Article de méthode

Présentation de Clicker Training comme un enrichissement cognitif pour souris de laboratoire

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DOI :

10.3791/55415

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6 mars 2017

 ,  ,  ,  , 
1Translational Animal Research Center, University Medical Centre, Johannes Gutenberg-Universität Mainz, 2Department of Veterinary Medicine, Institute of Animal Welfare, Animal Behavior and Laboratory Animal Science, Freie Universität Berlin

* These authors contributed equally

Dans cet article

Résumé

Le développement de nouvelles stratégies de raffinement pour les souris de laboratoire est une tâche difficile qui contribue à la réalisation du principe des 3R. Ce protocole introduit l’entraînement au clicker en tant que programme d’enrichissement cognitif pour les souris de laboratoire.

Résumé

L’établissement de nouvelles stratégies de raffinement en science des animaux de laboratoire est un objectif central pour répondre aux exigences de la directive 2010/63/UE. Des recherches antérieures ont déterminé un impact profond des protocoles de manipulation douce sur le bien-être des souris de laboratoire. En introduisant l’entraînement au clicker dans l’élevage des souris, non seulement nous favorisons le traitement amiable des souris, mais nous leur permettons également de faire l’expérience d’un enrichissement cognitif. L’entraînement au clicker est une forme d’entraînement par renforcement positif à l’aide d’un renforçateur secondaire conditionné, le son du « clic » d’un clicker, qui sert de pont temporel entre le comportement renforcé et une récompense à venir. La mise en œuvre efficace du protocole d’entraînement au clicker avec une cohorte de 12 souris consanguines BALB/c de chaque sexe s’est avérée simple. Les souris ont appris assez rapidement lorsqu’elles ont été mises au défi de relever les tâches du protocole d’entraînement au clicker, et presque toutes les souris entraînées ont surmonté les défis qui leur ont été présentés (100 % des souris femelles et 83 % des souris mâles). Cette étude a identifié que l’entraînement au clicker pour les souris est fortement corrélé à une réduction de la peur chez les souris lors des interactions homme-souris, comme le montre la réduction des comportements liés à l’anxiété (par exemple, la défécation, la vocalisation et la miction) et la diminution des comportements de type dépressif (par exemple, flotter). En développant un protocole fiable qui peut être facilement intégré dans la routine quotidienne de l’élevage des souris de laboratoire, l’expérience du bien-être des souris au cours de la vie peut être considérablement améliorée.

Introduction

Le développement de nouvelles stratégies de raffinement pour les souris de laboratoire est une tâche difficile qui contribue à la réalisation des 3R (remplacement, réduction et raffinement) de la science des animaux de laboratoire 1. Les améliorations dans le domaine de raffinement peuvent en outre contribuer au bien-être des millions d'animaux qui sont utilisés à des fins expérimentales. Par conséquent, des recherches intensives sont nécessaires dans ce domaine. Ceci est aussi un objectif défini de la directive 2010/63 de l'Union européenne. Directive 2010/63 / UE souligne que l'expérience de vie des animaux de laboratoire doit être amélioré et que « les établissements doivent mettre en place des programmes d'acclimatation et de formation appropriés pour les animaux, les procédures et la durée du projet" (article 3.7) 2.

Les animaux de laboratoire peuvent éprouver de nombreuses situations stressantes pendant qu'ils sont gardés et élevés pour des expériences. En général, l'interaction entre le travailsouris toires et les personnes responsables sont plutôt limitées. Par conséquent, une relation de confiance ne peut pas se développer. Cela peut provoquer une anxiété accrue et le stress en réaction à la manipulation, ce qui est préjudiciable au comportement et à la physiologie, et par conséquent, le bien-être, des animaux 3, 4, 5, 6. En outre, régulièrement en œuvre des procédures de laboratoire comme la manipulation générale, de retenue et de sang ou de prélèvement de tissu peut provoquer des réactions de stress, qui peuvent être examinés par la mesure de différents paramètres, tels que les hormones ou le comportement 7, 8 stress. Il a été démontré que les programmes de traitement peuvent efficacement réduire l'anxiété vers l'investigateur chez les rongeurs de laboratoire , 9, 10, 11. programmes de manutention peuvent donc améliorer les animaux »conditions et pourraient contribuer considérablement au bien - être des animaux 5.

Le but de cette étude est d'introduire une formation de renforcement positif pour les souris comme un programme de traitement spécifique. la formation de renforcement positif est une forme de conditionnement opérant qui donne à l'enquêteur un moyen de façonner le comportement des animaux. Lorsque l'animal effectue un comportement désiré, elle est suivie d'une impulsion positive (ici, une récompense alimentaire). L'intention est que l'animal relie la récompense au comportement respectif. Clicker training est une forme de formation de renforcement positif en utilisant un renforçateur secondaire conditionné, le "clic" sonore d'un clicker, et a été prouvé pour renforcer un comportement spécifique 12.

Plus précisément, le son du clic sert comme un «pont de temps" entre le comportement et la prochaine récompense 13. Le formateur clique précisément lorsque l'animal effectue le désirécomportement, sans aucun temps retarder 14, et présente ensuite la récompense alimentaire. Cela renforce le comportement récompensé, qui sera effectuée avec une fréquence plus élevée. Clicker training est largement utilisé avec des animaux de compagnie et a fait son chemin dans la science des animaux de laboratoire, où il a été mis en œuvre avec succès avec des primates non humains 13, 15, 16. Comme les souris apprennent assez rapidement en cas de contestation des paradigmes de conditionnement opérant, l'introduction d'un second renforçateur ne devrait pas surmener leurs capacités cognitives 5, 17, 18, 19.

En introduisant la formation de clicker pour la tenue de souris, nous permettons à des souris à l'expérience d'enrichissement cognitif. La conception de l'enrichissement cognitif doit permettre aux souris d'utiliser leurs aptitudes cognitives pour Sølvproblèmes de e et de prendre le contrôle de leur environnement 20, 21. Plusieurs études avec différentes espèces démontrent l'impact positif de l' enrichissement cognitif sur le bien - être des animaux en captivité 22, 23, 24. Renforcer la capacité des animaux à affronter avec succès les défis environnementaux contribue à leur bien-être 25, 26.

En outre, si les animaux subissent de faibles niveaux de stress au cours de leur vie, ils sont moins enclins à développer des stratégies d'adaptation néfastes lorsqu'ils sont confrontés à des facteurs de stress qui se produisent dans la recherche biomédicale. Ainsi, la mise en œuvre cohérente de l'enrichissement cognitif peut contribuer à une homogénéisation des phénotypes des sujets. Cela contribuera au principe des 3R de réduction, car elle peut réduire le nombre de sujets nécessairespour répondre aux exigences statistiques 27.

En développant un protocole fiable qui peut être facilement intégré dans la routine quotidienne de garder des souris de laboratoire, nous pouvons améliorer considérablement leur expérience de vie du bien-être.

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Protocole

Déclaration d'éthique: La manipulation des souris et les procédures expérimentales ont été menées conformément aux niveaux européen, national et directives institutionnelles pour les soins aux animaux.

NOTE: Le protocole comprend cinq jours d'interventions (du lundi au vendredi), avec des pauses sur le week-end (samedi et dimanche). Le protocole peut être facilement adapté pour répondre aux besoins spécifiques.

1. Déterminer une récompense Convient seconde Reinforcer

REMARQUE: Utilisez des récompenses alimentaires, tels que les aliments emballés sous vide ou l'alimentation animale qui répond aux normes de sécurité alimentaire. Par exemple, différents types de noix, chocolat, ours gommeux, ou les fruits secs sont adaptés.

  1. Insérez une petite boîte de Pétri avec différentes récompenses alimentaires (morceaux de 0,5 cm 3) dans la maison-cage (Figure 1).
  2. Au bout de 10 min, vérifier les restes.
  3. Si toutes les récompenses sont consommés au bout de 10 min, de raccourcir le laps de temps jusqu'à ce qu'une préférence peut être estimée.
  4. Aux jours 4 et 5 (par exemple, Thursday et vendredi), ajouter de petites quantités de ( «gagnant») récompense préféré à la maison-cage pour établir une affectation de toutes les souris dans la cage à la récompense.
  5. Si les souris ne sont pas habitués à des tunnels de souris, ajoutez un tunnel à la cage (au moins 2 jours avant le début de la formation, par exemple, le week - end).
  6. Répétez les étapes 1.2 à 1.4 sur 3 jours consécutifs (par exemple, du lundi au mercredi).

2. Formation de Clicker

  1. Les préparatifs de chaque session de formation
    NOTE: Chaque fois qu'une souris doit être soulevée dans ce protocole, le soulever d'une manière calme et douce. Mettez une main sous la souris pour le soulever. Pendant les premiers temps, les souris pourrait être agité, mais le processus d'habituation sera terminée après plusieurs jours. Si cette étape crée des difficultés, il est utile de se référer au protocole de "ventouses sur la main ouverte" 28.
    1. Préparer une cage avec du matériel de literie.
    2. Transfer la cage de la souris en cours de formation dans un endroit calme.
    3. Préparer la récompense et ont une minuterie et la combinaison de bâton clicker / cible prête.
      NOTE: Si les souris sont habitués à la manipulation et ont déjà une relation de confiance avec l'expérimentateur, les souris peuvent être nourris à la main. Dans le cas contraire, la récompense attacher à un bâton ou une pince d'une manière telle que les souris peuvent garder une certaine distance de l'expérimentateur.
    4. Enlevez tous les objets de la maison-cage, qui sert maintenant de la zone de formation (par exemple, les maisons de souris, matériel de nid-construction, etc.).
    5. Transférer les compagnons de cage dans une cage préparée.
  2. Règles générales applicables à toutes les séances de formation
    NOTE: Les règles générales suivantes sont valables pour toutes les sessions et ne seront pas mentionnées à nouveau à travers le protocole.
    1. Former chaque souris pendant 5 min. Alternez entre 30 s et 15 s formation-périodes de pause.
    2. Laissez la souris ronger la récompense plus d'une seconde. Ensuite, prenez le bâton (avec la récompense) hors de la cage.
    3. Exécuter le schéma suivant de récompenser:
      1 - 10 représentations de comportement: récompenser chaque fois.
      11-21 performance de comportement: récompense chaque seconde fois.
      De 22 performances de comportement: récompenser chaque troisième fois.
    4. Après 4 min de la formation, la prochaine exécution du comportement souhaité est renforcé par une récompense de jackpot. Laissez la souris à ronger à la récompense alimentaire trois fois plus longtemps qu'auparavant.
  3. Session de formation Jour 1: «Lier le renforçateur secondaire avec la récompense de la nourriture"
    1. Réglez la minuterie à 5 min, appuyez sur Start, et ajoutez le tunnel de la souris à la maison-cage.
      REMARQUE: Tirez parti des thigmotaxis innées de souris et placez le tunnel près d'un mur (Figure 2). Pour les premières séances, cela va augmenter la probabilité de la souris entrant dans le tunnel.
    2. Attendez jusqu'à ce que la souris inspecte le tunnel. Dès que le nymee entre dans le tunnel, cliquez et présente la récompense à la fin du tunnel.
    3. Laissez l'alimentation de la souris sur la récompense alors qu'il était assis dans le tunnel.
    4. Cliquez en continu pendant 15 s alors que la souris est assis dans le tunnel.
    5. Dès que la souris quitte le tunnel, retournez à l'étape 3.2.
  4. Jours de la session de formation 2-5: "Courir à travers un tunnel"
    1. Réglez la minuterie à 5 min, appuyez sur Start, et ajoutez le tunnel de la souris à la maison-cage.
    2. Dès que la souris entre dans le tunnel, cliquez et présenter la récompense à la fin du tunnel.
    3. Tant que la souris se trouve dans le tunnel, cliquez et présenter immédiatement la récompense de la même manière.
    4. Répétez cette opération pour les 30 prochaines s, puis une pause de 15 s pour prendre le tunnel hors de la cage.
    5. Ajouter le tunnel à nouveau et cliquez immédiatement lorsque la souris rentre dans le tunnel.
    6. Présenter la récompense à la fin du tunnel.
    7. Laisser la souris à ronger jusqu'à 1 s.
    8. Otez la récompense.
    9. Dès que le démarrage de souris re-entrer dans le tunnel par lui - même, présente la récompense en face de l'extrémité du tunnel (figure 3).
  5. Session de formation la semaine 2: "A la suite d'un bâton de cible"
    1. Réglez la minuterie à 5 min, appuyez sur Start, et placez le globe à la fin du bâton de cible dans la cage.
    2. Dès que la souris montre de l' intérêt dans le monde, cliquez sur et présenter la récompense à côté du globe (figures 4 et 5).
    3. Récompensez la souris seulement après qu'il touche le globe avec son nez.
    4. Lorsque la souris est liée l'action effectuée à la récompense, changer la position du globe au cours de la session de formation (figure 6).
    5. Attendez que la souris pour relever ce dernier défi.
    6. Placez le globe dans la cage.
    7. Peu de temps avant que la souris en contact avec le globe, lentement et avec précaution changer la position du globe par 1 cm.
    8. Cliquez et récompenser si la souris a franchi la distance et touche le monde entier.
    9. Répétez cette procédure jusqu'à ce que la souris suit de manière fiable.
    10. Lentement étendre la distance de la souris doit traverser.
  6. Session de formation la semaine 3: "Après la cible de bâton dans la main de l'expérimentateur"
    1. Placez une main dans la cage de la formation tout en maintenant la combinaison de bâton clicker / cible et la récompense avec l'autre main.
    2. Réglez la minuterie à 5 min, appuyez sur Start, et placez le globe à la fin du bâton cible à côté de la main.
    3. Dès que la souris montre de l'intérêt dans le monde, cliquez sur et présenter la récompense à côté du globe.
    4. Dès que la souris a relevé ce défi, déplacer les globe plusieurs étapes plus proche de la main.
    5. Placez le globe sur la paume de la main. Cliquez et récompenser alors que la souris est assis sur la paume de la main (figure 7).

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Résultats

La première et aussi l'une des étapes les plus importantes a été la détermination d'une récompense alimentaire appropriée. Par conséquent, les souris ont été proposés différents types de noix, une solution de sucre, de la confiture, et différents types de chocolat dans une boîte de Pétri (Figure 1). Dans notre expérience, les souris ont montré une préférence évidente pour le chocolat blanc. Par conséquent, nous avons utilisé le chocolat blanc pour tous les autres...

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Discussion

La mise en œuvre effective du protocole de formation de clicker avec une cohorte de 12 BALB / c des souris consanguines de chaque sexe avéré être simple. Des études antérieures ont confirmé l'efficacité de la formation de clicker avec plusieurs espèces, et nous avons étendu ce à des souris. Comme les souris sont les mammifères les plus bas développés chez les animaux de laboratoire, leurs capacités sont souvent sous-estimés. Par conséquent, l'aspect le plus surprenant des données est que le succès de la formatio...

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Déclarations de divulgation

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

Ce travail a été soutenu par le Centre de recherche translationnelle sur les animaux du Centre médical universitaire de l’Université Johannes Gutenberg-Mayence. Les auteurs sont très reconnaissants à Thomas Wacker pour son soutien technique.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Couvercle pour boîtier ouvertTecniplastGM500LID117
SealSAfe Plus top pour boîtier ouvertTecniplastGM500400SU
Type II long, cages supérieures filtrantesTecniplastGM500PFSPC
Aspen Matériau de litière  ;Laboratoire & Vet Service GmbHH0234-300Enrichissement de l’environnement
Polycarbonate rouge Maison de sourisTecniplastACRE011Enrichissement de l’environnement
Papiers de soieTork, SCA Hygiene Products GmbH290179Enrichissement de l’environnement
Alimentation - ssniff M-H ExtrudatssniffV1126-000ad libitum
Target Stick avec ClickerTrixie2282
Tube en PVC (tunnels)  ;Thyssen KruppRTPVCU04003005
Chocolat blanc/ crèmeL’entreprise n’a pas d’importance, de préférence de qualité biologique
ForcepsFineScienceToolse.g. 11150-10Ou tout autre outil pour fixer le chocolat
Prism Version 6.0 pour Windows  ;Logiciel
au chocolat blanc GraphPad

Références

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