同物种相关超声波发声调节大鼠的资源导向探索行为

《Behavioural Brain Research》：Conspecific-Associated Ultrasonic Vocalizations Modulate Resource-Directed Exploratory Behavior in Rats

　　**摘要要点**- 同种个体的存在会重新分配雄性大鼠的资源导向探索行为。- 播放同种个体的叫声可以重现关键的行为变化。- 白噪声掩蔽会减弱活体同种个体所产生的行为效应。- 超声波叫声的特征和叫声组成随社交情境而变化。---## 引言社会性动物可以利用从同种个体处获得的信息来调整自身行为，而无需直接遭遇所有相关的环境刺激。此类社会信息可能通过视觉、嗅觉、触觉或听觉通道传递，并能够影响空间探索、接近行为以及与可用资源的互动[1]、[2]、[3]、[4]。大鼠还可以在有食物和短暂社交接触作为竞争性奖励时，对工具性反应进行分配[5]。在小鼠中，社会获得的信息可以支持观察学习，也可以引导后续的奖励选择[6]、[7]。然而，同种个体相关的听觉信号在跨越物理障碍的情况下，独立贡献于资源导向探索行为的程度仍未被完全理解。在啮齿类动物的社交互动中，超声波叫声（USVs）构成了听觉交流的重要组成部分。大鼠的发声输出和叫声类型分布随社交、奖励相关和探索情境而变化[8]、[9]、[10]、[11]。在小鼠中，发声库、叫声时段结构和时间组织也随正在进行的社交行为和社会性-交配情境而变化[12]、[13]、[14]、[15]。这些依赖情境的差异表明，USVs可能传递与正在进行的行为决策相关的信息。现有的神经解剖学和电生理学证据进一步表明，发声产生受协调的皮层和中脑回路调控，包括投射至导水管周围灰质[16]、[17]、[18]、[19]、[20]、[21]。这些发现为啮齿类动物叫声的依赖情境调节提供了神经基础。然而，此类与情境相关的听觉信号是否能独立贡献于资源导向探索行为的改变，仍不清楚。大鼠播放研究表明，根据叫声类型和测试情境的不同，可引发接近、防御、自主神经、多巴胺能和互惠发声反应[22]、[23]、[24]、[25]、[26]。在小鼠中，雌性的接近行为也可能取决于歌声结构和时间规律性[27]、[28]。近期一项使用相关蔗糖-辣椒素社交引导范式的大鼠研究报告称，播放同种个体USVs所产生的饮水行为与正常Sprague-Dawley引导大鼠存在时所观察到的相当，支持使用资源选择行为来检验USVs介导的社会影响[29]。本研究通过结合非接触活体同种个体暴露、完整全时段听觉播放、自由条件播放对照、宽带白噪声掩蔽、身体重心追踪和序列级声学分析，拓展了这一框架。一个关键的科学问题仍未解决：在缺乏直接身体接触的复杂资源选择情境中，预暴露同种个体的存在是否与竞技场级声学特征、发声库和序列级组织的改变相关？更关键的是，在缺少活体同种个体的情况下，播放同种条件下录制的USVs能否重现与之相关的资源导向探索行为的变化，以及听觉掩蔽是否能减弱这些行为变化？为检验这些问题，我们将蔗糖-辣椒素双重选择范式与行为追踪、基于DeepSqueak的声学分析、完整全时段播放和宽带白噪声掩蔽相结合。我们评估了自由条件和同种条件下资源导向探索、声学特征、叫声类别组成和序列级组织。---## 各章节片段### 实验动物与饲养共使用16只健康成年雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠（200–250 g），购自桂林医科大学动物实验中心。仅纳入雄性大鼠以减少与卵巢激素周期性波动相关的行为和声学变异性。为维持正常社交互动并避免单独饲养带来的社交隔离，所有大鼠以每笼8只的密度群养。饲养笼……### 预暴露同种个体的存在改变了测试大鼠的资源导向探索行为为评估非接触的预暴露同种个体是否存在改变了资源导向探索行为，我们建立了一个含有10%蔗糖溶液和0.02%辣椒素溶液的双重选择竞技场。行为指标在自由组（单只大鼠在竞技场中探索3分钟）与同种组（预暴露的同种个体被限制在中央围栏内）之间进行比较。饮水次数、区域占用率、运动轨迹和……### 讨论本研究确定了同种个体相关的超声波叫声作为非接触式社会调节资源导向探索的功能性组成部分。在预暴露同种个体存在的情况下，大鼠从以蔗糖集中的行为模式转向更广泛的探索分配，蔗糖导向的次数减少、蔗糖区域占用时间缩短，同时辣椒素导向的次数增加、辣椒素区域占用时间延长。这种行为……### 在稿件撰写过程中使用生成式人工智能和人工智能辅助技术的声明在本工作的准备和修改过程中，作者使用了OpenAI ChatGPT来辅助英语编辑、提高清晰度和组织结构，以及检查全文的一致性。使用此工具后，作者根据需要审查和编辑了内容，并对已发表文章的内容承担全部责任。### 资助本工作得到中国大学生创新创业训练计划（项目编号：202510601027和202410601001S）、广西高校中青年骨干教师基础研究能力提升项目（编号：2024KY0522）以及广西高等教育教学改革项目（编号：2024JGA286）的资助。### CRediT作者贡献声明**苏新翔**：监督、软件、资源。**陈新蓉**：监督、软件、资源。**谢琳**：监督、软件、资源。**凌炳煜**：监督、软件、资源。**黄文宇**：监督、软件、资源。**谢百红**：监督、软件、资源。**罗海秋**：撰写—审阅与编辑、监督、软件、资源。**黄银超**：撰写—审阅与编辑、撰写—初稿、软件、资源、方法学、形式化分析、数据整理。**吴臻**：### 利益冲突声明作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本文所报告的工作。### 致谢我们感谢所有为本研究做出贡献并在数据分析和稿件准备方面提供帮助的个人。我们也真诚感谢编辑和审稿人的建设性评论和富有洞察力的反馈。#### 利益冲突作者声明不存在竞争性经济或非经济利益。---黄银超 | 罗海秋 | 谢百红 | 黄文宇 | 凌炳煜 | 谢琳 | 陈新蓉 | 苏新翔 | 吴臻