Wgląd w dynamikę interakcji społecznych: pomiar walk zabawowych u szczurów

Celem niniejszej procedury jest stworzenie kontrolowanego środowiska, które maksymalizuje występowanie zachowań zabawowych, oraz analiza organizacji wynikających z nich interakcji. Jest to osiągane poprzez stworzenie naturalnych warunków do zabawowych walk. Wymaga to przeprowadzenia obserwacji zachowań w ciemności oraz zapewnienia areny testowej z podścieleniem, aby stworzyć komfortowe warunki.

Drugim krokiem jest habituacja par zwierząt do aparatury testowej przez trzy kolejne dni, po 30 minut dziennie. Następnie zwierzęta powinny być izolowane przez 24 godziny przed testem walk zabawowych. Ostatnim krokiem jest przetestowanie każdej pary w arenie zabaw przez 10 minut.

Ostatecznie zastosowanie tych prostych kroków tworzy kontekst, który ułatwia zabawę i może być wykorzystany do ujawnienia różnic wynikających z manipulacji eksperymentalnych. Główną zaletą tej techniki w porównaniu z innymi metodami, takimi jak rejestracja naturalnie występujących zachowań w miocie, jest możliwość zebrania dużej ilości danych w krótkim czasie oraz możliwość standaryzacji partnerów w zabawie. Choć metoda ta pozwala na wgląd w interakcje zabawowe, może być ona również zastosowana w innych systemach, takich jak inne gatunki modelowe lub szczepy.

Zwierzęta wykorzystywane do testów są odsadzane między 21. a 23. dniem po urodzeniu i w zależności od projektu eksperymentalnego mogą być przetrzymywane po odsadzeniu wspólnie w grupach od dwóch do czterech osobników w wymaganych kombinacjach samców i samic. Pary przebywające razem są również wspólnie habituowane podczas trzech 30-minutowych sesji bezpośrednio przed rozpoczęciem testów. W tym celu zwierzęta są transportowane do zaciemnionego pomieszczenia badawczego.

Habituacja i testy zabawy odbywają się podczas cyklu świetlnego zwierzęcia. Chociaż testowanie odbywa się w ciemnym pomieszczeniu, podczas badania fazy świetlnej lub ciemnej cyklu dobowego szczura, nasze doświadczenia wskazują, że aktywność w zabawie wzrasta podczas testów w warunkach światła czerwonego w porównaniu do warunków światła białego. Choć w tym przypadku zdecydowaliśmy się na testowanie w całkowitej ciemności, zwierzęta są umieszczane w pudłku do zabawy w celu habituacji.

Aparatura w postaci pudła do zabawy to przezroczyste pudełko z pleksiglasu o wymiarach 50 centymetrów na 50 centymetrów na 50 centymetrów, wypełnione od jednego do dwóch centymetrów standardowej ściółki z kolb kukurydzy. Po pierwszej sesji habituacji osobniki są usuwane z pudła i umieszczane wspólnie w swojej klatce domowej. Następnie ściółka jest usuwana, a aparatura do zabawy dokładnie czyszczona przy użyciu środka antyseptycznego Vercon lub odpowiednika.

Jest to doskonały środek do usuwania zapachów szczurów po poprzedniej parze, ponieważ nie pozostawia silnego i uporczywego zapachu charakterystycznego dla chusteczek lub sprayów alkoholowych. Następnie dodaje się nową ściółkę i rozpoczyna sesję habituacji dla kolejnej pary. Proces ten jest powtarzany, aż wszystkie pary przejdą trzy 30-minutowe sesje habituacji.

Po okresie habituacji pary są izolowane indywidualnie na 24 godziny przed testowaniem, aby zmaksymalizować interakcje zabawowe. Krótkie okresy izolacji społecznej zwiększają motywację do podejmowania zabaw społecznych, nie wywierając jednocześnie podobnego wpływu na inne zachowania społeczne, takie jak badanie społeczne. Chociaż każda izolacja wywołuje taki efekt, wpływ izolacji na zabawę osiąga asymptotę po około 24 godzinach.

W dniu testowania przyzwyczajone szczury są transportowane do zaciemnionego pomieszczenia badawczego. Rozdzielone pary są następnie ponownie łączone po umieszczeniu w skrzynce do zabaw; należy upewnić się, że kamera na statywie jest ustawiona pod kątem 45 stopni, skierowana w dół w stronę skrzynki, oraz że wszystkie cztery narożniki skrzynki są widoczne w kadrze, aby uzyskać pełny widok aparatury. Następnie rozpoczyna się nagrywanie w trybie nocnym i testuje się parę przez 10 minut. Chociaż pięciominutowe próby pozwalają wykryć zmiany w zachowaniu wywołane izolacją, są one zbyt krótkie, aby wykryć subtelne różnice ze względu na efekt pułapu.

Po 15 minutach zwierzęta wydają się zmęczone intensywną zabawą, w związku z czym próby trwające 10 minut wydają się być dobrym komprosem między oszczędnością protokołu a możliwością wykrycia efektów eksperymentalnych. Po upływie 10 minut należy wyjąć zwierzęta, a następnie wyczyścić klatki do zabawy przed przetestowaniem kolejnej pary. Na tym filmie pokazano atakowaną szczura stosującego obronę unikową.

W tej sytuacji obrońca może odejść, pobiec, odskoczyć lub uchylić się, a robiąc to, nie tylko oddala swój kark od napastnika, ale także kończy w pozycji odwróconej tyłem do niego. Gdy szczur po lewej stronie zbliża się do karku drugiego osobnika, ten ostatni odskakuje do przodu i od napastnika. Działanie obronne, w którym szczur obraca się przodem do napastnika, może wystąpić w dwóch typach AE rotacji.

W pierwszym przypadku obraca się ono wokół osi podłużnej ciała. Tutaj mamy nos, tutaj ciało, a zwierzę obraca całym ciałem. W tej płaszczyźnie, w drugiej formie, szczur odwraca się przodem, ale wokół osi pionowej, utrzymując ciało w pozycji poziomej podczas odwracania się w stronę drugiego zwierzęcia.

W przypadku rotacji w osi podłużnej występują dwie odrębne formy tego konkretnego działania. Pełna rotacja wokół osi podłużnej polega na tym, że szczur obraca się z pozycji stojącej do pełnego wyprostzenia grzbietem do góry. Gdy szczur po lewej stronie atakuje kark, osobnik przyjmujący odsuwa kark, przetaczając się wokół osi podłużnej swojego ciała, i kończy w pełnej pozycji grzbietem do góry.

Należy zauważyć, że przetoczenie się na grzbiet jest ruchem ciągłym trwającym od trzech do czterech klatek. Częściowa rotacja wokół osi podłużnej polega na tym, że szczur obraca wszystkie cztery ćwiartki ciała, pozostawiając jednak jedną lub obie tylne łapy w kontakcie z podłożem. Gdy napastnik z przodu próbuje chwycić kark (nappe), odbiorca odsuwa wszystkie cztery ćwiartki ciała, ale utrzymuje tylne łapy na ziemi.

Orientacja ta jest utrzymywana, gdy atakujący nadal próbuje dosięgnąć karku. Rotacja pozioma wokół osi pionowej wymaga od obrońcy odsunięcia tylnej części ciała od atakującego przy jednoczesnym przesunięciu głowy w jego stronę. Tutaj, gdy atakujący znajdujący się z tyłu sięga w stronę karku, osobnik przyjmujący rotuje wokół osi pionowej, aby zwrócić się w stronę atakującego, podczas gdy jego grzbiet pozostaje skierowany ku górze.

Bezpośrednio po obronie z rotacją pionową lub częściowej obronie z rotacją podłużną, zwierzę broniące się może stanąć na tylnych łapach w stronę przeciwnika, a zwierzę atakujące może po prostu również stanąć na tylnych łapach, aby stanąć z nim twarzą w twarz, w wyniku czego oba zwierzęta przyjmują tę samą pionową pozycję; wskazuje to, że niezależnie od tego, jakie ruchy zainicjowały obronę, mogą one prowadzić do tego samego rezultatu. Potencjalne zakłócenie wynikające z koncentracji na efekcie końcowym zamiast na ruchach początkowych jest jeszcze bardziej widoczne w przypadku porównania pełnej rotacji z częściową rotacją wokół osi podłużnej. W tym filmie, gdy atakujący sięga w stronę karku, odbiorca przetacza się na grzbiet, chroniąc w ten sposób kark, jak pokazano powyżej.

Ten widok manewru podkreśla płynną i szybką reakcję obronną, która trwa od dwóch do trzech klatek. Częściowy obrót wokół osi podłużnej może czasami doprowadzić zwierzę broniące się do położenia na plecach, podobnie jak ma to miejsce przy pełnym obrocie. Jednak sposób, w jaki zwierzę przyjmuje tę pozycję w porównaniu do pełnego obrotu, jest bardzo różny; w przypadku pełnego obrotu, gdy jedno zwierzę atakuje kark drugiego, to drugie płynnie i w sposób ciągły przetacza się na plecy, natomiast w przypadku wykonywania obrotu częściowego, odsuwając kark, zwierzę to atakuje kark i nie obraca się dalej.

Jednak następnie atakujące zwierzę może kontynuować próby dotarcia do przeciwnika, napierając podczas tych ruchów, co zmusza zwierzę broniące się do stopniowego przetaczania się coraz dalej i dalej, aż znajdzie się na plecach. Zatem w tym przypadku, mimo że zwierzę ląduje na plecach w wyniku częściowej rotacji, to właśnie nacisk i nieustanny atak napastnika prowadzą do takiej pozycji, a nie świadoma decyzja zwierzęcia o przetoczeniu się na plecy. Ten film przedstawia przykład obrońcy, który zostaje zmuszony do przyjęcia pozycji tyłem.

Gdy napastnik wyciąga rękę w stronę karku, odbiorca wykonuje obrót. Jego cztery kwadranty poruszają się, odsuwając kark od napastnika.

Następnie napastnik kontynuuje napór, sięgając w stronę karku, a obrońca utrzymuje kontakt z podłożem przynajmniej jedną tylną łapą przez 21 do 22 klatek, aż do przyjęcia pozycji całkowicie grzbietowej. Ponieważ większość badań koncentruje się na wpływie konkretnych manipulacji, osobników należy oceniać na podstawie zastosowanej taktyki obronnej, a nie ostatecznego rezultatu. Ocenę tę można przeprowadzić, analizując ruchy obrońcy w ciągu pierwszych dwóch do trzech klatek od rozpoczęcia działania obronnego.

Ataki zabawowe można mierzyć w momencie, gdy pysk jednego szczura styka się z karkiem partnera lub znajduje się w odległości od jednego do dwóch centymetrów od niego. Gdy szczur po prawej stronie wącha drugiego szczura, stopniowo przesuwa kontakt pyskiem z okolic tylnej części ciała w górę, w stronę łopatek. Po zbliżeniu się do karku, osobnik przyjmujący atak odwraca się przodem, blokując dalszy kontakt.

Należy zauważyć, że zwierzę po prawej stronie nigdy nie wykonuje ukierunkowanego ruchu w stronę karku drugiego szczura, w związku z czym nie uznaje się tego za atak. Jak wspomniano powyżej, taktykę obronną biorcy można sklasyfikować w pierwszych kilku klatkach po ataku. To wideo przedstawia przedłużoną sesję zabawy.

Atakujący wyciąga rękę w stronę karku. Odbiorca przetacza się na plecy, podczas gdy atak nadal jest kierowany w stronę karku. Kontakt z karkiem jest wielokrotnie przerywany, jednak ruchy ataku i obrony nie ustają, co prowadzi do ponownego nawiązania kontaktu z karkiem.

Film ten przedstawia oddzielne ataki zabawowe; gdy szczur po lewej stronie atakuje kark, osobnik przyjmujący atak częściowo przetacza się na bok. Atakujący podąża za karkiem, lecz następnie odwraca się, przerywając kontakt. Następnie wykonuje skok do przodu, ponownie odwraca się w stronę przeciwnika i przeprowadza nowy atak.

W każdym przypadku nowa sekwencja punktacji rozpoczyna się wraz z nowym atakiem. Szczury mogą przeprowadzić kontratak po tym, jak skutecznie się obroniły, co widać tutaj, gdy szczur znajdujący się najbliżej kamery zbliża się do drugiego. Odbiorca odwraca się i atakuje kark.

Obrońca następnie blokuje atak, odzyskuje równowagę i przygotowuje własny atak. Jednak ze względu na to, że przeciwataki są silnie skorelowane z częstotliwością inicjowania ataków, bardziej złożone fazy tych interakcji nie muszą być punktowane, chyba że istnieje ku temu uzasadniony powód. Podczas punktowania rozgrywki stosowana jest analiza sekwencyjna.

Ile ataków zostało przeprowadzonych przez badanych? Ile ataków zostało odpartych i w jaki sposób przeprowadzono obronę? Jakie jest prawdopodobieństwo zastosowania różnych taktyk obronnych?

Całkowite usunięcie kory mózgowej może prowadzić do powstania dorosłych szczurów, które funkcjonują stosunkowo normalnie w warunkach laboratoryjnych. Jednak bardziej subtelne efekty behawioralne mogą zostać przeoczone. Protokół przedstawiony w tym filmie został wykorzystany do zbadania, czy u szczurów pozbawionych kory mózgowej nastąpił spadek liczby graczy.

Zachowania walki zabawowej u młodych i dorosłych szczurów, u których przeprowadzono dekortykację w chwili narodzin, porównano z grupą kontrolną poddaną zabiegowi pozorowanemu. Można zauważyć, że liczba pchnięć, rotacji częściowych i rotacji pełnych różniła się pomiędzy zwierzętami nienaruszonymi a dekortykowanymi. Trzy dorosłe szczury, dwa samce i jedna sterylna samica, były utrzymywane razem przez okres dwóch tygodni.

Następnie przeprowadzono testy w warunkach upośledzenia, aby ustalić, który z samców w każdej triadzie był osobnikiem podporządkowanym. U osobników podporządkowanych w niektórych triadach usunięto korę oczodołowo-czołową, natomiast w pozostałych triadach osobniki podporządkowane poddano zabiegowi pozorowanemu. Wykres ten przedstawia zmianę asymetrii wykazanej przez podporządkowane szczury samce podczas interakcji z dominującym samcem kolonii w porównaniu do samicy kolonii.

Wskaźnik ten obrazuje procentową różnicę w wykorzystaniu pełnego obrotu podczas interakcji z tymi dwoma typami partnerów. Uszkodzenia kory orbitalno-frontalnej znoszą zdolność osobnika podporządkowanego do różnicowania zachowań w zabawie z współlokatorami z klatki; u samców podporządkowanych poddanych zabiegowi pozorowanemu nadal występuje silna asymetria po operacji. Po opanowaniu, technika ta może zostać zrealizowana w ciągu jednej do dwóch godzin podczas jednej sesji filmowej.

Jeśli procedura zostanie wykonana prawidłowo, podczas jej przeprowadzania ważne jest, aby zachować spójność w stosowanej metodologii kodowania.