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.
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.
Utviklingen av nye raffinement strategier for laboratoriet mus er en utfordrende oppgave som bidrar til oppfyllelse av 3R (erstatning, reduksjon og raffinering) av forsøksdyrlære 1. Forbedringer innen foredling kan videre bidra til trivsel for de millioner av dyr som brukes til eksperimentelle formål. Derfor er intensiv forskning behov på feltet. Dette er også et definert mål i direktiv 2010/63 i Den europeiske union. Direktiv 2010/63 / EU påpeker at livstidserfaring med forsøksdyr må styrkes og at "virksomheter skal sette opp tilvenning og opplæringsprogrammer som passer for dyrene, prosedyrer og lengden på prosjektet" (artikkel 3.7) 2.
Forsøksdyr kan oppleve mange stressende situasjoner mens de blir holdt og avlet for eksperimenter. Vanligvis samspillet mellom arbeidsAtory mus og de ansvarlige er ganske begrenset. Derfor kan et tillitsfullt forhold ikke utvikle. Dette kan fremkalle øket angst og spenning i reaksjon til håndtering, noe som er skadelig for den adferd og fysiologi, og derfor den trivsel, av dyrene 3, 4, 5, 6. Videre rutinemessig utført laboratorieprosedyrer som generell håndtering, tilbakeholdenhet, og blod eller prøvetaking vev kan føre til stressresponser, noe som kan undersøkes ved å måle ulike parametre, slik som stresshormoner eller adferd 7, 8. Det har vist seg at håndtering programmer kan effektivt redusere angst mot etterforsker i laboratoriet gnagere 9, 10, 11. Håndtering programmer kan derfor forbedre dyrenesforhold og kan bidra betydelig til dyrevelferd 5.
Målet med denne studien er å innføre positiv forsterkning trening for mus som en spesifikk håndtering program. Positiv forsterkning trening er en form for operant betinging som gir etterforsker et middel til å forme dyrs atferd. Når dyret utfører en ønsket atferd, er det etterfulgt av en positiv stimulans (her, en mat belønning). Intensjonen er at dyret knytter belønning til den respektive atferd. Klikkertrening er en form for positiv forsterkning trening med en betinget sekundær forsterker, "klikk" lyden av en klikker, og har vist seg å styrke en bestemt atferd 12.
Mer spesifikt, serverer klikkelyd som en "time bro" mellom atferd og den kommende belønning 13. Trener klikker presist når dyret utfører den ønskedeoppførsel, uten noen tidsforsinkelse 14, og deretter presenterer mat belønning. Dette styrker belønnet oppførsel, som vil bli utført med en høyere frekvens. Klikkertrening er mye brukt med selskapsdyr og har gjort sin vei inn i forsøksdyrlære, hvor det har blitt implementert med ikke-menneskelige primater 13, 15, 16. Som mus lære ganske raskt når utfordret med operant kondisjone paradigmer, bør innføring av en andre forsterker ikke overanstrenge deres kognitive evner 5, 17, 18, 19.
Ved å innføre klikkertrening til oppbevaring av mus, aktiverer vi mus til å oppleve kognitiv berikelse. Utformingen av kognitiv berikelse må aktivere mus til å bruke sine kognitive ferdigheter til å solve problemer og for å få kontroll over sitt miljø 20, 21. Flere studier med ulike arter bevise den positive virkningen av kognitiv berikelse på velferden til dyr i fangenskap 22, 23, 24. Styrke evnen til dyrene for å kunne takle miljøutfordringene bidrar til deres trivsel 25, 26.
I tillegg, hvis dyrene opplever lave nivåer av stress i løpet av livet, de er mindre utsatt for å utvikle uheldige mestringsstrategier når konfrontert med stressfaktorer som oppstår i biomedisinsk forskning. Således kan konsekvent gjennomføring av kognitiv berikelse bidrar til en homogenisering av fagenes fenotyper. Dette vil bidra til 3R prinsippet om reduksjon, som det kan redusere antall fagene som kreveså møte statistiske krav 27.
Ved å utvikle en pålitelig protokoll som enkelt kan integreres i den daglige rutinen for å holde laboratoriet mus, kan vi vesentlig forbedre livet opplevelse av velferd.
Den effektive gjennomføring av klikkertrening protokoll med en kohort av 12 BALB / c innavlet mus av hvert kjønn viste seg å være ukomplisert. Tidligere studier har bekreftet effektiviteten av klikkertrening med flere arter, og vi utvidet dette til mus. Som mus er de laveste utviklede pattedyr blant forsøksdyr, er deres evner ofte undervurdert. Derfor er den mest overraskende trekk ved de data som treningsresultater kan oppnås med nesten alle mus.
Et kritisk trinn i denne protokollen e…
The authors have nothing to disclose.
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.
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 |