Einführung in Clicker Ausbildung als Cognitive Anreicherung für Labormäuse

Zusammenfassung

Die Entwicklung neuer Verfeinerungsstrategien für Labormäuse ist eine herausfordernde Aufgabe, die zur Erfüllung des 3R-Prinzips beiträgt. Dieses Protokoll führt das Clickertraining als kognitives Anreicherungsprogramm für Labormäuse ein.

Zusammenfassung

Die Etablierung neuer Verfeinerungsstrategien in der Versuchstierkunde ist ein zentrales Ziel bei der Erfüllung der Anforderungen der Richtlinie 2010/63/EU. Frühere Forschungen haben einen tiefgreifenden Einfluss von schonenden Handhabungsprotokollen auf das Wohlbefinden von Labormäusen festgestellt. Durch die Einführung des Clickertrainings in der Haltung von Mäusen fördern wir nicht nur den einvernehmlichen Umgang mit Mäusen, sondern ermöglichen ihnen auch eine kognitive Bereicherung. Clickertraining ist eine Form des positiven Verstärkungstrainings mit Hilfe eines konditionierten Sekundärverstärkers, dem "Klick"-Geräusch eines Clickers, das als Zeitbrücke zwischen dem verstärkten Verhalten und einer bevorstehenden Belohnung dient. Die effektive Umsetzung des Clickertrainingsprotokolls mit einer Kohorte von 12 BALB/c-Inzuchtmäusen jedes Geschlechts erwies sich als unkompliziert. Die Mäuse lernten ziemlich schnell, wenn sie mit Aufgaben des Clickertrainingsprotokolls konfrontiert wurden, und fast alle trainierten Mäuse überwanden die Herausforderungen, die ihnen gestellt wurden (100% der weiblichen Mäuse und 83% der männlichen Mäuse). Diese Studie hat gezeigt, dass das Clickertraining für Mäuse stark mit einer verringerten Angst bei den Mäusen während der Mensch-Maus-Interaktion korreliert, was sich in reduzierten angstbezogenen Verhaltensweisen (z. B. Defäkation, Lautäußerung und Urinieren) und weniger depressionsähnlichen Verhaltensweisen (z. B. Schweben) zeigt. Durch die Entwicklung eines zuverlässigen Protokolls, das sich leicht in den Haltungsalltag von Labormäusen integrieren lässt, kann das Lebenszeiterlebnis des Wohlergehens der Mäuse erheblich verbessert werden.

Einleitung

Die Entwicklung neuer Verfeinerungsstrategien für Labormäuse ist eine anspruchsvolle Aufgabe, die für die Erfüllung des 3R - Prinzips trägt (Replacement, Reduction und Refinement) von ¹ Versuchstierkunde. Verbesserungen im Bereich der Verfeinerung kann weiter auf das Wohlbefinden von Millionen von Tieren beitragen, die zu Versuchszwecken verwendet werden. Daher ist eine intensive Forschung auf dem Gebiet benötigt. Dies ist auch eine definierte Ziel der Richtlinie 2010/63 der Europäischen Union. Richtlinie 2010/63 / EU weist darauf hin , dass die Lebenserfahrung von Labortieren verbessert werden muss und dass (Artikel 3.7) ² "Betriebe wird Gewöhnung und Ausbildungsprogramme geeignet für die Tiere, die Verfahren und die Dauer des Projekts einrichten".

Labortiere können viele Stress-Situationen erleben, während sie gehalten und für Experimente gezüchtet werden. Üblicherweise wird die Wechselwirkung zwischen dem ArbeitsAtory Mäuse und die Verantwortlichen ist eher begrenzt. Daher kann eine vertrauensvolle Beziehung nicht entwickeln. Dies kann erhöhte Angst und Stress in Reaktion auf Behandlung hervorzurufen, die das Verhalten und die Physiologie schädlich ist, und deshalb das Wohlbefinden der Tiere ^{3, 4, 5, 6.} Darüber hinaus routinemäßig durchgeführt Laborverfahren wie allgemeine Handhabung, Zurückhaltung und Blut oder Gewebeentnahme kann Stressreaktionen hervorrufen, die durch die Messung verschiedener Parameter untersucht werden können, wie zum Beispiel Stresshormone oder Verhalten ^{7, 8.} Es hat sich gezeigt , dass die Handhabung Programme effizient ⁹ die Angst in Richtung der Ermittler in Labornagern verringern ^{kann, 10, 11.} Handhabung Programme können deshalb die Tiere zu verbessern 'Bedingungen und könnte erheblich zum Tierschutz ⁵ beitragen.

Das Ziel dieser Studie ist es positive Verstärkung Ausbildung für Mäuse als eine spezifische Behandlung Programm einzuführen. Positive Verstärkung Ausbildung ist eine Form der operanten Konditionierung, dass der Prüfer ein Mittel gibt das Verhalten der Tiere zu gestalten. Wenn das Tier ein gewünschtes Verhalten durchführt, wird es durch einen positiven Reiz (hier eine Futterbelohnung) verfolgt. Die Absicht ist, dass das Tier die Belohnung auf das jeweilige Verhalten verbindet. Clicker - Training ist eine Form der positiven Verstärkung Ausbildung eines konditionierten sekundären reinforcer mit der "Klick" -Geräusch eines Klicker und hat sich bewährt ¹² ein bestimmtes Verhalten zu stärken.

Genauer gesagt, dient der Klick - Sound als "Zeitbrücke" zwischen dem Verhalten und der bevorstehenden Belohnung ^13. Der Trainer klickt gerade dann, wenn das Tier führt die gewünschteVerhalten, ohne Zeitverzögerung ^14, und dann stellt die Futterbelohnung. Dies stärkt die belohnt Verhalten, das mit einer höheren Frequenz durchgeführt wird. Clickertraining ist weit verbreitet mit Haustieren eingesetzt und hat seinen Weg in die Versuchstierkunde gemacht, wo es ¹³ mit nicht - menschlichen Primaten erfolgreich umgesetzt ^{wurde, 15, 16.} Da Mäuse ziemlich schnell lernen , wenn sie mit der operanten Konditionierung Paradigmen in Frage gestellt, überfordern die Einführung eines zweiten reinforcer sollte nicht ihre kognitiven Fähigkeiten ^{5, 17, 18, 19.}

Durch die Einführung von Clicker-Training für die Haltung von Mäusen ermöglichen wir Mäuse kognitive Bereicherung zu erleben. Die Gestaltung der kognitiven Bereicherung müssen die Mäuse ermöglichen, ihre kognitiven Fähigkeiten zu nutzen, um solve Probleme und ²⁰ die Kontrolle über ihre Umgebung zu ^{gewinnen, 21.} Mehrere Studien mit verschiedenen Arten belegen die positiven Auswirkungen der kognitiven Anreicherung auf das Wohlergehen der Tiere in Gefangenschaft ^{22, 23, 24.} Die Verbesserung der Fähigkeit der Tiere mit ökologischen Herausforderungen erfolgreich zu meistern trägt zu deren Wohlbefinden ^{25, 26.}

Darüber hinaus, wenn die Tiere geringe Mengen an Stress im Laufe ihres Lebens erleben, sind sie weniger anfällig für schädliche Bewältigungsstrategien zu entwickeln, wenn sie mit Stressoren konfrontiert, die in der biomedizinischen Forschung auftreten. Somit kann die konsequente Umsetzung der kognitiven Bereicherung zu einer Homogenisierung der Phänotypen "Themen beitragen. Dies wird zur 3R Prinzip der Reduktion beitragen, da sie die Anzahl der Probanden reduzieren kann erforderlichstatistischen Anforderungen gerecht zu werden ^27.

Durch ein zuverlässiges Protokoll zu entwickeln, die leicht in den Alltag Labormäuse halten integriert werden können, können wir im Wesentlichen ihre Lebenserfahrung der Verbesserung des Wohlergehens.

Protokoll

Ethik-Statement: Die Handhabung der Mäuse und die experimentellen Verfahren wurden in Übereinstimmung mit den europäischen, nationalen und institutionellen Richtlinien für die Tierpflege durchgeführt.

HINWEIS: Das Protokoll enthält fünf Tagen Interventionen (Montag bis Freitag), mit Pausen an den Wochenenden (Samstag und Sonntag). Das Protokoll kann leicht zu erfüllen spezifischen Bedürfnisse angepasst werden.

1. Festlegung einer Belohnung geeignet als Zweit Reinforcer

HINWEIS: Verwenden Sie Lebensmittel Belohnungen, wie vakuumverpackt Lebens- oder Futtermitteln, die Lebensmittelsicherheitsstandards erfüllt. Zum Beispiel können verschiedene Arten von Nüssen, Schokolade, Gummibärchen oder getrocknete Früchte sind geeignet.

1. Legen Sie eine kleine Petrischale mit verschiedenen Lebensmitteln Belohnungen (Stücke von 0,5 cm ³⁾ in den Heimkäfig (Abbildung 1).
2. Nach 10 min prüfen Reste.
3. Wenn alle Belohnungen nach 10 Minuten gegessen werden, verkürzen die Zeitspanne, bis eine Präferenz geschätzt werden kann.
4. An den Tagen 4 und 5 (zB Thursday und Freitag), fügen Sie kleine Mengen des bevorzugten ( "Gewinner") Belohnung für die Heimat-Käfig eine Affektiertheit aller Mäuse im Käfig auf die Belohnung zu etablieren.
5. Wenn die Mäuse auf Maus - Tunnel nicht gewöhnte werden, fügen Sie einen Tunnel zu dem Käfig (mindestens 2 Tage vor dem Beginn der Ausbildung, zum Beispiel über das Wochenende).
6. Wiederholen Sie die Schritte 1,2 bis 1,4 auf 3 aufeinanderfolgenden Tagen (zB Montag bis Mittwoch).

2. Clicker Trainings

1. Die Vorbereitungen für jede Trainingseinheit
   HINWEIS: Jedes Mal, wenn eine Maus in diesem Protokoll werden muss angehoben, heben Sie ihn in einer ruhigen und sanften Art und Weise. Legen Sie eine Hand unter die Maus, um es zu heben. Während der ersten paar Mal, könnte die Mäuse gerührt werden, aber die Gewöhnung Prozess wird nach einigen Tagen beendet sein. Wenn dieser Schritt Schwierigkeiten bereitet , ist es nützlich , für "Schröpfen auf der offenen Seite" ²⁸ zu dem Protokoll zu bezeichnen.
   1. Bereiten Sie einen Käfig mit Einbettungsmaterial.
   2. Transfer der Käfig der Maus an einen ruhigen Ort ausgebildet.
   3. Bereiten Sie die Belohnung und haben einen Timer und den Clicker / Ziel-Stick Kombination bereit.
      HINWEIS: Wenn die Mäuse auf die Handhabung gewöhnt sind und haben bereits ein Vertrauensverhältnis mit dem Experimentator, können die Mäuse mit der Hand gefüttert werden. Andernfalls fügen Sie die Belohnung an einem Stock oder einer Zange in der Weise, dass die Mäuse einen Abstand von dem Experimentator zu halten.
   4. Entfernen Sie alle Objekte aus dem Hause Käfig, die nun als Trainingsbereich dient (zB Maus Häuser, Nestbaumaterial usw.).
   5. Übertragen Sie die Käfig Begleiter zu einem vorbereiteten Käfig.
2. Allgemeine Regeln, die für alle Trainingseinheiten gelten
   HINWEIS: Die folgenden allgemeinen Regeln gelten für alle Sitzungen und werden nicht im gesamten Protokoll wieder erwähnt werden.
   1. Trainieren Sie jede Maus für 5 min. Wechseln Sie zwischen 30-s Ausbildung und 15-s Pausenzeiten.
   2. Lassen Sie die Maus auf die Belohnung nagen nicht mehr als eine Sekunde. Dann nehmen Sie den Stick (mit der Belohnung) aus dem Käfig.
   3. Führen Sie das folgende Muster zu belohnen:
      1 - 10 Aufführungen von Verhalten: jedes Mal belohnen.
      11-21 Leistung des Verhaltens: jedes zweite Mal belohnen.
      Von 22 Performance des Verhaltens auf: jeden dritten Mal belohnen.
   4. Nach 4 min der Ausbildung, wird die nächste Leistung des gewünschten Verhaltens durch einen Jackpot Belohnung verstärkt. Lassen Sie die Maus auf die Futterbelohnung dreimal länger als bisher zu nagen.
3. Training Tag 1: "Die Verknüpfung der sekundären reinforcer mit dem Futterbelohnung"
   1. Stellen Sie den Timer auf 5 Minuten, Start-Taste drücken, und fügen Sie die Maus-Tunnel zum Heimkäfig.
      HINWEIS: Nutzen Sie die angeborene Thigmotaxis von Mäusen und platzieren Sie den Tunnel an einer Wand (Abbildung 2). Für die ersten paar Sitzungen, dies wird die Wahrscheinlichkeit, dass der Maus-Eingabe der Tunnel zu erhöhen.
   2. Warten Sie, bis die Maus, um den Tunnel kontrolliert. Sobald der mouse betritt den Tunnel, und klicken Sie auf die Belohnung am Ende des Tunnels präsentieren.
   3. Lassen Sie die Maus-Feed auf die Belohnung, während im Tunnel sitzen.
   4. Klicken Sie kontinuierlich für 15 s, während die Maus im Tunnel sitzt.
   5. Sobald die Maus, um den Tunnel verlässt, gehen Sie zurück zu Schritt 3.2.
4. Training Tage 2 bis 5: "Laufen durch einen Tunnel"
   1. Stellen Sie den Timer auf 5 Minuten, Start-Taste drücken, und fügen Sie die Maus-Tunnel zum Heimkäfig.
   2. Sobald die Maus in den Tunnel einfährt, klicken und die Belohnung am Ende des Tunnels präsentieren.
   3. Solange die Maus im Tunnel ist, klicken und sofort die Belohnung in der gleichen Art und Weise präsentieren.
   4. Wiederholen Sie diesen Vorgang für die nächsten 30 s, und dann Pause für 15 s in den Tunnel aus dem Käfig zu nehmen.
   5. Fügen Sie den Tunnel wieder und sofort klicken, wenn die Maus den Tunnel wieder eintritt.
   6. Präsentieren Sie die Belohnung am Ende des Tunnels.
   7. Lassen Sie die Maus für bis zu 1 s zu nagen.
   8. Nehmen Sie die Belohnung weg.
   9. Sobald die Maus beginnt , indem sich in den Tunnel Wiedereintritt, präsentieren die Belohnung vor dem Ende des Tunnels (3).
5. Training Woche 2: "Nach einem Ziel-Stick"
   1. Stellen Sie den Timer auf 5 Minuten, Start-Taste drücken, und legen Sie die Kugel am Ende des Ziel-Stick in den Käfig.
   2. Sobald die Maus Interesse in der ganzen Welt zeigt, klicken und die Belohnung neben dem Globus (4 und 5) präsentieren.
   3. Belohnen Sie die Maus erst, nachdem es um den Globus mit seiner Nase berührt.
   4. Wenn die Maus , um die durchgeführte Aktion zur Belohnung verknüpft ist, ändern Sie die Position der Kugel während der Trainingseinheit (Abbildung 6).
   5. Warten Sie auf die Maus, um dieses letzte Herausforderung zu begegnen.
   6. Legen Sie die Kugel in den Käfig.
   7. Kurz bevor die Maus, um den Globus berührt, langsam und vorsichtig die Position der Kugel von 1 cm ändern.
   8. Klicken und belohnen, wenn die Maus den Abstand und berührt den Globus überschritten hat.
   9. Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis die Maus zuverlässig folgt.
   10. erstrecken sich langsam den Abstand der Maus zu überqueren hat.
6. Training Woche 3: "Nach dem Ziel-Stick an den Experimentator Hand"
   1. Legen Sie eine Hand in der Trainings Käfig während der Clicker / Ziel-Stick Kombination halten und die Belohnung mit der anderen Hand.
   2. Stellen Sie den Timer auf 5 Minuten, Start-Taste drücken, und legen Sie die Kugel am Ende des Zielstock neben der Hand.
   3. Sobald die Maus Interesse in der ganzen Welt zeigt, klicken und die Belohnung neben dem Globus präsentieren.
   4. Sobald die Maus sich dieser Herausforderung gestellt hat, bewegen Sie die Kugel mehrere Schritte näher an der Hand.
   5. Legen Sie die Kugel auf der Handfläche der Hand. Klicken und belohnen , während die Maus auf der Handfläche der Hand sitzt (Abbildung 7).

Ergebnisse

Die erste und auch einer der wichtigsten Schritte, war die Bestimmung eines geeigneten Futterbelohnung. Daher wurden die Mäuse verschiedene Arten von Nüssen angeboten, einer Zuckerlösung, Marmelade, und verschiedene Arten von Schokolade in einer Petrischale (Abbildung 1). Nach unseren Erfahrungen zeigten die Mäuse eine offensichtliche Vorliebe für weiße Schokolade. Daher haben wir weiße Schokolade für alle weiteren Bildungsprozesse.

Diskussion

Die effektive Umsetzung des Clicker-Training-Protokoll mit einer Kohorte von 12 Balb / c-Inzuchtmäusen beiderlei Geschlechts erwies sich als unkompliziert zu sein. Frühere Studien haben die Wirksamkeit von Clickertraining mit mehreren Arten bestätigt, und wir erweitert diese an Mäuse. Da Mäuse mit den niedrigsten entwickelten Säugetieren unter Labortiere sind, werden ihre Fähigkeiten oft unterschätzt. Daher ist die überraschendste Aspekt der Daten, dass die Trainingserfolg mit fast allen Mäusen erreicht werden konnte. <...

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Deckel für offenes Gehäuse	Tecniplast	GM500LID117
SealSAfe Plus Top für offenes Gehäuse	Tecniplast	GM500400SU
Typ II lang, Filteraufsatzkäfige	Tecniplast	GM500PFSPC
Aspen Einstreumaterial	Labor & Vet Service GmbH	H0234-300	Umweltanreicherung
Rotes Polycarbonat Mouse House	Tecniplast	ACRE011	Umweltanreicherung
Seidenpapiere	Tork, SCA Hygiene Products GmbH	290179	Umweltanreicherung
Lebensmittel - ssniff M-H Extrudat	ssiff	V1126-000	ad libitum
Target Stick mit Clicker	Trixie	2282
PVC-Rohr (Tunnel)	Thyssen Krupp	RTPVCU04003005
Weiße Schokolade/ weiße Schokoladencreme			Firma spielt keine Rolle, bevorzugt
Pinzette	FineScienceTools	> 11150-10	Oder irgendein anderes Werkzeug zum Fixieren von Schokolade
Prism Version 6.0 für Windows	GraphPad-Software