Ultrasonic communication in mice: relevance in neuroscience

Mice emit ultrasonic vocalizations (USVs) to communicate each other in different social conditions: pups maternal separation, juveniles play, adults mating and social investigation. USVs can be acquired by means of specific tools and later analyzed on the base of both quantitative and qualitative parameters using manual or automated systems of calls classification. In recent years, the relevance of USVs has been consolidated as a valid tool for behavioral analysis of mice in both the context of ethological studies and in the field of studies of pathologies, expecially those characterized by deficits in communication as neurodevelopmental disorders (NDDs) and autism spectrum disorders. Indeed, altered ultrasonic communication is found in several mouse models of NDDs and currently it is emerged the evidence that the study of USVs can provide additional value to NDDs models. In addition, alterations in USV pattern are detected in mice also after pharmacological treatments in NDDs context. This thesis covers the topics of USVs features in mice, contexts for USVs emission and factors that modulate their expression. A particular focus will be devoted to analysis of USVs in the context of NDDs murine models (e.g. Fmr1 knock-out mice, CB1 knock-out mice).

I topi emettono le vocalizzazioni ultrasoniche per comunicare tra di loro in diversi contesti sociali: la separazione materna per i cuccioli, il gioco per i topi adolescenti, accoppiamento e interazione sociale per i topi adulti. Le vocalizzazioni ultrasoniche possono essere acquisite grazie a strumenti specifici e analizzate sulla base dei parametri quantitativi e qualitativi utilizzando sistemi manuali o automatizzati di classificazione. Negli ultimi anni, l'importanza delle vocalizzazioni ultrasoniche è stata consolidata come un valido strumento per l'analisi comportamentale dei topi sia nel contesto degli studi etologici che nell'ambito medico, specialmente per lo studio di patologie caratterizzate da deficit nella comunicazione come i disordini del neurosviluppo e in particolare i disturbi dello spettro autistico. Infatti, è stato dimostrato che vi è una comunicazione ultrasonica alterata in diversi modelli murini di disordini del neurosviluppo e attualmente è emersa l'evidenza che lo studio delle vocalizzazioni ultrasoniche può fornire un valore aggiuntivo ai modelli dei disturbi del neurosviluppo. Inoltre, alterazioni nello schema della comunicazione ultrasonica sono state rilevate nei topi anche dopo trattamenti farmacologici, sempre nel contesto dei disturbi del neurosviluppo. Questa tesi comprende lo studio dei seguenti aspetti: le caratteristiche delle vocalizzazioni ultrasoniche dei topi, i contesti dove vengono emesse le vocalizzazioni e i fattori che ne modulano l'espressione. Un focus particolare sarà dedicato all'analisi delle vocalizzazioni ultrasoniche nel contesto dei modelli murini dei disturbi del neurosviluppo (es. i topi Fmr1 knock-out e i topi CB1 knock-out).