Development of non-invasive measurements of emotion in laboratory animals.

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K03390
• Research Institution: Hiroshima International University
• Principal Investigator: 菱村 豊 広島国際大学, 健康科学部, 教授 (90293191)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: マウス / 皮膚温 / 超音波発声

Outline of Annual Research Achievements

マウスの情動を非侵襲的に測定するために、行動データ（ビデオ解析）に加え、顔の表情（ビデオ解析）、超音波発声（高周波音専用マイクで録音した発声のスペクトラム分析）、皮膚温（赤外線サーモグラフィー）を同時継時的に分析することを特徴とする研究である。昨年度に引き続き、近交系であるC57BL/6Nとハイブリッド系統のCD2F1とのオスを被験体として用いた。また社会的接触場面（同性または異性刺激個体が後から提示される）の条件統制のため、新たにアクリル製のコミュニケーションボックスを使用し、直接刺激個体とは接触できない状態で実験を行った。その結果、超音波発声に関しては、昨年度の観察結果とは異なり、CD2F1よりもC57BL系統の方が発声が多く、オスからメスへの発声も多かった。このことはコミュニケーションボックスという装置の影響や発声頻度の個体差の影響が考えられ、更なる検討が必要である。皮膚温に関しては、同性であるオスが提示された場合の方がメスが提示された場合よりも一貫して温度上昇が見られ、よりストレス状態にあることが推察される。ただし今年度もコロナ禍の影響から各系統雌雄3匹ずつしか実験を実施できず、これらの結果は統計的検討をするまでに至らなかった。表情の分析については分析できる解像度のデータが得られなかった。最近発表された他のマウスの表情研究では、被験体の身体を固定して撮影しており、実験装置のさらなる工夫を検討している。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

今年度は実験条件をより統制するために、2匹のマウスが直接接触することはできないが、匂いや姿は観察できる透明アクリル製のコミュニケーションボックスを導入して実験を行った。防音室内に設置したボックスの一方に被験体を入れ5分間、上からのビデオ撮影による行動観察、横からのビデオ撮影による表情観察、マイクによる超音波発声の録音、赤外線サーモグラフィーによる皮膚温測定を行った。その後、隣のボックスに同性または異性の刺激個体を入れ、さらに5分間観察測定を行い、時間軸をそろえてそれぞれのデータを解析した。被験体としては、C57BL/6NとCD2F1の2系統のマウス雌雄3匹ずつを用いて、36通りの組み合わせで社会的接触場面を設定した。その結果、昨年度の結果とは異なり、異性への超音波発声が多いことや、C57BLの方がCD2F1より発声が多いことが示された。この結果の違いは、被験体と刺激個体との直接接触出来るかどうかが関係している可能性や、発声頻度には個体差がある可能性などが考えられる。しかしコロナ禍の学生入室制限により実験回数が十分に確保できず、統計的分析もできていないため、今後さらなる検討が必要である。皮膚温に関しては、同性であるオスが提示された場合の方がメスが提示された場合よりも一貫して温度上昇が見られた。この結果は、類似の先行研究結果と一貫性があり、オスが提示された場合に被験体マウスはより強いストレスを経験していると考えられる。表情の分析については、ビデオカメラの記録画素数やフレームレートを様々に変えて観察をしてみたが、表情分析に充分な質のデータは得られなかった。マウスの表情について検討した最近の研究では、被験体の身体を固定した上で、2光子励起法による撮影を行っており、本研究でも実験装置のさらなる工夫が必要だと考えられる。

Strategy for Future Research Activity

今後の研究の方向性としては、統計的検定を実施するのに十分なデータ収集を優先的に計画する。そのために検討課題を以下の3場面に絞り集中的に実験を実施する。C57BL/6Nマウスの社会的接触場面（未知の同性または異性の提示）、ポジティブ感情を生むと報告のあるくすぐり刺激の提示場面、ネガティブ感情を生む嫌悪刺激の提示場面（学習心理学実験でよく用いられている塩化リチウムの腹腔内投与による内臓不快感）の三種類の場面である。また実験実施者の操作技能習得を容易にするため、3台のコンピュータを接続して行っていた実験を1台のコンピュータで実施できるように、データの同時並列取得が可能な高性能のコンピュータを導入する。またこれまでに測定したデータ分析も加速させるためにデータ収集用とは別のコンピュータも導入し、実験協力者に参加してもらいながら作業を進める。一方表情データの収集については、先行研究のような2光子励起法による撮影や機械学習を用いた表情分析などはすぐに導入できないので、すでにある機器を使いながら何らかの結論が得られる記録・分析方法を引き続き検討していきたいと考えている。

Causes of Carryover

コロナ感染症の影響から、教員・学生の大学入校が制限され、実験とデータ解析とが十分に行うことができなかった。また学会発表は国内、国外ともに実施できなかった。それらの理由から、研究費使用の差額が生じた。次年度は研究期間を延長して実施する期間のため、実験作業を簡略化効率化したり、実験協力者のサポートも得ながら、何らかの結論が得られるように研究を鋭意進めていく。