Un protocollo standardizzato per i test delle preferenze per valutare il benessere dei pesci
Summary
Un aspetto fondamentale della valutazione del benessere degli animali in cattività è quello di chiedersi se gli animali hanno ciò che vogliono. Qui, presentiamo un protocollo per determinare la preferenza abitativa nel pesce zebra (Danio rerio) per quanto riguarda la presenza/assenza di arricchimento ambientale e l’accesso al flusso d’acqua.
Abstract
Le tecniche di valutazione del benessere degli animali cercano di tener conto delle esigenze e dei desideri specifici dell’animale in questione. Fornire arricchimento (l’aggiunta di oggetti fisici o conspecifici nell’ambiente abitativo) è spesso un modo per dare agli animali in cattività l’opportunità di scegliere chi o con cosa interagiscono e come trascorrono il loro tempo. Una componente fondamentale dell’ambiente acquatico che viene spesso trascurata in cattività, tuttavia, è la capacità per l’animale di scegliere di impegnarsi in esercizio fisico. Per molti animali, tra cui il pesce, l’esercizio fisico è un aspetto importante della loro storia della vita, ed è noto per avere molti benefici per la salute, tra cui cambiamenti positivi nel cervello e nel comportamento. Qui presentiamo un metodo per valutare le preferenze dell’habitat negli animali in cattività. Il protocollo potrebbe essere facilmente adattato per esaminare una varietà di fattori ambientali (ad esempio, ghiaia contro sabbia come substrato, piante di plastica contro piante vive, basso flusso contro alto flusso di acqua) in diverse specie acquatiche o per l’uso con specie terrestri. La valutazione statistica della preferenza viene effettuata utilizzando l’indice di preferenza di Giacobbe, che classifica gli habitat da -1 (evitare) a 1 (la più preferita). Con queste informazioni, si può determinare ciò che l’animale vuole dal punto di vista del benessere, compresa la loro posizione preferita.
Introduction
Le norme che disciplinano il modo in cui gli animali da laboratorio devono essere alloggiati in cattività sono esplicite e ben definite. L’Associazione per la valutazione e l’accreditamento della cura degli animali di laboratorio (AAALAC) International supervisiona e gestisce tutte le organizzazioni e le istituzioni che lavorano con animali da ricerca e ha linee guida specifiche per l’allevamento e l’alloggio adatti alle specie. Ad esempio, la Guida dell’AAALAC sull’alloggio e la cura del pesce zebra, Danio Rerio1 “incoraggia fortemente” l’uso dell’arricchimento (l’aggiunta di oggetti fisici o conspecifici nell’ambiente abitativo) quando si ospita il pesce zebra in cattività. La guida prosegue affermando: “Fornire piante artificiali o strutture che imitano l’habitat del pesce zebra consentono agli animali una scelta all’interno del loro ambiente.”
Le prove suggeriscono che l’arricchimento può stimolare la crescita di nuovi neuroni (neurogenesi) in aree del cervello coinvolte nell’elaborazione di informazioni spaziali2, e si pensa che questi cambiamenti neurali sono associati con una maggiore capacità di apprendimento3. Gli effetti dell’arricchimento sulla neurogenesi e l’apprendimento sono stati ampiamente studiati in vari taxa, tra cui pesci4,5, uccelli6, rettili7e mammiferi8. Anche se questi tipi di studi sono importanti per comprendere gli effetti dell’arricchimento sul cervello e sul comportamento, non prendono in considerazione le scelte o le preferenze particolari degli animali per un particolare ambiente rispetto a un altro.
Una domanda fondamentale da porsi quando si valuta il benessere degli animali in cattività è se gli animali abbiano o meno quello che vogliono9. Un modo per indagare su questa domanda che fornisce prove tangibili è quello di fornire agli animali scelte che ci permettano di comprendere le loro preferenze soggettive. Ad esempio, due studi hanno studiato se il pesce zebra preferisca l’accesso a un ambiente arricchito o a un ambiente semplice, con entrambi gli studi che indicano una preferenza per le aree che contengono arricchimento10,11. Tuttavia, è stato anche suggerito che il pesce zebra appaia indifferente all’arricchimento ambientale12, quindi la risposta alla domanda non è ovviamente chiara. Un’altra applicazione dei test di preferenza associati al benessere degli animali si estende al tentativo di capire come i diversi aspetti di un ambiente arricchito svolgono un ruolo nelle scelte di un singolo animale. Solo nel pesce, diversi tipi di arricchimento hanno effetti differenziali sul cervello e sul comportamento, e questa relazione è ulteriormente complicata dalle differenze individuali nei tratti della personalità13. Inoltre, i test di preferenza potrebbero essere utili per studi comparativi sull’arricchimento ambientale. Anche tra diverse specie di pesci, l’arricchimento ha dimostrato di avere un effetto su molti diversi tipi di comportamento, tra cui l’aggressione14, l’audacia15, la locomozione16e il comportamento di assunzione di rischi17.
L’indice delle preferenze di Jacob è un test statistico che viene spesso utilizzato per quantificare le preferenze abitative18. L’indice delle preferenze di Giacobbe assegna un valore a ogni habitat diverso in base al numero di animali presenti in ogni tipo di habitat in punti temporali diversi, dove le preferenze variano da -1 (evitare) a 1 (la maggior parte dei preferiti). Qui descriviamo un metodo per utilizzare l’indice di preferenza di Jacob per studiare le preferenze abitative nei pesci e usiamo l’esempio di valutazione di due importanti caratteristiche dell’ambiente acquatico: 1) la presenza o l’assenza di arricchimento; e 2) il flusso dell’acqua19. Tuttavia, il protocollo potrebbe essere facilmente adattato per esaminare una varietà di fattori ambientali (ad esempio, ghiaia contro sabbia come substrato, piante di plastica contro piante vive, basso contro flusso d’acqua elevato) attraverso diverse specie e paesaggi (ad esempio, acquatico e terrestre).
Protocol
Representative Results
Discussion
Qui presentiamo un progetto sperimentale che ci permette di indagare le preferenze dei pesci per diversi tipi di habitat. Alcuni passaggi critici importanti nei test delle preferenze includono: 1) garantire che condizioni uniformi siano mantenute in diverse repliche (ad esempio, rumori o movimenti esterni, sperimentatore, chimica dell’acqua, livelli di luce); 2) garantire che le zone siano ruotate tra le repliche e una notevole quantità di acqua venga sostituita con acqua fresca tra le prove per ridurre le distorsioni; …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato supportato da una borsa di studio di collaborazione di ricerca e l’Huck Institute presso la Pennsylvania State University, così come USDA AES 4558. La ricerca ha rispettato tutti i requisiti della cura degli animali e l’uso dei protocolli della Pennsylvania State University; IACUC n. 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).
