Name: a task for assessing the impact of a partner on the speed and accuracy of motor performance in rats
Uploaded: 2019-10-17T13:00:00
Duration: 6 min 17 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Task for Assessing the Impact of a Partner on the Speed and Accuracy of Motor Performance in Rats at JoVE.com

Questo lavoro è stato sostenuto da un Grant-in-Aid for Scientific Research (KAKENHI) a Y.S. (numero di sovvenzione: JP18J10733) della Japan Society for the Promotion of Science.

Questo protocollo sperimentale è stato approvato dal Comitato di Esperimento Animale di Doshisha.
 NOT:</</c0> Condurre tutte le sessioni sperimentali durante il periodo di luce.
1. Animali
<ol><li>Utilizzare 15 ratti albini maschi ingenui sperimentalmente che pesano 300-350 g. Li alloggiano in gabbie individuali di un locale di riproduzione controllato con la temperatura e l'umidità appropriate (23 x 2 gradi centigradi, 70%) e l'accesso al libitum ad all'acqua. Mantenere il ciclo di luce/scuro a 12 h/12 h (il periodo di luce inizia alle 8:00 AM).</li>
	<li>Assegna 10 ratti come soggetti, e il resto come ratti confederati usando la randomizzazione.</li>
	<li>Mantenere i pesi dei ratti all'85-90% dei loro pesi liberi durante l'esperimento per privazione alimentare. NOT:</</c1> L'assegnazione di confederati è quella di ridurre il numero di animali necessari e il tempo per uno studio.</li>
</ol>2. Apparatus
 NOT:</</c0> La panoramica dell'apparato è illustrata nella Figura 1. L'apparecchio è stato sviluppato e modificato in riferimento agli studi precedenti16,17.
<ol><li>Costruire una scatola acrilica trasparente (19 cm x 110 cm x 20 cm) con una partizione centrale (5 cm di larghezza) e inserire due porte a ghigliottina. Posizionare le porte ghigliottina a 15 cm di distanza da ogni estremità della scatola. Montare un cicalino (400 Hz, 75 dB) sul divisorio e montare un dispenser di pellet per servire un pellet di ricompensa (45 mg) in un recipiente alimentare sul lato del soggetto della scatola.</li>
	<li>Impostare una leva metallica (barra di presa: 3 mm, 5 cm di altezza) su uno scaffale all'interno della partizione centrale, che ha una fessura (1,5 cm di larghezza) su ogni parete rivolta verso la pista (Figura 2), al fine di consentire al ratto soggetto di accedere alla leva utilizzando gli arti anteriori. Sul lato confederato, tuttavia, inserire un muro trasparente di fronte al muro della partizione che vieta al confederato di accedere alla leva.</li>
	<li>Posizionare un interruttore per attivare l'erogatore sotto la leva che viene premuto dal movimento a leva dei ratti. Legare la giusta lunghezza dell'intestino alla leva, che è necessaria per lo sperimentatore per tirare su la leva.</li>
	<li>Utilizzare Arduino Mega 2560 REV3 per controllare le porte della ghigliottina, il buzzer e il dispenser a pellet e per ottenere il valore dai sensori a infrarossi e dall'interruttore del dispenser. Preparare un compressore d'aria (25 L) per azionare il cilindro dell'aria e aprire la porta della ghigliottina.</li>
	<li>Posizionare una videocamera vicino alla partizione dell'esterno dell'apparecchio, al fine di registrare le prestazioni di leva-pull dei ratti da una vista laterale (60 fotogrammi al secondo [fps]). Utilizzare un software di riproduzione video adeguato per eseguire l'analisi fotogramma per fotogramma della registrazione video.</li>
</ol><img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/60176/60176fig1.jpg"> Figura 1: Uno schema dell'apparato utilizzato in questo protocollo. Una partizione centrale divide la casella in due campi. C'è una porta ghigliottina su ogni lato della scatola, e la porta divide il campo nella zona di partenza e pista. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60176/60176fig01largev3.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/60176/60176fig2.jpg"> Figura 2: La partizione centrale dell'apparecchio. I ratti possono afferrare una barra e tirare la leva attraverso una sacca della partizione. Un interruttore dell'erogatore di pellet è impostato sotto la leva, e un'azione di trazione a leva si traduce in una consegna a pellet. Questa cifra è stata modificata da Sekiguchi e Hata12. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60176/60176fig02largev3.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
3. Procedura
<ol><li>
Manipolazione e assuefazione per i pellet di ricompensa
	<ol>
<li>Prima delle procedure di allenamento, maneggiare tutti i ratti per 10 min/giorno per 3 giorni dallo sperimentatore.</li>
		<li>Come assuefazione per i pellet di ricompensa, dare ad ogni ratto 3 g di pellet di ricompensa per 3 giorni dopo la manipolazione.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
L'abitudine all'apparato
	<ol>
<li>Ratti soggetti<ol>
<li>Il terzo giorno di assuefazione per i pellet di ricompensa, prima che lo sperimentatore doni pellet giornalieri, mette ogni ratto nella pista del lato del soggetto dell'apparato per 15 min per l'assuefazione, con la porta ghigliottina chiusa.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Ratti confederati NOT:</</c5> Ci sono due sessioni di assuefazione.<ol>
<li>Alla prima abitudine, posizionare ogni ratto sulla pista del lato confederato dell'apparato per 15 min durante lo stesso periodo del passo 3.2.1.1.</li>
			<li>Alla seconda abitudine, seguire il metodo nel passaggio 3.2.2.1 del giorno dopo che i ratti soggetti hanno completato l'allenamento per la sequenza run-and-pull (come indicato nella sezione 3.6). NOTA: Condurre sessioni di assuefazione per ratti confederati e ratti soggetti separatamente, cioè un ratto alla volta. Non lasciare che un topo incontri un altro ratto nell'apparato fino all'inizio della fase di prova.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Formazione su riviste NOT:</</c8> Per i ratti soggetti, condurre una sessione di formazione rivista il giorno successivo dell'assuefazione all'apparato come segue. Se i ratti non mangiano tutti i pellet di cibo, quindi conduci di nuovo la sessione di allenamento della rivista il giorno successivo.<ol>
<li>Mettete un pellet premio sul recipiente alimentare da parte dei confederati per escludere l'effetto della proprietà olfattiva del pellet, che il confederato mangia nella fase di prova (riferimento alla sezione 3.7).</li>
		<li>Posizionare un ratto soggetto sulla pista del lato del soggetto, con la porta ghigliottina chiusa.</li>
		<li>Consegnare un pellet premio nel recipiente alimentare 60 volte utilizzando il dispenser di pellet in un tempo variabile 30-s programma. Assicurarsi che il ratto soggetto mangi tutti i pellet consegnati.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Shaping per l'azione leva-pull NOTA: la figura 3 è un diagramma di flusso dell'esperimento.<ol>
<li>Metti un pellet premio sul recipiente alimentare sul lato e sul lato confederato di ogni soggetto. Non posizionare il ratto confederato nelle sessioni di plasmare.</li>
		<li>Posizionare il ratto soggetto sulla pista del lato del soggetto con la porta ghigliottina chiusa. Poi addestrare i ratti per tirare giù la leva. Modella gradualmente il comportamento della leva-tiro seguendo cinque criteri di rinforzo (A-E): (A) Avvicinati alla scissione. (B) Toccare la barra di presa sul muso o sull'anteriore del topo, con la leva precedentemente tirata verso il basso al lato del soggetto. (C) Toccare la barra di presa, con la leva inclinata verso il lato del ratto (con un angolo di 60 gradi centigradi). (D) Afferrare e tirare verso il basso la barra al lato del ratto utilizzando la stessa condizione del criterio C. (E) Afferrare e tirare verso il basso la barra al lato del ratto con la leva in piedi in posizione verticale.</li>
		<li>Termina le sessioni giornaliere quando vengono assegnate 60 ricompense o sono trascorsi 30 minuti. Quando un ratto completa il criterio E 40 volte in una sessione, la fase di modellazione della leva-tiro è terminata in quel giorno. NOT:</</c14> Quasi tutti i ratti terminano la sessione di modellamento giornaliera entro 20 min.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/60176/60176fig3.jpg"> Figura 3: Un diagramma di flusso della procedura sperimentale. I ratti soggetti passano attraverso le fasi di allenamento e le fasi di test in questo ordine. Questa cifra è stata modificata da Sekiguchi e Hata12. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60176/60176fig03largev3.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<ol start="5"><li>
Formazione per l'azione leva-pull
	<ol>
<li>Posizionare il ratto soggetto nell'area di partenza. Non mettere il ratto confederato nelle sessioni di allenamento. Presentare il tono del cicalino per 5 s, quindi aprire la porta. Quando il ratto soggetto tira giù la leva, consegnare un pellet di cibo e tirare la leva utilizzando un intestino legato alla leva.</li>
		<li>Dopo che i ratti abbassano la leva per 10 volte (primi 3 giorni della fase) o 6 volte (ultimi 3 giorni della fase) e consumano tutti i pellet di ricompensa, chiudi la porta e spostali nell'area di partenza per mano dello sperimentatore.</li>
		<li>Dopo un intervallo di interprove (ITI) di 20 s, ripetere i passaggi 3.5.1 e 3.5.2. Termina le sessioni giornaliere quando ogni ratto ha guadagnato 60 pellet. NOT:</</c2> Questo addestramento mira anche ad abituare i ratti al tono del cicalino e all'apertura della porta perché i ratti Wistar normalmente mostrano un comportamento di congelamento in un primo momento in risposta al movimento della porta. Una sessione giornaliera per ogni ratto richiede circa 15 min. Sono necessari sei giorni per questa fase di allenamento.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Fase di allenamento per la sequenza run-and-pull
	<ol>
<li>Eseguire la stessa procedura nel passaggio 3.5.1.</li>
		<li>Quando i ratti tirano giù la leva una volta e consumano un pellet di ricompensa, chiudi la porta e spostali verso l'area di partenza per mano dello sperimentatore.</li>
		<li>Dopo un'ITI di 20 s, iniziare la prova successiva (passaggi 3.6.1 e 3.6.2). Termina la sessione giornaliera quando ogni ratto ha guadagnato 30 pellet. NOT:</</c5> Una sessione giornaliera per ogni ratto richiede circa 20 min. Sono necessari circa 10 giorni per raggiungere i punteggi dei ratti.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Fasi di test</li>
</ol><img alt="Figure 4" src="/files/ftp_upload/60176/60176fig4.jpg"> Figura 4: Descrizione di ogni condizione di test. In singole fasi, il ratto soggetto ha eseguito il compito solitariamente. Nelle fasi di coppia, posizionare il ratto confederato in pista sul lato opposto al ratto soggetto. Un muro trasparente di fronte alla partizione impedisce al ratto confederato di accedere alla leva. Questa cifra è stata modificata da Sekiguchi e Hata12. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60176/60176fig04largev3.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
 NOT:</</c0> Le fasi di test includono sessioni in due condizioni, singola o coppia (Figura 4). Nella singola condizione, i ratti eseguono il compito in modo solitario; vale a dire, le prove sono identiche alla sessione di formazione per la sequenza run-and-pull (sezione 3.6). Nella condizione di coppia, il ratto confederato è presente sul lato opposto della scatola. Il ratto confederato non può accedere alla leva a causa della chiara parete acrilica di fronte alla partizione.
<ol start="1"><li>Condurre una singola sessione identica alle sessioni nella fase di allenamento per la sequenza run-and-pull (sezione 3.6). Termina la sessione giornaliera quando ogni ratto ha guadagnato 30 pellet. Metti un pellet premio sul recipiente alimentare dalla parte del confederato, specialmente durante le sessioni in una sola condizione.</li>
	<li>Nelle sessioni di coppia, dare al ratto confederato un pellet ricompensa durante l'ITI del ratto soggetto al fine di mantenere il ratto confederato vicino alla partizione.</li>
</ol>4. Analisi dei dati
<ol><li>
Indice di precisione delle prestazioniIndex of performance accuracy
	<ol>
<li>Registrare i video del movimento della leva-tiro dei ratti utilizzando la videocamera vicino alla partizione dell'esterno dell'apparato. Una volta completate tutte le sessioni, confermare la valutazione mediante l'analisi fotogramma per fotogramma delle registrazioni video utilizzando un adeguato software di riproduzione video.</li>
		<li>Valutare se il movimento di trazione del ratto di una prova è stato il primo colpo o meno dall'osservazione visiva dello sperimentatore durante l'esperimento. NOT:</</c2> La prova di primo colpo è definita come la prova in cui i ratti potrebbero afferrare e tirare giù la leva durante il loro primo tentativo di leva.</li>
		<li>Calcolare i tassi di primo colpo per ogni soggetto come la proporzione di prove di primo colpo a tutte le prove in ogni sessione (per la fase di allenamento run-and-pull) o in ogni fase (per le fasi di test) da utilizzare nell'analisi.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Indici di velocità di esecuzione
	<ol>
<li>Calcolare il tempo necessario per completare una prova dal valore dell'interruttore del dispenser di pellet: il tempo necessario per completare una prova - (il momento in cui viene premuto l'interruttore) - (il momento in cui la porta è aperta). Quindi dividere il tempo necessario per il completamento di una prova in tre sezioni utilizzando i valori dei sensori a infrarossi (Figura 5). NOT:</</c6> La latenza di avvio (Figura 5a) è definita come il tempo che va dall'apertura della porta all'arrivo del ratto al primo sensore. Analogamente, il tempo di esecuzione (Figura 5b) è il tempo che va dall'arrivo al primo sensore all'arrivo al secondo sensore. La latenza di trazione delle leva (Figura 5c) è il tempo che intervada dal secondo sensore al punto temporale in cui viene premuto l'interruttore del distributore.</li>
		<li>Utilizzare solo le durate delle prove di primo successo per l'analisi. Calcolare i valori mediani di ogni soggetto per ogni sessione (delle sessioni di formazione) e ogni fase (delle fasi di test) per l'analisi.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 5" src="/files/ftp_upload/60176/60176fig5.jpg"> Figura 5: Misurazione degli indici di velocità di esecuzione. (a) Latenza di inizio: la durata dall'apertura della porta all'arrivo del ratto al primo sensore. (b) Tempo di esecuzione: la durata dall'arrivo del ratto al primo sensore al suo arrivo al secondo sensore. (c) Latenza leva:pull: la durata dall'arrivo del ratto al secondo sensore al completamento di una risposta leva-pull. Questa cifra è stata modificata da Sekiguchi e Hata12. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60176/60176fig05largev3.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<ol start="3"><li>
Analisi statistica
	<ol>
<li>Per gli indici nella fase di training della sequenza run-and-pull, eseguire l'analisi unidirezionale a misura ripetuta della varianza (ANOVA) con il numero di sessioni come fattore all'interno dell'argomento per ogni indice.</li>
		<li>Per gli indici nella fase di test, condurre ANOVA a misura ripetuta bidirezionale con il numero della fase (fase 1 o 2) e della condizione (coppia o singola) come fattori all'interno dell'argomento per ogni indice nelle fasi di test. La rilevanza statistica è stata impostata a 0,05 USD.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Allport, F. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Social Psychology. , (1924).</li><li>Guerin, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Social Facilitation. , (1993).</li><li>Zajonc, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Social+facilitation.">Social facilitation.</a> Science. 149 (3681), 269-274 (1965).</li><li>Markus, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+mere+presence+on+social+facilitation:+an+unobtrusive+test.">The effect of mere presence on social facilitation: an unobtrusive test.</a> The Journal of Social Psychology. 14 (4), 389-397 (1978).</li><li>Schmitt, B. H., Gilovich, T., Goore, N., Joseph, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mere+presence+and+social+facilitation:+one+more+time.">Mere presence and social facilitation: one more time.</a> The Journal of Experimental Social Psychology. 22 (3), 242-248 (1986).</li><li>Pinto, A., Oates, J., Grutter, A., Bshary, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cleaner+wrasses+Labroides+dimidiatus+are+more+cooperative+in+the+presence+of+an+audience.">Cleaner wrasses Labroides dimidiatus are more cooperative in the presence of an audience.</a> Current Biology. 21 (13), 1140-1144 (2011).</li><li>Gipson, C. 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J., Guedj, C., Hadj-Bouziane, F., Meunier, M., Monfardini, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Social+facilitation+of+cognition+in+Rhesus+monkeys:+audience+vs.+coaction.">Social facilitation of cognition in Rhesus monkeys: audience vs. coaction.</a> Frontiers in Behavioral Neuroscience. 9, 328 (2015).</li><li>Innes, J. M., Gordon, M. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+mere+presence+and+a+mirror+on+performance+of+a+motor+task.">The effects of mere presence and a mirror on performance of a motor task.</a> The Journal of Social Psychology. 125 (4), 479-484 (1985).</li><li>Bond, C. F., Titus, L. 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L., Eilam, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Traveling+companions+add+complexity+and+hinder+performance+in+the+spatial+behavior+of+rats.">Traveling companions add complexity and hinder performance in the spatial behavior of rats.</a> PLoS One. 11, e0146137 (2016).</li><li>Takano, Y., Ukezono, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+experimental+task+to+examine+the+mirror+system+in+rats.">An experimental task to examine the mirror system in rats.</a> Scientific Reports. 4, 6652 (2014).</li><li>Metz, G. A., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skilled+reaching+an+action+pattern:+stability+in+rat+(Rattus+norvegicus)+grasping+movements+as+a+function+of+changing+food+pellet+size.">Skilled reaching an action pattern: stability in rat (Rattus norvegicus) grasping movements as a function of changing food pellet size.</a> Behavioural Brain Research. 116 (2), 111-122 (2000).</li><li>Cohen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Statistical Power Analysis for the Behavioral Sciences. , (1988).</li></ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Questo compito ci permette di valutare l'effetto della semplice presenza di altri sulla velocità e la precisione delle prestazioni del motore. Le dimensioni degli effetti riportate nel presente documento sarebbero abbastanza grandi. In questo esperimento abbiamo ricalcolato ilvalore di 2 (n.2) e queste dimensioni dell'effetto sono considerate medie(z2 > 0,06) o 2 > 0,14) secondo il criterio presentato da Cohen18. Per questo motivo, abbiamo ritenuto che le differenze osservate in questo studio siano significative e affidabili. I risultati dell'esperimento sono stati quasi in linea con quelli degli studi sull'uomo4,10, e il risultato dello studio di Ogura e Matsushima14, che ha studiato l'effetto della co-azione sulla velocità e la precisione della corsa e il comportamento di beccare nei pulcini. Anche se gli studi sulla facilitazione sociale negli esseri umani hanno studiato l'effetto delle condizioni sociali sia sulla velocità che sull'accuratezza del comportamento, la maggior parte degli studi precedenti sugli animali non hanno studiato il mero effetto presenza sull'accuratezza delle prestazioni. Il protocollo qui presentato fornisce un modello animale migliore per studiare l'effetto della semplice presenza sulle prestazioni motorie.
Come limitazione, la differenza tra il tasso di primo colpo in coppia e le singole condizioni potrebbe essere interpretata come un effetto della pratica. Nonostante l'addestramento presumibilmente sufficiente, ci potrebbe essere spazio per migliorare le prestazioni dei ratti. Non sono state più apportate modifiche agli indici di precisione delle prestazioni e velocità delle prestazioni nelle ultime quattro sessioni della fase di allenamento per la sequenza run-and-pull. Tuttavia, nelle fasi di test, il tasso di primo colpo è aumentato continuamente. Questo aumento potrebbe essere interpretato come l'effetto della pratica. Inoltre, questo progetto sperimentale (progettazione A-B-A-B) non può escludere l'effetto della pratica dall'effetto delle condizioni. Gli esperimenti futuri dovrebbero (1) utilizzare il progetto A-B-B-A o un altro progetto sperimentale appropriato per escludere l'effetto della pratica e (2) prendere in considerazione l'estensione della fase di formazione per la sequenza run-and-pull.
Questo protocollo può essere utilizzato in uno studio con una progettazione tra soggetti, anche se la risposta alle domande "Quale progetto è appropriato? All'interno del soggetto o tra soggetto?" sarebbe caso per caso. Generalmente, uno studio che utilizza la progettazione tra soggetti può escludere l'effetto di pratica che potrebbe essere osservato in questo studio. Tuttavia, la progettazione tra soggetti richiede più animali e più tempo per uno studio (cioè, se si utilizza il protocollo in questo articolo, sarebbe necessario 7-8 h al giorno per testare tutti i ratti in 1 giorno utilizzando un apparato). Uno studio che utilizza la progettazione all'interno del soggetto può ridurre il numero di animali necessari e il tempo per uno studio, ma lo sperimentatore deve controllare l'effetto della pratica. Il tempo e i costi devono essere attentamente pesati prima che lo sperimentatore scelsi il progetto sperimentale.
Con piccole modifiche, questo compito può essere applicato per indagare l'effetto della co-azione o facilitazione sociale da specchio10 e altre situazioni sociali che sono state studiate negli esseri umani sulla velocità di prestazioni e l'accuratezza delle prestazioni dei ratti. Per studiare l'effetto della co-azione, separare la leva nella partizione centrale in due leve e disporre le leve in modo che ogni leva possa essere tirata da un lato della scatola. Per esaminare l'effetto dell'utilizzo di uno specchio, cambiate il muro trasparente acrilico sul lato confederato della scatola sullo specchio. Allo stesso modo, l'effetto di un confederato invisibile dietro il muro opaco potrebbe essere studiato. Studi futuri che utilizzano queste modifiche contribuiranno a comprendere appieno la facilitazione sociale mediante un confronto multiforme delle prestazioni motorie tra le specie.

L'effetto delle condizioni sociali sulle prestazioni è stato studiato a lungo negli esseri umani e negli animali, poiché Allport1 ha definito "facilitazione sociale" come "un aumento della risposta solo dalla vista o dal suono di altri che fanno lo stesso movimento" 2.Sebbene Allport1 non abbia distinto la situazione sociale (co-azione o mera presenza di un altro), è stato dimostrato che la semplice presenza di altri/e influisce sulla propria velocità di esecuzione o frequenza3,4 ,5,6. Inoltre, negli animali, la semplice presenza di altri risultati conspecifici comporta un più alto tasso di risposta o una maggiore velocità di risposta durante un'attività di pressione a leva nei ratti7,8 e più alto nei nasi delle scimmie rhesus durante un semplice compito cognitivo9.
Negli esseri umani, è stato dimostrato che le situazioni sociali influenzano non solo la frequenza di risposta o la velocità, ma anche la precisione delle prestazioni10. Sulla base di una meta-analisi di Bond e Titus11, Strauss12 ha sostenuto che le situazioni utilizzate negli studi sulla facilitazione sociale avrebbero un effetto diverso a seconda delle caratteristiche del compito utilizzato. In particolare, il decremento della performance ci si aspetterebbe quando lo studio ha utilizzato un compito che poneva richieste elevate sulla propria capacità di controllare il proprio corpo con precisione e di eseguire con una certa rapidità, che tende ad essere segnato dai suoi aspetti qualitativi (ad esempio, precisione delle prestazioni)13.
Fatta eccezione per un paio di studi14,15, tuttavia, la maggior parte degli studi sulla facilitazione sociale negli animali non si sono concentrati sulla precisione delle prestazioni. Per esempio, Takano e Ukezono16 hanno studiato l'effetto della semplice presenza nei ratti utilizzando un compito di raggiungimento qualificato17. Hanno richiesto ai ratti di voltarsi e poi afferrare un pellet premio su uno scaffale utilizzando il loro arti anteriori. Gli autori hanno segnalato solo la velocità delle prestazioni, nonostante il fatto che l'attività potrebbe fornire un indice di precisione delle prestazioni. Al contrario, Ogura e Matsushima14 hanno esaminato l'effetto della co-azione sulla precisione del beccare e sulla velocità di corsa nei pulcini. Il risultato ha mostrato che la precisione della beccatura era inferiore e che la velocità di marcia era più elevata nella situazione di co-azione che nella situazione solitaria.
Anche se Ogura e Matsushima14 si concentrarono sull'aspetto qualitativo di un'azione per la prima volta, il loro studio riguardava l'effetto della co-azione. La maggior parte delle condizioni sociali, compresa la coazione, implica inevitabilmente la presenza di un altro. Per esaminare l'effetto unico nella coazione, è indispensabile dissociare l'effetto della mera presenza da quella della coazione sulle prestazioni di un individuo. Tuttavia, lo studio non ha studiato l'effetto della semplice presenza. A nostra conoscenza, nessuno studio ha esaminato l'effetto della semplice presenza sulla precisione delle prestazioni negli animali.
Abbiamo modificato il compito utilizzato nello studio di Takano e Ukezono16 per valutare gli effetti della semplice presenza sia sulla velocità delle prestazioni che sulla precisione. Questo metodo ci permette di esaminare l'effetto delle condizioni sociali, in particolare la semplice presenza di un conspecifico, sulla precisione delle prestazioni e la velocità di prestazione nei ratti in un esperimento.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>45 mg Dustless Precision Pellets 
			Rodent, Purified</td>
			<td>Bio-Serv.</td>
			<td>F0021</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arduino Mega 2560 REV3</td>
			<td>Arduino S.r.l.</td>
			<td>None</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pellets Dispenser with Feeder (Rats)</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>76-0353</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power DVD 14</td>
			<td>CyberLink</td>
			<td>None</td>
			<td>Use an adequate video playback program which enables frame-by-frame playback.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Run-and-pull task apparatus</td>
			<td>Bio Medica Corp.</td>
			<td>Custom-made item</td>
			<td>The set of apparatus (box), an air compressor, and a control device for air cylinders which receives inputs from Arduino.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Video camera</td>
			<td>JVC</td>
			<td>GZ-R300</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a task for assessing the impact of a partner on the speed and accuracy of motor performance in rats

A nostra conoscenza, nessuno studio ha esaminato l'effetto della semplice presenza sulla precisione delle prestazioni negli animali. Pertanto, abbiamo sviluppato un compito sperimentale per misurare le prestazioni motorie dei ratti (velocità e precisione) in una condizione sociale. I ratti sono stati addestrati a correre su una pista e tirare giù una leva alla fine della pista. Durante i test, i ratti hanno eseguito il compito in modo solitario (singolo) o in presenza di un ratto confederato oltre la leva (coppia o condizione sociale). Come indici della velocità di esecuzione, abbiamo misurato il tempo necessario per iniziare a correre, correre attraverso la pista e tirare giù la leva. Come indice di precisione delle prestazioni, abbiamo contato il numero di prove in cui i ratti potevano tirare giù la leva durante il loro primo tentativo. Per analizzare i dati sono state utilizzate analisi a misura ripetuta unidirezionale e bidirezionale della varianza. Questa attività di run-and-pull ci ha permesso di esaminare l'effetto della presenza di un altro conspecifico sia sulla velocità che sull'accuratezza delle prestazioni motorie in un esperimento. I risultati hanno mostrato che i ratti eseguivano il compito più velocemente ma in modo meno accurato nelle sessioni di coppia rispetto alle singole sessioni. Questo protocollo sarebbe un valido modello animale per esaminare l'effetto della semplice presenza sulla velocità e l'accuratezza delle prestazioni motorie nei ratti.

Fase di allenamento per la sequenza run-and-pull
Figura 6 Mostra l'errore medio standard dei punteggi medi (SEM) dalla fase di allenamento per la sequenza run-and-pull. Il tasso medio di primo colpo(Figura 6A) è aumentato gradualmente durante la prima metà della fase di allenamento e poi si è fermato a circa l'85%. I risultati di ANOVA hanno mostrato che l'effetto principale del numero di sessioni è stato significativo (F(7,63) - 3,74, p - 0,002, zit2G - 0,211). Più confronti hanno rivelato che non c'erano differenze significative tra le ultime quattro sessioni (tutti i valori p > 0,60).
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60176/60176fig6.jpg"> Figura 6: punteggi medi e SEM delle sessioni nella fase di allenamento per la sequenza run-and-pull. (A) Indice della precisione delle prestazioni. (B) Indici della velocità di esecuzione. Questa cifra è stata modificata da Sekiguchi e Hata12. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60176/60176fig06largev3.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
Analogamente, gli indici di velocità delle prestazioni(Figura 6B; latenza di avvio, tempo di esecuzione e latenza a leva) sono diminuiti continuamente durante le prime quattro sessioni e tutti i valori si sono stabilizzati a circa 600 ms tra le ultime quattro sessioni. Per tutti gli indici, ANOVA ha mostrato che gli effetti principali del numero di sessioni sono stati significativi (latenza di avvio: (F(7,63) - 6,21, p < 0,001, s2G - 0,279; tempo di esecuzione: (F(7,63) 0,170; latenza a leva: (F(7,63) - 11,85, p < 0,001, s z2G - 0,350). I confronti multipli per sessioni non hanno prodotto differenze significative tra le ultime quattro sessioni per tutte le misure (tutti i valori p > 0,12).
Nella figura 7 viene illustrata la media dei punteggi SEM delle sessioni nella fase di test. Per quanto riguarda l'indice di accuratezza delle prestazioni, il tasso di primo colpo (Figura 7A) nelle fasi di coppia è stato inferiore rispetto alle singole fasi. Inoltre, il tasso di primo colpo nella seconda fase è stato superiore a quello della prima fase nelle due condizioni. I risultati di ANOVA hanno mostrato effetti principali significativi della condizione (F(1,9) - 6,25, p - 0,034, z2G - 0,114) e fasi (F(1,9) - 14,1, p 0,147), ma l'interazione non è stata significativa (F(1,9) - 0,15, p - 0,703, zittisc. 2G - 0,002).
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60176/60176fig7.jpg"> Figura 7: punteggi medi e SEM delle sessioni nella fase di test. Indice di precisione delle prestazioni (A: tasso di primo colpo) e indici di velocità delle prestazioni (B: latenza di avvio, C: tempo di esecuzione e D: latenza leva-pull). p < 0,001, ss p < 0,01, p < 0,05. Questa cifra è stata modificata da Sekiguchi e Hata12. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60176/60176fig07largev3.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
Per quanto riguarda gli indici di velocità di esecuzione, la latenza iniziale nelle fasi di coppia (Figura 7B) è stata più breve rispetto alle singole fasi. I risultati di ANOVA hanno mostrato che, per la latenza iniziale, solo l'effetto principale della condizione è stato significativo (F(1,9) - 23,1, p - 0,001, s2G - 0,065), mentre l'effetto principale delle fasi e l'interazione non è stata significativa ( fasi: F(1,9) - 0,03, p - 0,878, s2G < 0.001; interazione: F(1,9) - 0,002, p - 0,970, s2G < 0.001). Analogamente, è stata osservata una differenza tra le condizioni per la latenza leva-pull (Figura 7D). Come per la latenza di partenza, per la latenza di leva-pull, ANOVA ha mostrato un effetto principale significativo della condizione (F(1,9) - 23,3, p - 0,001, s2G - 0.183). Non vi è stato alcun effetto principale significativo delle fasi (F(1,9) - 2,72, p , 0,133, s- 2G - 0,028) e l'interazione (F(1,9) - 1,07, p 0,002). Per il tempo di esecuzione, non vi è stato alcun effetto significativo(Figura 7C, condizione: F(1,9) , 3,03 , p , 0,116, s2G , 0,004; fasi: F(1,9) 0,063, s2G , 0,010; interazione: F(1,9) - 0,29, p - 0,602, s2G < 0.001).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60176/60176fig1.jpg"> Figura 1: Uno schema dell'apparato utilizzato in questo protocollo. Una partizione centrale divide la casella in due campi. C'è una porta ghigliottina su ogni lato della scatola, e la porta divide il campo nella zona di partenza e pista. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60176/60176fig01largev3.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60176/60176fig2.jpg"> Figura 2: La partizione centrale dell'apparecchio. I ratti possono afferrare una barra e tirare la leva attraverso una sacca della partizione. Un interruttore dell'erogatore di pellet è impostato sotto la leva, e un'azione di trazione a leva si traduce in una consegna a pellet. Questa cifra è stata modificata da Sekiguchi e Hata12. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60176/60176fig02largev3.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60176/60176fig3.jpg"> Figura 3: Un diagramma di flusso della procedura sperimentale. I ratti soggetti passano attraverso le fasi di allenamento e le fasi di test in questo ordine. Questa cifra è stata modificata da Sekiguchi e Hata12. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60176/60176fig03largev3.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60176/60176fig4.jpg"> Figura 4: Descrizione di ogni condizione di test. In singole fasi, il ratto soggetto ha eseguito il compito solitariamente. Nelle fasi di coppia, posizionare il ratto confederato in pista sul lato opposto al ratto soggetto. Un muro trasparente di fronte alla partizione impedisce al ratto confederato di accedere alla leva. Questa cifra è stata modificata da Sekiguchi e Hata12. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60176/60176fig04largev3.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60176/60176fig5.jpg"> Figura 5: Misurazione degli indici di velocità di esecuzione. (a) Latenza di inizio: la durata dall'apertura della porta all'arrivo del ratto al primo sensore. (b) Tempo di esecuzione: la durata dall'arrivo del ratto al primo sensore al suo arrivo al secondo sensore. (c) Latenza leva:pull: la durata dall'arrivo del ratto al secondo sensore al completamento di una risposta leva-pull. Questa cifra è stata modificata da Sekiguchi e Hata12. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60176/60176fig05largev3.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

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A Task for Assessing the Impact of a Partner on the Speed and Accuracy of Motor Performance in Rats

Viene descritta una procedura per misurare la velocità e l'accuratezza delle prestazioni motorie dei ratti in una condizione sociale. Il protocollo ci permette di studiare l'effetto della semplice presenza di altri sulla velocità e l'accuratezza delle prestazioni motorie in un esperimento.

Un compito per valutare l'impatto di un partner sulla velocità e l'accuratezza delle prestazioni motorie nei ratti

To our knowledge, no study has examined the effect of mere presence on accuracy of performance in animals. Therefore, we developed an experimental task to ...

Questo protocollo fornisce un modello animale migliore per indagare gli effetti della semplice presenza di un animale confederato sulle prestazioni motorie. Questo protocollo ci consente di valutare gli effetti degli animali confederati sia sulla velocità che sull'accuratezza delle prestazioni motorie dei ratti in un unico esperimento. Prima di iniziare gli esperimenti, montare un cicalino da 400 hertz da 75 decibel sulla partizione dell'apparato.E impostare un distributore di pellet per servire un pellet ricompensa da 45 milligrammi in un contenitore alimentare sul lato soggetto della scatola. Sul lato confederato, inserire una parete trasparente di fronte alla parete divisoria che proibisce al topo confederato di accedere alla leva e legare la giusta lunghezza dell'intestino alla leva. Collegare un'interfaccia utente grafica appropriata all'apparecchio per controllare le porte della ghigliottina, il cicalino e il distributore di pellet e per ottenere il valore dai sensori a infrarossi e dall'interruttore del distributore.Quindi impostare un compressore d'aria da 25 litri per il funzionamento del cilindro dell'aria e l'apertura della porta della ghigliottina. E posizionare una videocamera vicino alla partizione dell'esterno dell'apparato. Per l'allenamento ad azione a leva, posizionare un ingenuo topo Wistar maschio da 300 a 350 grammi sulla zona iniziale e presentare il tono del cicalino per cinque secondi prima di aprire la porta.Quando il topo soggetto tira giù la leva, consegnare un pellet di cibo e tirare su la leva usando l'intestino legato alla leva. Dopo che il topo ha tirato giù la leva per il numero appropriato di volte per lo stadio della fase dell'esperimento e ha consumato tutti i pellet di ricompensa, chiudere la porta e spostare il topo nell'area di partenza. Dopo un intervallo inter-trial di 20 secondi, presenta di nuovo il cicalino e consenti al topo di accedere alla leva come appena dimostrato.Per l'allenamento della sequenza run-and-pull, dopo la prima volta il topo tira giù la leva e consuma un pellet di ricompensa, chiude immediatamente la porta e restituisce il topo nell'area di partenza come dimostrato. Dopo un intervallo inter-prova di 20 secondi, inizia la prova successiva, terminando la sessione giornaliera quando ogni topo ha guadagnato 30 pellet. Al termine di entrambi i set di sessioni di allenamento, condurre una singola sessione identica alle sessioni nella fase di allenamento per la sequenza run-and-pull.Ma questa volta, metti un pellet ricompensa sul recipiente alimentare sul lato confederato dell'apparato. Nelle sessioni di coppia, posiziona un topo confederato sulla pista del lato confederato dell'apparato e dai al topo confederato un pellet ricompensa durante l'intervallo inter-trial del ratto soggetto per mantenere il topo confederato vicino alla partizione. Per valutare l'indice dell'accuratezza delle prestazioni di ogni sessione, utilizzare un programma software di riproduzione video appropriato per eseguire un'analisi fotogramma per fotogramma delle registrazioni video del movimento a leva degli animali durante ogni sessione.Utilizzare l'analisi per determinare se il movimento di trazione della prova è stato il primo colpito dall'osservazione visiva del topo durante l'esperimento. Quindi calcolare il tasso di primo colpo per ogni ratto soggetto come proporzione di prove di primo colpo a tutte le prove in ogni sessione o in ogni fase della fase di prova. Per valutare gli indici della velocità di prestazione, calcolare l'ora dall'apertura della porta all'arrivo del topo al primo sensore, l'ora dall'arrivo del topo al primo sensore all'arrivo al secondo sensore e l'ora dall'arrivo al secondo sensore al momento in cui viene premuto l'interruttore del distributore.In questo esperimento rappresentativo, il tasso medio di primo colpo è aumentato gradualmente durante la prima metà della fase di allenamento, prima di fermarsi a circa l'85%Allo stesso modo, gli indici di velocità delle prestazioni sono diminuiti continuamente durante le prime quattro sessioni, con tutti i valori che si sono stabilizzati a circa 600 millisecondi durante le ultime quattro sessioni. La valutazione dell'indice di accuratezza delle prestazioni rivela che il tasso di primo colpo nelle fasi di coppia sia per gli esperimenti della prima che della seconda fase è stato inferiore a quello delle singole fasi. Un'analisi aggiuntiva degli indici della velocità delle prestazioni mostra che la latenza iniziale nelle fasi di coppia era più breve che in singole fasi e che è stata osservata una differenza tra le condizioni per la latenza leva-pull.Non è stato determinato alcun effetto significativo per il tempo di esecuzione. Con piccole modifiche, questo protocollo può essere applicato per indagare gli effetti della co-azione o dell'agevolazione sociale con specchi o altre situazioni sociali che sono state studiate nell'uomo. Questo protocollo può essere utilizzato per studi cognitivi neurali o comparativi, perché la tendenza all'accuratezza delle prestazioni nei roditori in diverse situazioni sociali non è ancora stata condotta.

Research

JoVE Journal

Behavior

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