Vi presenterer Klikkertrening som en kognitiv berikelse for Laboratory Mus

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

Utviklingen av nye raffinement strategier for laboratoriet mus er en utfordrende oppgave som bidrar til oppfyllelse av 3R (erstatning, reduksjon og raffinering) av forsøksdyrlære ^1. Forbedringer innen foredling kan videre bidra til trivsel for de millioner av dyr som brukes til eksperimentelle formål. Derfor er intensiv forskning behov på feltet. Dette er også et definert mål i direktiv 2010/63 i Den europeiske union. Direktiv 2010/63 / EU påpeker at livstidserfaring med forsøksdyr må styrkes og at "virksomheter skal sette opp tilvenning og opplæringsprogrammer som passer for dyrene, prosedyrer og lengden på prosjektet" (artikkel 3.7) ^2.

Forsøksdyr kan oppleve mange stressende situasjoner mens de blir holdt og avlet for eksperimenter. Vanligvis samspillet mellom arbeidsAtory mus og de ansvarlige er ganske begrenset. Derfor kan et tillitsfullt forhold ikke utvikle. Dette kan fremkalle øket angst og spenning i reaksjon til håndtering, noe som er skadelig for den adferd og fysiologi, og derfor den trivsel, av dyrene ^{3, 4, 5, 6.} Videre rutinemessig utført laboratorieprosedyrer som generell håndtering, tilbakeholdenhet, og blod eller prøvetaking vev kan føre til stressresponser, noe som kan undersøkes ved å måle ulike parametre, slik som stresshormoner eller adferd ^{7, 8.} Det har vist seg at håndtering programmer kan effektivt redusere angst mot etterforsker i laboratoriet gnagere ^{9, 10, 11.} Håndtering programmer kan derfor forbedre dyrenesforhold og kan bidra betydelig til dyrevelferd ^5.

Målet med denne studien er å innføre positiv forsterkning trening for mus som en spesifikk håndtering program. Positiv forsterkning trening er en form for operant betinging som gir etterforsker et middel til å forme dyrs atferd. Når dyret utfører en ønsket atferd, er det etterfulgt av en positiv stimulans (her, en mat belønning). Intensjonen er at dyret knytter belønning til den respektive atferd. Klikkertrening er en form for positiv forsterkning trening med en betinget sekundær forsterker, "klikk" lyden av en klikker, og har vist seg å styrke en bestemt atferd ^12.

Mer spesifikt, serverer klikkelyd som en "time bro" mellom atferd og den kommende belønning ^13. Trener klikker presist når dyret utfører den ønskedeoppførsel, uten noen tidsforsinkelse ^14, og deretter presenterer mat belønning. Dette styrker belønnet oppførsel, som vil bli utført med en høyere frekvens. Klikkertrening er mye brukt med selskapsdyr og har gjort sin vei inn i forsøksdyrlære, hvor det har blitt implementert med ikke-menneskelige primater ^{13, 15, 16.} Som mus lære ganske raskt når utfordret med operant kondisjone paradigmer, bør innføring av en andre forsterker ikke overanstrenge deres kognitive evner ^{5, 17, 18, 19.}

Ved å innføre klikkertrening til oppbevaring av mus, aktiverer vi mus til å oppleve kognitiv berikelse. Utformingen av kognitiv berikelse må aktivere mus til å bruke sine kognitive ferdigheter til å solve problemer og for å få kontroll over sitt miljø ^{20, 21.} Flere studier med ulike arter bevise den positive virkningen av kognitiv berikelse på velferden til dyr i fangenskap ^{22, 23, 24.} Styrke evnen til dyrene for å kunne takle miljøutfordringene bidrar til deres trivsel ^{25, 26.}

I tillegg, hvis dyrene opplever lave nivåer av stress i løpet av livet, de er mindre utsatt for å utvikle uheldige mestringsstrategier når konfrontert med stressfaktorer som oppstår i biomedisinsk forskning. Således kan konsekvent gjennomføring av kognitiv berikelse bidrar til en homogenisering av fagenes fenotyper. Dette vil bidra til 3R prinsippet om reduksjon, som det kan redusere antall fagene som kreveså møte statistiske krav ^27.

Ved å utvikle en pålitelig protokoll som enkelt kan integreres i den daglige rutinen for å holde laboratoriet mus, kan vi vesentlig forbedre livet opplevelse av velferd.

Protocol

Etikk Statement: The håndtering av mus og de eksperimentelle prosedyrer ble utført i samsvar med europeisk, nasjonalt og institusjonelle retningslinjer for dyr omsorg. MERK: Protokollen inneholder fem dager med intervensjoner (mandag til fredag), med pauser i helgene (lørdag og søndag). Protokollen kan enkelt tilpasses for å møte spesifikke behov. 1. Bestemme en belønning Egner seg som en ny forsterker MERK: Bruk mat belønninger, for eksempel vakuumpakket mat eller dyrefôr som oppfyller st…

Representative Results

Den første og også en av de viktigste trinnene var bestemmelsen av en passende mat belønning. Derfor ble musene tilbudt ulike typer nøtter, en sukkerløsning, syltetøy, og ulike typer sjokolade i en petriskål (figur 1). I vår erfaring, mus viste en tydelig preferanse for hvit sjokolade. Derfor brukte vi hvit sjokolade for all videre opplæring prosesser. Selve treningen ble gjennomført med en kohort av…

Discussion

Den effektive gjennomføring av klikkertrening protokoll med en kohort av 12 BALB / c innavlet mus av hvert kjønn viste seg å være ukomplisert. Tidligere studier har bekreftet effektiviteten av klikkertrening med flere arter, og vi utvidet dette til mus. Som mus er de laveste utviklede pattedyr blant forsøksdyr, er deres evner ofte undervurdert. Derfor er den mest overraskende trekk ved de data som treningsresultater kan oppnås med nesten alle mus.

Et kritisk trinn i denne protokollen e…

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