Presentation Klickerträning som en kognitiv Anrikning för laboratoriemöss

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

Utvecklingen av nya förädlingsstrategier för laboratoriemöss är en utmanande uppgift som bidrar till uppfyllandet av 3R (ersättning, begränsning och förfining) av försöksdjursvetenskap ^en. Förbättringar inom förfining kan ytterligare bidra till välbefinnande av miljontals djur som används för försöksändamål. Det behövs därför en intensiv forskning inom området. Detta är också ett definierat syftet med direktiv 2010/63 i Europeiska unionen. Direktiv 2010/63 / EU påpekar att livstid erfarenhet av försöksdjur måste förbättras och att "anläggningar ska inrätta tillvänjning och utbildningsprogram som lämpar sig för djuren, försöken och projektets längd" (artikel 3.7) ^2.

Försöksdjur kan uppleva många stressiga situationer medan de hålls och föds upp för experiment. Vanligtvis, interaktionen mellan arbets-Atory möss och de ansvariga personerna är ganska begränsad. Därför kan en förtroendefull relation inte utvecklas. Detta kan framkalla ökad ångest och stress som en reaktion på hantering, vilket är skadligt för beteendet och fysiologi, och därför, välbefinnande, av djuren ^{3, 4, 5, 6.} Dessutom rutinmässigt laboratorieförfaranden som allmän hantering, fasthållning, och blod eller vävnadsprovtagning kan orsaka stressreaktioner, som kan granskas genom att mäta olika parametrar, såsom stresshormoner eller beteende ^{7, 8.} Det har visat sig att hanteringsprogram effektivt kan minska ångesten mot utredare smågnagare ^{9, 10, 11.} Hantering program kan därför förbättra djurensvillkor och kan bidra avsevärt till djurskydd ^5.

Målet med denna studie är att införa positiv förstärkning utbildning för möss som hanterings ett särskilt program. Positiv förstärkning utbildning är en form av operant betingning som ger utredaren ett sätt att forma djurens beteende. När djuret utför ett önskat beteende, är det följs av en positiv stimulus (här, ett livsmedel belöning). Avsikten är att djuret länkar belöningen till respektive beteende. Clicker utbildning är en form av positiv förstärkning träning med en betingad sekundär förstärkare, "klick" ljudet av en klicker, och har visat sig stärka ett specifikt beteende ^12.

Närmare bestämt klickljud fungerar som en "tids bro" mellan beteendet och den kommande belöning ^13. Tränaren klickar exakt när djuret utför den önskadebeteende, utan tidsfördröjning ^14, och sedan presenterar maten belöning. Detta stärker belönas beteende, som kommer att utföras med en högre frekvens. Klickerträning används i stor utsträckning med sällskapsdjur och har gjort sin väg in i försöksdjursvetenskap, där det har genomförts framgångsrikt med icke-humana primater ^{13, 15, 16.} Som möss lära ganska snabbt när de utsattes för operant paradigm konditione bör införandet av en andra förstärkare inte överansträngning deras kognitiva förmågor ^{5, 17, 18, 19.}

Genom att införa klickerträning hållande av möss, gör vi det möjligt möss att uppleva kognitiv anrikning. Utformningen av kognitiv anrikning måste göra det möjligt för mössen att använda sina kognitiva färdigheter för att sølve problem och att få kontroll över sin omgivning ^{20, 21.} Flera studier med olika arter visar den positiva effekten av kognitiv anrikning på välfärd fångenskap djur ^{22, 23, 24.} Förbättra förmågan hos djuren att framgångsrikt hantera miljöproblemen bidrar till deras välbefinnande ^{25, 26.}

Dessutom, om djuren upplever låga nivåer av stress under sin livstid, de är mindre benägna att utveckla skadliga copingstrategier när de konfronteras med stressfaktorer som förekommer i den biomedicinska forskningen. Således kan ett konsekvent genomförande av kognitiv anrikning bidrar till en homogenisering av försökspersonernas fenotyper. Detta kommer att bidra till 3R-principen om minskning, eftersom det kan minska antalet ämnen som krävsmed tanke på statistiska krav ^27.

Genom att utveckla en tillförlitlig protokoll som lätt kan integreras i den dagliga rutinen att hålla laboratoriemöss, kan vi avsevärt förbättra sin livstid erfarenhet av välfärd.

Protocol

Etik uttalande: Hanteringen av mössen och experimentella procedurer genomfördes i enlighet med europeiska, nationella och institutionella riktlinjer för djurvård. OBS: Protokollet omfattar fem dagar interventioner (måndag till fredag), med avbrott på helgerna (lördag och söndag). Protokollet kan lätt anpassas för att möta specifika behov. 1. Bestämma en belöning Lämplig som en andra Förstärkare OBS: Använd matbelöningar, såsom vakuumförpackade livsmedel eller djurfoder som uppfy…

Representative Results

Den första och även en av de viktigaste stegen var fastställandet av en lämplig mat belöning. Därför mössen erbjuds olika typer av nötter, en sockerlösning, marmelad, och olika typer av choklad i en petriskål (Figur 1). Enligt vår erfarenhet, de möss visade en uppenbar preferens för vit choklad. Därför använde vi vit choklad för alla fortbildningsprocesser. Den egentliga utbildningen genomfö…

Discussion

Ett effektivt genomförande av klickerträning protokollet med en kohort av 12 BALB / c inavlade möss av båda könen visade sig vara okomplicerad. Tidigare studier har bekräftat effektiviteten av klickerträning med flera arter, och vi utökat detta till möss. Eftersom möss är de lägst utvecklade däggdjuren bland försöksdjur, deras förmåga ofta underskattas. Därför är att utbildning framgång skulle kunna uppnås med nästan alla möss mest överraskande aspekten av data.

Ett …

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