En standardisert protokoll for preferansetesting for å vurdere fiskevelferd
Summary
Et grunnleggende aspekt ved å vurdere dyrenes velferd i fangenskap er å spørre om dyrene har det de vil ha. Her presenterer vi en protokoll for å bestemme boligpreferanse i sebrafisken (Danio rerio) med hensyn til tilstedeværelse / fravær av miljøberikelse og tilgang til vannstrømmende.
Abstract
Dyrevelferdsvurderingsteknikker prøver å ta hensyn til de spesifikke behovene og ønsker av dyret i spørsmålet. Å gi berikelse (tillegg av fysiske gjenstander eller conspecifics i boligmiljøet) er ofte en måte å gi fangede dyr muligheten til å velge hvem eller hva de samhandler med og hvordan de tilbringer sin tid. En grunnleggende komponent i akvatiske miljøet som ofte overses i fangenskap, er imidlertid evnen for dyret til å velge å engasjere seg i fysisk trening. For mange dyr, inkludert fisk, er trening et viktig aspekt av deres livshistorie, og er kjent for å ha mange helsemessige fordeler, inkludert positive endringer i hjernen og atferd. Her presenterer vi en metode for å vurdere habitatpreferanser hos fangede dyr. Protokollen kan lett tilpasses for å se på en rekke miljøfaktorer (f.eks. grus versus sand som substrat, plastplanter versus levende planter, lav strøm versus høy vannstrøm) i forskjellige akvatiske arter, eller for bruk med terrestriske arter. Statistisk vurdering av preferanse utføres ved hjelp av Jakobs preferanseindeks, som rangerer habitatene fra -1 (unngåelse) til +1 (mest foretrukket). Med denne informasjonen kan det bestemmes hva dyret ønsker fra et velferdsperspektiv, inkludert deres foretrukne plassering.
Introduction
Forskriften om hvordan laboratoriedyr skal være plassert i fangenskap er eksplisitt og veldefinert. Foreningen for vurdering og akkreditering av laboratoriedyrepleie (AAALAC) International fører tilsyn med og forvalter alle organisasjoner og institusjoner som arbeider med forskningsdyr og har spesifikke retningslinjer for artstilpasset husdyrhold og boliger. For eksempel, AAALAC veiledning om bolig og omsorg for sebrafisk, Danio Rerio1 “sterkt oppfordrer” bruk av berikelse (tillegg av fysiske gjenstander eller conspecifics i boligmiljøet) når bolig sebrafisk i fangenskap. Guiden fortsetter med å si: “Å gi kunstige planter eller strukturer som etterligner sebrafiskhabitatet, gjør at dyr et valg i deres miljø.”
Bevis tyder på at berikelse kan stimulere veksten av nye nevroner (nevrogenese) i områder av hjernen som er involvert i behandling av romlig informasjon2,og det antas at disse nevrale endringene er forbundet med forbedret læringsevne3. Effekten av berikelse på nevrogenese og læring har blitt mye studert på tvers av ulike taxa, inkludert fisk4,5, fugler6, reptiler7, og pattedyr8. Selv om disse typer studier er viktige for å forstå effekten av berikelse på hjernen og atferd, tar de ikke hensyn til de spesielle valgene eller preferansene til dyr for et bestemt miljø over et annet.
Et grunnleggende spørsmål å stille når man vurderer velferden til fangede dyr er om dyrene har det de vil ha9. En måte å undersøke dette spørsmålet som gir konkrete bevis er å gi dyr valg som tillater oss å forstå deres subjektive preferanser. For eksempel har to studier undersøkt om sebrafisk foretrekker tilgang til enten et beriket eller et vanlig miljø, med begge studiene som indikerer en preferanse for områder som inneholder berikelse10,11. Det har imidlertid også blitt foreslått at sebrafisk virker likegyldig ei miljøberikelse12, så svaret på spørsmålet er åpenbart ikke klart. En annen anvendelse av preferansetesting forbundet med dyrevelferd strekker seg til å prøve å forstå hvordan ulike aspekter ved et beriket miljø spiller en rolle i valgene et enkelt dyr gjør. Hos fisk alene har ulike typer berikelse differensialeffekter på hjernen og atferden, og dette forholdet er ytterligere komplisert av individuelle forskjeller i personlighetstrekk13. Videre kan preferansetesting være nyttig for komparative studier av miljøberikelse. Selv på tvers av ulike fiskearter har berikelse vist seg å ha en effekt på mange forskjellige typer atferd, inkludert aggresjon14, dristighet15,bevegelse16og risikotaking atferd17.
Jakobs preferanseindeks er en statistisk test som brukes ofte for å kvantifisere boligpreferanser18. Jakobs preferanseindeks tildeler en verdi til hvert annet habitat basert på antall dyr som finnes i hver habitattype på forskjellige tidspunkter, hvor preferansevarierer fra -1 (unngåelse) til +1 (mest foretrukket). Her beskriver vi en metode for å bruke Jakobs preferanseindeks til å undersøke boligpreferanser i fisk og bruke eksempelet på å vurdere to viktige egenskaper i vannmiljøet: 1) tilstedeværelse eller fravær av berikelse; og 2) strømmen av vann19. Protokollen kan imidlertid lett tilpasses for å se på en rekke miljøfaktorer (f.eks. grus versus sand som substrat, plastplanter versus levende planter, lav versus høy vannstrøm) på tvers av ulike arter og landskap (f.eks. vann og terrestrisk).
Protocol
Representative Results
Discussion
Her presenterer vi en eksperimentell design som gjør at vi kan undersøke preferansene til fisk for ulike typer habitater. Noen kritiske tiltak som er viktige i preferansetesting inkluderer: 1) sikre at ensartede forhold opprettholdes på tvers av ulike replikaer (f.eks. eksterne lyder eller bevegelse, eksperimenterer, vannkjemi, lysnivåer); 2) sikre at sonene roteres mellom replikerer og en betydelig mengde vann erstattes med friskt sump vann mellom tester for å redusere skjevheter; (3) sikre at en passende utvalgsst…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble støttet av et forskningssamarbeid og Huck Institute ved The Pennsylvania State University, samt USDA AES 4558. Forskningen overholdt alle krav til dyrepleie og bruk protokoller fra 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).
