Ultraschallvokalisationen bei Laborratten: Verhalten, Pharmakologie und neuronale Korrelate
Final Report Abstract
Ratten und Mäuse stellen die beiden Gattungen dar, die international am häufigsten in den Verhaltensneurowissenschaften untersucht werden, sei es im grundlagenwissenschaftlichen Bereich oder bei präklinischen Modellen psychiatrischer und neurologischer Erkrankungen (wie Angst, Depression, Autismus, Sucht, Morbus Parkinson). Diese weite wissenschaftliche Verbreitung macht es notwendig, dass man die Besonderheiten dieser Spezies sehr gut versteht, insbesondere im Verhalten und dessen neurobiologischen Grundlagen. So ist zwar seit den 50er Jahren des 20. Jahrhundert bekannt, dass Mäuse und Ratten im Ultraschallbereich, d.h. in Frequenzbereichen oberhalb der menschlichen Wahrnehmung, Rufe aussenden können, doch blieb vieles bezüglich der Funktionen und Mechanismen dieser Ultraschallrufe lange unklar. Technische Entwicklungen haben es inzwischen aber nicht nur wenigen Spezialisten möglich gemacht, solche Rufe a) exakt zu messen und zu quantifizieren und b) solche Signale auch mittels Playbacktechnik darbieten zu können. Ultraschallmessungen bei Nagern sind daher inzwischen international sehr verbreitet und die derzeit vorherrschenden Theorien besagen (vereinfacht), dass bestimmte Rufklassen a) als Indikatoren des affektiven und motivationalen Zustands dienen können, und/oder b) verschiedene kommunikative Funktionen haben, z.B. als positives soziales Signal unter Artgenossen. Eine der wichtigen und auch erfolgreich durchgeführten Aufgaben des Projektes war es denn auch, ein Testparadigma zu entwickeln, mit dem mittels Playbacktechnik die Effektivität bestimmter Rattenrufe als Warnsignal (sogenannte 22-kHz-Rufe) oder als Annäherungssignal (sogenannte 50-kHz-Rufe) unter experimentell kontrollierten Bedingungen untersucht werden kann, und diese Technik dann sowohl für Verhaltensuntersuchungen als auch psychopharmakologische und neurobiologische Untersuchungszwecke einzusetzen, die diverse Hinweise für die Rolle verschiedener limbischer Hirnstrukturen (wie Nucleus accumbens und Amygdala) und Neurotransmitter (Dopamin, endogene Opiate, Acetylcholin) erbrachten. Weiterhin konnte in einer Reihe von Untersuchungen gezeigt werden, dass Ultraschallrufe sehr stark von genetischen Faktoren, bestimmten Vorerfahrungen und situativen Merkmalen abhängen und dass individuelle Unterschiede z.B. in Krankheitsmodellen nicht nur als Outcome-Maße dienen können, sondern auch als Prädiktoren (Vulnerabilität, Resistenz). Auf Basis dieser und nachfolgender Arbeiten ist es der Arbeitsgruppe gelungen, sich prominent in der internationalen verhaltensneurowissenschaftlichen Fachszene zu etablieren; unter anderem veranstaltet die Arbeitsgruppe seit 2012 in 2-jährigem Abstand international besuchte Kurse für Doktoranden und Postdoktoranden (Social Neuroscience in Rodents: Behavior and Communication from Pups to Adults), die Ultraschallrufe bei Ratten und Mäusen als Schwerpunkt haben.
Publications
- (2007) Situational factors, conditions and individual variables which can determine ultrasonic vocalizations in male adult Wistar rats. Behavioural Brain Research, Vol. 182. 2007, Issue 2 (Special Issue: Mammalian Vocalization: Neural, Behavioural, and Environmental Determinants), pp. 208–222.
Schwarting R.K.W., Jegan N., Wöhr M.
(See online at https://dx.doi.org/10.1016/j.bbr.2007.01.029) - (2007) Ultrasonic communication in rats: Can playback of 50-kHz calls induce approach behavior? PLoS ONE, Vol. 2 (12)2007, e1365.
Wöhr M., Schwarting R.K.W.
(See online at https://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0001365) - (2008) Biopsychologie von Emotionen im Tiermodell am Beispiel von Angst und Furcht. In: Experimentelle Emotionspsychologie. Methodische Ansätze, Probleme, Ergebnisse. Janke W., Schmidt-Daffy M., Debus G. (Hrsg). Pabst Science Publishers, Lengerich, 2008, pp.849-866.
Schwarting R.K W.
- (2008) Effects of experience and context on 50-kHz vocalizations in rats. Physiology & Behavior, Vol. 93. 2008, Issues 4–5, pp. 766–776.
Wöhr M., Houx B., Schwarting R.K.W., Spruijt B.
(See online at https://dx.doi.org/10.1016/j.physbeh.2007.11.031) - (2008) Effects of genetic background, gender, and early environmental factors on isolation-induced ultrasonic calling in mouse pups: An embryo-transfer study. Behavior Genetics, Vol. 38. 2008, Issue 6, pp 579-595.
Wöhr M., Dahlhoff M., Wolf E., Holsboer F., Schwarting R.K.W., Wotjak C.T.
(See online at https://dx.doi.org/10.1007/s10519-008-9221-4) - (2008) Maternal care, isolation-induced infant ultrasonic calling, and their relations to adult anxiety-related behavior in the rat.
Behavioral Neuroscience, Vol 122. 2008, Issue 2, pp. 310-330.
Wöhr M., Schwarting R.K.W.
(See online at https://dx.doi.org/10.1037/0735-7044.122.2.310) - (2008) Playback of 22-kHz and 50-kHz ultrasonic vocalizations induces differential c-fos expression in rat brain.
Neuroscience Letters, Vol. 435. 2008, Issue 1, pp. 17–23.
Sadananda M., Wöhr M. & Schwarting R.K.W.
(See online at https://dx.doi.org/10.1016/j.neulet.2008.02.002) - (2008) Ultrasonic calling during fear conditioning in the rat: No evi-dence for an audience effect. Animal Behaviour, Vol. 76. 2008, Issue 3, pp. 749–760.
Wöhr M., Schwarting R.K.W.
(See online at https://dx.doi.org/10.1016/j.anbehav.2008.04.017) - (2009) New insights into the relationship of neurogenesis and affect: Tickling induces hippocampal cell proliferation in rats emitting appetitive 50-kHz ultrasonic vocalizations. Neuroscience, 163: 1024-1030
Wöhr M, Kehl M, Borta A, Schänzer A, Schwarting RKW & Höglinger GU
- (2009) Ultrasonic communication in rats: Effects of morphine and naloxone on vocal and behavioral responses to playback of 50-kHz vocalizations. Pharmacology, Biochemistry and Behavior, 94: 285-295
Wöhr M & Schwarting RKW
- (2009). Effects of altricial pup ultrasonic vocalization on maternal behavior. In: Handbook of Mammalian Vocalization. An Integrative Neuroscience Approach. Brudzynski SM. (Ed.). Elsevier, 2009, pp. 159-166.
Wöhr M., Oddi D., D’Amato F,R.
- (2010) Alpha-synuclein deficiency affects brain Foxp1 expression and ultrasonic vocalization. Neuroscience, 166: 785-795
Kurz A, Wöhr M, Walter M, Bonin M, Auburger G, Gispert S & Schwarting RKW
- (2010) Ultraschallkommunikation bei Nagern und ihre Bedeutung für Modelle neuropsychiatrischer Erkrankungen (also available in English: Rodent ultrasonic commu-nication and its relevance for models of neuropsychiatric disorders). NeuroForum, Jg.16.2010, Nr. 4, S. 248-258.
Wöhr M., Schwarting R.K.W.
- (2010) Using bedding in a test environment critically affects 50-kHz ultrasonic vocalizations in laboratory rats. Pharmacology Biochemistry and Behavior, 96: 251-259
Natusch C & Schwarting RKW
- (2011) Lack of social exploratory activation in male μ-opioid receptor KO mice in response to playback of female ultrasonic vocalizations. Social Neuroscience, 6: 76-87
Wöhr M, Moles A, Schwarting RKW & D'Amato FR
- (2012) 50-kHz calls in rats: effects of MDMA and the 5-HT1A receptor agonist 8-OH-DPAT. Pharmacology Biochemistry and Behavior, 101: 258-264
Sadananda M, Natusch C, Karrenbauer B & Schwarting RKW
(See online at https://doi.org/10.1016/j.pbb.2012.01.012) - (2012) Enhanced production of affective ultrasonic vocalizations during fear learning in adult male rats exposed to maternal immune activation. Journal of Psychiatric Research 46: 1199-1205
Yee N, Schwarting RKW, Fuchs E & Wöhr M
- (2012) Juvenile stress potentiates aversive 22-kHz ultrasonic vocalizations and freezing during auditory fear conditioning in adult male rats. Stress 15: 533-544
Yee N, Schwarting RKW, Fuchs E & Wöhr M
(See online at https://doi.org/10.3109/10253890.2011.646348) - (2012) Testing social acoustic memory in rats: Effects of stimulus configuration and long-term memory on the induction of social approach behavior by appetitive 50-kHz ultrasonic vocalizations. Neurobiology of Learning and Memory 98: 154-164
Wöhr M & Schwarting RKW
(See online at https://doi.org/10.1016/j.nlm.2012.05.004) - (2012). Ultrasonic communication in rats: Insights from playback studies. In: Proceedings of Measuring Behavior 2012: 8th International Conf. on Methods and Techniques in Behavioral Research, Utrecht, August 28-31, 2012, pp. 143-148.
Seffer D., Schwarting R.K.W., Wöhr M.
