Khaing, Z. Z., Zai, L. Noninvasive, In-pen Approach Test for Laboratory-housed Pigs. J. Vis. Exp. (148), e58597, doi:10.3791/58597 (2019).

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