ラットが長期のパブロフ恐怖条件づけ中に嫌悪的な44 kHz超音波発声を発する

Core Concepts

ラットは長期の恐怖条件づけ中に、これまで知られていなかった高周波の長い単調な44 kHz超音波発声を発する。これらの発声は、ラットの広範な発声レパートリーの一部を成し、ストレスや不安などの負の情動状態を伝達する可能性がある。

Abstract

本研究では、ラットが長期の恐怖条件づけ中に、これまで知られていなかった新しい種類の超音波発声を発することを示した。これらの発声は、従来の22 kHz発声よりも高い周波数帯域(35-50 kHz)にあり、長く単調な特徴を持つ。
実験では、ウィスター系ラットとSHRラットを用いて、10回の恐怖条件づけを行った。その結果、ラットの53匹中32匹が44 kHz発声を示した。これらの発声は、条件づけの後半(5-10回目の試行)で増加し、22 kHz発声を部分的に置き換えるようになった。44 kHz発声は、凍結行動と関連しており、22 kHz発声よりも高い割合で観察された。
さらに、44 kHz発声は22 kHz発声と密接に関連しており、両者は長い単調な嫌悪的発声の一つのスーパータイプを成すことが示唆された。発声の周波数比は約1.5倍(22 kHz vs. 44 kHz)であり、この比は音楽理論でも知られる完全5度の関係に相当する。
二つの独立した手法によるクラスタリング分析からも、44 kHz発声は22 kHz発声や50 kHz発声とは明確に区別される独立した発声タイプであることが確認された。
発声のPlayback実験の結果、44 kHz発声は22 kHz発声と類似した生理的・行動的反応を引き起こすことが示された。一方で、50 kHz発声に対する反応とは中間的な性質を示した。これらの結果は、ラットが44 kHz発声を通して、より強い負の情動状態を伝達している可能性を示唆している。
今後、44 kHz発声の機能や意義について、さらなる研究が必要とされる。しかし本研究は、ラットの発声レパートリーにこれまで知られていなかった新しい発声タイプが存在することを明らかにした点で重要な意義を持つ。

Stats

ウィスター系ラットの10回の恐怖条件づけ実験において、44 kHz発声は全発声の7.5%を占めた。
ラットの89.1%が22 kHz発声を、69.6%が44 kHz発声を示した。
44 kHz発声は、条件づけの後半(5-10回目の試行)で最も多く観察された(最大19.4%)。

Quotes

「ラットは、これまで知られていなかった新しい種類の長く単調な高周波の嫌悪的発声を示す」
「44 kHz発声は、22 kHz発声と密接に関連しており、両者は長い単調な嫌悪的発声の一つのスーパータイプを成す」
「44 kHz発声は、ラットの広範な発声レパートリーの一部を成し、ストレスや不安などの負の情動状態を伝達する可能性がある」

Key Insights Distilled From

Rats emit aversive 44-kHz ultrasonic vocalizations during prolonged Pavlovian fear conditioning

by Olszynski,K.... at www.biorxiv.org 04-08-2023

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.04.06.535936v2

Deeper Inquiries

ラットの44 kHz発声は、どのような生理学的・神経生物学的メカニズムによって生み出されているのか?

44 kHz発声は、ラットの情動状態を反映する重要な指標であり、その生理学的メカニズムは複雑です。この種の高周波発声は、ラットの脳内の特定の神経回路や神経伝達物質の活性化に関連しています。具体的には、視床下部や扁桃体などの脳の領域が関与しており、恐怖やストレスなどの負の情動状態に応答して活性化される可能性があります。また、これらの発声は、自律神経系の活動やホルモン分泌などの生理学的変化とも関連している可能性があります。さらに、遺伝子発現の変化やシナプスの可塑性など、神経細胞レベルでの変化も考えられます。

ラットの44 kHz発声は、どのように情動状態を反映しているのか、他の行動指標との関係は?

44 kHz発声は、ラットの情動状態を反映する重要な指標であり、特に恐怖やストレスなどの負の情動状態に関連しています。実験結果から、44 kHz発声は恐怖条件付けの際に特に多く観察され、凍結行動と関連していることが示されています。また、44 kHz発声は、他の行動指標とも関連しており、特に心拍数の変化などの生理学的反応と関連しています。さらに、44 kHz発声は、他の種類のウルトラソニックコールと比較して、異なる行動応答を引き起こす可能性があります。

ラットの発声レパートリーにおける44 kHz発声の進化的・適応的意義は何か?

ラットの発声レパートリーにおける44 kHz発声の進化的・適応的意義は、まだ完全に理解されていませんが、いくつかの仮説が提唱されています。一つの仮説は、44 kHz発声が他のラットに対して恐怖やストレスなどの負の情動状態を伝達するために進化した可能性があるというものです。このような高周波の発声は、他の個体に対して警告や危険を知らせるために重要な役割を果たすかもしれません。また、44 kHz発声が特定の状況でのみ観察されることから、特定の状況や環境での適応的な行動の一部として進化してきた可能性も考えられます。さらなる研究が進むことで、44 kHz発声の進化的・適応的な意義についてより深く理解されることが期待されます。