Apresentando Clicker Formação como um enriquecimento cognitivo para Laboratório Mice

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

O desenvolvimento de novas estratégias de refinamento para ratos de laboratório é uma tarefa desafiadora que contribui para a realização dos 3R (substituição, redução e refinamento) da ciência de animais de laboratório ^1. Melhorias no campo de refinamento pode ainda contribuir para o bem-estar de milhões de animais que são utilizados para fins experimentais. Portanto, a investigação intensiva é necessária no campo. Este é também um objectivo definido da Directiva 2010/63 da União Europeia. Directiva 2010/63 / UE salienta que a experiência de vida de animais de laboratório tem de ser reforçada e que "os estabelecimentos devem criar programas de habituação e aprendizagem adaptados aos animais, aos procedimentos e à duração do projecto" (artigo 3.7) ^2.

animais de laboratório pode experimentar muitas situações estressantes, enquanto eles estão sendo mantidos e criados para experimentos. Normalmente, a interacção entre o trabalhocamundongos Atory e as pessoas responsáveis ​​é bastante limitado. Portanto, uma relação de confiança não pode se desenvolver. Isto pode provocar o aumento da ansiedade e do stress, em reacção ao tratamento, o que é prejudicial para o comportamento e fisiologia, e, portanto, o bem-estar, dos animais ^{3, 4, 5, 6.} Além disso, realizada rotineiramente procedimentos laboratoriais como o manuseio geral, contenção e sangue ou amostras de tecido pode causar respostas de estresse, que podem ser examinados medindo diferentes parâmetros, tais como os hormônios do estresse ou comportamento ^{7, 8.} Demonstrou-se que os programas de manuseamento de forma eficiente pode diminuir a ansiedade para o investigador em roedores de laboratório ^{9, 10, 11.} programas de manipulação pode, portanto, melhorar os animais 'condições e podem contribuir consideravelmente para o bem-estar dos animais ^5.

O objetivo deste estudo é apresentar treinamento de reforço positivo para camundongos como um programa de tratamento específico. treinamento de reforço positivo é uma forma de condicionamento operante que dá ao investigador um meio para moldar o comportamento animal. Quando o animal executa um comportamento desejado, é seguido por um impulso positivo (aqui, uma recompensa alimentar). A intenção é que o animal associa a recompensa para o respectivo comportamento. O treinamento de Clicker é uma forma de treinamento de reforço positivo usando um reforçador secundário condicionado, o "clique" som de um clicker, e tem sido comprovada para reforçar um comportamento específico ^12.

Mais especificamente, o som de clique serve como uma "ponte de tempo" entre o comportamento eo próximo recompensa ^13. O treinador clica precisamente quando o animal realiza o desejadocomportamento, sem qualquer tempo de atraso ^14, e, em seguida, apresenta a recompensa alimentar. Isto reforça o comportamento recompensado, que irá ser realizada com uma frequência mais elevada. O treinamento de Clicker é amplamente utilizado com animais de companhia e tem feito o seu caminho para a ciência de animais de laboratório, onde ele foi implementado com sucesso com primatas não-humanos ^{13, 15, 16.} Como os ratos aprendem muito rapidamente quando desafiado com paradigmas de condicionamento operante, a introdução de um segundo reforço não deve overstrain suas habilidades cognitivas ^{5, 17, 18, 19.}

Com a introdução de formação clicker à manutenção de ratos, que permitem ratos para experimentar o enriquecimento cognitivo. O projeto de enriquecimento cognitivo deve permitir que os ratos a usar suas habilidades cognitivas para Solve problemas e para ganhar o controle sobre seu ambiente de ^{20, 21.} Vários estudos com espécies diferentes provar o impacto positivo de enriquecimento cognitivo sobre o bem-estar dos animais em cativeiro ^{22, 23, 24.} Reforçar a capacidade dos animais para lidar com sucesso com os desafios ambientais contribui para o seu bem-estar ^{25, 26.}

Além disso, se os animais experimentam baixos níveis de estresse durante a sua vida, eles são menos propensos a desenvolver estratégias de enfrentamento prejudiciais quando confrontado com os estressores que ocorrem na pesquisa biomédica. Assim, a aplicação coerente do enriquecimento cognitivo pode contribuir para uma homogeneização dos fenótipos dos sujeitos. Isto irá contribuir para o princípio 3R de redução, uma vez que pode reduzir o número de indivíduos requeridospara atender aos requisitos estatísticos ^27.

Através do desenvolvimento de um protocolo confiável, que pode ser facilmente integrado na rotina diária de manter ratos de laboratório, podemos melhorar substancialmente a sua experiência de vida de bem-estar.

Protocol

Declaração de Ética: A manipulação dos ratos e os procedimentos experimentais foram realizados de acordo com o europeu, nacional e diretrizes institucionais para cuidados com os animais. NOTA: O protocolo inclui cinco dias de intervenções (de segunda a sexta-feira), com quebras nos fins de semana (sábado e domingo). O protocolo pode ser facilmente adaptado para satisfazer as necessidades específicas. 1. Determinar uma recompensa Indicado como Segunda Reinforcer Nota: Use recompensas alimen…

Representative Results

O primeiro e também um dos passos mais importantes foi a determinação de uma recompensa alimentar adequado. Portanto, os ratinhos foram oferecidas diferentes tipos de nozes, uma solução de açúcar, marmelada, e diferentes tipos de chocolate em uma placa de Petri (Figura 1). Em nossa experiência, os ratos mostraram uma preferência óbvia para o chocolate branco. Por isso, foi utilizado o chocolate branco para todos os processos de formação contínua. <p clas…

Discussion

A aplicação efectiva do protocolo de treinamento clicker com um grupo de 12 ratinhos BALB / c inato de cada sexo mostrou-se simples. Estudos anteriores confirmaram a eficácia da formação clicker com diversas espécies, e nós estendemos isso para ratos. Como os ratos são os mamíferos mais baixo desenvolvidas entre animais de laboratório, as suas capacidades são frequentemente subestimados. Por conseguinte, o aspecto mais surpreendente dos dados é que o sucesso da formação pôde ser alcançada com quase todos…

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