Summary
ここで説明する方法は、見慣れたまたは不慣れな雄ラットのペアであくびの伝染曲線を得ることを目的としています。透明または不透明な区画で区切られた穴を持つケージは、視覚、嗅覚、または両方のタイプの感覚手がかりがあくびの伝染を刺激するかどうかを検出するために使用されます。
Abstract
コミュニケーションは動物の社会生活に欠かせない側面です。動物は互いに影響を与え合い、学校、群れ、群れで一緒に来るかもしれません。コミュニケーションはまた、求愛中に男女がやり取りする方法や、ライバルが戦わずに紛争を解決する方法でもあります。しかし、いくつかのタイプの感覚モダリティが関与している可能性が高いため、コミュニケート関数の存在をテストすることは困難な動作パターンがあります。例えば、伝染性あくびは、視覚、聴覚、嗅覚、または動物が互いに親しんでいるかどうかに応じて、これらの感覚の組み合わせを通じて起こる可能性のある哺乳類のコミュニケーション行為です。したがって、そのような行動の可能なコミュニケーション的役割に関する仮説をテストするためには、参加する感覚モダリティを同定するために適切な方法が必要である。
ここで提案された方法は、身近で見慣れないラットのあくび伝染曲線を得て、視覚および嗅覚感覚モダリティの相対的な関与を評価することを目的とした。この方法は、安価な材料を使用し、いくつかのマイナーな変更で、マウスなどの他のげっ歯類種と共に使用することもできる。全体的に、この方法は、隣接するケージに穴が開いているラット間の通信を許可または防止する不透明な仕切り(穴の有無にかかわらず)を持つクリアディバイダー(穴の有無にかかわらず)の置換を含みます。したがって、嗅覚コミュニケーション、視覚コミュニケーション、視覚および嗅覚コミュニケーションの両方、および視覚および嗅覚コミュニケーションの4つの条件をテストすることができる。ラット間の社会的相互作用が起こるにつれて、これらの試験条件は自然環境で起こりうるものをシミュレートする。この点で、ここで提案される方法は、生物学的妥当性が懸念を引き起こす可能性のあるビデオプレゼンテーションに依存する従来の方法よりも効果的である。それにもかかわらず、それは聴覚の潜在的な役割とあくびの伝染における匂いと視覚の役割を区別しません。
Introduction
伝統的に、コミュニケーション行動は2つの視点から研究されてきました。一つの視点から、倫理学者は自然の設定で動物の行動を観察し、記録し、その適応値1を認識しようとします。関与する特定の感覚や感覚は、これらの研究の主な関心ではありませんでした。別の観点から、生理学者は動物がコミュニケーションをとるメカニズムを解明することにもっと興味を持っています。したがって、実験室の研究は、感覚モダリティがコミュニケーション2、3で果たす役割に対処する方法を提供してきました。動物の社会生活におけるコミュニケーション行動を総合的に理解するためには、適応的価値と即時メカニズムの両方に関する知識が必要であるため、これら2つの視点は、まさに補完的である。
あくびの挙動は、魚から霊長類5に至るまで、脊椎動物4のいくつかの種における行動レパートリーの顕著な構成要素である。口の開口部が遅く、その開いた位置の維持が遅く、その後に口5のより迅速な閉鎖と記載することができる。シーケンス全体の持続時間は、種に依存します。例えば、霊長類は非霊長類種6よりも長い期間あくびをする。多くの種では、人間が例外である場合、男性は雌7よりも頻繁にあくびをする傾向がある。この機能はあくびの可能なコミュニケーション機能を支えるかもしれないが、あくびの規則的なパターンとその毎日の頻度はまた、生理的機能を示唆するかもしれない。ラットでは、自発的なあくびは概日リズムに従い、午前8時と午後8時、9時に高周波のピークが発生する。
あくび行動の興味深い特徴の1つは、いくつかの種の脊椎動物11、12において、伝染性行為(行動の刺激を放出すると、同じ方法で10を振る舞う別の動物である場合)である可能性があることである。 13,14,15,16, 鳥17とげっ歯類18を含む .さらに、最近の証拠は、1匹のラットのあくびが嗅覚手がかり19にさらされたときに別のラットの生理的状態に影響を与えることができるので、伝染性あくびがコミュニケーションの役割を反映する可能性があることを示している。しかし、あくびがコミュニケーションの役割を持っているかどうかは、まだ議論の対象となっている20、21、そして伝染性あくびの分析は、この問題を解決するための重要な第一歩です。
一方、伝染性あくびは、他の動物の視点に共感する動物の能力にリンクされています。したがって、密接に関連する個人は、感染4を示す可能性が高い。この仮説は、動物がビデオ12、13にあくび刺激を提示される実験室条件で頻繁にテストされています。したがって、伝染は視覚的な手がかりによってのみ起こり得る。他の調査は、動物14、15の群を使用して、より自然な条件であくびの伝染を評価しました。この大きな問題は、社会的に相互作用する動物が、感覚モダリティの組み合わせを通じて伝達される合図や交換信号に反応することが多いことです。組み合わせた効果から特定の行動に関与する実際の感覚を区別することは、必ずしも簡単な作業ではありません。典型的には、研究者は、薬理学的または外科的に特定の意味の動物の使用を妨げ、その後、関連する行動2、3、18、22におけるその意味の役割を推測する。幸いなことに、動物23、24、25間のコミュニケーションを許可または妨害するために物理的な障壁のみが使用される他の方法があり、それによってより大きな生物学的妥当性を達成する。
ここで提案された方法は、社会的な環境で身近で見慣れないラットの伝染性あくびを研究するために特別に設計されています。共感仮説によると、前者のグループは、伝染性あくびの影響を受けやすいはずです。この方法は、動物が外科的または薬理学的に任意の感覚を奪われる必要はありません。代わりに、ラットを穴を持つ隣接するケージに入れ、穴の有無にかかわらず透明または不透明な仕切りを使用して通信を物理的に妨害することによって動作します。したがって、(1)嗅覚通信(OC、穿起不透明分周器)、(2)視覚コミュニケーション(VC、非穿起クリアディバイダ)、(3)視覚および嗅覚通信(VOC、穿備されたクリアディバイダー)、および(4)いずれも検査することができます。視覚または嗅覚通信(NVOC、非穿起不透明な分周器)。したがって、研究者は、嗅覚、視覚、およびある程度、あくびの伝染における聴覚手がかりの相対的な寄与を比較することができる。このアプローチは、同様の方法がトカゲ23およびマウス26のような動物における特定のコミュニケーション行動に関与する感覚を分離するために使用されているように、新しいものではありません。実際、Gallupたちは、同様の方法を用いて、バジェリガーにおける伝染性あくびにおける視覚的手がかりの役割を実証した。これらの方法の主な特徴は、社会的文脈のシミュレーションと動物に与える最小限のストレスです。さらに、相互作用する動物の使用は、結論の生物学的妥当性を増加させる。
伝染性あくび25、28を測定する方法はいくつかあります。スティーブン・E・G・リー博士(パーソナル・コミュニケーション、2015)は、ここで使用されるデータの以前の分析のために、以前に原始学者13、14によって採用された方法を数値的に適応させるのを助けました18.このプロトコルで提示されるこのメソッドの拡張バージョンは、より広い範囲のアプリケーションを備えています。これは、特定の時間枠の内外のラットのあくびの総数を、時間枠内外のあくびに対応する観察時間の割合で重み付けすることで構成されます。
例えば、ラットAとBが12分間観察されると仮定した場合、そのあくびは最も近い分に記録され、3分の時間枠は伝染性あくびを測定するように設定される。次に、これらのラットのあくびの配列は、ラットA(0,0,0,1,0,0,2,0,0,0,2,1)およびラットB(0,1,0,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,3)と考えられる。なお、各数値(0-3)は、各分で得点されたあくびの数に相当する。ラットAの場合、分1、10、および11(太字型の数字)の間に、ラットBは前の3分(選択した時間枠)またはその分以内にあくびをしません。その分で、ラットAは合計2回あくびをする。したがって、あくび刺激を受けずにラットAのあくび率(非あくび率)は2/3(すなわち、0.67あくび/分)である。残りの9分間で、ラットBは、同じ分または3分前のいずれかに少なくとも1回あくびをする。ネズミAは9分で合計4回あくびをする。したがって、あくび刺激に応答するラットAのあくび率(あくび後あくび率)は4/9(すなわち、0.44あくび/分)である。ラットBに同じ手順を適用すると、2/3(すなわち、0.66)の非あくび率と5/9(0.55)のあくび後のあくび率が得られます。
一方、あくびが1分の最も近い小数点以下に記録された場合、あくびの伝染はあくび後の時間を調整します。例えば、ラットAとBの12分間の観察期間に次のあくび時間が記録された場合:ラットA(2.3、5.1、5.8、10.4、10.8、11.1)およびラットB(1.2、2.4、4.5、5.1、11.2、11.6、11.8)。 ラットAの場合、ラットBが過去3分の範囲内で0~1.2分、8.1~11.2分(すなわち3.1分)の範囲であくびをしない期間は、合計4.3分の非あくび時間を生み出す。その間にあくびをする回数は3回(太字の数字)なので、あくび以外のあくび率は3/4.3(すなわち0.69)、あくび後のあくび率は3/7.7(すなわち、0.38、分母は12-4.3分)です。同様に、ラットBの場合、ラットAが過去3分の範囲内であくびをしない期間は0~2.3分、8.8~10.4分の範囲で、合計3.9分になります。これらの期間内のラットBのあく回数は1回なので、あくび以外のあくび率は1/3.9(すなわち0.25)です。したがって、あくび後のあくび率は6/8.1(すなわち0.74)です。
行動のほぼ同時期の一致は、伝染の存在を実証するための理想的な基準であるが、個人が出席するものに対する制約、刺激に対する反応の時間、時間の経過に対する行動の分布(例えば、あくび)エピソードで発生する可能性があります)、そして実験設定に順応する時間はすべて種の違いを生み出し、ユニークな時間枠を使用することは困難です。これは、研究者が秒5から数分11まで変化するタイムウィンドウを使用した理由であり、結果28を比較する際に問題が発生する可能性があります。このため、あくびの伝染曲線を得て、種間のあくび伝染曲線を比較するために、時間ウィンドウの範囲について上記の手順を繰り返すことを提案する。
同等のあくび伝染曲線は、観察期間にわたって各ラットについて観察されたあくびの数をランダムに分配することによって比較することができる。したがって、あくびの伝染を測定する提案された方法は、(1)時間ウィンドウの外で発生するあくび率(非あくび時間)と(2)あくびの数のランダム分布から得られる人工あくび伝染曲線の2種類の制御を提供する。したがって、あくびの伝染を分析するこのアプローチは、単一の時間枠内であくびのパーセンテージまたは頻度を比較するような他の手順から、このウィンドウ25の外で起こるものとを比較するような他の手順から一歩前進している。実際の時間フレーム。この方法は、Rベースのプログラム29によって補完され、1つまたは複数の時間枠に対する伝染性あくびの確率を便利かつ客観的に計算する。
この方法の有用性とRベースプログラムの利点を説明するために、以前に公開された研究18からのデータセットが使用される。実験条件は、144匹の雄ラットで構成され、なじみのない状態または不慣れな状態のいずれかに割り当てられました。各実験条件のラットを9対の4つのサブグループに細分化し、上述の4つの試験状況のいずれかに曝露した。その後、各実験条件および試験状況におけるラットのあくび行動を60分の期間にわたって記録した。
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Protocol
実験プロトコルと畜産は、制度上のガイドラインに従って行われた。
1. 材料
- 材料の表でメソッドを実装するために使用される材料の完全なリストを検索します。図1を使用して、反転T字型テーブル、観察ケージ、ケージ仕切りを構築するための専門家のアドバイスを求めます。鋭利な工具および潜在的に危険な材料の使用のための安全指示に従ってください。
- 2本のレール状の木製の棒(長さ45cm、互いに0.6cmを分離)を上部と木片の真ん中(100 cm x 45 cm x 1.5 cm)に接着して、反転T字型のテーブルを作ります。次に、レールのような棒の間に2番目の木材(50 cm x 45 cm x 0.6 cm)を垂直に配置します。この 2 番目の木材が、一方の側のネズミのペアが反対側の他のペアを見るのを防ぐことを確認してください (図1)。
- ガラスとアクリルを使用して、8つの観察ケージを作成します。各ケージ(幅19cm、長さ19cm、高さ10cm、厚さ3mm)に、両側の中央に3列に24個の等距離穴(直径5mm)が配置されていることを確認します。アクリル(厚さ3mm)のこの側を作り、ラットが呼吸できるように反対側の高さを0.7cm短くします。
- 各観察ケージには、60分の観察期間中にラットが飼育し、気を散らすことを防ぐために、アクリル製のスライド蓋が付いていることを確認してください。
- アクリル(幅19cm、高さ30cm、厚さ3mm)から4つの仕切りを作ります。観察ケージ内のものと一致する24個の穴(直径5mm)をドリルし、それぞれ1つの明確な仕切りと1つの不透明な仕切りにします。
- あくびの発生を記録するために、事前にデータシートを準備します。各データシートの見出しに、観察者の名前、実験条件(すなわち、身近なラットまたは不慣れなラット)、関連する試験状況(OC、VC、VOC、NVOC)、日付、および観察の初期および最終時刻を含める。データシートの残りの部分を2つの列に分割し、それぞれ上部に書かれたラットの数を持ち、ラットのあくびの挙動を記録します。
2. 手続き
- 144匹のオスのネズミをプラスチックケージ(ホームケージ)に入れ、生後2.5ヶ月に達するまで離葉した。彼らはホルモンサイクルによる行動の大きな変化を示す傾向があるので、女性のラットを使用しないでください, これは、テスト状況の影響と混同する可能性があります.各ケージ内のネズミが兄弟ではないことを確認してください。
注:すべてのラットを一緒に得ることは困難な場合があります。その場合、少なくとも8匹の慣れ親しんだラットと8匹の不慣れなラットのブロックを作成し、すべての試験状況が各実験条件30で1回表されるようにする。 - ラットを識別するには、市販のマーカーを使用して尾に記号番号を付けます。たとえば、ドットと線を組み合わせて 1 ~ 4 の数値を表します (たとえば、1 番の場合は 1 個、4 行目に 1 行)。異なる色を使用して、よく知られていないラットを識別します。
注:動物施設のスタッフが提供する安全指示に従ってラットを取り扱い、実験を行う施設での実験動物の正しい使用に関する勧告に従います。 - ランダムにどのホームケージは、おなじみのラットのグループを収容し、不慣れなグループを収容します。たとえば、4 つのホーム http://cran.r-project.org/ ケージに 16 匹のラットが住んでいるとします。
> サンプル(4,4)
[1] 4 3 2 1- ホームケージ4と3で見慣れない(または見慣れない)ラットをグループ化し、ホームケージ2および1に見慣れない(またはなじみのない)ラットをグループ化する。動物施設のスタッフが各ケージのアイデンティティを維持し、動物施設内の他のすべてのラットと同じ方法でラットを処理することを確認します。
- Rプログラムを再び使用し、ランダムに各実験条件で各ペアを形成するラットを選択します。おなじみのラットの各ペアのラットが同じホームケージから発生していることを確認し、不慣れなグループのペアに対してその逆が当てはまることを確認します。各実験条件の各試験状況に対して、ラットのペアをランダムに選択します。
- テストセッションごとに、8つの可能なテスト状況(1匹につき4匹)(60分間の観察期間)のうち2つのテストセッションを1日に2回実行します。3 時間以内に 2 つのテスト セッションを連続して実行します。
注:交絡因子を避けるために、午前または午後にすべてのテストセッション(1日あたり4組のラット)を行うことを確認してください。2 日間連続して実験の完全な反復 (8 つのテスト状況) を実行します。- 実験の反復ごとに、ランダムなシーケンスでテスト状況を使用してください。たとえば、番号 1 ~ 8 を使用して各テスト状況を識別し、次のように R を使用します。
>サンプル(8,8)
[1] 8 7 4 6 5 1 2 3 - テスト状況 8 と 7 をテスト セッション 1、テスト状況 4 および 6 をテスト セッション 2 に割り当てます。次いで、ラットの各ペア(試験状況)が配置される反転T字面表の側面をランダムに選択する。
- 実験の反復ごとに、ランダムなシーケンスでテスト状況を使用してください。たとえば、番号 1 ~ 8 を使用して各テスト状況を識別し、次のように R を使用します。
- 実験の 2 回目の反復 (ブロック)についても、同じ手順 (手順 2.3 ~ 2.4.2) を繰り返します。
注:研究の目的は、あくびの頻度に対する社会的状態(すなわち、2匹の相互作用ラット)の影響をテストすることである場合は、空の観察ケージの隣に置かれた1匹のラットを、4つの試験状況のそれぞれに対するコントロールとして使用する。8匹のラットの対照群に対して各試験状況に対してこの実験を2倍に行う。 - 最初の4匹のラットを動物施設から観察室に移し、新しい環境に順応するために15分間残ってテストセッションを設定します。個々のケージでラットを輸送し、輸送中や観察室で互いに分離しておきます。
注:動物施設のスタッフが提供する動物を輸送するための安全指示に従い、指定された服を使用して実験室で動物と一緒に作業します。ラットは観察室にいる間、食べ物と水にアクセスできません。 - 順化期間が過ぎた後、反転した T 字型テーブルを大きな長方形のテーブルに配置します。観察を行う際に十分に部屋を点灯する天井ランプがあることを確認してください。
- 各観察ケージの底にフィルターペーパーを置き、反転したT字型テーブルの両側にケージをペアに置きます。対応する仕切りをケージの各ペアの間に配置します。
注:フィルターペーパーはケージをきれいにすることを容易にし、ラットが滑らずに動くことができる粗い表面を提供する。 - 戦略的に 2 つのデジタル ビデオカメラを配置し、それぞれがラットの各ペアのあくびの動作を記録します。ビデオカメラが三脚に安全に固定され、観察ケージに正しく向かっていることを確認します。ビデオカメラをデスクトップコンピュータに接続して、ラットの動作を同時に監視します。
注: フラッシュ ドライブにデジタル情報を保存して、実験セッションを永続的にアーカイブします。大容量のフラッシュドライブを使用します。 - 順化期間に続いて、ラットを以前に決定した割り当てに従って観察ケージに入れなさい。ビデオカメラの自動フォーカスを設定し、ストップウォッチで同時にビデオ録画を開始します。60分の観察期間の終わりにビデオ録画を停止します。
注:実験者は、テストセッション中に部屋の外にいて、遠隔で観察することができますが、1人が観察室にいる(実験設定から可能な限り遠く)ラットの行動を監視しながら、テスト セッションが中断されずに続行されることを確認します。 - 観察が終わったら、動物施設の自宅のケージにネズミを返します。動物施設のスタッフに、ラットが再び食物と水にアクセスできることを確認してもらいます。非毒性洗剤を使用して観察ケージを徹底的に清掃し、実験セットアップを準備して、その日の2回目と最終試験を行います。
注:観察ケージに入れたときにラットが残した香りを取り除くために木材をきれいにし、テストした次のラットの行動に影響を与える可能性があります。 - 1~2人のボランティアを部分的に見失い、全発生サンプリング法を用いてあくびを特定して記録します。オブザーバーが導入セクションで説明されているあくびの定義を使用していることを確認します。
- 任意の標準的な再生システムを使用して、コンピュータ画面上で各ビデオを再生し、投影します。観察者に各ビデオを見てもらい、以前に作成したデータシートを使用してあくびの動作を観察および記録してもらい、あくびを観察して測定する能力を高めるために、より遅い速度でビデオを確認できるようにします。
- オブザーバーに、次のような表記システムを使用してあくびを採点するよう依頼する:あくびの発生を表すために上付き文字として書かれた分を持つ垂直線を使用する(例えば、. 3 |6 |9は、分3で1つのあくび、分6で2つのあくび、分9で1あくびを示す)。スコアはシーケンス(例えば、1.2、2.2、3.2、5.0、5.8)であくびをして、より高い精度(小数点以下1桁に丸められた分)で記録します。
- または、標準的なデータ収集プログラムを使用して、ビデオからコンピュータに直接データを入力します。オブザーバーがそのようなプログラムに精通していることを確認します。
注: 必要に応じて、オブザーバーが複数のセッションで各ビデオを表示できるようにします。1 つのオブザーバーが 1 ブロックの実験に対応するすべてのビデオを見ることを確認します。2人の異なるオブザーバーがこれらのビデオを見た場合、あくびを観察し記録する能力の違いがテスト状況の影響を混乱させるリスクがあるかもしれません。あくびが同じ方法でアーンに付加されるように、ビデオの10%-20%で異なる観察者間の観察者間の信頼性をスコア付けすることが重要です。
3. データ処理
- 各ラットのあくびの時間的なシーケンスをデータシートからスプレッドシートに書き起します。短い見出しを持つ各ラットに1つの列があることを確認します(例えば、fr1.lとfr1.rは、それぞれ左右の側に使い慣れたラットの最初のペアを示します)。 空のセルを 0 または NA で塗りつぶして、すべての列が同じ長さであることを確認します (下記を参照)。
注: 補足ドキュメントとして提供されている一般的なガイドを使用して、データを処理し、伝染性あくびを測定し、伝染性あくび曲線を取得するために、次の手順を完全に理解します。- あくびが最も近い分に記録された場合は、関連する各分であくびの数を入力し、特定の分にあくびが発生しなかったときにセルを埋めるために0(あくびなし)を使用します。ワークシートをテキスト ファイル (.txt) として保存します。
- あくびが1分の最も近い小数点まで記録された場合は、シーケンス上から下に入力し、"NA"を使用して、あくび(行)の数が列の数よりも低い列(ラット)を埋めるために「NA」を使用します。で。ワークシートをテキスト ファイル (.txt) として保存します。
注: R は空のセルを使用できるため、ワークシートは異なる長さの列で保存できます。不足しているデータを処理するには、R が提供するヘルプ オプションを使用します。
- R. 開始 以前に配置されたファイルからデータをインポートします。
- 拡張子"でプログラムコードを保存します。R"(補足資料として提供)、あくびが整数または小数として記録されたかどうかに応じて、特定のプログラムコード(一般ガイドを参照)をダウンロードします。ラットのペアと必要な時間枠数のプログラムを実行します。
- 各ラットのあくびの数をランダムに分布して、プログラムをもう一度実行します(一般的なガイドを参照)。すべての実験条件(例えば、身近なラットや見慣れないラット)および/またはすべての試験状況について、同じ手順(手順3.3~3.1)に従ってください。一般的なガイドに示すように進み、結果を Excel にエクスポートします。
注: テキスト エディターを使用して前に保存したプログラムをインポートする代わりに、R のワークスペースにプログラムをコピーして直接貼り付けます。
- 各ラットのあくびの数をランダムに分布して、プログラムをもう一度実行します(一般的なガイドを参照)。すべての実験条件(例えば、身近なラットや見慣れないラット)および/またはすべての試験状況について、同じ手順(手順3.3~3.1)に従ってください。一般的なガイドに示すように進み、結果を Excel にエクスポートします。
- あくびの伝染曲線を作成するには、スプレッドシートに以前に保存したデータを使用します。ラット、時間枠、およびテスト状況の各ペアの感染率から非伝染率を減算します。観測されたデータと人工的な(ランダムに分布する)データの分析を分離します。
- 次に、ブートストラップ手順を使用して、各時間枠とテスト状況の信頼区間(CI)を計算します(一般的なガイドを参照)。使い慣れたラットと不慣れなラットの分析を分離します。次に、各実験条件の 4 つのテスト状況の人工データを組み合わせ、ブートストラップ手順を使用して各時間枠の CI を計算します。
- 次に、各テスト状況と実験条件のプロットを作成します (図 2および図 3を参照)。最後に、多重回帰分析を実行して、テスト状況間のあくびの感染の強度を比較します(下記参照)。
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Representative Results
ラットは、頻繁にあくびのために選択されたスプラーグ・ドーリーラットの以前に生産されたサブラインから選択された(1時間あたり約22あくび31)。しかし、1回の試験状況につき使われた9組の見慣れないオスラット(生後2.5~3ヶ月)は、平均18回、1時間に約12回あくびをした。従って、あくびの伝染を測定する試験状況は部分的にあくび行動を阻害した。
あくびの伝染は、1分から10分の範囲で測定した図2は、各時間枠および試験状況における不慣れな雄ラットと非感染状態のあくび率の平均差を示す。これらのあくびの伝染曲線は、OCラット(穿開された不透明な分周器を持つケージ内)だけが、平均のCIがランダムに割り当てられた数のCIと重複しないため、時間枠4以降から明らかなあくびの伝染を示したことを示している。60分の間にあくび。バンドは、予想通り、観察期間中の各ラットのあくびの数のランダムな割り当ては、明らかなパターンを示すことなく、ほぼゼロで振動するあくび率を生み出したことを示した。
データに適合した多重線形回帰モデルは、4つの試験状況からの曲線が有意に異なっていることを示した(F1,3 = 11.5、p< 0.0001)。 具体的には、あくびの伝染はOCラットでより強かった:VCラット(非穿当された、明確な分別を持つケージ内のラット;t = -3.8, p < 0.001), VOCラット (穿備された明確な仕切りを持つケージ内のラット;t = -5.74, p < 0.0001), および NVOC ラット (不穿起された不透明な分周器を持つケージ内のラット;t = -2.64、p < 0.01)。 いずれの場合も、分析では 4 つのテスト状況だけでなく、10 時間の時間枠も考慮に入れていたため、自由度は 695 でした。これらの条件が自己相関測定を生成するにつれて、自己相関項(ARMA、自己回帰移動平均)を統計モデルに追加した。10時間のウィンドウ全体の傾向も、0の傾き(F1,1 = 11.99、p< 0.0001)と統計的に異なっていました。 図3は、おなじみのオスラットに適用された図2と同じ分析を示す。この場合、CIがランダムに生成されたCIバンドと重なったため、4つの試験状況のいずれもあくびの伝染を刺激しなかった。4 つのテスト状況間に違いはありませんでした(F1,3 = p = 0.14)。ただし、10 時間のウィンドウに対するあくびの全体的な増加は、0 の傾き(F1,1 = 9、 p < 0.01) とは異なります。
哺乳類の社会生活における嗅覚の役割は、OCラットのみがあくびの伝染を示し、VCラット18よりも頻繁にあくびをした理由である可能性がある。アルビノラットは非アルビノラットと同様に見ていないので、視覚的な手がかりはあくびを促進しなかったかもしれません。しかし、VCラットは、空のケージ18の隣の観察ケージに個別に置かれたラットの群の2倍あくびをした。この知見は、あくびの社会的性質を明確に支持し、ラットのあくびの伝染が嗅覚の手がかりに依存していることを示唆している。しかし、後者は、あくびの伝染に関与しているとしてラットのペア間の親しみやすさの程度をサポートするだけで、聴覚手がかりは、あくびの伝染が起こる可能性が高いチャネルである18。
全体的に見て、これらは、慣れていないラットではなく、慣れ親しんだラットが伝染性あくびを示すという予測に従って、予期しない結果です。提示された結果は、肯定的なコントロールを使用していませんが(密接に関連する個体で伝染性あくびが観察されるデータはありません)、この方法は、不慣れなラットにおける伝染性あくびに対して公平であると考えられています。いくつかの要素は、このような要求をサポートしています。まず、おなじみのラットと不慣れなラットは、あくび18の平均周波数に異なっていませんでした。したがって、ここで検出されたあくびの違いは、あくびの頻度に依存していないようでした。第二に、ラット1匹当たりのあくびの数がランダムに観測期間に割り当てられ、どのグループでもあくびの伝染が生じなかったという事実は、不慣れなラットにおける伝染性あくびの発見をより強固なものにする。最後に、相互相関分析(行動の同時代の一致を検出するために)は、以前にここで使用されるのと同じデータセットに18を適用し、その結果は見つかったものと一致した。したがって、この方法は、伝染性あくびの変化を検出し、測定するのに十分な敏感さである。
あるいは、ここで見つかったものが伝染性あくびであるかどうか疑問に思うかもしれません。このような懸念は、この研究に限定されるものではありません。伝染性あくびとその因果関係が懸念を引き起こした2つの視点があります。第一に、羊やネズミなどの共感や精神状態の帰属技能を示す見込みがない種が依然として伝染性あくびを示すことができるので、共感は伝染性あくび18の根底にある唯一の要因ではないようだ。第二に、いわゆる伝染性あくびがそうでないのではないかという懸念が高まっている。何十年もの間(ソープ、1956;以前に引用した10)、伝染性、ステレオタイプ化された行動パターン、特に伝染性あくびは、社会的促進の表現とみなされてきた。さらに最近では、Kapitányとニールセン25は、知覚パターン認識エラーが誤って伝染性あくびと呼ばれる可能性があることをシミュレートされたデータを使用して示唆しました。したがって、問題は伝染性あくびの測定方法ではなく、それがどのように定義されているかにあるかもしれません。
要約すると、ここで提案される方法は、あくびの伝染を検出するのに有用である。さらに、いくつかの感覚キューを破棄すると便利です。特定の予測をテストするためのさらなる実験は、ある感覚の効果を他の感覚と区別するために必要である。
図 1:伝染性あくびを測定するための観測設定の概略図。4つの個々のケージを反転T字型テーブルの両側にペアで配置した。各ペアでは、ケージは間にアクリル分周器で互いに向き合っていました。特定のテスト状況は、ケージ間の仕切りに穴があるかどうか、およびクリアか不透明かを決定します。ビデオカメラは、あくびの行動の任意のインスタンスを記録するために戦略的に配置されました。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図 2: (A) 嗅覚手がかり、(B)視覚手がかり、(C)嗅覚および視覚手がかり、および(D)視覚および嗅覚の手がかりに曝露された9組の不慣れな雄ラットのあくび伝染曲線。各円は、同じ分または他のラットのあくびの前の分(時間枠)であくびをしたラットからの95%の信頼区間(CI)とあくび率の平均差を表し、あくびをしなかった場合。破線より上のあくび率の値はあくびの伝染を示し、破線より下の値は非あくびの伝染を示します。各時間枠で点を結合する実線は、各ラットのあくびの数が60分の観測期間にランダムに割り当てられた各時間枠におけるあくび率の平均差を示すために使用されます。濃い灰色のバンドは、各時間枠で4つのテスト状況からランダムデータセットを組み合わせて得られた95%のCIを示します(図の解釈を容易にするために連続的な陰影を使用します)。嗅覚の手がかりにさらされた1組のラットは、どちらのラットもあくびをしなかったため、分析から取り除かれた。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図 3: (A) 嗅覚手がかり、(B)視覚手がかり、(C)嗅覚および視覚手がかり、および(D)視覚および嗅覚手がかりに曝露された9組のおなじみの雄ラットに対するあくび伝染曲線。各円は、同じ分または他のラットのあくびの前の分(時間枠)であくびをしたラットからの95%の信頼区間(CI)とあくび率の平均差を表し、あくびをしなかった場合。破線より上のあくび率の値はあくびの伝染を示し、破線より下の値は非あくびの伝染を示します。実線は、各ラットのあくびの数が60分の観察期間にランダムに割り当てられた各時間枠におけるあくび率の平均差を示す。濃い灰色のバンドは、各時間枠で4つのテスト状況からランダムデータセットを組み合わせて得られた95%のCIを示します。視覚的な手がかりにさらされた1組のラットは、1匹のラットがあくびをしなかったため、分析から取り除かれた。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
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Discussion
成功を収めるために考慮する必要があるメソッドには、重要な手順があります。おなじみのラットは、分けた後、実験を実行する前に、少なくとも1.5ヶ月間ホームケージを共有する必要があります。しかし、慣れないネズミは別々の家のケージに住む必要があります。どちらの場合も、ラットのペアは異なるごみから来る必要がありますが、年齢は可能な限り類似している必要があります。観察ケージに関しては、これはラット間の嗅覚接触を保証する唯一の方法であるため、それらの穴は、仕切り器の穴と一致する必要があります。一方、仕切りは、視覚的な接触を確保するのに十分な明確な、または視覚的な接触を確実にするために十分に不透明である必要があります。一対のラットともう一方のネズミの間の木製のパーティションは、一方の側のラットが反対側のものを見るのを防ぐのに十分でなければなりません。もう一つの重要な側面は、実験の適切な設計です。プロセスが偏っている可能性がある疑いがある場合は、ランダムなプロシージャを実装する必要があります 30 .
このメソッドは、ユーザーに重大な問題を提示しないでください。ガラスの穴を作ることは、直面した主な技術的な問題であり、そのため、代わりにアクリルが使用されました。それにもかかわらず、専門的な助言が得られる場合、ガラスは観察ケージ全体を作るのに使用され得る。ラットを傷つける可能性のあるガラス破片を避けるために、穴の端が提出されていることを確認する必要があります。ただし、メインメソッドを変更することはお勧めしません(例えば、穴を大きくする)。さらに、男性と女性の組み合わせグループを使用すると、あくびの伝染を検出することが困難になる可能性があります。
ここで使用される仕切りは、ラットが観察ケージと仕切りの材料がブロックしなかった可能性が高い周波数で音を生成し、知覚することができるので、ラットが聴覚手がかりを使用するのを防ぐには不十分である可能性があります。しかし、この状況自体は、聴覚手がかりがあくびの伝染18を引き起こし、嗅覚手がかりがパートナーの親しみやすさの認識を容易にしたと推測することを可能にする。したがって、ここで提案された方法は、伝染性あくびとその強度に関与する感覚を識別するための合理的な証拠をまだ提供します。
以前の方法は、主に実験者12、13にビデオを提示することによって実験室条件で伝染性あくびを研究するように設計されていたが、これらは生物学的妥当性の点で疑わしいアプローチであった。ここで提示される方法は、現実世界で起こるものとより類似した条件で社会的に相互作用する動物を使用することによって、この懸念を解決します。さらに、単一の実験セットアップにおける複数の感覚モダリティの参加を同時に探索することができる。この方法は、聴覚手がかりと他の感覚手がかりの効果を絶対に区別しないことが認識されます。しかし、適切に設計されたさらなる実験は、研究者が関与する最も可能性の高い感覚モダリティ18を推測することを可能にするかもしれない。可能な非侵襲的な解決策の1つは、ホワイトノイズを使用して音をマスクし、聴覚の手がかりを排除することです。同様に、研究者は、社会的円滑化研究32で証明された手順である嗅覚手がかりの役割を決定するために、OCラットから寝具にナイーブラットを暴露する可能性があります。
この方法の使用は、他の種におけるあくびの伝染を研究するために拡張することができる。例えば、このセットアップは、あくびの伝染曲線を比較するために、マウスやハムスターなどの動物との簡単な変更の後に使用することができます。異なる種間の比較は、予期しないパターンを明らかにするかもしれません。基本的な実験計画は、モルモット、ネコ、ウサギなどの大型動物と連携できます。同様に、この方法は、グルーミングやスクラッチなどの他の潜在的に伝染性の行動を研究するために使用することができます。Rベースのプログラムは、数回の時間枠であくびの伝染を計算するのに費やす時間を短縮でき、ユーザーが以前に関連データを収集していれば、他の脊椎動物種におけるあくびの伝染を測定するために使用することができます。
要約すると、この方法の主な利点は、あくびの伝染曲線の獲得と関与する感覚モダリティの相対的な役割間の差別を助ける。あくびの伝染曲線の獲得は、私たちが知る限り、伝染の強さを測定し、この強度が種間でどのように変化するかを観察するのに役立つかもしれない新しいアプローチです。したがって、この方法は、羊16、オオカミ15、イヌ33、ヘビ34、および魚5などの他の動物種におけるいくつかの改変と共に使用することもできる。ヘビを除くすべての種で、あくびは以前に文書化されています。実際には、ここで提示されたものと同様の方法は、budgerigars27で正常に使用されています。この方法は、伝染性の他のタイプの行動を研究するためにも使用できます。例えば、感情的な反応性、グルーミング、げっ歯類の引っ掻きなどの行動は伝染性である可能性があります。実際、ここで提案された方法は、身近なラット18において伝染性の感情反応性を示した。
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Disclosures
著者は利益相反を宣言しない。
Acknowledgments
A. M. 部分的にビセレトリア・デ・ドセンシア,ベネメリタ大学アウトノマ・デ・プエブラによって資金提供されました。私たちは特に、撮影のためのネズミの使用のための動物施設「クロード・ベルナール」のスタッフに恩恵を受けています。私たちは、この原稿の初期のバージョンに彼らのコメントのための匿名の審判に感謝します。プレゼンテーションは、彼らの思慮深いコメントのために、より少ないストライドとよりバランスが取れています
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. |
References
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