title: Playback of ultrasonic vocalizations in rats: habituation, response calls, and drug effects
title: Playback von Ultraschallvokalisationen bei Ratten: Gewöhnungseffekte, Antwortrufe und Substanzwirkungen
titleType: AlternativeTitle
Creators: name: Berz, Annuska C.
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2022
Subjects: subject: Ultraschallkommunikation
subject: rats
subject: Verhaltensneurowissenschaft
subject: ultrasonic vocalizations
subject: Dopamin
subject: psychology
subject: habituation
subject: Ratten
subject: dopamine
subject: state
subject: Gewöhnungseffekte
subject: Sozialverhalten
subject: Antwortrufe
subject: social behavior
subject: reciprocal communication
subject: Playback
subject: Psychologie
subject: behavioral neuroscience
subject: Playback-Versuche
subject: Psychology
subject: FOS: Psychology
subject: Zustands-Abhängigkeit
subject: Reziproke Kommunikation

description: Rats are highly social animals. They have developed a variety of social behaviors including communication via so-called ultrasonic vocalizations (USV). Among these USV, two types can be distinguished in juvenile and adult rats. Appetitive 50-kHz USV are thought to represent a positive affective state, whereas aversive 22-kHz USV are supposed to depict a negative affective state. Playback of positive 50-kHz USV induces an approach behavior in rats as seen by their approach behavior to the sound source. Previous studies have shown that this behavior is only detectable during the first presentation, whereas a quick habituation towards 50-kHz USV results in the rats not approaching the 50-kHz USV playback a second time, even after several days. This habituation phenomenon seems to rely on learning and memory mechanisms. However, its underlying mechanisms have been studied scarcely so far. This dissertation revealed three factors influencing the habituation phenomenon. First, habituation was dependent on stocks. It was only present in Wistar but not Sprague-Dawley rats. Second, habituation could be prevented with treatment of the dopaminergic agonist d-amphetamine before the second 50-kHz USV playback. Third, habituation was state-dependent. It was shown that when the pharmacologically induced internal state changed between the two playbacks, no habituation occurred. Furthermore, the reciprocal nature of USV was investigated in this dissertation. Calls in response towards 50-kHz USV playback had been reported before, but this dissertation is the first to characterize response calls. We showed that response calls towards 50-kHz playback are around frequencies of 30 kHz, have a rather short duration of 0.3 s and hardly any frequency modulation. These parameters resemble aversive 22-kHz calls, which are unlikely to be found in an appetitive paradigm as the 50-kHz USV playback. Feasible functions of these response calls might be a frustrated state due to expectation violation after playback, appeasement calls to pacify the potential play partner indicated by the playback, or they might serve as social contact calls to establish proximity. Taken together, the findings of this dissertation shed light on the reciprocal nature of USV communication indicated by response calls towards 50-kHz USV playback and present possible mechanisms how to overcome the habituation phenomenon. This provides tools to further investigate neurodevelopmental disorders where communication and social behavior is impaired, such as autism spectrum disorder or the Angelman Syndrome, as well as affective disorders.
description: Ratten sind äußerst soziale Tiere. Dadurch haben sie eine Vielzahl von Sozialverhalten entwickelt, unter anderem die Kommunikation mittels so genannter Ultraschallvokalisationen (USV). Bei diesen USV können in juvenilen und erwachsenen Tieren zwei Klassen unterschieden werden. Appetitive 50-kHz USV sind wahrscheinlich der Ausdruck eines positiven affektiven Zustandes, wohingegen aversive 22-kHz USV womöglich einen negativen affektiven Zustand darstellen. Playback von positiven 50-kHz USV induzieren ein Annäherungsverhalten bei Ratten, was durch die Annäherung an die Schallquelle zu verzeichnen ist. Frühere Studien haben gezeigt, dass dieses Annäherungsverhalten nur während eines ersten Playbacks zu sehen ist, wohingegen eine schnelle Gewöhnung an 50-kHz USV stattfindet, sodass die Ratten sich dem 50-kHz USV Playback kein zweites Mal nähern, auch nicht Tage später. Dieses Gewöhnungs-Phänomen scheint auf Lern- und Gedächtnismechanismen zu beruhen. Jedoch wurden die zugrundeliegenden Mechanismen bisher kaum untersucht. Diese Dissertation zeigte drei Faktoren, die das Gewöhnungs-Phänomen beeinflussen. Erstens, ist die Gewöhnung abhängig vom Rattenstamm. Sie war nur in Wistar, jedoch nicht in Sprague-Dawley Ratten zu verzeichnen. Zweitens, konnte die Gewöhnung mittels Behandlung des dopaminergen Agonisten d-Amphetamin vor dem zweiten 50-kHz USV Playback verhindert werden. Drittens, ist die Gewöhnung abhängig vom Zustand der Tiere. Es konnte gezeigt werden, dass die pharmakologische Induktion eines inneren Zustandes die Gewöhnung verhinderte, soweit sich der Zustand zwischen den beiden Playbacks unterschied. Zusätzlich wurde die Wechselwirkung von USV in dieser Dissertation untersucht. Rufe als Antwort auf das 50-kHz USV Playback wurden zwar schon früher berichtet, jedoch ist diese Dissertation die erste, die die Charakteristiken dieser Antwortrufe genauer beschreibt. Es konnte gezeigt werden, dass Antwortrufe gegenüber 50-kHz Playback Frequenzen von etwa 30 kHz besitzen, eine eher kurze Dauer von 0.3 s haben und kaum Frequenzmodulationen aufweisen. Diese Parameter ähneln aversiven 22-kHz Rufen, welche unwahrscheinlich in appetitiven Paradigmen wie dem 50-kHz USV Playback zu finden sein sollten. Mögliche Funktionen dieser Antwortrufe könnten ein frustrierter Zustand sein, der durch die Erwartungsverletzung nach dem Playback zustande kommt. Weitergehend könnten sie der Beschwichtigung eines potentiellen Spielpartners, angezeigt durch das Playback, dienen. Darüber hinaus könnten Antwortrufe auch als soziale Kontaktrufe dienen, um Nähe herzustellen. Zusammengefasst zeigen die Ergebnisse dieser Dissertation die Wechselwirkung von USV Kommunikation, dargestellt durch Antwortrufe gegenüber 50-kHz USV Playback. Außerdem werden Möglichkeiten aufgezeigt, welche Mechanismen das Phänomen der Gewöhnung überwinden können. All dies bietet Perspektiven, um Entwicklungsstörungen mit eingeschränkter Kommunikation und Sozialverhalten, wie Autismus-Spektrum-Störungen oder das Angelman-Syndrom, so wie affektive Störungen zu untersuchen.