Introduktion Clicktræning som Kognitiv Berigelse for Laboratory Mus

Summary

The development of new refinement strategies for laboratory mice is a challenging task that contributes towards fulfilling the 3R principle. This protocol introduces clicker training as a cognitive enrichment program for laboratory mice.

Abstract

Establishing new refinement strategies in laboratory animal science is a central goal in fulfilling the requirements of Directive 2010/63/EU. Previous research determined a profound impact of gentle handling protocols on the well-being of laboratory mice. By introducing clicker training to the keeping of mice, not only do we promote the amicable treatment of mice, but we also enable them to experience cognitive enrichment. Clicker training is a form of positive reinforcement training using a conditioned secondary reinforcer, the “click” sound of a clicker, which serves as a time bridge between the strengthened behavior and an upcoming reward. The effective implementation of the clicker training protocol with a cohort of 12 BALB/c inbred mice of each sex proved to be uncomplicated. The mice learned rather quickly when challenged with tasks of the clicker training protocol, and almost all trained mice overcame the challenges they were given (100% of female mice and 83% of male mice). This study has identified that clicker training for mice strongly correlates with reduced fear in the mice during human-mice interactions, as shown by reduced anxiety-related behaviors (e.g., defecation, vocalization, and urination) and fewer depression-like behaviors (e.g., floating). By developing a reliable protocol that can be easily integrated into the daily routine of the keeping of laboratory mice, the lifetime experience of welfare in the mice can be improved substantially.

Introduction

Udviklingen af nye raffinement strategier for laboratoriemus er en udfordrende opgave, der bidrager til opfyldelsen af de 3R (erstatning, begrænsning og forfining) af forsøgsdyrsvidenskab ^1. Forbedringer inden for raffinement kan bidrage yderligere til trivsel af de millioner af dyr, der anvendes til forsøg. Derfor er der behov intensiv forskning på området. Dette er også et defineret formål med direktiv 2010/63 i Den Europæiske Union. Direktiv 2010/63 / EU påpeger, at levetid oplevelse af forsøgsdyr skal styrkes, og at "virksomheder skal iværksætte tilvænnings- og uddannelsesprogrammer, der er egnede til dyrene, forsøgene og længden af projektet" (artikel 3.7) ^2.

Forsøgsdyr kan opleve mange stressende situationer, mens de bliver holdt og opdrættet til forsøg. Sædvanligvis interaktionen mellem arbejds-DELSE mus og de ansvarlige personer er ret begrænset. Derfor kan et tillidsfuldt forhold ikke udvikle sig. Dette kan fremkalde øget angst og stress som reaktion på håndtering, som er til skade for adfærd og fysiologi, og derfor trivsel, dyrenes ^{3, 4, 5, 6.} Desuden rutinemæssigt laboratorieprocedurer som generel håndtering, tilbageholdenhed, og blod eller væv prøveudtagning kan forårsage stressreaktioner, som kan undersøges ved at måle forskellige parametre, såsom stress hormoner eller adfærd ^{7, 8.} Det har vist sig, at håndtering programmer effektivt kan nedsætte angst mod investigator i laboratorium gnavere ^{9, 10, 11.} Håndtering programmer kan derfor forbedre dyrenesbetingelser og kan bidrage væsentligt til dyrevelfærd ^5.

Målet med denne undersøgelse er at indføre positiv forstærkning uddannelse for mus som en bestemt håndtering program. Positiv forstærkning uddannelse er en form for operant betingning, der giver undersøgeren et middel til at forme dyrs adfærd. Når dyret udfører en ønsket opførsel, efterfølges det af en positiv stimulus (her, en fødevare belønning). Hensigten er, at dyret forbinder belønning til den respektive adfærd. Klikkertræning er en form for positiv forstærkning træning med en betinget sekundær forstærker, "klik" lyden af en klikker, og har vist sig at styrke en bestemt adfærd ^12.

Mere specifikt kliklyden fungerer som en "tid bro" mellem adfærd og den kommende belønning ^13. Træneren klikker præcist når dyret udfører den ønskedeadfærd, uden tidsmæssig forsinkelse ^14, og præsenterer derefter fødevarer belønning. Dette styrker belønnet adfærd, som vil blive udført med en højere frekvens. Clicker træning er meget udbredt med kæledyr og har gjort sin vej ind laboratorium dyr videnskab, hvor det er blevet gennemført med succes med ikke-menneskelige primater ^{13, 15, 16.} Som mus lærer ret hurtigt ved udsættelse for operant betingning paradigmer, bør der indføres en anden forstærker ikke overanstrenger deres kognitive evner ^{5, 17, 18, 19.}

Ved at indføre klikkertræning hold af mus, vi gør det muligt mus for at opleve kognitiv berigelse. Udformningen af ​​kognitive berigelse skal gøre det muligt for mus til at bruge deres kognitive færdigheder til Sølve problemer og få kontrol over deres omgivelser ^{20, 21.} Flere undersøgelser med forskellige arter bevise den positive virkning af kognitiv berigelse på velfærd i fangenskab dyr ^{22, 23, 24.} Forbedring evne dyrene med held klare miljømæssige udfordringer bidrager til deres trivsel ^{25, 26.}

Desuden, hvis dyrene oplever lave niveauer af stress i løbet af deres levetid, er de mindre tilbøjelige til at udvikle skadelige coping strategier, når konfronteret med stressfaktorer, der opstår i biomedicinsk forskning. Således kan en konsekvent gennemførelse af kognitiv berigelse bidrager til en homogenisering af forsøgspersonernes fænotyper. Dette vil bidrage til 3R princip om reduktion, da det kan reducere antallet af fag, som krævesopfylde de statistiske krav ^27.

Ved at udvikle en pålidelig protokol, der let kan integreres i den daglige rutine for at holde laboratoriemus, kan vi væsentligt forbedre deres levetid oplevelse af velfærd.

Protocol

Etik Statement: Håndtering af mus og de eksperimentelle procedurer blev udført i overensstemmelse med europæiske, nationale og institutionelle retningslinjer for dyr pleje. BEMÆRK: Protokollen indeholder fem dage interventioner (mandag til fredag), med pauser i weekenden (lørdag og søndag). Protokollen kan let tilpasses til at imødekomme specifikke behov. 1. Bestemmelse en belønning Egnet som andet Reinforcer BEMÆRK: Brug mad belønninger, såsom vakuumpakkede fødevarer eller foderstoffer…

Representative Results

Den første og også en af ​​de vigtigste skridt var bestemmelse af en passende mad belønning. Derfor blev musene tilbudt forskellige slags nødder, en sukkeropløsning, marmelade, og forskellige slags chokolade i en petriskål (figur 1). Det er vores erfaring, viste musene en indlysende præference for hvid chokolade. Derfor brugte vi hvid chokolade for alle videreuddannelse processer. Selve træning ble…

Discussion

En effektiv gennemførelse af klikkertræning protokol med en kohorte af 12 BALB / c indavlede mus af hvert køn viste sig at være ukompliceret. Tidligere undersøgelser har bekræftet effektiviteten af ​​klikkertræning med flere arter, og vi udvidet dette til mus. Da mus er de lavest udviklede pattedyr blandt forsøgsdyr, er deres evner ofte undervurderet. Derfor er det mest overraskende aspekt af data er, at uddannelse succes kan opnås med næsten alle mus.

Et afgørende skridt inde…

Materials

Lid for open housing	Tecniplast	GM500LID117
SealSAfe Plus top for open housing	Tecniplast	GM500400SU
Type II long, filter top cages	Tecniplast	GM500PFSPC
Aspen bedding material	Lab & Vet Service GmbH	H0234-300	Environmental enrichment
Red polycarbonate Mouse House	Tecniplast	ACRE011	Environmental enrichment
Tissue papers	Tork, SCA Hygiene Products GmbH	290179	Environmental enrichment
Food – ssniff M-H Extrudat	ssniff	V1126-000	ad libitum
Target Stick with Clicker	Trixie	2282
PVC Tube (Tunnels)	Thyssen Krupp	RTPVCU04003005
White Chocolate/ white chocolate cream			Company doesn't matter, preferable organic quality
Forceps	FineScienceTools	e.g. 11150-10	Or any other tool to fixate chocolate
Prism Version 6.0 for Windows	GraphPad Software