Vokální a behaviorální repertoár laboratorního potkana při heterospecifické hře s člověkem

Bc. Mariia Radchenko

Master's thesis

Vocal and behavioural repertoire in interspecies play of laboratory rats with humans

Abstract:

Laboratorní potkan (Rattus norvegicus) je neocenitelným modelem chování savců, protože vykazuje komplexní chování a je ideálně vhodný pro behaviorální experimenty. Potkani vykazují bohatou vokální produkci v ultrazvukovém pásmu a z tohoto důvodu se tento druh často používá jako nástroj pro zkoumání komunikačních systémů. Cílem naší práce bylo zjistit souvislost mezi chováním laboratorních potkanů při taktilní hravé interakci s člověkem zvanou „tickling“ nebo „lechtání“ a bioakustickou charakteristikou ultrazvukových vokalizací (USV) vydávaných potkany v průběhu této hry. Snažili jsme se také zjistit, zda ontogenetická zkušenost hry ovlivňuje vztah mezi ultrazvuky vydávanými potkany a jejich chováním. V rámci našeho výzkumu bylo 18 potkanů plemene Long-Evans (LE) náhodně rozděleno do tří skupin (kontrolní, sociálně redukovaná a kinematicky redukovaná) po 6 jedincích. Potkani LE v kontrolní skupině si mohli hrát s partnerem stejného plemene 1 hodinu denně. Potkani ve skupině se sníženou sociální interakci byli spárováni s potkanem plemene Fischer-344 (F-344), u kterého bylo v předchozích studiích prokázáno méně sociálních interakcí než u potkanů LE. Potkani LE v kinematicky redukované skupině si mohli hrát s partnerem stejného plemene v kleci se sníženým stropem tak, aby nemohli plně vykonávat typické pohyby při herních interakcích. Kromě toho experimentátoři po dobu 10 dnů napodobovali s potkany jejich sociální hru „rough-and-tumble“ neboli hravé souboje pomocí heterospecifické hry „tickling“. Za tímto účelem byli potkani umístěni do speciálního herního boxu. Experimentátor nechával volně viset jednu ruku na 15 sekund doprostřed boxu a případně s ní pomalu pohyboval, pokud ji potkan sledoval. V následujících 15 sekundách ruka postupně lechtala potkana na zátylku, převrátila ho na záda, lechtala ho na břiše a tuto sérii úkonů opakovala. Lechtání trvalo 2 minuty, pote bylo ukončováno a potkan byl vrácen do jeho domovské klece. Bylo zjištěno, že některé USV potkanů jsou skutečně spojeny s určitými typy chování během hry „tickling“. Také bylo potvrzeno, že vztah mezi různými behaviorálními prvky hry a typy vokalizací u potkanů během této hry je modifikován herní zkušeností v průběhu jejich ontogeneze. Výsledky naznačují, že potkani z kinematicky redukované skupiny, ve srovnání s kontrolními potkany vydávali méně určitých podtypů USV. Potkani z této skupiny vydávali také obecně méně USV při různých behaviorálních prvcích spojených s hrou ve srovnání s kontrolními potkany. Z hlediska welfare mohou tyto výsledky sloužit jako nástroj pro lepší pochopení potřeb zvířat. Některá data a výsledky této diplomové práce byly zahrnuty do dvou publikovaných vědeckých článků, jejichž jsem spoluautorkou a které jsou uvedeny ve zvláštní příloze na konci diplomové práce.

Abstract:

The laboratory rat (Rattus norvegicus) is an invaluable model of mammalian behaviour because it exhibits complex behaviours and is ideally suited for behavioural experiments. Rats exhibit rich vocal production in the ultrasonic range and for this reason this species is often used as a tool for investigating communication systems. The aim of our work was to investigate the relationship between the behavior of laboratory rats during a tactile playful interaction with humans called „tickling“ and the bioacoustic characteristics of the ultrasonic vocalizations (USV) emitted by the rats during this play. We also tried to determine whether the ontogenetic experience of play influences the relationship between the ultrasounds emitted by rats and their behavior. In our study, 18 Long-Evans (LE) rats were randomly divided into three groups (control, socially reduced and kinematically reduced) of 6 individuals each. LE rats in the control group were allowed to play with a partner of the same breed for 1 h per day. Rats in the socially reduced group were paired with a Fischer-344 (F-344) rat, which has been shown in previous studies to have fewer social interactions than LE rats. LE rats in the kinematically reduced group were allowed to play with a partner of the same breed in a cage with a lowered ceiling so that they could not fully execute typical movements during play interactions. In addition, for 10 days, the experimenters mimicked with the rats their social game „rough-and-tumble“ or playful fighting using a heterospecific game „tickling“. For this purpose, the rats were placed in a special game box. The experimenter let one hand hang freely in the middle of the box for 15 seconds and moved it slowly if the rat followed it. In the following 15 seconds, the hand successively tickled the rat on the back of the neck, rolled it over onto its back, tickled its belly, and repeated this series of actions. The tickling lasted for 2 minutes, after which it was terminated and the rat was returned to its home cage. It has been found that some rat USVs are indeed associated with certain types of behavior during the „tickling“ game. It was also confirmed that the relationship between different behavioural elements of the game and the types of vocalizations in rats during this game is modified by the game experience during their ontogeny. The results suggest that rats from the kinematically reduced group, compared to control rats, emitted fewer of certain subtypes of USVs. Rats from this group also emitted fewer USVs in general during various behavioral elements associated with play compared to control rats. From a welfare perspective, these results may serve as a tool to better understand the needs of the animals. Some of the data and results of this thesis have been included in two published scientific papers, which I co-authored and which are listed in a separate appendix at the end of the thesis.

Keywords

ultrazvuková vokalizace, mezidruhová hra, lechtání, ontogeneze, hravé chování

Keywords

playful behaviour, ultrasonic vocalization, interspecies play, tickling, ontogeny

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 4. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 23. 5. 2024
• Supervisor: doc. RNDr. Marek Špinka, CSc.
• Reader: František Sedláček, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Animal Health and Welfare Management