Den metode, der er beskrevet her, har til formål at opnå Gabe afsmittende kurver i par af velkendte eller ukendte hanrotter. Bure med huller adskilt af enten klare eller uigennemsigtige skillevægge med (eller uden) huller bruges til at detektere, om visuelle, olfaktoriske eller begge typer af sensoriske signaler kan stimulere gabet afsmitning.
Kommunikation er et væsentligt aspekt af dyrs sociale liv. Dyr kan påvirke hinanden og samles i skoler, flokke og besætninger. Kommunikation er også den måde, kønnene interagerer på under friskab, og hvordan rivaler afgør stridigheder uden kamp. Men der er nogle adfærdsmæssige mønstre, for hvilke det er vanskeligt at teste eksistensen af en kommunikatorisk funktion, fordi flere typer af sensoriske metoder er sandsynligt involveret. For eksempel er smitsom gydning en kommunikatorisk handling i pattedyr, der potentielt opstår gennemsynet, hørelse, lugt, eller en kombination af disse sanser, afhængigt af om dyrene er velkendte for hinanden. Derfor, for at teste hypoteser om den mulige kommunikatoriske rolle af en sådan adfærd, en passende metode er nødvendig for at identificere de deltagende sensoriske metoder.
Den metode, der foreslås her, har til formål at opnå Gabe afsmittende kurver for velkendte og ukendte rotter og evaluere den relative deltagelse af visuelle og olfaktoriske sensoriske metoder. Metoden bruger billige materialer, og med nogle mindre ændringer, kan det også bruges sammen med andre gnaverarter såsom mus. Samlet set indebærer metoden substitution af klare skillevægge (med eller uden huller) med uigennemsigtige skillevægge (med eller uden huller), der enten tillader eller forhindrer kommunikation mellem rotter anbragt i tilstødende bure med huller i tilstødende sider. Derfor kan fire betingelser testes: olfaktoriske kommunikation, visuel kommunikation, både visuel og olfaktoriske kommunikation, og hverken visuel eller olfaktoriske kommunikation. Som social interaktion opstår mellem rotter, disse Testbetingelser simulere, hvad der kan forekomme i et naturligt miljø. I denne henseende er den foreslåede metode mere effektiv end traditionelle metoder, der er baseret på video præsentationer, hvis biologiske gyldighed kan give anledning til bekymring. Ikke desto mindre diskriminerer den ikke mellem den potentielle rolle, som hørelse og lugte-og Visions roller spiller i Gabe stotten.
Traditionelt, kommunikatorisk adfærd er blevet undersøgt fra to perspektiver. Fra et perspektiv observerer ethologer og registrerer dyrenes opførsel i naturlige miljøer og forsøger at genkende dens adaptive værdi1. Den særlige forstand eller de involverede sanser har ikke været den primære interesse for disse undersøgelser. Fra et andet perspektiv, er fysiologer mere interesseret i at løse de mekanismer, som dyr kommunikerer1; laboratorieundersøgelser har således givet metoder til at løse den rolle, som sensoriske modaliteter spiller i kommunikation2,3. Disse to perspektiver er faktisk komplementære, fordi viden om både adaptive værdi og umiddelbare mekanismer er nødvendig for at få en omfattende forståelse af kommunikatorisk adfærd i det sociale liv af dyr.
Ymarkise adfærd er en iøjnefaldende bestanddel af det adfærdsmæssige repertoire i flere arter af hvirveldyr4, der spænder fra fisk til primater5. Det kan beskrives som en langsom åbning af munden og vedligeholdelse af sin åbne position, efterfulgt af en hurtigere lukning af munden5. Varigheden af hele sekvensen afhænger af arten; for eksempel, primater Gabe i længere varighed end ikke-primat arter6. I mange arter, med mennesker er undtagelsen, mænd har tendens til at gabe oftere end kvinder7. Denne funktion kan understøtte den mulige kommunikatoriske funktion af gabende, selv om regelmæssige mønstre af ymarkise og dens daglige hyppighed kan også antyde en fysiologisk funktion. Hos rotter følger spontan ymarkise en cirkadisk rytme, hvor højfrekvente toppe forekommer om morgenen og eftermiddagen8,9.
Et interessant træk ved ymarkise adfærd er, at det kan være en smitsom handling (når frigivelse stimulus af en adfærd sker for at være et andet dyr opfører sig på samme måde10) i flere arter af hvirveldyr11,12, 13,14,15,16, herunder fugle17 og gnavere18. Desuden har nylige beviser vist, at smitsom ymarkise kan afspejle en kommunikatorisk rolle, fordi yteltet af en rotte kan påvirke den fysiologiske tilstand af en anden, når de udsættes for olfaktoriske signaler19. Men hvorvidt ytelt har en kommunikatorisk rolle er stadig under debat20,21, og analysere smitsom ymarkise er et vigtigt første skridt til at løse dette problem.
På den anden side har smitsom ymarkise været knyttet til et dyrs evne til at empatisere med andre dyrs perspektiver; Derfor, nært beslægtede personer er mere tilbøjelige til at vise afsmittende4. Denne hypotese er ofte blevet afprøvet under laboratorieforhold, hvor dyr præsenteres med Gabe stimuli på video12,13; Derfor, afsmitning kan kun ske gennem visuelle stikord. Andre undersøgelser har vurderet, at smitten er blevet afsmittende under mere naturlige forhold ved hjælp af grupper af dyr14,15. Et stort problem er, at socialt interagerende dyr ofte reagerer på stikord og udveksler signaler, der formidles gennem kombinationer af sensoriske metoder. Disentangling de faktiske sanser involveret i en given adfærd fra deres kombinerede virkninger er ikke altid en let opgave. Typisk, forskere farmakologisk eller kirurgisk hindre et dyrs brug af en given følelse, derefter udlede rolle af denne forstand i den relevante adfærd2,3,18,22. Heldigvis er der andre metoder, hvor kun fysiske barrierer anvendes til enten at tillade eller hindre kommunikationen mellem dyr23,24og25og derved opnå større biologisk gyldighed.
Den metode, der foreslås her, er specielt designet til at studere smitsom ymarkise i velkendte og ukendte rotter i en social ramme. Ifølge den empatiske hypotese, bør den tidligere gruppe være mere modtagelige for smitsom ymarkise. Metoden kræver ikke, at dyrene skal være kirurgisk eller farmakologisk berøvet enhver form for sanser. I stedet, det virker ved at placere rotter i tilstødende bure med huller og fysisk hindrer deres kommunikation ved hjælp af enten klare eller uigennemsigtige delelinjer med eller uden huller. Således kan fire Testbetingelser undersøges: (1) olfaktoriske kommunikation (OC, perforeret uigennemsigtig skillelinje), (2) visuel kommunikation (VC, ikke-perforeret klar skillelinje), (3) visuel og olfaktoriske kommunikation (VOC, perforeret klar skillelinje), og (4) hverken visuel eller olfabriks kommunikation (NVOC, ikke-perforeret uigennemsigtig skillelinje). Derfor kan forskerne sammenligne de relative bidrag af olfactory, visuelle, og til en vis grad, auditive stikord i Gabe afsmittende. Denne fremgangsmåde er ikke ny, da lignende metoder er blevet brugt til at isolere de sanser, der er involveret i visse kommunikatoriske adfærd i dyr som firben23 og mus26. Faktisk har Gallup og kolleger27 brugt en lignende metode til at demonstrere rollen som visuelle signaler i smitsom ymarkise i budgerigars. De vigtigste træk ved disse metoder er simulering af en social kontekst og minimal belastning påført dyrene. Desuden øger anvendelsen af interagerende dyr den biologiske gyldighed af konklusionerne.
Der er flere måder at måle smitsom ytelt25,28. Dr. Stephen E. G. Lea (personlig kommunikation, 2015) hjalp os numerisk tilpasse en metode tidligere ansat af primatolog13,14 for en tidligere analyse af de data, der anvendes her18. Præsenteret i denne protokol er en forbedret version af denne metode med en bredere vifte af applikationer. Den består i at vægte det samlede antal af en rotte gaber, inden for og uden for en given tidsperiode, med den andel af observationstiden svarende til gaber i og uden for tidsvinduet.
For eksempel, hvis det antages, at rotter A og B er observeret i 12 min, deres ymarkise registreres til nærmeste minut, og en 3 min tid vindue er indstillet til at måle smitsom ymarkise. Dernæst overvejes følgende sekvenser af gaber for hver af disse rotter: rotte a (0,0, 0, 1,0, 0,2, 0, 0, 2, 1) og rotte B (0,1, 1, 0, 1, 1,0, 0,0, 0,0, 0, 3). Det skal bemærkes, at hvert nummer (0-3) svarer til antallet af gaber scoret på hver min. For rotte A, i minutter 1, 10 og 11 (tal med fed type), er rotte B ikke gabet inden for de foregående 3 minutter (det valgte tidsvindue) eller inden for dette minut. I disse minutter, rotte a gaber i alt 2 gange. Derfor er den Gabe sats af rotte A uden nogen gabet stimulus (ikke-post-Gabe Gabe sats) er 2/3 (dvs. 0,67 yawns/min). I de resterende 9 min, rotte B gaber mindst én gang i enten samme minut eller de 3 foregående minutter. Rotte a gaber i alt fire gange i disse 9 min. Derfor er den Gabe sats af rotte A som reaktion på en Gabe stimulus (post-Gabe Gabe sats) er 4/9 (dvs., 0,44 yawns/min). Anvendelsen af samme procedure på rotte B giver en ikke-post-Gabe Gabe-sats på 2/3 (dvs. 0,66) og post-Gabe-Gabe-sats på 5/9 (0,55).
På den anden side, hvis ytelt registreres til nærmeste decimal af et minut, vil gabet afsmitning resultere i en justeret post-Gabe tid. For eksempel, hvis følgende Gabe tider er registreret over en 12 min observationsperiode for rotter A og B: rotte A (2,3, 5,1, 5,8, 10,4, 10,8, 11,1) og rotte B (1,2, 2,4, 4,5, 5,1, 11,2, 11,6, 11,8). For rotte A er de perioder, hvor rotte B ikke har gabet inden for de sidste 3 min. interval fra 0 til 1,2 min og fra 8,1 til 11,2 min (dvs. 3,1 min), hvilket giver i alt 4,3 min ikke-post-Gabe tid. Antallet af gange, som rotte A gaber i disse tider er tre (tal med fed type), så den ikke-post-Gabe Gabe sats er 3/4.3 (dvs., 0,69), mens den post-Gabe Gabe sats er 3/7.7 (dvs. 0,38; nævneren fra 12-4,3 min). Tilsvarende for rotte B er de perioder, hvor rotte A ikke har gabet inden for de sidste 3 min. interval fra 0 til 2,3 min og fra 8,8 til 10,4 min, hvilket giver i alt 3,9 min. Antallet af gange rotte B gaber inden for disse perioder er en, så den ikke-post-Gabe Gabe sats er 1/3.9 (dvs., 0,25). Derfor er den post-Gabe Gabe sats 6/8.1 (dvs. 0,74).
Mens en nær samtidige match i adfærd er et ideelt kriterium for at demonstrere tilstedeværelsen af en afsmitning, aspekter såsom begrænsningerne på, hvad en person deltager i, tidspunktet for reaktion på en stimulus, fordeling af adfærden over tid (f. eks. ytelt kan forekomme i episoder), og tid til at akklimatisere til den eksperimentelle indstilling alle giver anledning til artsforskelle, hvilket gør det vanskeligt at bruge et unikt tidsvindue. Dette kan være grunden til, at forskerne har brugt tid vinduer, der varierer fra sekunder5 til flere minutter11, hvilket skaber problemer, når man sammenligner resultater28. På grund af dette, er det foreslået at gentage den procedure, der er beskrevet ovenfor for en række tidsvinduer for at opnå Gabe afsmittende kurver og sammenligne gabet afsmittende kurver mellem arter.
Ækvivalente Gabe afsmittende kurver kan sammenlignes ved tilfældigt at distribuere antallet af gaber observeret for hver rotte i observationsperioden. Således, den foreslåede metode til at måle Gabe smitte tilbyder to typer af kontrol: den (1) Gabe sats, der forekommer uden for tidsvinduet (ikke-post-Gabe tid) og (2) kunstige Gabe smitte kurve opnået fra den tilfældige fordeling af antallet af yawns. Derfor er denne tilgang til at analysere Gabe smitte er et skridt fremad fra andre procedurer, såsom dem, der sammenligner procentdelen eller hyppigheden af ytelt inden for et enkelt tidsvindue til, der forekommer uden for dette vindue25, uden at tage hensyn til faktiske tidsrammer. Metoden suppleres af et R-baseret program29 til bekvemt og objektivt at beregne sandsynligheden for smitsom ymarkise for en eller flere tidsvinduer.
For at illustrere nytten af denne metode og fordelene ved det R-baserede program anvendes et datasæt fra en tidligere publiceret undersøgelse18 . Den eksperimentelle betingelse bestod af 144 mandlige rotter tildelt enten en velkendt eller ukendt tilstand. Rotterne i hver forsøgs tilstand blev inddelt i fire undergrupper af ni par og eksponeret for en af de fire testsituationer, der er beskrevet ovenfor. Rotters gabende opførsel i hver forsøgs tilstand og testsituation blev derefter registreret over en periode på 60 min.
Der er kritiske trin i den metode, der bør tages hensyn til at opnå vellykkede resultater. Velkendte rotter skal dele hjem bure i mindst 1,5 måneder efter fravænning og før de kører forsøgene. Dog, ukendte rotter skal leve i separate hjem bure. I begge tilfælde skal par af rotter kommer fra forskellige kuld, men være så ens i alder som muligt. Med hensyn til observation bure, bør deres huller matche dem i skillevægge, fordi dette er den eneste måde at garantere olfaktoriske kontakt mellem rotter. Skillevægg…
The authors have nothing to disclose.
A. M. blev delvist finansieret af Vicerrectoría de Docencia, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Vi er især i gæld til de ansatte i dyret facilitet “Claude Bernard” for brugen af rotter til skyde. Vi takker anonyme dommere for deres kommentarer til tidlige versioner af dette manuskript. Præsentationen er mindre skinger og mere afbalanceret på grund af deres tankevækkende kommentarer
Acrylic dividers | Handcrafted | Not available | Two dividers, one clear and one opaque, will have 24 holes each. The other two dividers, one clear and one opaque, will have no holes. See the main text for details of construction. |
An R-based program | Benemérita Universidad Autónoma de Puebla | Not available | This is the program used to assess yawn contagion in rats. See the main text for information about the way the program is used. |
Data sheets | The user can elaborate them | Not available | These forms will be used for the observer to record the frequency of yawning behaviour by viewing the video recordings. Alternatively, a notebook can be use provided you follow the suggestions given in the main text. |
Desktop computer | Any maker | Not available | Make sure the computer has a video card capable of conveniently processing the video recordings of yawning behaviour. |
Digital camcorders | Any maker | Not available | They will be used to video record yawning behaviour of each pair of rats; there will be 2 pairs of rats per experimental session. |
Flash drive | Any maker | Not available | Each experimental session will last 60 min, and so you will require sufficient memory to store the video recording. |
Glass cages | Handcrafted | Not available | Each cage (19 X 19 X 10 cm height) will have 24 holes (0.5 cm diameter) forming three rows in the middle of one of its sides. See the main text for more details about their construction. It is recommended to fabricate one extra cage in case one of them is accidentally broken. |
Markers | Sharpie or any other maker | Not available | Permanent markers to number the rats. See the main text to see one way of using painting symbols on the rat's tail. |
Pencils | Any maker | Not available | They are used by the observer to record the frequency of yawning. It is important that the observer has previously been trained to recognize yawning behaviour and operate the video player system. |
R software | R Development Core Team | Not available | Download R at: http://cran.r-project.org/ |
Rail-like wooden bars | Handcrafted | Not available | They will be fixed in the middle of the rectangular wooden sheet forming a track, where a second wooden sheet is placed. See the main text for additional instructions for construction. |
Rectangular table | Any maker | Not available | This is the table (approximately 2 x 1 m) where the inverted T-shaped table will be placed for performing the observation of yawning behaviour. |
Sprague-Dawley male rats | Any local supplier of laboratory animals | Not available | Nine pairs of male rats per test situation are necessary for each group, familiar and unfamiliar rats, because with this sample size the interindividual variation that might exist in yawning frequency will not severely affect the conclusions drawn from the statistical analysis performed to the data. |
Spreadsheet software | Microsoft | Not available | Excel will be the software used to store the yawning recordings initially recorded on the data sheets. Revise the main text for instructions about the recommended way of doing the transcription. |
Square filter papers | Any maker | Not available | They are used for covering the cage's bottom. |
Tripods | Any maker | Not available | They will be used for fixing the camcorders in front of each pair of observation cages. |
Wooden Inverted T-shaped table | Handcrafted | Not available | Read the instructions in the main text to see the way of constructing it. If preferred, a different material to wood can be used. Make sure any material is as resistant as possible to the transmission of ultrasounds, which the rats might use for communication. |