超声波 vocalizations(USVs)是啮齿类动物特有的具有交流和生理价值的信号[1], [2], [3], [4], [5]。幼鼠在断奶前阶段会发出USVs[2],通常是对隔离痛苦的反应[4], [6]。这些由隔离诱发的叫声能够引发母性照料行为,包括搜寻和找回被分离的幼崽[5], [7], [8]。幼鼠USV的发出率与幼崽的焦虑水平有关[9], [10],其表达受到早期生活应激[11], [12], [13]和药物治疗[14], [15], [16]的调节。早期发育阶段的USV模式与多种行为结果有关,包括条件性恐惧反应[17]、青春期的社交互动[13]和成年后的类焦虑行为[18]。鉴于早期USV模式与后续行为结果相关[17], [18],明确早期生活应激如何影响其出生后成熟过程,对于理解这些发声在应激相关神经发育中的作用至关重要[19]。研究早期生活应激如何影响哺乳动物物种间交流信号的成熟,可能有助于深入了解导致社交功能障碍和易患精神障碍的神经发育机制[20], [21], [22]。特别是,应激是广泛改变大鼠幼崽发声信号的发育进程,还是仅对特定声学特性产生选择性影响,目前仍不清楚。在此,我们追踪了Wistar大鼠在出生后两周内经历重复性母鼠分离(MS)应激后幼崽的USV。我们调查并表征了USV的各种特性,确定了沿发育轨迹出现的MS诱导的声学特征变化。
由隔离诱发的大鼠幼崽USV是动态的,并在早期出生后发育过程中呈现系统性变化。这些叫声并非均匀一致的,也不一定是反射性的,它们在声学和时间特征方面表现出有结构的改变,如频率、持续时间和频率调制,这些特征在不同的发育阶段出现[4], [23], [24], [25]。低频、长持续时间的叫声倾向于主导早期出生后阶段,而高频和频率调制的叫声则在发育后期出现[26],表明发声产生的复杂性不断增加。这些变化可能反映了参与发声运动控制的喉部、呼吸和神经系统的成熟[27], [28], [29]。啮齿类动物USV的时序和结构也可能与感觉系统的发展相一致,例如母鼠和幼崽的听觉调谐,这些感觉系统调节叫声的交流显著性和有效性[30], [31]。重要的是,USV的发育模式并非固定不变的;它受到母鼠照料、环境条件和早期生活应激等外部因素的影响[32]。即时的感觉(温度、嗅觉、触觉)体验调节USV的发出率[33], [34], [35],而实验操作,如母鼠分离或药物暴露,已被证明会改变啮齿类动物由隔离诱发的USV发出率、出现时间、频谱特征以及特定叫声类别的出现[11], [36], [37], [38], [39], [40]。虽然其中一些影响已以广泛的声学变化加以描述,但目前尚不清楚早期生活应激是干扰了幼崽USV亚型的成熟与多样化,还是在出生后发育期间仅对选择性声学参数产生影响。理解早期生活应激如何以及在何时影响幼崽USV的发育模式和结构特征——这些应激也与后续社交行为的改变[41], [42], [43]以及神经、认知和情感结果[44], [45], [46], [47], [48]相关——需要在出生后发育期间进行详细的声学和时间分析。
本研究调查了Wistar大鼠在出生后两周内经历重复性母鼠分离后,由隔离诱发的幼崽USV。我们旨在表征幼崽发声的规范性发育轨迹,并确定早期生活应激是否改变了该轨迹的特定组成部分。除评估USV的整体发出率和单次会话内的时间模式外,我们还考察了跨发育阶段的详细频谱-时间特征,分析了频率分布,并分别评估了在出生后第11天(PND)后出现的低频和高频叫声。最后,基于声学特征进行聚类分析[49],我们确定了三种不同的USV类型,以评估母鼠分离是否影响了特定叫声类别的出现或结构特征。