Een gestandaardiseerd protocol voor preferentietesten om het welzijn van vissen te beoordelen
Summary
Een fundamenteel aspect van de beoordeling van het welzijn van dieren in gevangenschap is de vraag of de dieren hebben wat ze willen. Hier presenteren we een protocol om de voorkeur van de behuizing in de zebravis(Danio rerio)te bepalen met betrekking tot de aanwezigheid/afwezigheid van milieuverrijking en toegang tot het stromen van water.
Abstract
De beoordelingstechnieken voor dierenwelzijn proberen rekening te houden met de specifieke behoeften en wensen van het dier in kwestie. Het bieden van verrijking (de toevoeging van fysieke voorwerpen of conspecificaties in de woonomgeving) is vaak een manier om in gevangenschap levende dieren de mogelijkheid te geven om te kiezen met wie of wat ze omgaan en hoe ze hun tijd doorbrengen. Een fundamenteel onderdeel van het aquatisch milieu dat vaak over het hoofd wordt gezien in gevangenschap, is echter het vermogen voor het dier om te kiezen voor lichaamsbeweging. Voor veel dieren, waaronder vis, oefening is een belangrijk aspect van hun leven geschiedenis, en is bekend dat vele voordelen voor de gezondheid hebben, met inbegrip van positieve veranderingen in de hersenen en gedrag. Hier presenteren we een methode voor de beoordeling van habitatvoorkeuren bij in gevangenschap levende dieren. Het protocol zou gemakkelijk kunnen worden aangepast om te kijken naar een verscheidenheid aan omgevingsfactoren (bijvoorbeeld grind versus zand als substraat, plastic planten versus levende planten, lage stroming versus hoge stroming van water) bij verschillende aquatische soorten, of voor gebruik met terrestrische soorten. Statistische beoordeling van de voorkeur wordt uitgevoerd met behulp van Jacob’s preferentie-index, die de habitats rangschikt van -1 (vermijding) tot +1 (meest voorkeur). Met deze informatie kan worden bepaald wat het dier wil vanuit een welzijnsperspectief, inclusief hun voorkeurslocatie.
Introduction
De voorschriften voor de wijze waarop proefdieren in gevangenschap moeten worden gehuisvest, zijn expliciet en duidelijk gedefinieerd. De Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care (AAALAC) International houdt toezicht op en beheert alle organisaties en instellingen die met onderzoeksdieren werken en heeft specifieke richtlijnen voor soorten-geschikte veeteelt en huisvesting. Bijvoorbeeld, De AAALAC’s Guidance on the Housing and Care of Zebrafish, Danio Rerio1 “sterk stimuleert” het gebruik van verrijking (de toevoeging van fysieke objecten of conspecifics in de woonomgeving) bij de huisvesting van zebravissen in gevangenschap. De gids gaat verder met de status: “Het verstrekken van kunstmatige planten of structuren die de zebravis habitat imiteren kunnen dieren een keuze binnen hun omgeving.”
Bewijs suggereert dat verrijking de groei van nieuwe neuronen (neurogenese) kan stimuleren in gebieden van de hersenen die betrokken zijn bij de verwerking van ruimtelijke informatie2, en er wordt gedacht dat deze neurale veranderingen worden geassocieerd met verbeterde leervermogen3. De effecten van verrijking op neurogenese en leren zijn op grote schaal bestudeerd in verschillende taxa, waaronder vis4,5, vogels6, reptielen7, en zoogdieren8. Hoewel dit soort studies belangrijk zijn om de effecten van verrijking op de hersenen en het gedrag te begrijpen, houden ze geen rekening met de specifieke keuzes of voorkeuren van dieren voor een bepaalde omgeving ten opzichte van een andere.
Een fundamentele vraag die moet worden gesteld bij de beoordeling van het welzijn van in gevangenschap levende dieren is of de dieren al dan niet hebben wat ze willen9. Een manier om deze vraag die tastbaar bewijs biedt te onderzoeken is om dieren te voorzien van keuzes die ons in staat stellen om hun subjectieve voorkeuren te begrijpen. Twee studies hebben bijvoorbeeld onderzocht of zebravissen de voorkeur geven aan toegang tot een verrijkte of een effen omgeving, waarbij beide studies een voorkeur aangeven voor gebieden die verrijking10,11bevatten . Er is echter ook gesuggereerd dat zebravissen onverschillig lijken voor milieuverrijking12,dus het antwoord op de vraag is duidelijk niet duidelijk. Een andere toepassing van voorkeurstests in verband met dierenwelzijn strekt zich uit tot het proberen te begrijpen hoe verschillende aspecten van een verrijkte omgeving een rol spelen in de keuzes die een individueel dier maakt. Alleen al bij vissen hebben verschillende soorten verrijking differentiële effecten op de hersenen en het gedrag, en deze relatie wordt verder gecompliceerd door individuele verschillen in persoonlijkheidskenmerken13. Bovendien zou voorkeurstests nuttig kunnen zijn voor vergelijkende studies naar milieuverrijking. Zelfs bij verschillende vissoorten is aangetoond dat verrijking een effect heeft op veel verschillende soorten gedrag, waaronder agressie14, durf15, beweging16en risiconemend gedrag17.
Jacob’s voorkeursindex is een statistische test die vaak wordt gebruikt om de woningvoorkeuren te kwantificeren18. Jacob’s voorkeursindex wijst een waarde toe aan elke verschillende habitat op basis van het aantal dieren dat in elk habitattype op verschillende tijdspunten aanwezig is, waarbij de voorkeur varieert van -1 (vermijding) tot +1 (meest voorkeur). Hier beschrijven we een methode voor het gebruik van Jacob’s voorkeursindex om de voorkeuren van de huisvesting in vis te onderzoeken en het voorbeeld te gebruiken om twee belangrijke kenmerken van het aquatisch milieu te beoordelen: 1) de aanwezigheid of afwezigheid van verrijking; en 2) de waterstroom19. Het protocol kan echter gemakkelijk worden aangepast om te kijken naar een verscheidenheid aan omgevingsfactoren (bijvoorbeeld grind versus zand als substraat, plastic planten versus levende planten, laag versus hoog waterstroom) tussen verschillende soorten en landschappen (bijvoorbeeld water en landte).
Protocol
Representative Results
Discussion
Hier presenteren we een experimenteel ontwerp dat ons in staat stelt om de voorkeuren van vis voor verschillende soorten habitats te onderzoeken. Enkele kritische stappen die belangrijk zijn bij het testen van de voorkeur zijn: 1) ervoor te zorgen dat uniforme omstandigheden worden gehandhaafd in verschillende replicaties (bijvoorbeeld externe geluiden of beweging, experimentator, waterchemie, lichtniveaus); 2) ervoor te zorgen dat de zones tussen de replica’s worden gedraaid en een aanzienlijke hoeveelheid water wordt v…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door een Research Collaboration Fellowship en het Huck Institute aan de Pennsylvania State University, evenals USDA AES 4558. Het onderzoek voldeed aan alle eisen van de dierenverzorging en gebruikprotocollen van de Pennsylvania State University; IACUC nr.
Materials
| Artificial Aquarium Plants | Smarlin | B07PDZQ5M5 | |
| Artificial Seaweed Water Plants for Aquarium | MyLifeUNIT | PT16L212 | |
| Experimental tanks | United State Plastic Corporation | 6106 | |
| Floating food ring | SunGrow | B07M6VWH9V | |
| Flow meter | YSI | BA1100 | |
| Jager Aquarium Thermostat Heater | Ehiem | 3619090 | |
| Master Water Quality Test Kit | API | 34 | |
| SPSS Statistics for Macintosh | IBM | Version 25.0 | |
| Submersible Pump, SL- | Songlong | SL-381 | |
| TetraMin Tropical Flakes | Tetra | 16106 | |
| Triple Flow Corner Biofilter | Lee's | 13405 | |
| Video camera | Coleman | TrekHD CVW16HD | |
| Windows Media Player (video software) | Microsoft | Windows Media Player 12 |
References
- Reed, B., Jennings, M. Guidance on the housing and care of zebrafish, Danio rerio. AAALAC International. , 36 (2010).
- van Praag, H., Kempermann, G., Gage, F. H. Neural consequences of environmental enrichment. Nature Reviews Neuroscience. 1, 191-198 (2000).
- Oomen, C. A., Berkinschtein, P., Kent, B. A., Sakisda, L. M., Bussey, T. J. Adult hippocampal neurogenesis and its role in cognition. Wiley Interdisciplinary Reviews – Cognitive Science. 5 (5), 573-587 (2014).
- DePasquale, C., Neuberger, T., Hirrlinger, A. M., Braithwaite, V. A. The influence of complex and threatening environments in early life on brain size and behaviour. Proceeedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 283 (1823), 1-8 (2016).
- Salvanes, A. G. V., et al. Environmental enrichment promotes neural plasticity and cognitive ability in fish. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 280, 1-7 (2013).
- Barnea, A., Pravosudov, V. V. Birds as a model to study adult neurogenesis: bridging evolutionary, comparative and neuroethological approaches. European Journal of Neuroscience. 34 (6), 884-907 (2011).
- LaDage, L. D., et al. Interaction between territoriality, spatial environment, and hippocampal neurogenesis in male side-blotched lizards. Behavioral Neuroscience. 127 (4), 555-565 (2013).
- Kempermann, G. Why New Neurons? Possible Functions for Adult Hippocampal Neurogenesis. Journal of Neuroscience. 22 (3), 635-638 (2002).
- Dawkins, M. S. Using behaviour to assess animal welfare. Animal Welfare. 13, 3-7 (2004).
- Kistler, C., Hegglin, D., Würbel, H., König, B. Preference for structured environment in zebrafish (Danio rerio) and checker barbs (Puntius oligolepis). Applied Animal Behaviour Science. 135, 318-327 (2011).
- Schroeder, P., Jones, S., Young, I. S., Sneddon, L. U. What do zebrafish want? Impact of social grouping, dominance and gender on preference for enrichment. Laboratory Animals. 48 (4), 328-337 (2014).
- Matthews, M., Trevarrow, B., Matthews, J. A virtual guide for zebrafish users. Lab Animal. 31 (3), 34-40 (2002).
- Näslund, J., Johnsson, J. I. Environmental enrichment for fish in captive environments: Effects of physical structures and substrates. Fish and Fisheries. 17 (1), 1-30 (2016).
- Oliveira, K. V., Barreto, R. E. Environmental enrichment reduces aggression of pearl cichlid, Geophagus brasiliensis, during resident-intruder interactions. Neotropical Ichthyology. 8 (2), 329-332 (2010).
- Brydges, N. M., Braithwaite, V. A. Does environmental enrichment affect the behaviour of fish commonly used in laboratory work. Animal Behaviour Science. 118, 137-143 (2009).
- Ahlbeck Bergendahl, I., Miller, S., Depasquale, C., Giralico, L., Braithwaite, V. A. Becoming a better swimmer: structural complexity enhances agility in a captive-reared fish. Journal of Fish Biology. 90 (3), 1112-1117 (2017).
- Roberts, L. J., Taylor, J., de Leaniz, C. G. Environmental enrichment reduces maladaptive risk-taking behavior in salmon reared for conservation. Biological Conservation. 144 (7), 1972-1979 (2011).
- Jacobs, J. Quantitative measurement of food selection. Oecologia. 14, 413-417 (1974).
- DePasquale, C., Fettrow, S., Sturgill, J., Braithwaite, V. A. The impact of flow and physical enrichment on preferences in zebrafish. Applied Animal Behaviour Science. 215, 77-81 (2019).
- Bekoff, M. . Encyclopedia of Animal Rights and Animal Welfare, 2nd edition. , 53 (2009).
- Fraser, D., Nicol, C. J. Preference and motivation research. Animal Welfare. , 183-199 (2011).
- Franks, B. What do animals want. Animal Welfare. 28, 1-10 (2019).
- Blaser, R. E., Rosemberg, D. B. Measures of anxiety in zebrafish (Danio rerio): dissociation of black/white preference and novel tank test. PLoS One. 7 (5), 1-8 (2012).
