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 metode test for laboratorie opstaldede grise

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 protokol beskriver en ny adfærdstest — den menneskelige indflyvnings test i svinenes hjemme pen — til påvisning af funktionelle underskud i laboratorie grise efter subkonkussiv traumatisk hjerneskade.

Abstract

Traumatiske hjerneskade (TBI) incidenser er steget i både civile og militære populationer, og mange forskere er ved at vedtage en svine model for TBI. I modsætning til gnaver modeller til TBI, er der få adfærdsmæssige tests, der er blevet standardiseret. Et større dyr kræver mere invasiv håndtering i testområder end gnavere, hvilket potentielt øger stress og variation i dyrenes respons. Her beskrives den menneskelige approach test (HAT), som blev udviklet til at blive udført foran laboratorie grise ' hjemme pen. Det er ikke invasivt, men fleksibelt nok, at det giver mulighed for forskelle i bolig opsætninger.

Under HATTEN blev tre adfærdsmæssige ethograms udviklet, og derefter blev der anvendt en formel til at oprette et approach Index (AI). Resultaterne indikerer, at HATTEN og dens indeks, AI, er følsomme nok til at detektere milde og midlertidige ændringer i svine adfærd efter en mild TBI (mTBI). Selv om specifikke adfærdsresultater er bolig afhængige, reducerer brugen af en kunstig intelligens desuden variationen og giver mulighed for ensartede målinger på tværs af laboratorier. Denne test er pålidelig og gyldig; HAT kan bruges på tværs af mange laboratorier og for forskellige typer af svine modeller af skade, sygdom og angst. Denne test blev udviklet til en optimeret manuel tidsstempling metode, således at observatøren konsekvent bruger ikke mere end 9 min på hver prøve.

Introduction

Human MTBI er ofte defineret af funktionelle underskud på trods af fravær af globale strukturelle ændringer eller signifikant ødem i hjernen1,2,3. Faktisk, i nogle MTBI patienter, det karakteristiske træk ved denne skade er en ændring i deres psykologiske tilstand i fravær af nogen neuroanatomiske ændringer4,5. Vi udnyttede en svine model af mTBI6 , fordi svins hjerner både er anatomisk og fysiologisk tættere på mennesker end gnavere7, og tilsvarende målinger kunne give et relevant sæt af fælles dataelementer med mennesker.

I de seneste år har svine modellen vundet interessen for Neuro traume forskere og mTBI interessenter for prækliniske undersøgelser; men i modsætning til gnaver modeller af TBI, er der kun et par standardiserede adfærdsmæssige tests offentliggjort, der giver mulighed for vurdering af laboratorie grisens affektive tilstand (dvs. psykologisk tilstand)7,8,9, 10. Et langsigtet mål for vores laboratorium er at udvikle flere, komplementære adfærdsmæssige værktøjssæt, der er følsomme nok til at måle, når svinene oplever subklinisk sygdom, eller når dyrene er i en præpatologisk stress-relateret tilstand.

Gentagne adfærdsmæssige tests, der måler ændringen af affektive tilstand i et laboratorium gris kan være gode kandidater til at skelne et dyr med en præpatologisk tilstand fra raske dyr. For eksempel, in-pen hatte blev brugt til kommerciel svineproduktion til at hjælpe landmænd vælge sunde grise med gode temperament eller ændre ledelse og boliger strategier, der forårsagede angst, skade, og sygdom11,12. Disse tests blev anvendt til at kvantificere motivationen og den overordnede affektive tilstand for et svin eller en gruppe af svin13.

Vores laboratorium og andre forskere målte motivation i grise ved at kvantificere tre kategorier af adfærd: 1) sonderende stater, der er udtrykt gennem nonnutritive oral adfærd (NNOB), hvor grisen bruger sin mund, snude, eller ansigt til at sniffe, slikke, tygge, og rod et substrat, eller de chomp uden et substrat14,15; 2) rumlige forhold af grisen til en genstand eller er16; 3) næse retning, som bruges i stedet for øjenkontakt, fordi grise har monulært17, men nærsynet vision, og de prioriterer deres lugtesans over vision18. Hvis en sund gris associerer mennesker med givende stimuli, de udtrykker en høj frekvens af nnob, dirigere deres næse mod det menneskelige, og søge at få tættere nærhed til det menneskelige11,16. Men efter sygdom, skade, eller en smertefuld oplevelse, motivation til at søge selv behagelige stimuli er reduceret, og dermed, disse målbare adfærd er sandsynligvis reduceret19. Svine adfærd forskere bemærkede, at anhedonia, manglen på motivation til at opleve behagelige stimuli, er genkendeligt og målbare i grise i deres hjem miljøer20. Således kan gentagne hatte (før og efter behandling) tjene som en følsom foranstaltning til at skelne laboratorie grise behandlet med subkoncussive mTBI fra Sham-behandlede (anæstesi-only) emner. Anhedonia er en affektiv tilstand, som TBI-patienter kan opleve21. Den HAT, der anvendes her, har potentialet til at hjælpe med at strømline oversættelsen af adfærdsmæssige fund fra en dyremodel til klinisk arbejde. Hatte kan administreres dagligt i løbet af et eksperiment, som også kan hjælpe med at standardisere laboratorie svins pleje for at optimere dyrevelfærd og husdyrhold22.

Her, ved hjælp af HATTEN, de adfærdsmæssige forskelle som følge af mTBI i mini-svin er probed. Minimering adfærdsmæssige variabilitet blev opnået ved at udnytte ikke-invasive foranstaltninger af hatten og tillade grisene til at akklimatisere til deres hjem penne, rutine håndtering, og en daglig nydelse. Traditionelt bruges en test Arena til at måle adfærd (f. eks. åben felttest). En in-pen test kan være nyttige i laboratorier, der har begrænset plads. Flytning og håndtering af grise i en test Arena kan forårsage en stress respons (angst eller eustress) og potentielt tilføje til variationen af svarene på testen. En in-pen test fjerner denne håndtering komponent, og derfor, sandsynligvis reducerer variation fra håndtering-stress17. Af ovennævnte grunde, vi har udviklet en daglig, in-pen HAT til denne mTBI model.

Standardiserede og kvantificerede foranstaltninger, der passende definere den affektive tilstand af dyret er vigtige aspekter i udviklingen af en ny adfærd test. Desuden bør tests gentages på tværs af flere laboratorier. Her, for at udvikle denne protokol, blev HATTEN testet i tre laboratoriers forskellige boliger systemer. Tre subethograms blev oprettet for at tidsstemple specifikke adfærd fra Sample videoer. Dernæst blev en vægtet formel skabt til at indarbejde de tre ethograms og give mulighed for brug af hatte på tværs af flere laboratorier. Selv om denne test er udviklet og anvendes specifikt til mini-svin behandlet med subconcussive mTBI, de metoder og protokol, der er udviklet her, vil have ansøgninger om at skelne forskellen mellem en subklinisk såret/syg eller nødlidende svin og en sundt svin.

Adfærd udfald kan påvirkes af enkelt vs gruppe boliger, frirum, den type gulv, der anvendes, typen af hegn, placeringen af fodring og vand, afføring område, og den miljømæssige berigelse placering. Der blev derfor undersøgt tre boligtyper (figur 1): Boligtype A var på Kansas State University (Manhattan, KS); Boligtype B og C var på Virginia Tech University (Arlington, VA). Den enkelte Institutionsudvalg for dyrepasning og-anvendelse (IACUC) på hvert sted godkendte brugen af faciliteter og procedurer.

Til udvikling af ethogram af boliger type A (figur 1a), Minnesota-Cross mini-svin (orner = 7, forgyldt = 1; National svine forskning Resource Center, Columbia, MO; alder = 25,6 ± 3,66 [middel ± standardafvigelse (SD)] uger) blev anbragt indendørs i enkelt penne med dyrevenlige gulve (IACUC #3881). De svin, der anvendes til denne protokol var ved godt helbred ikke har behandlinger anvendes. Til udvikling af protokollen for boliger type B, Yucatan mini-svin (alder = 25,3 ± 2,80 uger [gennemsnit ± SD] var enkelt-husede (figur 1b) på Virginia Tech faciliteter (IACUC #15-060). Dyre behandlinger er beskrevet andetsteds29 og omfattede induktion af subconcussive MTBI ved hjælp af blast-bølge overtryk eller Sham kontrol (anæstesi kun). Til udvikling af protokollen af boliger type C, fem kvindelige Göttingen mini-svin (alder = 23,7 ± 1,18 uger [gennemsnit ± SD]) var par-huset på Virginia Tech i en stor pen (figur 1c; IACUC #15-060). De to første boligmiljøer er typiske laboratorie huse eller indeholder grise med enkelt huer. Boligtype C er et atypisk boligmiljø, der kan huse to eller flere grise og kan betragtes som mere af et beriget miljø end standard laboratorie boliger. Denne protokol kan bruges på tværs af boligtyper, hvis følgende metoder følges.

Protocol

Den enkelte IACUC på hvert sted (Kansas State University og Virginia Tech University) godkendte brugen af faciliteter og procedurer.

1. opstilling af kameraer og kuglepenne og etablering af en rutinemæssig

  1. Før dyrene anbringes i deres penne, skal du fastgøre kameraer i en vinkel på 90 ° over hver pen (Se tabel over materialer til et foreslået kamerasystem).
  2. Optag dyr kontinuerligt ved 30 frames/s (fps), enten for undersøgelsens varighed eller kun under test sessioner.
  3. Fastgør skåle, vand maskiner, måtter og legetøj med bolte og kæder.
  4. Placer lydmaskiner, der kontinuerligt afspiller hvid eller lyserød støj (f. eks. lyden af vandfald) i svins anlægget.
    Bemærk: Eksterne pludselige lyde (f. eks døre åbning og lukning) kan forårsage en chok refleks under samlingerne23,24.
  5. Randomiserer eller stratificerer behandlinger med pen på tværs af anlægget.
  6. Etablere en etableret husdyrhold rutine. Dette vil hjælpe grisene til at vide, hvornår de kan forvente mennesker til at rense penne, fodre og håndtere dem, og udføre testen.
    1. Brug en velkendt godbid til at give svinene mulighed for at associere mennesker med en belønning.
    2. Brug en clicker under belønningen for at gøre det muligt for svinene at associere kliklyden med en belønning. Brug ikke vokaliseringer og visuelle signaler til at gøre svinene fortrolige med belønningen (Se tabel over materialer).
  7. Udfør samlingerne før morgenmåltidet, eller før du placerer et nyt foder til ad libitum fodret svin.

2. identifikation af svinene

  1. Gør identificerbare på video feed, selv om de er enkelt-husede.
  2. Sørg for, at observatører forbliver blinde for behandlinger og upartisk under tidsstempling med et mærkningssystem, der ikke er relateret til behandlinger. Brug en medicinsk kvalitet tape (Se tabel over materialer), der er overholdt en strimmel af kanalen tape af en bestemt farve, runde form, og mønster.
  3. Brug en runde patch til at markere toppen af grisen og en ned hver side (Se figur 1, grøn og blå markører).
  4. Smear tag cement (mindre end 0,35 g) på tape hjørner for at hjælpe med at øge tilslutningen levetid.
    Bemærk: For meget tag cement vil ikke tørre meget hurtigt, forårsager båndet til at falde af for tidligt.
  5. Foretag fejlfinding og tilpasning af mærknings strategien i løbet af akklikationsperioden, så de officielle tests udføres effektivt og uden yderligere stress for svinene.
  6. Brug dataindsamlings arkene til at holde styr på markeringerne og emne identifikationen (Se supplerende fil 1 for et eksempel på et datablad).
    Bemærk: For at fjerne tape, skal du ikke rive båndet af, fordi det vil forårsage smerte, hvis noget hår er trukket ud. Det kan enten Slough off på egen hånd, en vandbaseret smøremiddel kan hjælpe med at afkøle det, eller det kan være barberet ud med Clippers. Hvis båndet kommer ud på uønskede tidspunkter, forberede ekstra mærkning tape og genanvende det, mens grisen spiser et måltid i stedet for at begrænse grisen.

3. HAT sessioner

  1. Har testen-mennesker bære den samme hat, Cover dragter, støvler, lugte, etc. hver gang sessionen gennemføres.
  2. Udfør sessioner dagligt, mindst 3x, før behandlingen og derefter dagligt derefter.
  3. Grisen kan være i ethvert område i sin pen, før du starter sessionen. For at starte sessionen skal du bede test-mennesket om at droppe godbid i skålen eller foran pennen og klikke på clicker 3x.
  4. Testen-menneskelige behov for at placere deres hænder ud af svine synet og stå stationær under testen. Har en anden forsker markere starten af sessionen på databladet og starte en timer. Efter 120 s, forskeren lydløst signaler til testen-menneske til at flytte til det næste emne og genstarte testen.

4. etablering af HAT Ethograms til software

  1. Konstruere ethograms (Se figur 1 og 2 og supplerende video 1) under ét projekt ved hjælp af specialiseret software.
    Bemærk: Rumlig adfærd er dyrets placering i forhold til det menneskelige. I ethograms skal de rumlige relationer tilpasses dyrets pen og offentliggøres, hver gang der anvendes en ny pen opsætning (figur 1). Inden for denne kategori betragtes adfærd som gensidigt eksklusiv. Rummet er inddelt i fire områder med varierende tilgangs niveauer (figur 1). Områderne er standardiseret på tværs af boligtyper. Nærmeste, eller klatre (CL) betyder, at grise kan klatre på hegnet for at få adgang til det menneskelige; Derfor er klatring betragtes som en rumlig adfærd, der indikerer, at grisen er mest aktivt søger menneskelig kontakt. Tæt (Co) betegner området inden for 61 cm af det menneskelige. Mid (M) er området inden for 61-122 cm fra det menneskelige. Far (F) er arealet af 123 cm eller mere fra det menneskelige.
  2. Strukturel adfærd fokuserer på retningen af hele kroppen eller dele af kroppen (figur 2). Opret to strukturelle kategorier: 1) svine-næse position og 2) den aktive tilstand af grisen. Brug figur 2a til at identificere direktionalitet (retning 1 angiver, at grisen dirigerer næsen mod mennesket; retning 2 betyder, at grisen dirigerer næsen væk fra det menneskelige).
  3. Opdel aktivitet adfærd (figur 2b) i tre gensidigt eksklusive stater tilgang: nnob, stå eller gå uden nnob, og hviler uden nnob (Se farvekodning i ethograms i videoen).
    Bemærk: NNOB bruges til at beskrive, hvornår en gris bruger sin mund, snude eller ansigt til at slikke, sniffe, tygge, bide, gnide eller udrydde et ikke-nærende objekt for at opsøge enten fortrolighed eller nye muligheder. Derfor, når det er i denne aktive tilstand, er det interesseret i det menneskelige, og i en indflyvnings tilstand. Hvis der anvendes overhead-kameraer ved 90 ° vinkler, er grisens næse position og hoved bevægelse indikatorer for NNOB. Lejlighedsvis, grise vil chomp eller Sham-tygge; næsen kan ses, men hovedet bevæger sig op og ned. Stå eller gå uden NNOB bruges til at beskrive, når grisen er i oprejst position, hovedet er stadig, og næsen er ikke rører et substrat eller chomping, hvilket betyder, at det er i mindre af en tilgang tilstand. Hvilende uden NNOB bruges beskrive når grisen hviler ved liggende eller siddende, som er den mindste tilgang tilstand under denne kategori af adfærd.

5. tidsstempling af videoer for effektivitet og pålidelighed

  1. Baseret på de starttidspunkter, som dataindsamleren har registreret, redigere optagelserne i nøjagtige 3 min sessioner. Metoden til tidsstempling vil tage 9 min pr session.
  2. Brug kun op til to uddannede observatører til at tidsstemple videoerne.
    Bemærk:hvis der anvendes to observatører, skal den intra-observerende variation kvantificeres, evalueres, justeres og derefter rapporteres som en Pearson korrelationskoefficient, efter at observatørerne har tidsstemplet den samme prøve video (for metoder, Se Martin og Bateson25).
  3. Indstil afspilningshastigheden ved 1x regelmæssig hastighed (dvs., 30 fps). Undlad at afbryde, spole tilbage eller tidsstemple ramme for billede.
  4. Tidsstempel hver kategori af gensidigt eksklusiv adfærd separat.
    1. Tidsstempel rumlig opførsel. Genstart videoen.
    2. Tidsstempel strukturel adfærd. Genstart videoen.
    3. Tidsstempel for strukturel/næse position adfærd.
  5. Brug varigheden af hvert enkelt adfærds udfald (Se supplerende videoer 2 og 3) til opsummering af data. Varigheds målingerne skal konverteres til en procentdel af tiden pr. kategori.

6. tilgang indeks

  1. Anvend formlen (figur 3), så hver strukturel og rumlig opførsel kombineres for at skabe en kunstig intelligens (figur 3, figur 4). AI bruges ud over at rapportere adfærd og kategorier separat som tal (figur 5) eller i tabelform.
    Bemærk: Se tabel over materialer til software detaljer. Inden for hver kategori konverteres funktions varigheder først til procenter (varigheden af funktionsmåden divideret med den samlede varighed af test sessionen). Hver adfærd vægtes på grundlag af tilgangs graden (figur 3). Undgåelse adfærd (den procentdel af tid i det fjerne område, hvilende, med næsen vendt væk) ganges med 0. Adfærd med moderat tilgang (den procentdel af tid i det midterste område, vendt mod det menneskelige, og står med hovedet stadig) ganges med 1. Den største grad af tilgang adfærd (den procentdel af tid i det nære og nærmeste område og viser nnob) ganges med 2. Derefter, hver kategori er yderligere vægtet 3, 2, og 1 for rumlig, næse orientering, og aktivitet, hhv. Der anvendes en konstant (0,10) til at oprette en procentuel skala. For eksempel, hvis grisen står over for det menneskelige, er i det nære/nærmeste område, og udfører NNOB under hele testen session, Bemærk, at AI er 100% (den røde gris i figur 3). I modsætning hertil, hvis grisen er i det fjerne område, ikke står over for det menneskelige, og forbliver i hvileposition under hele testen session, AI er 0% (den sorte gris i figur 3). Svin i den nære zone kan have samme AI som en gris, der udfører NNOB i midten, hvis de er vendt væk fra det menneskelige og stående med deres hoved stadig (de orange svin i figur 3).

Representative Results

Tre boligtyper (A, B og C; Se figur 1) blev anvendt i tre forskellige laboratorier til hatte. Strukturel adfærd kategorier og hoved og krop orientering blev brugt i hatte på tværs af alle laboratorier og eksperimenter som præsenteret i figur 2. Tabel 1 repræsenterer data indsamlet fra alle tre boligtyper og beskrivende statistikker, der blev udført ved hjælp af data indhentet fra forbehandlede raske svin under hatten. Dernæst blev der udviklet en formel til at beregne en kunstig intelligens ud fra de data, der blev indhentet under hatte (Se figur 3). Resultaterne viser, at brugen af en AI reduceret variation (tabel 1) i de indsamlede data. Dette er et vigtigt resultat, fordi færre variable data vil gøre det muligt at bruge mindre forsøgsdyr til at opdage mindre forskelle.

For tabel 1blev der opnået beskrivende statistikker ved hjælp af proceduren proc UNIVARIATE (Se tabel over materialer til specifikke software oplysninger). For at sammenligne resultatet af hvert laboratorie hustype adfærd, blev den blandede procedure med en gentagen måle model anvendt. Grisen blev behandlet som en tilfældig variabel. Den automatiske egressive type for første ordre blev valgt som Kovarians struktur. Mindst firkantede midler blev adskilt ved hjælp af Tukey-Kramer justerings metoden. Betydningen blev defineret som P ≤ 0,05.

Dernæst blev det fastslået, om den samme person eller en anden menneskelig eksperimententer skal anvendes til hver test session af HATTEN. For at sammenligne de ukendte adfærds reaktioner med de velkendte svar blev den blandede procedure med en model med gentagne målinger anvendt. Grisen blev behandlet som en tilfældig variabel. Den automatiske egressive type for første ordre blev valgt som Kovarians struktur. Mindst firkantede midler blev adskilt ved hjælp af Tukey-Kramer justerings metoden. Betydningen blev defineret som P ≤ 0,05. Vi konstaterede, at der ikke var nogen forskel i AI, når et velkendt menneske blev brugt sammenlignet med, når et ukendt menneske blev brugt under testen (se data i tabel 2). Hvis svinene aldrig havde nogen negative interaktioner med mennesker, de typisk generaliseret og forbundet alle mennesker positivt med mad26.

Akklikalationsperioden for HAT-protokollen blev fastlagt ud fra metode indeksene for svinene fra Boligtype A (336 test sessioner). HATTEN startede på dag 8 efter ankomsten og blev udført to gange af det velkendte menneske (som tilbragte den foregående uge med at håndtere svinene) og af et ukendt menneske (som ikke havde haft nogen tidligere kontakt med svinene). For at bestemme effekten af tid på resultaterne af HATTEN, den blandede procedure med en gentagne foranstaltninger model blev anvendt. Grisen blev behandlet som en tilfældig variabel. Den automatiske egressive type for første ordre blev valgt som Kovarians struktur. Mindst firkantede midler blev adskilt ved hjælp af Tukey-Kramer justerings metoden. Betydningen blev defineret som P ≤ 0,05. Som anført ovenfor detekterer dataene ikke en forskel mellem svarene fra velkendt eller ukendt menneskelig eksponering (tabel 2). Akklikalerings perioden blev dog fastlagt på grundlag af dag 9, 11 og 13, der viste AIs, som var betydeligt lavere end alle andre dage. Grundlinjen skal indeholde mindst tre målinger efter akklikalering, men vi anbefaler seks sessioner til beregning af et AI-middel som en kovariat i modellerne.

For at afgøre, om HAT metoder kunne skelne mTBI-behandlede svin fra Sham-behandlede svin, HAT data fra 12 grise 1 dag før (-1) og 3 dage efter de blev behandlet med enten anæstesi29 kun (Sham) eller anæstesi og blast-bølge eksponering ved hjælp af en Shockwave Tube29 til en spids psi på 47,4 ± 13,6 SD for en længde på 4,7 ± 0,9 MS SD (blast). Dataene blev analyseret ved begrænset sandsynlighed ANOVA ved brug af den blandede model procedure i et statistisk softwareprogram. Denne analyse fastsatte forskelle mellem behandling, tid og deres interaktioner. Den maksimale SEM fra modellen rapporteres, og P < 0,05 blev anset for signifikant. AI omfatter alle adfærd (figur 3). På dag 1 og 2 efter behandling blev AI-foranstaltningen fremtrædende mTBI-svin fra Sham-grise (P < 0,05; Figur 4). Adfærd kan analyseres og præsenteres inden for deres gensidigt eksklusive kategorier (figur 5). Den tætte rumlige opførsel måler fremtrædende blast grise fra Sham pigs på dag 1 og 2 efter behandling (P < 0,05; Figur 5a). På samme måde har næse retning, hviletid og NNOB-målinger fremtrædende Sham-grise fra blast grise på dag 1 og 2 efter behandling (figur 5b og 5c).

Figure 1
Figur 1: rumlig kategori af adfærd af tre forskellige laboratorie boliger typer. Ethogram er oprettet i forhold til det menneskelige (fodspor), og i forhold til svine størrelse til mængden af ledig plads. Den største grad af tilgang til denne kategori af adfærd er, når grisen forsøger at klatre på panelet tættest på det menneskelige (CL; nærmeste eller klatre). En uddannet observatør tidsstempler "tæt" (co; 0-61 cm fra det menneskelige), "Mid" (M; 61-122 cm fra det menneskelige), og "langt" (F; 123 + cm fra mennesker), når grisens ører eller flere er i disse rumlige områder. Hver laboratorie pen blev sat op med en eller to skåle til to gange dagligt foder, waterer (W) og et legetøj. A) hver 50 kg vildsvin var single-anbragt i 190 cm x 114 cm kuglepenne med revet gulv. B) hver 50 kg Orne blev anbragt på en sort måtten med revet gulv og et afløb i bagsiden af pennen. (C) orner på ca. 10 kg var par-anbragt i 274 x 366 cm penne, med betongulve, en mat, et afløb, og faste skåle og legetøj. Farve strimlerne (f. eks. grøn og blå) repræsenterer mærknings strategien. Alle grise i diagrammet er markeret med grønne eller blå pletter som eksempler på mærkning og identifikation af grise på videoer. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2: strukturelle adfærds kategorier ansat i alle tre laboratorier og eksperimenter. (A) for kategorien hoved orientering var grisen enten vendt mod eller væk fra det menneskelige eller bevægende objekt. B) for kroppens orienterings kategori var svinets hoved enten nede og udførte ikke-nærende oral adfærd (nnob). i oprejst stilling, stående eller gå, men hovedet ikke bevæger sig eller ned; i en hvilende tilstand, som omfatter siddende eller liggende. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3: metode indeks formel og diagram. Tilgangen indekset blev udviklet til at placere alle kombinationer af adfærd på en skala fra 0 til 100, med 0 er grisen i den mindste tilgang tilstand (i den fjerne sektion, næse vendte væk, liggende med hovedet stadig) og 100 i den tætte sektion , næse peger mod det menneskelige, udfører NNOB. Et softwareprogram (Se tabel over materialer for mere information) blev brugt til at måle adfærd, så de justeret lineært. Hver svine struktur repræsenterer et datapunkt, der justeres lineært fra hver kategori. Inden for hver kategori konverteres funktions varigheden først til procenter (varigheden af funktionsmåden divideret med den samlede varighed af test sessionen). Derefter, hver adfærd er vægtet baseret på det niveau af tilgang. Undgåelse adfærd (den procentdel af tid i det fjerne område, hvilende, med næsen vendt væk) ganges med 0. Moderat tilgang adfærd (den procentdel af tid i det midterste område, vendt mod det menneskelige, og står med hovedet stadig) ganges med 1. Den største grad af tilgang adfærd (den procentdel af tid i de nære og nærmeste områder, der udfører NNOB) ganges med 2. Derefter, hver kategori er yderligere vægtet 3, 2, og 1 for rumlig, næse orientering, og aktivitet, hhv. Der anvendes en konstant (0,10) til at skalere dataene på tværs af hele området fra 0 til 100 procent. Et varme-kort-lignende farveskema bruges til at repræsentere grisen i den mest indflyvnings tilstand vs. grisen i den mindst indflyvnings tilstand (sort). Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 4
Figur 4: metode indeks for svin, som er behandlet med blast bølge eksponering. Dette tal viser metode indekset for grise 1 dag før (-1) og 3 dage efter de blev behandlet med enten anæstesi kun (Sham, n = 6) eller anæstesi og blast-bølge eksponering for en spids psi på 47,4 ± 13,6 SD for en længde på 4,7 ± 0,9 MS SD. Fejllinjerne repræsenterer SEM. P-værdierne for behandling = 0,032, for time = 0,033, og for behandling x time = 0,012. Dataene blev analyseret ved begrænset sandsynlighed ANOVA ved brug af den blandede model procedure i et statistisk softwareprogram. Denne analyse fastsatte forskelle mellem behandling, tid og deres interaktioner. Den maksimale SEM fra modellen rapporteres, og *P < 0,05 anses for signifikant. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 5
Figur 5: stablet bar metode til at vise adfærd. Disse paneler viser en stak-bar metode til at vise adfærd for (a) den rumlige opførsel, (B) næse retningen, og (C) aktiviteten af svin 1 dag før (-1) og 3 dage efter de blev behandlet med enten anæstesi kun (Sham, n = 6) eller anæstesi plus blast-bølge eksponering til en spids PSI på 47,4 ± 13,6 SD for en længde på 4,7 ± 0,9 MS SD. Housing type B blev anvendt til dette eksperiment. Alle handlinger, der udelukker hinanden gensidigt, kan repræsenteres i hvert stablet liggende søjlediagram. (A) behandlingen x tid P-værdier for rumlig adfærd er langt = 0,060, Mid = 0,110, * CLOSE = 0,014, tættest = 0,557; B) behandlingen x tid P-værdier for næse retningen er < 0,001 *; C) behandlingen x tid P-værdier for aktiviteten er > 0,10; P-værdierne for behandling var rest = * 0,046, stand = 0,584 og * nnob = 0,042. De samlede SEMs var (A) 7,5%, (B) 9,6% og (C) 9,7%. Hvert adfærdsmæssige udfald blev analyseret ved begrænset sandsynlighed ANOVA ved brug af den blandede model procedure i et statistisk softwareprogram (Se tabel over materialer til det specifikke program) og blev derefter kombineret i et diagram. Analyserne fastsatte forskellene mellem behandling, tid og deres interaktioner. Den maksimale SEM fra modellen er rapporteret, og *P < 0,05 blev anset for signifikant. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

ANOVA statistik for på tværs af boligtyper Beskrivende statistik for alle sunde svine data Lol eksperimentelle enheder
Bolig type P Lol Quantiles,% til påvisning af Δ% fra kontrol1
A B C Sem Værdier OBS. Μ Sd CV Sem Min 25 50 75 Maks 25 50 75 100 200
Tilgang-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
Varighed af pennens placering,%
Langt 8,5a 5,3a 23,0b 4,8 0,008 288 10 20 200,1 1,2 0 0 0 10 100 -- 336 149 84 21
Midten 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
Tæt 72,4a 43,9b 62,4a 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
Tæt + nærmeste 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
Aktivitetens varighed,%
Lie/sidde med hovedet stadig 5,6a 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 hovedet stadig 48,3a 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
Hovedretning, varighed,%
Væk 24,7a 17,4a 50,7b 4,5 0,001 288 26 21 79,3 1,2 0 10 22 39 92 212 53 24 13 3
Mod 75,3 a 82,6 a 49,3 b 4,5 0,001 288 74 21 27,8 1,2 8 62 79 90 100 26 6 3 3 3

Tabel 1: ved baseline hat-målinger blev der undersøgt for alle boligtyper for at oprette dette datasæt. Adfærd udfald blev analyseret af begrænset sandsynlighed ANOVA ved hjælp af den blandede procedure af en statistisk analyse software. Disse analyser fastsatte forskellene mellem funktions varigheden og tilgangs indekset for hvert laboratorie Boligtype. Den maksimale SEM fra modellen rapporteres, og P < 0,05 blev anset for signifikant. Desuden blev den UNIVARIATE procedure for statistisk analyse software anvendt til beskrivende statistikker. Konfidensværdien (CV)% blev derefter indtastet i en eksperimentel enhed lommeregner27 og betingelserne for de forventede forskelle mellem to behandlinger blev undersøgt.

Behandling P-værdier
Velkendte Ukendte Sem Trt Tid TRT * tid
Tilgang-indeks,% 84,8 84,4 3,06 0,766 0,002 0,661
Varighed af pennens placering,%
Langt 10,7 10,1 3,49 0,844 0,008 0,522
Midten 18,7 17,6 3,38 0,717 0,014 0,918
Tæt 70,4 72,3 5,25 0,617 < 0,001 0,895
Aktivitetens varighed,%
Løgn eller sidde, ingen 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
Hovedretning, varighed,%
Væk 23,9 23 2,81 0,725 < 0,001 0,329
Mod 76,1 77 2,8 0,725 < 0,001 0,329

Tabel 2: der blev udført et eksperiment på syv svin fra Boligtype A. Der blev udført to sessioner hver dag. For hver session, en velkendt (kvinde) eller en af syv (tre mænd og fire kvinder) ukendte mennesker blev brugt i hatte. Den samme velkendte person gik først, og syv ukendte mennesker blev brugt. En ANOVA-model for statistisk analyse software blev undersøgt for behandling (velkendt eller ukendt), tid (dag) og deres interaktioner.

Supplerende video 1: observatør software set-up med undertekster. Venligst klik her for at downloade denne fil.

Supplerende video 2: data eksport med undertekster. Venligst klik her for at downloade denne fil.

Supplerende video 3: data analyse med undertekster. Venligst klik her for at downloade denne fil.

Supplerende fil 1: eksempeldata indsamling ark. Venligst klik her for at downloade denne fil.

Discussion

Milde skader på hjernen, der ikke resulterer i åbenlys anatomiske og strukturelle ændringer detekterbare med state-of-the-art Imaging kan være svært at identificere og behandle28. Men, patienter med mTBI er særligt sårbare over for yderligere fornærmelse, der kan forårsage betydelig skade på hjernen, og derfor er det vigtigt for denne population skal identificeres. Adfærdsmæssige tests udviklet i en mini-svine model af MTBI er især relevante for humane MTBI-patienter, fordi grise har en lignende fysiologi som mennesker og udtrykker lignende affektive tilstande, såsom anhedonia8,9,10 ,20. Her har vi udviklet en ikke-invasiv, in-pen adfærdsmæssige test (HATTEN), og har vist, at det er følsomt nok til at skelne mTBI grise fra Sham pigs. Desuden blev et vægtet indeks (AI) udviklet til adfærd observeret under HATTEN, der er allestedsnærværende på tværs af boliger og svine typer.

Ændringer og fejlfinding:

Metoderne til hatten blev fastlagt på grundlag af etologi Guidelines25 og flere trial-and-error strategier til forbedring af pålidelighed, repeterbarhed og validitet af testen6. Pålideligheds foranstaltninger hjalp med at identificere styrken og begrænsningerne ved testen. Pålidelighed definerer, i hvilket omfang målingen kan gentages og er konsistent og fri for tilfældige fejl28,29. Vi har tidligere rapporteret om den intra-og interobserver pålidelighed af HATTEN, og med de yderligere strukturelle ethograms, reliabilities er tilsvarende høj (Pearson's R2 > 0,90) for varighed6. Frekvens-og latenstiforanstaltninger kræver uddannede observatører, hvorimod varigheds foranstaltningerne er mindre observatør afhængige og derfor mere pålidelige på tværs af laboratorier30.

Pålidelighed inden for et laboratorium og repeterbarhed på tværs af laboratorier er afhængig af metoder. I vores laboratorium, videosystemet registreres kontinuerligt, filerne blev oprindeligt gemt som 5-minutters filer, og nogle HAT sessioner fandt sted over to filer. Færre fejl blev foretaget, når det nøjagtige tidspunkt fra databladet blev brugt til at klippe og kombinere videoerne. Før udviklingen af ethogram, observatører fik lov til at pause, stoppe og spole videooptagelser til tidsstempel alle de adfærd i hele ethogram. Denne metode ikke kun forårsaget variation i tidsstempling hver prøve, spænder fra 3 min til 20 min, men mellem-og inden-observatør pålidelighed var også dårlig for de fleste adfærd. Derfor sætter vi afspilningshastigheden, og havde observatører tidsstempel hver kategori ad gangen. Derfor, når pålideligheden var lav i blot én kategori, observatører selvstændigt retimestem bare kategorien snarere end hele ethogram, efter at de har konsulteret definitionerne og optagelser sammen. De indstillede afspilnings-og kategori metoder tillod en konsistent forudsigelse af, hvor meget tid der var brug for til at tidsstemple hver prøve. For projekter, der strækker sig over mere end en måned, er rutinemæssig gennemgang af de kodede videoer og inden for observatørens pålidelighed vigtig at måle.

En anden faktor, der reducerer pålidelighed og repeterbarhed er video set-up. I første omgang blev der brugt et håndholdt kamera og et stativ, som blev flyttet fra pen til pen. Når denne metode blev brugt, svinene var nødvendige for at blive introduceret til stativ og kamera før HATTEN; ellers, svinene syntes at reagere på stativ og bevægelse mere end til testen-menneske. Desuden begrænsede ikke-overhead kameravinkler observatørens opfattelse under tidsstempling og dybden opfattelse af rummet øget inden-og mellem-observatør variation i den rumlige adfærd foranstaltninger; Derfor har vi udviklet protokollen med faste kameraer. Når denne metode anvendes, er der behov for ekstra omhu for at sikre, at kameraet er placeret korrekt før hver test, og der er behov for mere tid til opsætning mellem hvert svins session. Men vi lærte, at den kontinuerlige video overhead system er nødvendig for at starte sin oprindelige optagelse ved midnat mindst 24 h før den første HAT. Tidsstempel displayet for mange videosystemer er ikke korrekt og synkroniseret ned til rammen; Derfor er vi ikke længere afhængige af visnings tiderne. Midnat starter tilladt for den nøjagtige frame-optagelse og videoredigering, og tidsstempel displayet blev ikke brugt.

Desuden var akklikalering af svinene og opsætning af en rutine vigtig ved fejlfinding af denne test. I optagelser af grise, der ikke var godt tilvænet til deres miljøer, blev pacing observeret under HATTEN. Dette er en indikator for, at grisen kan være i en agiteret tilstand31 snarere end i en sonderende tilstand32. Akklikalationsperioder på tre eller flere uger kan nedsætte antallet af svin i et eksperiment. Men hvis pacing fortsætter i alle prøvetagnings perioderne, kan dette ethogram være nødvendigt at justeres til at omfatte gåture og stående stille.

Gyldighed er, i hvilket omfang en måling repræsenterer det tilsigtede omfang af det spørgsmål, der stilles25. Da vi først udviklede HATTEN, brugte vi kun et rumligt etogram. Definitioner af rumlig ethogram adfærd beskrive præcist og specifikt nærhed til de menneskelige, og de fortæller observatøren direkte, hvor meget plads grisen blade mellem sig selv og et menneske. Men når disse metoder er nødvendige for at blive anvendt til et nyt laboratorium set-up, vi erkendte, at Spatial ethograms er laboratorie specifikke. Pennedimensioner og placeringen af andre genstande påvirker resultatet af det rumlige etogram; Derfor skal et diagram med målinger og detaljerne i pennen offentliggøres, hvis pennens opsætning ikke tidligere er blevet rapporteret. Ud over at rapportere om pennen miljø, den strukturelle adfærd blev tilføjet til ethogram. I modsætning til rumlig opførsel, kan strukturel adfærd lettere evalueres på tværs af laboratorier; disse adfærdsmønstre har gyldighed, fordi de specifikt beskriver svinets niveau af aktiv tilstand. Når en gris hviler, er det sandsynligvis ikke motiveret til at nærme sig og er ude af stand til at ændre holdninger til at nærme sig så hurtigt som en stående gris. Tilsvarende er en gris, der viser NNOB, i en sonderende tilstand, men et svin med hovedet stadig, mens de står, er mere sandsynligt i en catatonisk tilstand. Næse orienteringen hjælper med gyldighed, fordi næsen, ørerne og derefter øjnene er, hvad grisen bruger til at indsamle oplysninger om det menneskelige.

Begrænsninger af teknikken:

En potentiel bekymring med denne teknik er variabiliteten i svins respons på test-mennesker. Desuden vil grise se på testen-menneskets hænder, som kan forårsage utilsigtet talenter af denne person. Derfor blev disse begrænsninger udtrykt gennem eksperimentelt afprøvning af 1) svinenes reaktioner på et velkendt menneske og ukendte mennesker, og 2) standardisering af, at, efter at pellet er faldet, test-menneske står stille og placerer deres hænder ud af svine synet. Data viste, at der ikke var nogen behandling eller behandling x tidsforskelle under HATTEN (tabel 2), hvilket tyder på, at hatten kan administreres af enten velkendte eller ukendte mennesker. Andre forskere tyder på, at grise har tendens til at generalisere om mennesker baseret på tidligere interaktioner11,12,13; Derfor skal et svins tidligere erfaringer med mennesker være positive. Denne udfordring kan også afhjælpes med et årvågne eksperimentelt design; for hver blok er der behov for et tilstrækkeligt antal forsøgsenheder, som er repræsenteret for hver behandling af interesse.

I denne undersøgelse, selv om der kun var to erfarne observatører tidsstempling alle de videoer for alle tre boliger typer, der var forskelle mellem boliger typer for specifikke adfærd udfald (tabel 1). F. eks. gik grise i Boligtype B ind i det nærmeste område oftere end i Boligtyperne A og C. Dette skyldes sandsynligvis en forskel i pennematerialet; i boliger type B, var forsiden af pennen en kæde-forbundet port med vandrette stænger, der tillod grisen at klatre porten under HATTEN. Boliger type A og C, på den anden side, havde lodrette stænger og færre vandrette overflader til grisene til at klatre på. Denne variabilitet kan afhjælpes ved at tilføje varigheden i de nære og nærmeste områder, før man sammenligner dem på tværs af boligtyper (tabel 1; P > 0,10). Svin i Boligtype C brugte imidlertid mere tid i det fjerne område end i Boligtyperne A og B (tabel 1; P < 0,05), hvilket sandsynligvis skyldtes placeringen af vandere i bagsiden af pennen i stedet for på forsiden af pennen. Dette er en begrænsning, der kan afhjælpes, hvis laboratorierne vælger at standardisere placeringen af vandscootere, skåle og legetøj og sørg for, at de er faste, så grisen ikke flytter objektet ind i et andet område.

Denne test har stor tilgængelighed for laboratorier af alle typer, men som tidligere nævnt, vil den manuelt stemplede rumlige ethogram og målinger variere mere på tværs af laboratorier. Ikke desto mindre, kroppen-og hoved-strukturelle ethograms er allestedsnærværende. Laboratorier, der har adgang til valideret, automatiseret sporing for svin kan drage fordel ved at have den rumlige ethogram spores automatisk i stedet for manuelt, fordi afstanden flyttes og satsen for bevægelse kan være yderligere resultater af adfærd foranstaltninger fra HATTEN. Begrænsningerne fra in-pen-opsætning og traditionelle teknologier i stedet for testområder og automatiske sporingsteknologier kan afhjælpes ved at tilpasse AI-formlen. AI giver standardiserede målinger og terminologi for, hvordan de enkelte grise bruger deres penneplads og udtrykker interesse for et menneske. Denne beregning, der er afledt af fælles adfærd foranstaltninger, er følsom over for Porcin modeller af subkoncussive mTBI og, eventuelt, andre stater af subklinisk skade eller sygdom. Desuden reducerer AI tilfældige variationer under eksperimenter og kan lettere sammenlignes på tværs af eksperimenter og laboratorier end metoder, der er afhængige af mere eksperiment specifikke målinger. Den strukturelle adfærd forudsat fundamentet for denne formel, fordi disse adfærdsmønstre er standard målinger på tværs af behandlinger, mens den rumlige adfærd er afhængige af pennen set-up, antallet af grise i en pen, og tracking system. For eksempel bemærkede vi, at når to raske grise testes i en pen, vil de udføre lignende rumlig adfærd ved at nærme sig hinanden, men den gris, der følger den første kan orientere sin næse mere mod sin pen Mate end mod det menneskelige og udtrykke mere NNOB , fordi grisen, der fører, fungerer som Sentinel. Ikke desto mindre, AI aids i at reducere denne variation selv fra parret adfærd.

Selv om AI er et glimrende værktøjsæt til standardisering af testen på tværs af laboratorier, forskere kan stadig ønsker at undersøge test-specifikke adfærd resultater inden for et laboratorium eller eksperiment, især hvis de har nok strøm (dvs., eksperimentelle enheder og gentagne tests) i et enkelt eksperiment. Derfor blev tabel 1, der indeholder alle udfald af adfærd, variansen, fordelingen og en beregnet test for antallet af dyr for hver specifik adfærd, medtaget her. For eksempel, hvis forskerne har pen miljøer, der tillader grise til konsekvent klatre under HATTEN og de kender deres behandling forårsager over en 75% forskel i klatring adfærd, så de kan retfærdiggøre dyre antal baseret på variansen målt. Hvis nye adfærd er føjet til ethogram, videnskabsfolk bliver nødt til at retfærdiggøre, hvilke adfærd er tegn på tilgang eller tilbagetrækning, før indarbejde dem i indekset. For eksempel, hvis de fleste af dyrene i et eksperiment tempo langs væggene i pennen (dvs., thigmotaxis)32, varigheden af denne adfærd kan indarbejdes i kroppen-strukturelle ethogram kategori. Den opførsel kunne være repræsenteret i den nærmere stablet søjlegraf (i.e., figur 5) eller tabelskema, og så er der ikke mere, sig kan sammenfattes oppe hos opstille-skønt i nærværelse af anvender den indeksberegning. AI kan derfor repræsentere adfærd, der er allestedsnærværende på tværs af laboratorier, men yderligere unikke adfærd kan stadig repræsenteres separat.

Betydning i forhold til eksisterende metoder:

De eksisterende metoder til HATTEN blev fastlagt for svin på kommercielle bedrifter for at vurdere dyrenes velfærd. Her er der oprettet en protokol for laboratorie grise, som kan hjælpe forskerne med at vurdere dyrenes velfærd og skelne mTBI-svin fra Sham-behandlede svin. En alternativ traditionel test kunne være at bruge en åben-felttest. Denne test blev tidligere anvendt til at vurdere svine emotionalitet og velfærd33. Åben-felt tests blev oprindeligt designet til afprøvning af de affektive tilstande af gnavere ved at måle deres naturlige aversion for at åbne rum og lys. I modsætning hertil kan sunde grise se de samme stimuli som appetitvækkende10, og efter en sygdom, skade, eller STRESSBEHANDLING, de sandsynligvis udtrykke frygt. Denne test kræver mere laboratorie plads og vil kræve, at grise acclimerer til at blive håndteret og anbragt i en åben Arena. Hvis laboratorier har plads og protokoller til håndtering af svinene er på plads, kan gentagne HAT sessioner, ud over en åben-felttest, bidrage til yderligere at skelne behandlede dyr fra Sham-behandlede dyr.

Kritiske trin i protokollen:

De første tre trin i protokollen er de mest kritiske for vellykkede HAT foranstaltninger. Samlingerne pr. gris tager kun 3 min; Men, passende forberedelse vil bidrage til at gøre denne test pålidelig. Som nævnt ovenfor er kameraets placering og optagelses opsætning afgørende for klarhed og replikering. Forkerte kameravinkler kan begrænse observatørens vision, hvilket vil tilføje fejl til målingerne. En anden ofte overset trin er fastsættelse af objekter i pennen. Grisen vil flytte ikke-faste genstande, og dette kan påvirke dens motivation til at nærme sig mennesket. Set-up og styresystemet er vigtigt, fordi grise skal akklieres til deres miljøer, før de kan udføre testen konsekvent. Svin, der ikke er godt tilvænet til deres hjem penne eller rutine eller oplever stress vil defecate i andre områder snarere end på bagsiden af pennen34. Afføring området kan påvirke deres motivation til at nærme sig. Fra kameravisningen bør observatøren kunne identificere individuelle svin. Det er imidlertid vigtigt, at mærkningsordningen ikke indeholder oplysninger om dyrets behandling, da det vil fordomme observatøren25.

Identifikation af grise er meget vigtigt for at opnå de korrekte adfærdsmæssige data for den rigtige gris, selv når de er enkelt-husede. Grise er ofte flyttet til deres behandlinger, og en mærkning genforsikrer observatøren, at de ser det samme svin, efter at det er blevet fjernet og placeret tilbage i sin pen. Grise kan huses i par, som i boliger type C, og derfor bliver det meget vigtigt at identificere svinene. Husdyr mærkning maling og markører kræver daglig anvendelse; Derfor, denne protokol kræver brug af en medicinsk kvalitet tape og en smøre af tag cement. Båndet stikker bedst til grise med længere hår. Grise med kort hår og tør hud vil flytte båndet oftere end grise med længere hår.

Fremtidige ansøgninger:

Sammenfattende er den ikke-invasive in-pen HAT test, der er beskrevet her, følsom nok til at detektere milde og tidsmæssige afhængige ændringer i grise efter mTBI. Desuden har vi udviklet et vægtet indeks kaldet AI til at evaluere ændringer i grise, der er anbragt i forskellige pennetyper, samt i forskellige typer af svin. Selvom HATTEN er blevet brugt til at påvise ændringer i svin, der er udsat for mTBI, kan denne adfærdsmæssige test være nyttig til påvisning af målbare adfærdsændringer i dyr, der oplever stress eller præpatologiske tilstande.

Disclosures

Forfatterne har intet at afsløre.

Acknowledgments

Forfatterne vil gerne anerkende midler fra kontoret for flådens forskning (Grant #12166253). Desuden, forfatterne venligt takke Animal Care personale, dyrlæger, og studerende på Kansas State University og Virginia Tech for deres støtte under dyret arbejde. Forfatterne vil også gerne takke Nadège Krebs for hendes tekniske assistance, og studerende Shelby Stair, Sarah Greenway, og Mikayla Goering for deres tekniske bistand og yderligere dyrepleje.

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

Tilbagetrækning adfærd appetitvækkende undgåelse svin Ethology mTBI
Ikke-invasiv, in-pen metode test for laboratorie opstaldede grise
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