Введение в Clicker подготовки в качестве когнитивного обогащения для лабораторных мышей

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

Разработка новых стратегий для уточнения лабораторных мышей является сложной задачей , которая способствует выполнению 3Rs (замены, сокращения и уточнения) лабораторных животных науки ^1. Улучшения в области уточнения может дополнительно способствовать благосостоянию миллионов животных, которые используются для экспериментальных целей. Таким образом, интенсивное исследование необходимо в этой области. Это также определенная цель Директивы 2010/63 Европейского союза. Директива 2010/63 / ЕС указывает на то, что время жизни опыт лабораторных животных должна быть усилена , и что "учреждения должны разработать программы привыкания и обучения , подходящие для животных, порядок и продолжительность проекта" (статья 3.7) ^2.

Лабораторные животные могут испытывать много стрессовых ситуаций, в то время как они держат и разводят для экспериментов. Как правило, взаимодействие между трудомAtory мыши и ответственные лица весьма ограничены. Таким образом, доверительные отношения не могут развиваться. Это может вызвать повышенную тревожность и стресс в ответ на обращение, которое является вредным для поведения и физиологии, и , следовательно, благополучия, животных ^{3, 4, 5, 6.} Кроме того, регулярно проводится лабораторные процедуры , как общего обращения, сдержанностью и крови или отбор проб тканей может вызвать ответные реакции на стресс, которые могут быть исследованы путем измерения различных параметров, таких как гормоны стресса или поведения ^{7, 8.} Было показано , что обработка программы может эффективно уменьшить беспокойство по отношению к следователю в лабораторных грызунов ^{9, 10, 11.} Работа с программами, поэтому могут улучшить животныхусловия и может в значительной степени способствовать благосостоянию животных ^5.

Целью данного исследования является внедрение позитивного обучения подкрепления для мышей в качестве конкретной программы обработки. Положительное подкрепление обучение является одной из форм оперантного кондиционирования, которая дает следователю средства формировать поведение животных. Когда животное выполняет желаемое поведение, оно сопровождается положительным стимулом (здесь, награда еды). Намерение состоит в том, что животное связывает вознаграждение соответствующего поведения. Clicker обучение является формой позитивного подкрепления обучения с использованием условного вторичного упрочнитель, то "щелчок" звук кликера, и было доказано , чтобы усилить определенное поведение ^12.

Более конкретно, звук щелчка служит в качестве "временного моста" между поведением и предстоящей награды ^13. Тренер щелкает именно тогда, когда животное выполняет желаннойповедение, без временной задержки ^14, а затем представляет награду еды. Это усиливает получающей поведение, которое будет выполняться с более высокой частотой. Clicker обучение широко используется с домашних животных и сделал свой путь в лабораторных животных науки, где она была успешно реализована с приматами ^{13, 15, 16.} Как мышей научиться довольно быстро , когда сталкиваются с проблемой оперантных парадигм кондиционирования, введение второго подкреплением не должны перенапрягаться свои познавательные способности ^{5, 17, 18, 19.}

Путем введения кликер подготовки к ведению мышей, мы включаем мышей испытать познавательную обогащение. Конструкция когнитивного обогащения должна позволить мышей использовать свои когнитивные навыки СолвПроблемы е и получить контроль над окружающей их средой ^{20, 21.} Несколько исследований с различными видами доказывают положительное влияние когнитивного обогащения на благополучие животных в неволе ^{22, 23, 24.} Повышение способности животных , чтобы успешно справиться с экологическими проблемами , вносит свой вклад в их благосостояние ^{25, 26.}

Кроме того, если животные испытывают низкий уровень стресса в течение их жизни, они менее склонны к развитию пагубных стратегии преодоления трудностей при столкновении с стрессоров, которые происходят в биомедицинских исследованиях. Таким образом, последовательная реализация когнитивного обогащения может способствовать гомогенизации фенотипов испытуемых. Это будет способствовать принципу 3Р редукции, так как это может уменьшить количество предметов, необходимыхдля удовлетворения потребностей в статистических данных ^27.

Развивая надежный протокол, который может быть легко интегрирован в повседневной сохранения лабораторных мышей, мы можем существенно улучшить их жизни опыт благосостояния.

Protocol

Этика Заявление: Обработка мышей и экспериментальных процедур были проведены в соответствии с европейскими, национальными и институциональные рекомендации по уходу за животными. Примечание: Протокол включает в себя пять дней интервенций (с понедельника по пятницу), с перерывами на выходные …

Representative Results

Первый, а также один из самых важных шагов было определение соответствующего вознаграждения пищи. Таким образом, мыши были предложены различные виды орехов, раствора сахара, мармелад, а также различных видов шоколада в чашке Петри (рисунок 1). В нашем опыте, мы?…

Discussion

Эффективная реализация Clicker подготовки протокола с когорте 12 BALB / с мышей инбредной каждого пола оказалась несложной. Предыдущие исследования подтвердили эффективность обучения кликера с несколькими видами, и мы расширили это мышей. Как мышей являются самыми низкими среди развитых мл…

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