Ett standardiserat protokoll för preferenstester för bedömning av fiskvälfärd
Summary
En grundläggande aspekt av bedömningen av djurens välbefinnande i fångenskap är att fråga om djuren har det de vill ha. Här presenterar vi ett protokoll för att bestämma bostäder preferens i zebrafisk(Danio rerio) med avseende på förekomsten / avsaknad av miljöberikning och tillgång till vattenflöde.
Abstract
Metoder för bedömning av djurens välbefinnande försöker ta hänsyn till djurets särskilda behov och önskemål. Att tillhandahålla anrikning (tillägg av fysiska föremål eller conspecifics i bostadsmiljön) är ofta ett sätt att ge fångenskap djur möjlighet att välja vem eller vad de interagerar med och hur de tillbringar sin tid. En grundläggande del av vattenmiljön som ofta förbises i fångenskap är dock djurets förmåga att välja att delta i fysisk träning. För många djur, inklusive fisk, motion är en viktig aspekt av deras livshistoria, och är känd för att ha många hälsofördelar, inklusive positiva förändringar i hjärnan och beteende. Här presenterar vi en metod för att bedöma livsmiljöpreferenser hos djur i fångenskap. Protokollet skulle lätt kunna anpassas för att titta på en mängd olika miljöfaktorer (t.ex. grus kontra sand som substrat, plastväxter kontra levande växter, lågt flöde jämfört med högt vattenflöde) i olika vattenlevande arter eller för användning med marklevande arter. Statistisk bedömning av preferens utförs med hjälp av Jakobs preferensindex, som rankar livsmiljöerna från -1 (undvikande) till +1 (mest föredragen). Med denna information kan det bestämmas vad djuret vill ha ur ett välfärdsperspektiv, inklusive deras föredragna plats.
Introduction
Bestämmelserna om hur försöksdjur ska inhysas i fångenskap är uttryckliga och väldefinierade. Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care (AAALAC) International övervakar och förvaltar alla organisationer och institutioner som arbetar med forskningsdjur och har särskilda riktlinjer för artanpassad djurhållning och bostäder. Till exempel AAALAC: s vägledning om bostäder och vård av Zebrafish, Danio Rerio1 “starkt uppmuntrar” användning av anrikning (tillägg av fysiska föremål eller conspecifics i bostadsmiljön) när bostäder zebrafisk i fångenskap. Guiden fortsätter med att ange, “Att tillhandahålla konstgjorda växter eller strukturer som imiterar zebrafisk livsmiljö tillåter djur ett val i sin miljö.”
Bevis tyder på att berikning kan stimulera tillväxten av nya nervceller (neurogenes) i områden i hjärnan som deltar i bearbetning rumslig information2, och det är tänkt att dessa neurala förändringar är förknippade med förbättrad inlärningsförmåga3. Effekterna av anrikning på neurogenes och lärande har studerats i stor utsträckningöver olika taxa, inklusive fisk4,5, fåglar 6 , reptiler7, och däggdjur8. Även om dessa typer av studier är viktiga för att förstå effekterna av anrikning på hjärnan och beteende, tar de inte hänsyn till särskilda val eller preferenser av djur för en viss miljö över en annan.
En grundläggande fråga att ställa vid bedömningen av husdjurens välbefinnande är huruvida djuren har vad de villha 9. Ett sätt att undersöka denna fråga som ger konkreta bevis är att ge djur val som gör det möjligt för oss att förstå deras subjektiva preferenser. Två studier har till exempel undersökt om zebrafisk föredrar tillgång till antingen en berikad eller en vanlig miljö, med båda studierna som visar en preferens för områden som innehåller anrikning10,11. Men det har också föreslagits att zebrafisk verkar likgiltig för miljöberikning12, så svaret på frågan är uppenbarligen inte entydigt. En annan tillämpning av preferenstester i samband med djurens välbefinnande omfattar att försöka förstå hur olika aspekter av en berikad miljö spelar en roll i de val ett enskilt djur gör. Bara i fisk, olika typer av berikning har differentiella effekter på hjärnan och beteende, och detta förhållande kompliceras ytterligare av individuella skillnader i personlighetsdrag13. Dessutom kan preferenstester vara användbara för jämförande studier av miljöberikning. Även över olika fiskarter, anrikning har visat sig ha en effekt på många olika typer av beteende, inklusive aggression14,djärvhet15, rörelse16, och risktagande beteende17.
Jakobs preferensindex är ett statistiskt test som används ofta för att kvantifiera boendepreferenser18. Jakobs preferensindex tilldelar varje olika livsmiljö baserat på antalet djur som finns i varje livsmiljötyp vid olika tidpunkter, där preferensen sträcker sig från -1 (undvikande) till +1 (mest föredragen). Här beskriver vi en metod för att använda Jakobs preferensindex för att undersöka boendepreferenser i fisk och använda exemplet med att bedöma två viktiga egenskaper hos vattenmiljön: 1) förekomsten eller frånvaron av anrikning; och 2) flödet av vatten19. Protokollet skulle dock lätt kunna anpassas för att titta på en mängd olika miljöfaktorer (t.ex. grus kontra sand som substrat, plastväxter kontra levande växter, lågt kontra högt vattenflöde) över olika arter och landskap (t.ex. vattenlevande och markbundna).
Protocol
Representative Results
Discussion
Här presenterar vi en experimentell design som gör att vi kan undersöka preferenser fisk för olika typer av livsmiljöer. Några kritiska steg som är viktiga i preferenstestningär: 1) se till att enhetliga förhållanden upprätthålls mellan olika replikat (t.ex. yttre ljud eller rörelser, experimentörer, vattenkemi, ljusnivåer); 2) se till att zonerna roteras mellan replikat och en betydande mängd vatten ersätts med sötvatten sumpvatten mellan provningarna för att minska fördomar. (3) Se till att en lämp…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöddes av en Research Collaboration Fellowship och Huck Institute vid Pennsylvania State University, samt USDA AES 4558. Forskningen uppfyllde alla krav i djurvårds- och användningsprotokollen från Pennsylvania State University. IACUC nr 46466.
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).
