Une méthode de laboratoire pour mesurer le bâillement contagieux chez les rats

Summary

La méthode décrite ici vise à obtenir des courbes de contagion bâillement dans des paires de rats mâles familiers ou inconnus. Les cages avec des trous séparés par des cloisons claires ou opaques avec (ou sans) trous sont utilisées pour détecter si visuelle, olfactive, ou les deux types de signaux sensoriels peuvent stimuler la contagion bâillement.

Abstract

La communication est un aspect essentiel de la vie sociale animale. Les animaux peuvent s'influencer les uns les autres et se réunir dans les écoles, les troupeaux et les troupeaux. La communication est aussi la façon dont les sexes interagissent pendant la parade nuptiale et comment les rivaux règlent les différends sans se battre. Cependant, il y a quelques modèles comportementaux pour lesquels il est difficile de tester l'existence d'une fonction communicative, parce que plusieurs types de modalités sensorielles sont probablement impliqués. Par exemple, le bâillement contagieux est un acte communicatif chez les mammifères qui se produit potentiellement par la vue, l'ouïe, l'odorat, ou une combinaison de ces sens selon que les animaux sont familiers les uns aux autres. Par conséquent, pour tester des hypothèses sur le rôle communicatif possible de tels comportements, une méthode appropriée est nécessaire pour identifier les modalités sensorielles participantes.

La méthode proposée ici vise à obtenir des courbes de contagion bâillement pour les rats familiers et inconnus et d'évaluer la participation relative des modalités sensorielles visuelles et olfactives. La méthode utilise des matériaux peu coûteux, et avec quelques changements mineurs, il peut également être utilisé avec d'autres espèces de rongeurs tels que les souris. Dans l'ensemble, la méthode consiste à remplacer les séparateurs clairs (avec ou sans trous) par des séparateurs opaques (avec ou sans trous) qui permettent ou empêchent la communication entre les rats placés dans des cages adjacentes avec des trous dans les côtés adjacents. En conséquence, quatre conditions peuvent être testées : la communication olfactive, la communication visuelle, la communication visuelle et olfactive, et ni la communication visuelle ni olfactive. Comme l'interaction sociale se produit entre les rats, ces conditions d'essai simulent ce qui peut se produire dans un environnement naturel. À cet égard, la méthode proposée ici est plus efficace que les méthodes traditionnelles qui reposent sur des présentations vidéo dont la validité biologique peut soulever des préoccupations. Néanmoins, il ne fait pas de distinction entre le rôle potentiel de l'ouïe et les rôles de l'odorat et de la vision dans la contagion du bâillement.

Introduction

Traditionnellement, le comportement communicatif a été étudié à partir de deux points de vue. D'un point de vue, les éthologues observent et enregistrent le comportement des animaux dans des milieux naturels et tentent de reconnaître sa valeur adaptative¹. Le sens ou les sens particuliers en cause n'ont pas été l'intérêt principal de ces études. D'un autre point de vue, les physiologistes sont plus intéressés à démêler les mécanismes par lesquels les animaux communiquent¹; par conséquent, des études de laboratoire ont fourni des méthodes pour aborder le rôle que les modalités sensorielles jouent dans la communication^2,3. Ces deux perspectives sont en effet complémentaires, car la connaissance de la valeur adaptative et des mécanismes immédiats est nécessaire pour acquérir une compréhension complète des comportements communicatifs dans la vie sociale des animaux.

Le comportement de bâillement est une composante remarquable du répertoire comportemental dans plusieurs espèces de vertébrés⁴, allant des poissons aux primates⁵. Il peut être décrit comme une ouverture lente de la bouche et le maintien de sa position ouverte, suivie d'une fermeture plus rapide de la bouche⁵. La durée de la séquence dépend de l'espèce; par exemple, les primates bâillent plus longtemps que les espèces non primates⁶. Chez de nombreuses espèces, l'homme étant l'exception, les mâles ont tendance à bâiller plus fréquemment que les femelles⁷. Cette caractéristique pourrait étayer la fonction communicative possible du bâillement, bien que les modèles réguliers du bâillement et sa fréquence quotidienne puissent également suggérer une fonction physiologique. Chez les rats, le bâillement spontané suit un rythme circadien, avec des pics de haute fréquence se produisant le matin et l'après-midi^8,9.

Une caractéristique intéressante du comportement bâillant est qu'il peut être un acte contagieux (lorsque le stimulus de libération d'un comportement se trouve être un autre animal se comporter de la même manière¹⁰) dans plusieurs espèces de vertébrés^{11,12, 13,14,15,16}, y compris les oiseaux¹⁷ et les rongeurs¹⁸. En outre, des preuves récentes ont indiqué que le bâillement contagieux peut refléter un rôle communicatif, parce que le bâillement d'un rat peut affecter l'état physiologique d'un autre lorsqu'il est exposé à des indices olfactifs¹⁹. Cependant, si oui ou non le bâillement a un rôle communicatif est encore en débat^20,21, et l'analyse du bâillement contagieux est une première étape essentielle pour résoudre cette question.

D'autre part, le bâillement contagieux a été lié à la capacité d'un animal à sympathiser avec les perspectives d'autres animaux; par conséquent, les individus étroitement liés sont plus susceptibles de montrer la contagion⁴. Cette hypothèse a été fréquemment testée dans des conditions de laboratoire dans lesquelles les animaux sont présentés avec des stimuli bâillements sur la vidéo^12,13; par conséquent, la contagion ne peut se produire que par des indices visuels. D'autres enquêtes ont évalué la contagion du bâillement dans des conditions plus naturelles à l'aide de groupes d'animaux^14,15. Un problème majeur est que les animaux qui interagissent socialement réagissent souvent aux signaux et aux signaux d'échange qui sont transmis par des combinaisons de modalités sensorielles. Démêler les sens réels impliqués dans un comportement donné de leurs effets combinés n'est pas toujours une tâche facile. Typiquement, les chercheurs pharmacologiquement ou chirurgicalement entraver l'utilisation d'un animal d'un sens donné, puis déduire le rôle de ce sens dans le comportement pertinent^2,3,18,22. Heureusement, il existe d'autres méthodes dans lesquelles seules les barrières physiques sont utilisées pour permettre ou entraver la communication entre les animaux^23,24,25, réalisant ainsi une plus grande validité biologique.

La méthode proposée ici a été spécifiquement conçue pour étudier le bâillement contagieux chez les rats familiers et inconnus dans un cadre social. Selon l'hypothèse empathique, l'ancien groupe devrait être plus sensible au bâillement contagieux. La méthode n'exige pas que les animaux soient privés chirurgicalement ou pharmacologiquement de tout sens. Au lieu de cela, il fonctionne en plaçant les rats dans des cages adjacentes avec des trous et physiquement obstruer leur communication en utilisant des diviseurs clairs ou opaques avec ou sans trous. Ainsi, quatre conditions d'essai peuvent être examinées : (1) communication olfactive (OC, diviseur opaque perforé), (2) communication visuelle (VC, diviseur clair non perforé), (3) communication visuelle et olfactive (COV, diviseur clair perforé), et (4) ni communication visuelle ou olfactive (NVOC, diviseur opaque non perforé). Par conséquent, les chercheurs peuvent comparer les contributions relatives des indices olfactifs, visuels et, dans une certaine mesure, auditifs dans la contagion du bâillement. Cette approche n'est pas nouvelle, car des méthodes similaires ont été utilisées pour isoler les sens impliqués dans certains comportements communicatifs chez les animaux tels que les lézards²³ et les souris²⁶. En fait, Gallup et ses collègues²⁷ ont utilisé une méthode similaire pour démontrer le rôle des indices visuels dans le bâillement contagieux chez les budgerigars. Les principales caractéristiques de ces méthodes sont la simulation d'un contexte social et le stress minimal infligé aux animaux. En outre, l'utilisation d'animaux en interaction augmente la validité biologique des conclusions.

Il existe plusieurs façons de mesurer le bâillement contagieux^25,28. Dr Stephen E. G. Lea (communication personnelle, 2015) nous a aidés à adapter numériquement une méthode précédemment utilisée par les primatologues^13,14 pour une analyse plus précoce des données utilisées ici¹⁸. Présenté dans ce protocole est une version améliorée de cette méthode avec un plus large éventail d'applications. Il consiste à pondérer le nombre total de bâillements d'un rat, à l'intérieur et à l'extérieur d'une fenêtre de temps donnée, par la proportion de temps d'observation correspondant aux bâillements à l'intérieur et à l'extérieur de la fenêtre temporelle.

Par exemple, si l'on suppose que les rats A et B sont observés pendant 12 min, leur bâillement est enregistré à la minute la plus proche, et une fenêtre de temps de 3 minutes est fixée pour mesurer le bâillement contagieux. Ensuite, les séquences suivantes de bâillements pour chacun de ces rats sont considérées: rat A (0,0,0,0,0,0,0,0,2,1) et rat B (0,1,1,0,1,0,0,0,0,0,3). Il est à noter que chaque nombre (0-3) correspond au nombre de bâillements marqués à chaque min. Pour le rat A, pendant les minutes 1, 10 et 11 (nombres en caractères gras), le rat B ne bâille pas dans les 3 minutes précédentes (la fenêtre de temps choisie) ou dans cette minute. Dans ces minutes, le rat A bâille un total de 2 fois. Par conséquent, le taux de bâillement du rat A sans aucun stimulus de bâillement (taux de bâillement non-post-bâillement) est 2/3 (c.-à-d., 0.67 bâillements/min). Dans les 9 minutes restantes, le rat B bâille au moins une fois dans la même minute ou les 3 minutes précédentes. Rat A bâille un total de quatre fois dans ces 9 min. Par conséquent, le taux de bâillement du rat A en réponse à un stimulus de bâillement (taux de bâillement post-bâillement) est de 4/9 (c.-à-d., 0,44 bâillement/min). L'application de la même procédure au rat B donne un taux de bâillement non-post-bâillement de 2/3 (c.-à-d., 0,66) et un taux de bâillement post-bâillement de 5/9 (0,55).

D'autre part, si le bâillement est enregistré à la décimale la plus proche d'une minute, la contagion bâillement entraînera un temps de bâillement ajusté. Par exemple, si les temps de bâillement suivants sont enregistrés sur une période d'observation de 12 min pour les rats A et B : rat A (2,3, 5,1, 5,8, 10,4, 10,8, 11,1) et rat B (1,2, 2,4, 4,5, 5,1, 11,2, 11,6, 11,8). Pour le rat A, les périodes pendant lesquelles le rat B ne bâille pas dans les 3 dernières minutes vont de 0 à 1,2 min et de 8,1 à 11,2 min (c.-à-d. 3,1 min), ce qui donne un total de 4,3 min de temps de non-bâillement. Le nombre de fois que le rat A bâille pendant ces périodes est de trois (nombres en caractères gras), de sorte que le taux de bâillement non-post-bâillement est de 3/4,3 (c.-à-d., 0,69), tandis que le taux de bâillement post-bâillement est de 3/7,7 (c.-à-d., 0,38; le dénominateur de 12-4,3 min). De même, pour le rat B, les périodes pendant lesquelles le rat A ne bâille pas dans les 3 dernières minutes vont de 0 à 2,3 min et de 8,8 à 10,4 min, ce qui donne un total de 3,9 min. Le nombre de fois que le rat B bâille au cours de ces périodes est un, de sorte que le taux de bâillement non-post-bâillement est de 1/3,9 (c.-à-d., 0,25). Par conséquent, le taux de bâillement post-bâillement est de 6/8,1 (c.-à-d., 0,74).

Bien qu'une correspondance quasi-contemporaine dans le comportement est un critère idéal pour démontrer la présence d'une contagion, des aspects tels que les contraintes sur ce qu'un individu s'occupe, le temps de réaction à un stimulus, la distribution du comportement au fil du temps (par exemple, bâillement peuvent se produire dans les épisodes), et le temps de s'acclimater au cadre expérimental donne lieu à des différences d'espèces, ce qui rend difficile l'utilisation d'une fenêtre temporelle unique. C'est peut-être la raison pour laquelle les chercheurs ont utilisé des fenêtres de temps qui varient de secondes⁵ à plusieurs minutes¹¹, ce qui crée des problèmes lors de la comparaison des résultats²⁸. Pour cette raison, il est proposé de répéter la procédure décrite ci-dessus pour une gamme de fenêtres de temps pour obtenir des courbes de contagion bâillement et de comparer les courbes de contagion bâillement entre les espèces.

Les courbes de contagion du bâillement équivalent peuvent être comparées en distribuant au hasard le nombre de bâillements observés pour chaque rat au cours de la période d'observation. Ainsi, la méthode proposée pour mesurer la contagion du bâillement offre deux types de contrôles : le taux de bâillement (1) se produisant en dehors de la fenêtre temporelle (temps de non-post-bâillement) et (2) la courbe artificielle de contagion du bâillement obtenue à partir de la distribution aléatoire du nombre de bâillements. Par conséquent, cette approche pour analyser la contagion bâillement est un pas en avant par rapport à d'autres procédures, telles que celles comparant le pourcentage ou la fréquence du bâillement dans une fenêtre de temps unique à celle qui se produit en dehors de cette fenêtre²⁵, sans tenir compte de la cadres de temps réels. La méthode est complétée par un programme R-basé²⁹ pour calculer commodément et objectivement la probabilité de bâillement contagieux pour une ou plusieurs fenêtres de temps.

Pour illustrer l'utilité de cette méthode et les avantages du programme basé sur la R, un ensemble de données provenant d'une étude publiée antérieurement¹⁸ est utilisé. L'état expérimental s'est composé de 144 rats mâles attribués à une condition familière ou peu familière. Les rats dans chaque condition expérimentale ont été subdivisés en quatre sous-groupes de neuf paires et exposés à l'une des quatre situations d'essai décrites ci-dessus. Les comportements bâillants des rats dans chaque condition expérimentale et situation d'essai ont été alors enregistrés sur une période de 60 min.

Protocol

Les protocoles expérimentaux et l'élevage ont été menés conformément aux directives institutionnelles.

1. Matériaux

1. Trouvez une liste complète des matériaux utilisés pour mettre en œuvre la méthode dans la Table des Matériaux. Utilisez la figure 1 et demandez l'avis d'experts pour construire une table en forme de T inversée, des cages d'observation et des diviseurs de cages. Suivez les indications de sécurité pour l'utilisation d'outils pointus et de matériaux potentiellement dangereux.
2. Faire une table en forme de T inversée en collant deux barres de bois en forme de rail (45 cm de longueur, séparées de 0,6 cm l'une de l'autre) sur le dessus et au milieu d'un morceau de bois (100 cm x 45 cm x 1,5 cm). Ensuite, placez un deuxième morceau de bois (50 cm x 45 cm x 0,6 cm) verticalement entre les barres de rail. Veiller à ce que ce deuxième morceau de bois empêche la paire de rats d'un côté de voir l'autre paire sur le côté opposé (figure 1).
3. Utilisez du verre et de l'acrylique pour créer huit cages d'observation. Veiller à ce que chaque cage (19 cm de large, 19 cm de long, 10 cm de haut, 3 mm d'épaisseur) ait 24 trous équidistants (5 mm de diamètre) disposés en trois rangées au milieu d'un de ses côtés. Faire ce côté de l'acrylique (3 mm d'épaisseur) et raccourcir la hauteur du côté opposé de 0,7 cm pour permettre au rat de respirer.
   1. Assurez-vous que chaque cage d'observation a un couvercle coulissant en acrylique pour empêcher le rat de s'élever et de se distraire pendant la période d'observation de 60 min.
4. Faire quatre diviseurs en acrylique (19 cm de large, 30 cm de haut, 3 mm d'épaisseur). Percer 24 trous (5 mm de diamètre) qui correspondent à ceux des cages d'observation, chacun dans un diviseur clair et un diviseur opaque.
5. Préparer des fiches de données à l'avance pour enregistrer l'occurrence des bâillements. Inclure, dans le titre de chaque fiche de données, le nom de l'observateur, l'état expérimental (c.-à-d. les rats familiers ou inconnus), la situation d'essai pertinente (OC, VC, COV, NVOC), la date et les heures initiales et finales de l'observation. Diviser le reste de la feuille de données en deux colonnes, chacune avec le nombre de rat écrit dans la partie supérieure, pour enregistrer le comportement bâillant des rats.

2. Procédure

1. Maison 144 rats mâles en groupes de quatre dans des cages en plastique (cages à la maison) du séaudage jusqu'à ce qu'ils atteignent 2,5 mois dans l'âge. N'utilisez pas de rats femelles, car ils ont tendance à montrer une plus grande variation dans le comportement en raison de cycles hormonaux, qui peuvent être confondus avec les effets de la situation d'essai. Assurez-vous que les rats dans chaque cage ne sont pas frères et sœurs.
   REMARQUE: Il pourrait être difficile d'obtenir tous les rats ensemble. Dans ce cas, créer des blocs d'au moins 8 rats familiers et 8 rats inconnus de sorte que chaque situation d'essai est représentée une fois dans chaque condition expérimentale³⁰.
2. Pour identifier les rats, marquez-les avec des nombres symboliques sur la queue à l'aide d'un marqueur commercial. Par exemple, représenter les nombres 1 à 4 en combinant des points et des lignes (p. ex., un point pour le numéro 1 et une ligne pour le numéro 4). Identifiez les rats familiers et inconnus en utilisant différentes couleurs.
   REMARQUE : Manipulez les rats en suivant les directives de sécurité fournies par le personnel des installations pour animaux et respectez les recommandations concernant l'utilisation correcte des animaux de laboratoire dans l'établissement où des expériences seront effectuées.
3. Choisissez au hasard quelles cages à la maison abriteront le groupe de rats familiers et qui abriteront le groupe inconnu. Par exemple, supposons qu'il y ait 16 rats disponibles vivant dans quatre cages à la maison : numéroz les cages à la maison 1 à 4, puis utilisez R (téléchargez-le http://cran.r-project.org/ à l'alenque) comme suit [après l'invite (-gt;)]:
   échantillon(4,4)
   [1] 4 3 2 1
   1. Regroupez les rats familiers (ou inconnus) dans les cages 4 et 3, et regroupez les rats inconnus (ou familiers) dans les cages 2 et 1. Assurez-vous que le personnel de l'installation animale maintient l'identité de chaque cage et maniét les rats de la même manière que tous les autres rats dans l'installation animale.
   2. Utilisez le programme R à nouveau et choisissez au hasard des rats pour former chaque paire dans chaque condition expérimentale. Assurez-vous que les rats dans chaque paire de rats familiers proviennent de la même cage à la maison, et assurez-vous que le contraire est vrai pour les paires dans le groupe inconnu. Choisissez au hasard des paires de rats pour chaque situation d'essai dans chaque condition expérimentale.
4. Effectuer deux séances d'essai par jour avec deux des huit situations d'essai possibles (quatre pour chaque rat familier et inconnu) par séance d'essai (c.-à-d., période d'observation de 60 min). Effectuez les deux séances d'essai consécutivement dans les 3 h.
   REMARQUE : Assurez-vous d'effectuer toutes les séances d'essai (quatre paires de rats par jour) soit le matin ou l'après-midi afin d'éviter tout facteur de confusion. Exécutez une réplique complète (huit situations de test) de l'expérience sur deux jours consécutifs.
   1. Assurez-vous d'utiliser les situations de test dans une séquence aléatoire pour chaque réplique de l'expérience. Par exemple, utilisez les numéros 1 à 8 pour identifier chaque situation de test, puis utilisez R comme suit :
      l'échantillon(8,8)
      [1] 8 7 4 6 5 1 2 3
   2. Allouez les situations de test 8 et 7 à la session 1, les situations de test 4 et 6 à la session 2, et ainsi de suite. Ensuite, choisissez au hasard le côté de la table en forme de T inversée où chaque paire de rats (situation d'essai) sera placée.
5. Répétez la même procédure (étapes 2.3 à 2.4.2) pour une deuxième réplique (c'est-à-dire, bloc) de l'expérience.
   REMARQUE : Si le but de l'étude est de tester les effets d'une condition sociale (c.-à-d. deux rats en interaction) sur la fréquence du bâillement, utilisez un rat placé dans une cage d'observation à côté d'une cage d'observation vide comme contrôle pour chacune des quatre situations d'essai. Effectuez cette expérience 2x pour chaque situation d'essai pour un groupe témoin de huit rats.
6. Mettre en place la séance d'essai en transférant les quatre premiers rats de l'installation animale à la salle d'observation, où ils resteront pendant 15 min pour s'acclimater à l'environnement nouveau. Transportez les rats dans des cages individuelles et gardez-les séparés les uns des autres pendant le transport et dans la salle d'observation.
   REMARQUE : Suivez les directives de sécurité pour le transport des animaux fournies par le personnel de l'installation animale et utilisez les vêtements indiqués pour travailler avec les animaux en laboratoire. Les rats n'auront pas accès à la nourriture et à l'eau pendant qu'ils sont dans la salle d'observation.
7. Une fois la période d'acclimatation passée, placez la table en forme de T inversée sur une plus grande table rectangulaire. Assurez-vous qu'il y a une lampe de plafond qui éclaire suffisamment la pièce en faisant des observations.
8. Placez du papier filtre sur le fond de chaque cage d'observation et placez les cages par paires de chaque côté de la table en forme de T inversée. Placez le diviseur correspondant entre chaque paire de cages.
   REMARQUE: Le papier filtre facilite le nettoyage des cages et fournit une surface rugueuse sur laquelle les rats peuvent se déplacer sans glisser.
9. Placez stratégiquement deux caméscopes numériques de sorte que chacun enregistre le comportement bâillant de chaque paire de rats. Assurez-vous que les caméscopes sont fixés en toute sécurité aux trépieds et correctement orientés vers les cages d'observation. Connectez les caméscopes à un ordinateur de bureau pour surveiller simultanément le comportement des rats.
   REMARQUE : Stockez les informations numériques sur les lecteurs flash pour archiver en permanence les sessions expérimentales. Utilisez des lecteurs flash avec une capacité de stockage élevée.
10. Après la période d'acclimatation, placez les rats dans les cages d'observation selon l'allocation précédemment déterminée. Configurez la mise au point automatique du caméscope et démarrez l'enregistrement vidéo simultanément avec un chronomètre. Arrêtez l'enregistrement vidéo à la fin de la période d'observation de 60 min.
    REMARQUE : Bien que les expérimentateurs puissent être à l'extérieur de la salle pendant la séance d'essai et observer à distance, il est recommandé qu'une personne se trouve dans la salle d'observation (aussi loin que possible du cadre expérimental) tout en surveillant le comportement des rats à s'assurer que la session de test se déroule sans interruption.
11. Lorsque l'observation est terminée, retourner les rats dans leurs cages à la maison dans l'installation des animaux. Demandez au personnel de l'établissement pour animaux de s'assurer que les rats ont de nouveau accès à de la nourriture et à de l'eau. Nettoyez soigneusement les cages d'observation à l'aide d'un détergent non toxique et préparez le dispositif expérimental pour effectuer les deuxième et dernière séances d'essai de la journée.
    REMARQUE: Nettoyez le bois pour enlever les odeurs laissées par les rats lorsqu'ils sont placés dans les cages d'observation, ce qui pourrait affecter le comportement de la prochaine paire de rats testés.
12. Former un à deux volontaires partiellement aveugles aux traitements assignés pour identifier et enregistrer le bâillement à l'aide d'une méthode d'échantillonnage tout événementiel. Assurez-vous que les observateurs utilisent la définition de bâillement décrite dans la section d'introduction.
13. Rejouez et projetez chaque vidéo sur un écran d'ordinateur à l'aide de n'importe quel système de lecture standard. Demandez à l'observateur de visionner chaque vidéo et d'observer et d'enregistrer le comportement de bâillement à l'aide des feuilles de données préparées précédemment, puis permettez-lui d'examiner les vidéos à des vitesses plus lentes pour améliorer la capacité d'observer et de mesurer le bâillement.
    1. Demandez aux observateurs de marquer le bâillement à l'aide d'un système de notation semblable à celui qui suit : utilisez des lignes verticales avec la minute écrite comme un superscript pour représenter l'occurrence d'un bâillement (p.ex., ³ euros ⁶ euros ⁹, indiquant un bâillement à la minute 3, deux bâillements à la minute 6, et un bâillement à la minute 9). Score bâillant comme une séquence (p. ex., 1,2, 2,2, 3,2, 5,0, 5,8) pour l'enregistrer avec plus de précision (minutes arrondies à une décimale).
    2. Vous pouvez également saisir directement les données des vidéos dans un ordinateur à l'aide de programmes standard de collecte de données. Assurez-vous que l'observateur connaît ces programmes.
       REMARQUE : Si nécessaire, permettre à l'observateur de visionner chaque vidéo en plus d'une session. Assurez-vous qu'un observateur regarde toutes les vidéos correspondant à un bloc d'expériences. Si deux observateurs différents ont visionné ces vidéos, il peut y avoir un risque que les différences dans leurs capacités d'observer et d'enregistrer le bâillement confondent les effets des situations de test. Il est important de noter la fiabilité intra-observateur entre les différents observateurs sur 10%-20% des vidéos pour s'assurer que le bâillement est annoté de la même manière.

3. Traitement des données

1. Transcrire la séquence temporelle des bâillements dans chaque rat à partir des feuilles de données à une feuille de calcul. Assurez-vous qu'il y a une colonne pour chaque rat avec un titre court (parexemple., fr1.l et fr1.r pour indiquer la première paire de rats familiers sur les côtés gauche et droit, respectivement). Assurez-vous que toutes les colonnes sont de la même longueur en remplissant les cellules vides avec 0 ou NA (voir ci-dessous).
   REMARQUE : Utilisez le guide général fourni comme document supplémentaire pour bien comprendre les étapes suivantes pour traiter les données, mesurer le bâillement contagieux et obtenir des courbes de bâillement contagieuses.
   1. Si le bâillement a été enregistré à la minute la plus proche, tapez le nombre de bâillements à chaque minute pertinente et utilisez 0 (pas de bâillement) pour remplir les cellules lorsqu'aucun bâillement ne s'est produit dans une minute donnée. Enregistrer la feuille de travail sous forme de fichier texte (.txt).
   2. Si le bâillement a été enregistré à la décimale la plus proche d'une minute, tapez dans la séquence en haut vers le bas et utilisez "NA" pour remplir les espaces vides des colonnes (rats) dans lesquels le nombre de bâillements (lignes) est inférieur à celui de la colonne avec le nombre maximum (lignes) de bâillements enregistrés pour un r à. Enregistrer la feuille de travail sous forme de fichier texte (.txt).
      REMARQUE : Comme R a la capacité de travailler avec des cellules vides, la feuille de travail peut être sauvegardée avec des colonnes de différentes longueurs. Utilisez les options d'aide fournies par R pour gérer les données manquantes.
2. Lancer R. Importer les données du fichier dans lequel elles se trouvaient auparavant.
3. Enregistrer les codes de programme avec l'extension ". R" (fourni en tant que matériel supplémentaire), puis téléchargez le code de programme spécifique (voir guide général) selon que les bâillements ont été enregistrés comme des integers ou des nombres fractionnés. Exécutez le programme pour chaque paire de rats et le nombre souhaité de délais.
   1. Exécutez le programme à nouveau, maintenant en utilisant une distribution aléatoire du nombre de bâillements de chaque rat (voir guide général). Suivez les mêmes étapes (étapes 3.3 à 3.3.1) pour toutes les conditions expérimentales (c.-à-d., les rats familiers et inconnus) et/ou toutes les situations d'essai. Procédez comme indiqué dans le guide général et exportez les résultats vers Excel.
      REMARQUE : Au lieu d'importer un programme précédemment enregistré, comme suggéré ci-dessus à l'aide d'un éditeur de texte, copiez et collez directement le programme dans l'espace de travail de R.
4. Pour créer des courbes de contagion bâillement, utilisez les données précédemment enregistrées dans une feuille de calcul. Soustrayez les taux de non-contagion des taux de contagion pour chaque paire de rats, fenêtre de temps, et situation d'essai. Séparer les analyses des données observées et les données artificielles (distribuées au hasard).
   1. Ensuite, calculez les intervalles de confiance (IC) pour chaque période de fenêtre et de test à l'aide d'une procédure de bootstrap (voir le guide général). Séparez les analyses pour les rats familiers et inconnus. Ensuite, combinez les données artificielles des quatre situations d'essai pour chaque condition expérimentale et calculez l'IC pour chaque fenêtre de temps à l'aide d'une procédure bootstrap.
   2. Ensuite, créez des parcelles pour chaque situation d'essai et chaque condition expérimentale (voir la figure 2 et la figure 3). Enfin, effectuez une analyse de régression multiple pour comparer l'intensité de la contagion du bâillement entre les situations de test (voir ci-dessous).

Representative Results

Les rats ont été sélectionnés à partir d'une sous-ligne précédemment produite de rats Sprague-Dawley qui ont été sélectionnés pour le bâillement fréquent (environ 22 bâillements par heure³¹). Cependant, les neuf paires de rats mâles inconnus et neuf couples de rats mâles familiers (entre 2,5 et 3 mois) utilisés par situation d'essai bâillaient environ 12 fois par heure, en moyenne¹⁸. Par conséquent, les situations d'essai pour mesurer la contagion de bâillement ont partiellement inhibé le comportement de bâillement.

La contagion du bâillement a été mesurée sur une plage de fenêtres temporelles qui variaient de 1 à 10 min. La figure 2 montre la différence moyenne dans les taux de bâillement entre les rats mâles peu familiers dans les conditions de contagion et de non-contagion pour chaque période de temps et situation d'essai. Ces courbes de contagion bâillement indiquent que seuls les rats OC (dans les cages avec un diviseur perforé et opaque) ont montré une contagion du bâillement, ce qui est évident à partir de la fenêtre de temps 4 et plus loin, parce que l'IC des moyennes ne se chevauche pas avec l'IC des nombres aléatoirement attribués de bâille ment sur la période de 60 min. La bande a indiqué, comme prévu, qu'une répartition aléatoire du nombre de bâillements chez chaque rat au cours de la période d'observation a produit des taux de bâillement qui oscillaient à peu près à zéro, sans montrer de tendance apparente.

Le modèle de régression linéaire multiple adapté aux données indiquait que lescourbes des quatre situations d'essai étaient significativement différentes (F_1,3 à 11,5, p et lt; 0,0001). Plus précisément, la contagion du bâillement était plus forte chez les rats D'OC que chez les rats VC (rats dans des cages avec un diviseur clair et non perforé; t -3,8, p et lt; 0,001), rats COV (rats dans des cages avec un diviseur perforé et clair; t -5,74, p et lt; 0,0001), et rats NVOC (rats dans des cages avec un diviseur opaque non perforé; t -2,64, p et 0,01). Dans tous les cas, les degrés de liberté étaient 695, puisque l'analyse a pris en compte non seulement les quatre situations de test, mais aussi les 10 fenêtres de temps. Comme ces conditions ont généré des mesures autocorconnexes, un terme d'autocorrélation a été ajouté (ARMA, moyenne mobile autorégressive) au modèle statistique. Les tendances globales au cours des 10 fenêtres temporelles différaient également statistiquement d'une pente de 0 (F_1,1 à 11,99, p-lt; 0,0001). La figure 3 montre la même analyse que celle de la figure 2, appliquée aux rats mâles familiers. Dans ce cas, aucune des quatre situations d'essai n'a stimulé la contagion de bâillement parce que leur CI a chevauché la bande aléatoirement générée de CI. Il n'y avait aucune différenceentre les quatre situations d'essai (F_1,3 et p . 0,14); cependant, l'augmentation globale de la contagion de bâillement au-dessus des fenêtres de temps de 10 différait d'une pente de 0 (F_1,1 et 9, p et lt ; 0.01).

Le rôle de l'olfaction dans la vie sociale des mammifères peut être la raison pour laquelle seuls les rats OC ont montré la contagion bâillement et bâillé plus fréquemment que les rats VC¹⁸. Les indices visuels peuvent ne pas avoir facilité le bâillement, parce que les rats albinos ne voient pas aussi bien que les rats non-albinos. Cependant, les rats VC bâillé deux fois plus que le groupe de rats individuellement placé dans une cage d'observation à côté d'une cage vide¹⁸. Cette conclusion soutient définitivement la nature sociale du bâillement et suggère que la contagion de bâillement chez les rats dépend des indices olfactifs. Cependant, ce dernier ne soutient que le degré de familiarité entre les paires de rats comme étant impliqués dans la contagion du bâillement, et les indices auditifs sont le canal probable par lequel la contagion bâillement se produit¹⁸.

Dans l'ensemble, ce sont des résultats inattendus selon la prédiction que les rats familiers plutôt que inconnus montreront bâillement contagieux. Bien que les résultats présentés n'utilisent pas un contrôle positif (nous n'avons pas de données dans lesquelles le bâillement contagieux est observé chez les individus étroitement liés), on croit que cette méthode est impartiale pour le bâillement contagieux chez les rats inconnus. Plusieurs éléments appuient une telle allégation. Tout d'abord, les rats familiers et inconnus ne différaient pas dans les fréquences moyennes de bâillement^18; ainsi, les différences de contagion de bâillement détectées ici ne semblent pas dépendre de la fréquence à laquelle ils bâillent. Deuxièmement, le fait que les mêmes nombres de bâillements par rat ont été attribués au hasard à la période d'observation et que cela n'a pas produit de contagion bâillement dans un groupe rend la découverte de bâillements contagieux chez les rats inconnus plus robuste. Enfin, une analyse de corrélation croisée (pour détecter l'appariement contemporain du comportement) a été précédemment appliquée¹⁸ au même jeu de données utilisé ici, et le résultat a coïncidé avec ce qui a été trouvé. Par conséquent, cette méthode est suffisamment sensible pour détecter et mesurer les changements de bâillement contagieux.

Alternativement, on peut se demander si ce qui a été trouvé ici est un bâillement contagieux. Une telle préoccupation n'est pas exclusive à cette étude. Il y a deux perspectives à partir desquelles le bâillement contagieux et sa causalité ont suscité des inquiétudes. Tout d'abord, l'empathie ne semble pas être le seul facteur sous-jacent au bâillement contagieux¹⁸, car les espèces qui ne s'attendaient pas à montrer de l'empathie et/ou des compétences d'attribution de l'état mental comme les moutons et les rats peuvent encore montrer un bâillement contagieux. Deuxièmement, on craint de plus en plus que ce qu'on appelle le bâillement contagieux ne soit pas en tant que tel. Pendant de nombreuses décennies (Thorpe, 1956; cité précédemment¹⁰), les comportements contagieux et stéréotypés et le bâillement contagieux en particulier ont été considérés comme une expression de facilitation sociale. Plus récemment, Kapitny et Nielsen²⁵ ont suggéré, à l'utilisation de données simulées, que ce qui est une erreur de reconnaissance des motifs perceptuels peut être appelé à tort un bâillement contagieux. Par conséquent, le problème peut ne pas résider dans la façon dont le bâillement contagieux est mesuré, mais plutôt dans la façon dont il est défini.

En résumé, la méthode proposée ici est utile pour détecter la contagion bâillement. En outre, il est utile de jeter certains indices sensoriels, réduisant ainsi le nombre de signaux sensoriels à seulement un ou deux. D'autres expériences pour tester des prédictions spécifiques sont nécessaires pour distinguer les effets d'un sens des autres.

Figure 1 : Schéma de l'observation mise en place pour mesurer le bâillement contagieux. Quatre cages individuelles ont été disposées par paires de chaque côté de la table en forme de T inversée. Dans chaque paire, les cages se faisaient face avec des séparateurs acryliques entre les deux. La situation d'essai spécifique détermine si le diviseur entre les cages a des trous et s'il est clair ou opaque. Les caméscopes ont été stratégiquement placés pour enregistrer toute instance de comportement bâillant. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 2 : Courbes de contagion bâillées pour neuf paires de rats mâles inconnus exposés à des indices olfactifs (A), (B) repères visuels, (C) repères olfactifs et visuels, et (D) ni repères visuels ni olfactifs. Chaque cercle représente la différence moyenne dans le taux de bâillement avec 95% d'intervalles de confiance (CI) d'un rat qui bâillait dans la même minute ou dans la minute (fenêtre de temps) précédant le bâillement de l'autre rat et quand il n'a pas bâillé. Les valeurs de taux de bâillement au-dessus de la ligne pointillée indiquent une contagion du bâillement, tandis que les valeurs inférieures à la ligne pointillée indiquent une contagion non bâillée. La ligne solide joignant les points à chaque fenêtre de temps est utilisée pour indiquer la différence moyenne dans les taux de bâillement à chaque fenêtre de temps lorsque le nombre de bâillements de chaque rat a été attribué au hasard à la période d'observation de 60 min. La bande gris foncé indique un CI de 95 % obtenu en combinant le jeu de données aléatoire des quatre situations de test à chaque fenêtre de temps (une ombre continue est utilisée pour faciliter l'interprétation de la figure). Une paire de rats exposés à des indices olfactifs a été retirée de l'analyse parce qu'aucun des rats bâillait. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 3 : Courbes de contagion bâillées pour neuf paires de rats mâles familiers exposés à des indices olfactifs (A), (B) repères visuels, (C) repères olfactifs et visuels, et (D) ni repères visuels ni olfactifs. Chaque cercle représente la différence moyenne dans le taux de bâillement avec 95% d'intervalles de confiance (CI) d'un rat qui bâillait dans la même minute ou dans la minute (fenêtre de temps) précédant le bâillement de l'autre rat et quand il n'a pas bâillé. Les valeurs de taux de bâillement au-dessus de la ligne pointillée indiquent une contagion du bâillement, tandis que les valeurs inférieures à la ligne pointillée indiquent une contagion non bâillée. La ligne solide indique la différence moyenne dans les taux de bâillement à chaque fenêtre de temps lorsque le nombre de bâillements de chaque rat a été attribué au hasard à la période d'observation de 60 min. La bande gris foncé indique un CI de 95 % obtenu en combinant le jeu de données aléatoire des quatre situations de test à chaque fenêtre de temps. Une paire de rats exposés à des indices visuels a été retirée de l'analyse parce que l'un des rats n'a pas bâillé. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Discussion

Il y a des étapes critiques dans la méthode qui devraient être prises en compte pour obtenir des résultats réussis. Les rats familiers doivent partager les cages à la maison pendant au moins 1,5 mois après le séaudage et avant d'exécuter les expériences. Cependant, les rats inconnus doivent vivre dans des cages séparées. Dans les deux cas, les paires de rats doivent provenir de portées différentes, mais être aussi semblables que possible en âge. En ce qui concerne les cages d'observation, leurs trous devraient correspondre à ceux des diviseurs, car c'est la seule façon de garantir un contact olfactif entre les rats. Les séparateurs, d'autre part, doivent être suffisamment clairs pour assurer un contact visuel ou assez opaque pour assurer aucun contact visuel. La cloison en bois entre une paire de rats et l'autre doit être suffisante pour empêcher les rats d'un côté de voir ceux de l'autre côté. Un autre aspect crucial est la conception appropriée de l'expérience. Chaque fois qu'il y a un soupçon qu'un processus peut être biaisé, une procédure aléatoire devrait être mise en œuvre³⁰.

La méthode ne doit pas présenter de problèmes graves aux utilisateurs. Faire les trous dans le verre a été le principal problème technique rencontré, et à cause de cela, l'acrylique a été utilisé à la place. Néanmoins, le verre peut être utilisé pour faire l'ensemble des cages d'observation, à condition que des conseils professionnels sont obtenus. Il faut s'assurer que les bords des trous sont déposés pour éviter les éclats de verre qui peuvent blesser les rats. Toutefois, il n'est pas recommandé de modifier la méthode principale (p. ex., rendre les trous plus grands). En outre, l'utilisation d'un groupe combiné de mâles et de femelles peut rendre difficile de détecter la contagion du bâillement.

Les séparateurs utilisés ici peuvent être insuffisants pour empêcher les rats d'utiliser des indices auditifs, parce que les rats sont capables de produire et de percevoir des sons à des fréquences auxquelles les matériaux des cages d'observation et des diviseurs n'ont probablement pas bloqué. Cependant, cette situation elle-même permet d'inférer que les indices auditifs ont causé la contagion bâillement¹⁸ et que les indices olfactifs n'ont fait que faciliter la reconnaissance du degré de familiarité du partenaire. Par conséquent, la méthode proposée ici fournit encore des preuves raisonnables pour identifier les sens impliqués dans le bâillement contagieux et leurs intensités.

Les méthodes antérieures ont été conçues pour étudier le bâillement contagieux dans des conditions de laboratoire principalement en présentant des vidéos aux individus expérimentaux^12,13, mais il s'agissait d'approches douteuses en termes de validité biologique. La méthode présentée ici résout cette préoccupation en utilisant des animaux socialement en interaction dans des conditions plus similaires à ce qui se produit dans le monde réel. En outre, il est possible d'explorer simultanément la participation de plusieurs modalités sensorielles dans une seule configuration expérimentale. Il est reconnu que cette méthode ne fait pas absolument de distinction entre les effets des indices auditifs et d'autres indices sensoriels. Cependant, une autre expérience bien conçue peut permettre aux chercheurs d'inférer la modalité sensorielle la plus probable impliquée¹⁸. Une solution non invasive possible est l'utilisation du bruit blanc pour masquer les sons et éliminer les signaux auditifs. De même, les chercheurs peuvent exposer des rats naïfs à la literie des rats d'OC pour déterminer le rôle des indices olfactifs, qui est une procédure prouvée dans les études de facilitation sociale^32.

L'utilisation de cette méthode peut être étendue pour étudier la contagion du bâillement chez d'autres espèces. Par exemple, cette configuration peut être utilisée après de simples modifications avec des animaux tels que des souris et des hamsters pour comparer les courbes de contagion bâillement. Les comparaisons entre différentes espèces peuvent révéler des tendances inattendues. Le plan expérimental de base peut travailler avec de plus grands animaux tels que les cobayes, les chats et les lapins. De même, la méthode peut être utilisée pour étudier d'autres comportements potentiellement contagieux tels que le toilettage et le grattage. Le programme basé sur la R peut réduire le temps passé à calculer la contagion du bâillement pendant plusieurs fenêtres de temps et peut être utilisé pour mesurer la contagion du bâillement chez d'autres espèces de vertébrés, à condition que l'utilisateur ait déjà recueilli des données pertinentes.

En résumé, les principaux avantages de cette méthode sont la conduite à l'acquisition de courbes de contagion bâillement et l'aide à la discrimination entre les rôles relatifs des modalités sensorielles en cause. L'acquisition de courbes de contagion bâillées est, à notre connaissance, une approche nouvelle qui peut être utile pour mesurer la force d'une contagion et observer comment cette intensité varie d'une espèce à l'autre. En conséquence, la méthode peut également être utilisée avec quelques modifications dans d'autres espèces animales telles que les moutons¹⁶, les loups¹⁵, les chiens³³, les serpents³⁴, et les poissons⁵. Chez toutes ces espèces, à l'exception des serpents, le bâillement a déjà été documenté. En fait, une méthode similaire à celle présentée ici a été utilisée avec succès dans budgerigars²⁷. Cette méthode peut également être utilisée pour étudier d'autres types de comportement qui sont contagieux. Par exemple, des comportements tels que la réactivité émotionnelle, le toilettage et les rayures chez les rongeurs peuvent être contagieux. En fait, la méthode proposée ici a montré la réactivité émotionnelle contagieuse chez les rats familiers¹⁸.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
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.