実験用マウスのための認知エンリッチメントとしてクリッカートレーニングの紹介
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
実験用マウスのための新しい洗練戦略の開発は、実験動物科学1の3Rにの履行（交換、縮小、および洗練）に寄与する困難な作業です。洗練の分野での改善はさらに実験的な目的のために使用される動物の数百万人の幸福に貢献することができます。したがって、集中的な研究は、フィールドで必要とされます。これはまた、欧州連合の指令63分の2010の定義された目的です。指令63分の2010 / EUは、実験動物の寿命の経験を強化する必要があることを指摘し、（条3.7）2」の事業所は、慣れや訓練の動物に適したプログラム、手順およびプロジェクトの長さを設定しなければならない」ということ。
彼らは維持し、実験のために飼育されている間に、実験動物は、多くのストレスの多い状況を体験することができます。労働者間の通常、相互作用atoryマウスおよび責任者はかなり限られています。したがって、信頼関係が発展することはできません。これは、動物3、4、5、6の動作と生理、したがって、健康に有害である処理に反応して増大した不安とストレスを誘発することができます。また、日常的に、一般的な取り扱いなどの実験手順を行って拘束し、血液または組織のサンプリングは、このようなストレスホルモンや行動7、8などの異なるパラメータを測定することによって調べることができるストレス応答を引き起こす可能性があります。処理プログラムを効率的に実験用げっ歯類9、10、11に研究者に向けて不安を減少させることができることが示されています。したがって、動物を「改善することができるの処理プログラム条件とは、動物福祉5にかなり貢献できます。
本研究の目的は、特定の処理プログラムとしてマウス用の正の強化トレーニングを導入することです。正の強化トレーニングは研究者に動物の行動を形作るための手段を提供しますオペラント条件付けの一形態です。動物は、所望の動作を行う場合には、正の刺激（ここでは、食物報酬）が続きます。その意図は、動物がそれぞれの行動に報酬をリンクすることです。クリッカートレーニングは、クリッカーの音」をクリックして「調整二次補強材を使用して、正の強化トレーニングの形で、特定の動作12を強化することが証明されました。
具体的には、クリック音は、行動と今後の報酬13との間の 「時間ブリッジ」として機能します。動物は、所望を行う際トレーナーは正確にクリックします動作は、任意の時間なしで14を遅らせ、その後、食品の報酬を提示します。これは、より高い頻度で実行されます報わ挙動を、強化しています。クリッカートレーニングは広くコンパニオンアニマルと一緒に使用され、それが成功したヒト以外の霊長類13、15、16で実装された実験動物学、にその方法をしました。オペラント条件付けパラダイムで攻撃したときにマウスが迅速むしろ学ぶように、第二補強材の導入は、彼らの認知能力5、17、18、19を無理しないでください。
マウスの維持にクリッカートレーニングを導入することにより、我々は、認知濃縮を体験してマウスを有効にします。認知濃縮のデザインは、SOLVに彼らの認知スキルを使用するマウスを有効にする必要がありますその環境20、21の制御を取得する電子の問題と。異なる種とのいくつかの研究では、キャプティブ動物22の福祉に対する認知濃縮のプラスの影響を証明する23、24。正常に環境問題に対処する動物の能力を強化することは、それらのウェルビーイング25、26に貢献しています。
動物が彼らの一生の間にストレスの低レベルを経験する場合は、それらの生物医学研究で発生するストレス要因に直面したときに有害な対処戦略を開発することが少ない傾向があります。したがって、認知濃縮の一貫性のある実装は、被験者の表現型の均一化に寄与することができます。それが必要な被験者の数を減らすことができ、これは、還元の3R原則に貢献します統計的要件27を満たすことができます。
簡単に実験用マウスを維持する日課に統合することができます信頼性の高いプロトコルを開発することによって、我々は、実質的に福祉の生涯の経験を向上させることができます。
Protocol
Representative Results
Discussion
雌雄各12匹のBALB / cの近交系マウスのコホートとのクリッカートレーニングプロトコルの効果的な実施が複雑であることが判明しました。これまでの研究では、いくつかの種でクリッカートレーニングの有効性を確認している、と我々はマウスにこれを拡張しました。マウスは実験動物の中で最も低い開発哺乳動物であるように、その能力は、しばしば過小評価されています。したがって、デ…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by the Translational Animal Research Center of the University Medical Center of the Johannes Gutenberg-University Mainz. The authors are most grateful to Thomas Wacker for his technical support.
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 |
References
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