2017年3月6日
开发用于实验小鼠的新优化策略是一项具有挑战性的任务,有助于实现3R原则。本方案将点击器训练作为一种认知丰富化项目引入实验小鼠的饲养管理中。
本研究的总体目标是建立一种针对小鼠的正向强化训练作为特定的抓取操作方案。该方法能够回答实验小鼠优化策略这一新兴领域中的关键问题,例如如何在饲养和实验过程中降低小鼠的应激水平。该技术的主要优势在于可根据不同目的进行调整,并有助于改善实验小鼠的福利状况。
我们最初想到这一方法,是源于考虑在不直接接触小鼠的情况下,在笼具之间转移小鼠的符合人体工学的替代方案。该方法的视觉演示至关重要,因为该技术学习难度较高,操作时机和对小鼠的整体操作手法尤为关键。在开始实验前,先将小鼠的饲养笼转移至安静的环境中。
然后将所有物品从居住笼中移除,将其用作训练区域。接着将同笼饲养的动物从居住笼中移出,仅留下一只用于训练的小鼠。开始训练时,将计时器设定为5分钟,然后按下开始按钮。
将小鼠隧道靠近笼壁放入饲养笼内,然后等待小鼠探查隧道。一旦小鼠进入隧道,立即点击并在线隧道末端给予奖励。
当小鼠在隧道内静止并取食奖励时,短暂地点击15秒。一旦小鼠离开隧道,立即重复该训练阶段。在第2至第5天,将计时器设置为5分钟。
按下开始按钮,将小鼠隧道放入饲养笼中。一旦小鼠进入隧道,立即点击并在线隧道末端给予奖励。在接下来的30秒内重复此操作,然后暂停15秒,将隧道从笼中取出。
然后再次添加通道,当小鼠重新进入通道时立即点击。在通道末端呈现奖励,并允许小鼠啃食最多一秒钟,随后移除奖励。
最后,当小鼠开始自行重新进入隧道时,立即将奖励物呈现在隧道末端前方。在第二周,首先将计时器设为五分钟。按下开始按钮,并将球体放置在笼内目标杆的末端。
当小鼠用鼻部触碰到球体时,立即点击并在此球体旁给予奖励。在小鼠将该动作与奖励建立关联后,在训练过程中改变球体的位置。当小鼠用鼻部触碰到新位置的球体时,再次给予奖励。
接下来将球体放入笼中,在小鼠即将触碰到球体之前,缓慢而小心地将球体位置移动一厘米。当小鼠跨越该距离并触碰到球体时,进行点击并给予奖励。逐渐增加小鼠需要跨越的距离,并重复此操作,直至小鼠能够稳定跟随。
第三周开始时,一只手握住训练笼,另一只手持响片-目标棒组合,并拿好奖励物。将计时器设为五分钟,按下开始,将目标棒末端的球体靠近手部放置。
当小鼠对球体表现出兴趣时,立即点击并在此球体旁给予奖励。最后,将球体放在手掌上,当小鼠停留在手掌上时,点击并给予奖励。
经过响片训练后,绝大多数经过训练的小鼠均能跟随目标棒,其中所有雌性小鼠以及83%的雄性小鼠均表现出目标跟随行为。总体而言,雌性小鼠在训练中表现出更高的积极性,在各次训练过程中相关行为的发生频率也更高。与未训练小鼠相比,经过训练的小鼠表现出与焦虑相关行为的频率显著降低。
此外,经过训练的小鼠在莫里斯水迷宫实验中与抑郁相关的漂浮行为显著减少。若操作得当,掌握该技术后每天每只小鼠的操作时间仅需三到五分钟。在实施该操作时,务必记住以轻柔、镇定且自信的方式处理小鼠。
在完成该操作后,还可采用其他方法,例如训练小鼠跑过桥梁,自主转移到另一个笼子,以改善动物设施中的健康与卫生状况。点击训练建立后,有助于优化实验动物福利,因为它可被视为一种认知丰富化形式。观看本视频后,您应能够充分掌握如何在实验动物设施中对小鼠实施基于正向强化的训练。
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本研究将点击器训练作为一种认知丰富化方案引入实验小鼠,旨在提升其福利水平,并在抓取和实验过程中降低应激反应。
点击训练等优化策略能够有效降低实验小鼠的应激水平并改善其福利状况,这对于提高临床前研究中行为学和生理学数据的可靠性具有重要意义。通过整合认知丰富化方案,生物制药研发团队可提升实验动物的健康状态,减少混杂因素,并在发现性研究和转化研究中获得更可重复的实验结果。该方法符合不断发展的法规和伦理标准,为可靠的靶点验证和机制研究奠定了坚实基础。
点击器训练可从早期探索阶段一直整合到临床前研究,支持假设验证、检测方法开发以及转化研究。