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  • Erratum Notice
  • Résumé
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  • Introduction
  • Protocole
  • Résultats
  • Discussion
  • Déclarations de divulgation
  • Remerciements
  • matériels
  • Références
  • Erratum
  • Réimpressions et Autorisations

Erratum Notice

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Résumé

Nous décrivons une technique pour évaluer la préférence de chanson dans les pinsons zébrés. Les femelles sont placées dans une cage à deux chambres et la préférence pour la chanson est mesurée par le nombre de fois où elle déclenche la lecture d'une chanson en atterrissant sur une perche dans une chambre, par rapport au déclenchement d'une chanson différente dans la deuxième chambre. Les atterrissages de perche sont comptés à l'aide de capteurs infrarouges.

Résumé

Un paradigme de conditionnement d'opéra est employé pour tester la préférence de chanson des pinsons zébrés femelles. Les pinsons sont placés dans une cage à deux chambres avec une ouverture de connexion et indiquent leur préférence pour une chanson en atterrissant sur une perche dans chaque chambre. En interrompant le faisceau infrarouge d'un capteur photoélectrique au-dessus de chaque perchoir, l'oiseau active la lecture d'une chanson à travers un haut-parleur situé de chaque côté de la cage. Un logiciel disponible gratuitement est utilisé pour déclencher la lecture de la chanson à partir de chaque perchoir. Pour déterminer la préférence de chanson de chaque animal, sa préférence de chambre est d'abord identifiée en déclenchant aucune lecture de chanson quand elle atterrit sur chaque perchoir. Cette préférence de chambre est alors comparée à sa préférence de chanson. Un seuil d'activité minimum est fixé pour s'assurer que la préférence est réelle. En utilisant cette méthode, nous montrons que les femelles jumelées préfèrent la chanson de leur partenaire. Cette méthode a été utilisée pour comprendre la contribution de la dopamine à la formation et au maintien de la préférence de chanson.

Introduction

L'une des questions fondamentales en biologie est la façon dont les animaux forment des liens affiliatifs. En particulier, quels sont les mécanismes neuronaux par lesquels ces liaisons sont faites et ces mécanismes de base sont-ils conservés entre les espèces de vertébrés? Le campagnol de prairie a donné des indices à certains des systèmes de neurotransmetteur qui sont importants pour la formation de paire-bond1,2,3. En particulier, la dopamine agissant à travers les récepteurs dans le noyau accumbens peut induire la préférence du partenaire dans les deux campagnols masculins et féminins4,5. Il n'est pas clair si les principes généraux qui sous-tendent la formation et le maintien des préférences des partenaires sont conservés de façon évolutive.

La monogamie est plus fréquente chez les oiseaux que chez les mammifères6. Par conséquent, la comparaison des mécanismes de comportement affiliatif chez les oiseaux à d'autres espèces est essentielle à la compréhension des fondations neuronales conservées7,8,9. En général, à travers de nombreuses espèces d'oiseaux chanteurs, le chant masculin est pensé pour servir d'indicateur honnête de la condition physique masculine10,11. Les oiseaux chanteurs mâles de pinson zèbre chantent pour attirer des compagnons et influencer la formation des paires monogames12,13. Ainsi, le chant peut être utilisé pour déterminer la préférence du partenaire chez ces oiseaux.

Les mécanismes par lesquels les femelles forment une préférence pour la chanson de leur partenaire sont inconnus. La mésotocine, l'homologue aviaire de l'ocytocine, semble jouer un rôle dans la formation de paires-liaisons dans les pinsons14,15. En outre, la dopamine a également été montré pour jouer un rôle dans la formation de paire-bond9,16,17,18. Par exemple, les niveaux de dopamine sont plus élevés dans le noyau accumbens de pinsons appariés par rapport aux pinsons non appariés9.

Pour étudier le rôle des systèmes de neurotransmetteurs sur la formation et l'entretien des liaisons de couple, nous avons mesuré la préférence de la chanson à l'aide d'un paradigme de test d'opéra équipé de capteurs infrarouges pour déclencher des lectures de chansons19. Le rapport des lectures de chansons a identifié la préférence de la femelle pour la chanson d'un mâle. Avant la tâche de conditionnement d'opéra, chaque femelle a été isolée pendant jusqu'à 48 h dans une chambre anéchoïque avec son partenaire pour les « femelles appariées » ou avec un mâle inconnu, pour des « femelles non appariées ». Pour tester l'effet de la dopamine sur la préférence de chanson, les femelles non appariées ont été traitées deux fois avec un agoniste de dopamine de D2R tandis qu'elles sont isolées avec le mâle inconnu. Ce paradigme comportemental est basé sur des études antérieures19,20 et est favorable à la recherche par les étudiants de premier cycle.

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Protocole

Toutes les expériences ont été approuvées par le Comité des soins et de l'utilisation en établissement du Département des sciences de W.M. Keck, conformément aux lignes directrices des NIH. Tous les animaux utilisés étaient des adultes (90 jours après l'éclosion).

1. Construction de la chambre de conditionnement d'opéra

  1. Construire une cage d'essai composée de deux chambres identiques, 15 x 15 x 17 pouces3 chacune (Figure 1A). Faire une petite porte (comme une entrée à chaque chambre) sur le côté de la cage près des perchoirs en coupant une petite fenêtre de 4,5 x 6 pouces2 qui est de 2,5 pouces du centre de la cage entre les chambres. Utilisez un morceau séparé de l'étagère pour faire une porte qui couvre la fenêtre.
    REMARQUE: La cage est faite à partir des étagères de fil pour des garde-dits qui peuvent être obtenus de n'importe quel magasin d'amélioration de l'habitat. La charnière de la porte peut être faite avec des tyroliennes.
  2. Couper les étagères avec des coupe-fils pour faire une ouverture de 4 x 6 pouces2 entre les deux chambres pour permettre à l'oiseau de se déplacer entre les chambres.
  3. Dans chaque chambre, placez une perche à 11 pouces du centre de la cage et 6 à partir du fond de la cage. Utilisez n'importe quelle perche qui convient au type d'oiseau testé et qui couvrira la largeur de la cage.
  4. Placez l'émetteur et le récepteur du capteur photoélectrique sur la cage directement au-dessus de chaque extrémité de la perche. Attachez les capteurs au fil au-dessus de la perche à l'aide de fermetures éclair.
    REMARQUE: Placer les capteurs sur un support rigide (p. ex., un dépresseur de la langue) peut aider à empêcher les capteurs de se tordre sur la cage métallique et de devenir désalignés. Il est important de tester le placement des capteurs avant chaque expérience en cassant manuellement le faisceau infrarouge (IR). Si les capteurs ne sont pas correctement alignés, un oiseau ne déclenchera pas un chant, ou l'atterrissage sur la perche peut être compté comme des événements multiples.
  5. Placez les lumières LED sous le cabinet sur le dessus de la cage pour fournir assez d'éclairage de sorte que les animaux se déplacent librement entre les deux chambres latérales.
  6. Placer les graines d'oiseaux et l'eau à côté de chacun des perchoirs.
  7. Placez un haut-parleur à chaque extrémité de chaque chambre.
  8. Pour réduire la diffraction sonore et les distractions audio et visuelles, placez de la mousse anéchoïque sur le périmètre de toute la cage, avec des trous laissés pour les portes de la cage et des bouteilles d'eau.
  9. Connectez le haut-parleur à un amplificateur audio et connectez l'amplificateur audio à la sortie sonore d'un ordinateur.

2. Connexion des capteurs

REMARQUE: Il existe deux ensembles de capteurs IR, chacun avec un émetteur et un récepteur. L'émetteur a un câble avec quatre fils (brun, bleu, noir et blanc). Le récepteur a un câble avec trois fils (brun, bleu et noir). Le fil blanc d'un émetteur est relié directement à l'entrée #1 sur le tableau I/O numérique. Le fil blanc du deuxième émetteur est relié directement à l'entrée #9. L'entrée de puissance AC a deux fils (généralement rouge et noir).

  1. Installer une carte I/O numérique(tableau des matériaux),ses pilotes, et le programme associé 'Measurement and Automation'.
    REMARQUE: La carte I/O numérique utilisée ici nécessite un bloc de connecteur et un câble ruban multifonction pour terminer l'installation. Alternativement, un appareil USB I/O ne nécessite aucune carte PCI (ou le bloc de connecteur requis et accessoires de câble ruban), et peut être exécuté sur un ordinateur portable.
  2. Connectez les deux fils bleus de chaque émetteur et récepteur ensemble. Fixez deux petits fils au fil noir du câble d'alimentation afin que le fil d'alimentation noir puisse se connecter aux fils bleus de chaque ensemble de capteurs.
  3. Connectez le fil d'alimentation noir et deux fils bleus à un fil commun. Connectez ce fil commun à l'entrée #2 ou à la 9e sur le bloc de connecteur.
    REMARQUE: Un ensemble de capteurs doit être connecté à des #1 d'entrée et #2 et l'autre ensemble de capteurs doit être connecté à des #9 d'entrée et #10.
  4. Pour les deux ensembles de capteurs, connectez le fil brun de l'émetteur et le récepteur ensemble. Pour chaque ensemble de capteurs, connectez les deux fils bruns au fil d'alimentation rouge AC.
    REMARQUE: Les quatre fils bruns sont reliés au fil d'alimentation rouge AC. Les capteurs photoélectriques sont alimentés par une entrée de 10 à 30 V et doivent être connectés à un convertisseur AC (par exemple, un convertisseur de 120 V à 12 V).
  5. Dans le cadre du programme de mesure et d'automatisation associé à la carte I/O numérique, déterminez l'ID de l'appareil pour la carte I/O en sélectionnant le menu Appareils et interfaces.
  6. Sélectionnez l'option 'Device Pinouts' pour déterminer le port et le numéro de ligne qui correspondent aux entrées dans 2.3.
  7. Vérifier que l'I/O détecte lorsque le faisceau IR est cassé à l'aide des panneaux d'essai... option dans le programme. Notez les iD de canal et de port pour chaque ensemble de capteurs.
    REMARQUE: Les indicateurs verts changent de couleur lorsque l'état du faisceau est modifié.

3. Installer des logiciels et du matériel pour compter les atterrissages de perchoirs

  1. Téléchargez et installez Sound Analysis Pro 2011 (SAP2011) et MySQL à partir de http://soundanalysispro.com/.
    REMARQUE: Il s'agit de freeware et est livré avec des instructions d'installation et un manuel d'utilisation.
  2. Ouvrez SAP recorder.exe.
  3. Pour configurer l'entrée du capteur afin que SAP puisse détecter les atterrissages de perchaudes et initier la lecture de chansons, cliquez sur l'onglet Appareils Operant dans la fenêtre de contrôle SAP Recorder. Cochez la case Enable Operant Training (NI Card Installed).
  4. Sélectionnez l'ID de périphérique approprié (le curseur Ports peut être réglé à 3). Pour chaque détecteur, indiquez le port et la ligne appropriés à partir des renseignements recueillis à l'étape 2.6.
    REMARQUE: Lorsque le port et la ligne sont réglés correctement pour chaque détecteur, la lumière passe du jaune au rouge.
  5. Dans la fenêtre principale de l'enregistreur SAP, appuyez sur Train pour activer les capteurs pour les canaux appropriés.
    REMARQUE: Un bouton jaune doit apparaître.
  6. Enregistrez le nom de l'oiseau en sélectionnant le numéro d'intérêt du canal (Presse canal 1 ou 2 onglet sur le côté gauche de l'écran), et dans la fenêtre identification et mode, tapez l'identification de l'oiseau dans le champ Nom.
  7. Pour vous assurer que le son est joué sur les haut-parleurs, manipulez les paramètres de l'onglet Sélection de sortie pour sélectionner l'appareil approprié connecté à l'ordinateur (c.-à-d. haut-parleurs) et le canal connecté au haut-parleur.
    REMARQUE: Des informations de configuration supplémentaires peuvent être trouvées dans le manuel d'utilisation Sound Analysis Pro.

4. Isoler les paires d'oiseaux et de recueillir le chant masculin

  1. Isoler un pinson mâle et un pinson femelle dans une chambre d'atténuation du son pendant 24 à 48 h. Au cours de cette cohabitation, recueillir la chanson masculine, qui est appelé la «chanson du partenaire».
    REMARQUE: Les oiseaux appariés sont un mâle et une femelle qui ont été logés ensemble pendant au moins 2 semaines. Les femelles non appariées sont placées avec un mâle pour seulement 24-48 h.
    1. Utilisez un microphone connecté à un amplificateur audio pour capturer la chanson du partenaire.
    2. Acquérir la chanson en utilisant Sound Analysis Pro 2011 et stocker la chanson sur un disque dur.
    3. Pour vérifier l'effet des systèmes de neurotransmetteurs sur la préférence de chanson femelle, donnez à la femelle une injection sous-cutanée de 50 L de saline (contrôle de véhicule) ou de quinpirole (1 mg/mL dans 0.9% salin) quand la paire est d'abord mise dans la chambre. Répétez l'injection après 6 à 24 h (voir Figure 1B).
  2. Créez des chansons pour la lecture dans la cage de conditionnement d'opéra.
    1. Créez un fichier .wav qui joue 'silence' à peu près la même longueur que les lectures de chansons.
      REMARQUE: Cela peut être fait à l'aide de n'importe quel logiciel d'édition sonore (par exemple, Audacity).
    2. Couper une chanson représentative (2-3 motifs) du mâle partenaire.
    3. Coupez une chanson représentative (2-3 motifs) d'un mâle inconnu.
      REMARQUE: Utilisez la même chanson masculine inconnue pour toutes les expériences.
    4. Filtrer les chansons de 300 Hz 10 kHz.
    5. Ajuster le volume de sorte que les chansons jouent à 70 dB (amplitude moyenne sur la durée de la chanson des haut-parleurs dans la chambre de comportement).
      REMARQUE: Le volume de la chanson est testé à l'aide d'un compteur de pression sonore qui est placé à la perche.

5. Testdez la préférence de chanson dans les femelles paires

  1. Déterminer la préférence de chambre latérale de la femelle.
    1. Avant l'essai comportemental, placez la femelle dans la cage d'essai pour lui laisser le temps de s'adapter à la cage pendant au moins 1 h. Assurez-vous que le pinson explore les deux chambres latérales en utilisant un objet pour faire bouger l'oiseau d'une chambre à l'autre par l'ouverture.
    2. Dans Sound Analysis Pro, sélectionnez l'onglet 'Playbacks'puis le bouton 'Sounds' dans la fenêtre principale.
    3. Sélectionnez le fichier audio .wav pour jouer 'Silence' de la chambre 1 et la chambre 2.
    4. Retournez à 'Main'et frappez 'Reset' sur le dessus des cases sur la droite.
    5. Après la période d'acclimatation, appuyez sur «Démarrer».
    6. À la fin de la session, appuyez sur «Stop». Notez le nombre de déclencheurs à chaque perche, qui est affiché dans les boîtes bleues.
      REMARQUE: Les données sont enregistrées dans une base de données MySQL. Avoir un nombre minimum de déclencheurs pour compter l'essai pour s'assurer que la femelle est assez active (p. ex., 12 perchoirs ou plus au total).
  2. Déterminez la préférence de la chanson.
    1. Répétez les étapes de la section 5.1, mais choisissez la chanson du partenaire à jouer à partir de la chambre latérale avec le moins de déclencheurs de perche (le côté non-préféré), et une chanson inconnue de la chambre latérale avec le plus de déclencheurs de perche (le côté préféré).
      REMARQUE: La chanson du partenaire est jouée à partir de la chambre latérale avec le moins de déclencheurs pendant la lecture du silence (le côté non-préféré).
    2. Appuyez sur 'reset' avant de commencer le 1 h avec la lecture de la chanson.
    3. Calculez la préférence de la chambre et de la chanson en divisant le nombre de déclencheurs sur la chambre latérale en jouant la chanson du partenaire par le nombre total de déclencheurs.

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Résultats

Suivant le protocole, nous avons constaté que les femelles jumelées préféraient la chanson de leur partenaire (Figure 2A). Il y avait une différence significative entre la préférence de chambre latérale pendant le silence et celle pendant la lecture de la chanson (t-test corrigé pour de multiples comparaisons; p - 0,004; t - 3,35, df - 16). Ainsi, la femelle a préférentiellement déclenché la chanson de son partenaire par rapport à la chanson d'un mâle inconnu....

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Discussion

Nous décrivons une méthode pour tester la préférence de chanson des pinsons zébrés. Nous avons utilisé cet essai pour tester la préférence d'une femelle jumelée pour la chanson de son partenaire. En outre, l'essai a été employé pour tester l'effet de la dopamine sur l'induction de la préférence de chanson dans les femelles naïves. Cette méthode est relativement peu coûteuse et a été conçue et utilisée par les étudiants de premier cycle, ce qui en fait un excellent outil de formation pour les étudi...

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Déclarations de divulgation

Les auteurs n'ont rien à révéler.

Remerciements

Nous remercions Petra Grutzik pour la construction de la cage comportementale, le Dr Thomas Borowski pour l'aide à la conception de l'expérience, et le Dr Stephanie White pour son généreux soutien. Financement d'une subvention de recherche d'été de premier cycle de l'HHMI (HHMI #30052007536 à D.S. et L.H.

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matériels

NameCompanyCatalog NumberComments
(-)-QuinpirolesigmaaldrichQ102
acoustic foamCoulbourn Instruments, Allentown, PAH10-24A
audio amplifier - 2 channelAmazonPyle PCAU46Aany small audio amplifier should work
Banner Engineering Q08 Series, emitter. SO60-Q08https://www.alliedelec.comStock #:70659809photoelectric sensor
Banner Engineering Q08 series, receiver. EO60-Q08-AN6Xhttps://www.alliedelec.comStock #:70699384photoelectric sensor
Car stereo speakersAmazonPioneer TS - F1643R
Digital I/O cardNational InstrumentsPCI-6503 or USB-6501
LED lights - under-counterAmazon
multifunctional ribbon cableNational Instruments180524-20
sound pressure level meterAmazon
terminal blockNational Instruments777101-1

Références

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Erratum


Formal Correction: Erratum: Operant Conditioning Task to Measure Song Preference in Zebra Finches
Posted by JoVE Editors on 2/18/2020. Citeable Link.

An erratum was issued for: Operant Conditioning Task to Measure Song Preference in Zebra Finches. An affiliation was updated.

One of the affiliations was updated from:

W.M. Keck Science Department, Clarmont McKenna College – Pitzer College – Scripps College

to:

W.M. Keck Science Department, Claremont McKenna College – Pitzer College – Scripps College

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