La introducción de adiestramiento con clicker como un enriquecimiento cognitivo para el Laboratorio de ratones
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
El desarrollo de nuevas estrategias de refinamiento de los ratones de laboratorio es una tarea difícil que contribuye al cumplimiento de las 3R (reemplazo, reducción y refinamiento) de la ciencia del animal de laboratorio 1. Las mejoras en el campo de refinamiento pueden contribuir aún más al bienestar de los millones de animales que se utilizan con fines experimentales. Por lo tanto, es necesaria una intensa investigación en el campo. Este es también un objetivo definido de la Directiva 2010/63 de la Unión Europea. Directiva 2010/63 / UE señala que la experiencia de vida de los animales de laboratorio tiene que ser mejorada y que "Los establecimientos deben elaborar programas de formación y habituación convenientes para los animales, los procedimientos y la duración del proyecto" (Artículo 3.7) 2.
Los animales de laboratorio pueden experimentar muchas situaciones de estrés, mientras que se mantienen y se crían para los experimentos. Por lo general, la interacción entre la mano de obraAtory los ratones y las personas responsables son bastante limitados. Por lo tanto, una relación de confianza no puede desarrollarse. Esto puede provocar aumento de la ansiedad y el estrés en reacción a la manipulación, que es perjudicial para el comportamiento y fisiología, y por lo tanto, el bienestar, de los animales 3, 4, 5, 6. Por otra parte, realizada de forma rutinaria los procedimientos de laboratorio como la manipulación general, restricción, y la sangre o muestras de tejidos puede causar respuestas de estrés, que pueden ser examinadas mediante la medición de diferentes parámetros, tales como hormonas o comportamientos 7, 8 estrés. Se ha demostrado que los programas de manejo pueden disminuir de manera eficiente la ansiedad hacia el investigador en roedores de laboratorio 9, 10, 11. Manejo de programas, por tanto, pueden mejorar los animales 'condiciones y podrían contribuir considerablemente al bienestar animal 5.
El objetivo de este estudio es dar a conocer la formación refuerzo positivo para los ratones como un programa de tratamiento específico. formación refuerzo positivo es una forma de condicionamiento operante que da el investigador un medio para moldear el comportamiento animal. Cuando el animal realiza un comportamiento deseado, es seguido por un estímulo positivo (aquí, una recompensa de comida). La intención es que el animal vincula la recompensa al comportamiento respectivo. El adiestramiento con clicker es una forma de entrenamiento de refuerzo positivo utilizando un reforzador secundario acondicionado, el "clic" de un clicker, y se ha demostrado para reforzar un comportamiento específico 12.
Más específicamente, el sonido de clic sirve como un "puente» entre el comportamiento y el próximo 13 de recompensa. El entrenador de encaje, precisamente cuando el animal realiza el deseadocomportamiento, sin ningún tiempo de demora 14, y luego presenta la recompensa de comida. Esto refuerza el comportamiento recompensado, que se realiza con una frecuencia más alta. El adiestramiento con clicker es ampliamente utilizado con animales de compañía y ha hecho su camino en la ciencia de animales de laboratorio, en donde se ha aplicado con éxito con primates no humanos 13, 15, 16. Dado que los ratones aprenden más rápidamente cuando se enfrentan con los paradigmas de condicionamiento operante, la introducción de un segundo refuerzo no debe sobreesfuerzo sus capacidades cognitivas 5, 17, 18, 19.
Mediante la introducción de la formación clicker para el mantenimiento de los ratones, permitimos a los ratones para experimentar el enriquecimiento cognitivo. El diseño de enriquecimiento cognitivo debe permitir a los ratones para utilizar sus habilidades cognitivas para sølvProblemas con el correo y para obtener el control sobre su entorno 20, 21. Varios estudios con diferentes especies demuestran el impacto positivo de enriquecimiento cognitivo sobre el bienestar de los animales en cautiverio 22, 23, 24. Aumento de la capacidad de los animales para hacer frente con éxito a los retos medioambientales contribuye a su bienestar, 25, 26.
Además, si los animales experimentan niveles bajos de estrés durante su vida, son menos propensos a desarrollar estrategias de supervivencia perjudiciales cuando se enfrentan a factores estresantes que se producen en la investigación biomédica. Por lo tanto, la aplicación coherente de enriquecimiento cognitivo puede contribuir a una homogeneización de los fenotipos de los sujetos. Esto contribuirá al principio 3R de reducción, ya que puede reducir el número de sujetos requeridospara satisfacer los requisitos estadísticos 27.
Mediante el desarrollo de un protocolo fiable que se puede integrar fácilmente en la rutina diaria de mantener a los ratones de laboratorio, podemos mejorar sustancialmente su experiencia de vida de bienestar.
Protocol
Representative Results
Discussion
La aplicación efectiva del protocolo de entrenamiento del clicker con una cohorte de 12 ratones BALB / c endogámicos de cada sexo resultó ser complicada. Estudios previos han confirmado la eficacia de la formación clicker con varias especies, y ampliado esta a ratones. Dado que los ratones son los mamíferos más bajo desarrollados entre los animales de laboratorio, sus capacidades son a menudo subestimados. Por lo tanto, el aspecto más sorprendente de los datos es que el éxito de formación podría conseguirse co…
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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