Articolo metodologico

Utilizzando Clicker Training e osservazione sociale per insegnare ratti volontariamente cambiare gabbie

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DOI:

10.3791/58511

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25 ottobre 2018

 ,  ,  , 
1Translational Animal Research Center, University Medical Centre, Johannes Gutenberg-University Mainz

In questo articolo

Sommario

Questo protocollo introduce un metodo di cambiamento di gabbia per ratti via addestramento del clicker. Ratti imparare il comportamento desiderato, non solo di formazione diretta, ma anche di apprendimento osservazionale. L'attuazione del presente protocollo facile e veloce potrebbe aiutare a migliorare il benessere e l'igiene nelle strutture del roditore.

Abstract

Pulizia della gabbia è una procedura di allevamento ordinariamente svolte ed è conosciuta per indurre lo stress nei ratti del laboratorio. Come lo stress può avere un impatto negativo sul benessere e può influenzare la comparabilità e la riproducibilità dei risultati della ricerca, la quantità di stress sperimentato dagli animali di laboratorio dovrebbe essere ridotto al minimo ed evitata quando possibile. Inoltre, il contatto diretto tra il custode degli animali e del ratto durante il cambio di gabbia si assume i rischi di igiene e quindi possibilmente impatti negativamente il benessere dei ratti e la qualità della ricerca.

Il nostro protocollo mira a migliorare la gabbia regolarmente eseguita cambiando la procedura. Per questo motivo, vi presentiamo un protocollo fattibile che consente ratti di imparare tramite addestramento del clicker e osservazione di cambiare volontariamente a una gabbia pulita. Questo tipo di formazione aiuta a ridurre lo stress causato dalla dispersione fisica e trattamento associato con la gabbia cambia e contemporaneamente consente una riduzione del contatto diretto tra animale e animale custode una volta completata la fase di addestramento.

L'implementazione di clicker formazione ai ratti è veloce e facile. Ratti sono generalmente interessati nella formazione e imparano in modo efficiente il comportamento desiderato, che comporta il cambiamento gabbie attraverso un tubo. Anche senza formazione, i ratti imparano a eseguire il comportamento desiderato tramite l'osservazione, come l'80% del gruppo di apprendimento osservazionale correttamente cambiato gabbie durante il test. La formazione aiuta ulteriormente a stabilire un rapporto di fiducia tra formatore e animale. Come l'igiene e il benessere sono entrambi molto importanti negli esperimenti sugli animali, questo protocollo potrebbe anche aiutare a migliorare la ricerca di alta qualità.

Introduzione

Procedure di routine possono causare stress in laboratorio animali1,2,3,4. È stato indicato che la gabbia cambiando aumentare i parametri cardiovascolari e generali attività in ratti4,5,6. Tali risposte di stress possono essere almeno parzialmente dovuto il disturbo fisico e la gestione associata con gabbia cambiando le procedure piuttosto che il nuovo ambiente sconosciuto2,4. Di particolare importanza è l'effetto negativo dello stress sul benessere del animale considerato7. Inoltre, lo stress induce cambiamenti nel comportamento e in altri parametri del corpo, compreso il sistema nervoso autonomo, il sistema neuroendocrino e il sistema immunitario. Di conseguenza, lo stress è spesso definito come una possibile fonte di deviazioni inaspettate attraverso esperimenti sugli animali e dovrebbe essere evitato per quanto possibile nella ricerca animale di alta qualità7,8. Un modo per ridurre lo stress negli animali da laboratorio è di formazione. Addestramento di animali generalmente può essere uno strumento molto utile per la gestione degli animali di laboratorio ed è, infatti, richiesto da direttiva UE 2010/63/UE9. Formazione può servire come una forma di arricchimento e aiuta a preparare gli animali per gli esperimenti; quindi, la formazione contribuisce a sostenere e migliorare il benessere del laboratorio impostazioni10,11,12. Un metodo di allenamento possibile è la formazione di rinforzo positivo (PRT). PRT è una forma di condizionamento operante, dove una ricompensa (ad es., un premio in cibo), è collegato con un comportamento desiderato13. Questa forma di addestramento è già comunemente usata nelle regolazioni del laboratorio per primati non umani al fine di ridurre lo stress e migliorare il benessere e ha guadagnato popolarità in varie altre specie animali10,13, 14,15,16. Formazione di movimento volontario è anche frequentemente utilizzato per la raffinazione di zootecnia gestione17,18,19. PRT non è solo un utile strumento per la cooperazione quando si lavora con gli animali; allo stesso modo è generalmente favorevole per benessere degli animali, indipendentemente se il comportamento addestrato è direttamente usato20. Il protocollo di addestramento di rinforzo positivo qui descritto mira a evitare qualsiasi forma di stress durante i cambi di gabbia ordinariamente effettuato fornendo il ratto l'opportunità di partecipare volontariamente alla procedura.

Oltre alla sollecitazione possibile per gli animali, i processi di lavoro in strutture per animali forniscono sempre insidie per il mantenimento della condizione dell'igiene, soprattutto perché il contatto diretto tra animali da laboratorio e guardiani animali si assume il rischio di igiene contaminazione. In strutture per animali specializzato in roditori, il trasferimento degli animali da sporco in gabbie pulite fornisce un carico di lavoro normale e alta. Questa procedura di solito comprende il contatto diretto tra animali ed esseri umani e rappresenta quindi un fattore di rischio igienico a causa del possibile trasferimento di agenti patogeni che si stabilirono sulla pelle umana21. A parte il trasferimento da altri vettori animali, organismi patogeni e non patogeni intromettersi strutture per animali più frequentemente via gli esseri umani22,23. Come riduzione di salute è associato con ridotto benessere, persino infraclinica le infezioni possono essere una causa per etichette risultati sperimentali, e questo dovrebbe chiaramente essere evitato24,25. Su questo conto, addestramento animali nelle gabbie di cambio volontario ulteriormente consente la conduzione del cambiamento gabbia dopo l'allenamento con quasi nessun contatto diretto tra animale e animale custode, riducendo un potenziale rischio igienico durante l'esecuzione procedure sperimentali.

Il nostro protocollo per ratti formazione volontariamente cambiare gabbie possa essere un utile strumento per la gestione del ratto di laboratorio, che collega la formazione come forma di arricchimento conoscitivo con prestazioni di lavoro di routine. Di conseguenza, il nostro protocollo è una procedura di animali che aiuta ad per aumentare il benessere dei ratti in strutture di animali di laboratorio. Come il cambiamento di gabbia dopo la fase di addestramento può essere eseguita con quasi nessun contatto diretto tra animale e animale custode, potrebbe inoltre aiutare a mantenere l'igiene a un livello elevato e di conseguenza migliorare ulteriormente la ricerca animale.

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Protocollo

Il trattamento dei ratti e le procedure sperimentali sono state condotte secondo le linee guida europee, nazionali e istituzionali per la cura degli animali.

1. acclimatazione ed assuefazione

Nota: Se ratti non sono stati trasportati, il tempo di acclimatazione e l'assuefazione può essere ridotto. Per l'identificazione non invasiva, colore la coda con pennarello pelle-amichevole.

  1. Settimana 1: acclimatazione
    Nota: Due sessioni dovrebbero essere eseguite durante la prima settimana, uno il giorno dell'arrivo e una seconda 2 giorni dopo l'arrivo.
    1. Il giorno dell'arrivo dei ratti:
      1. Trasferire i ratti a coppie di due a loro gabbia a casa nuova. Trasferire alcune della nidificazione vecchia e biancheria da letto di materiale così come alcune delle loro palline di cibo familiare per facilitare l'assuefazione al nuovo ambiente.
      2. Evitare di sollevare il ratto dalla sua coda. Se possibile, mettere una mano sotto la pancia o intorno al petto e l'altra mano sostiene le zampe posteriori dei ratti a sollevarli (Figura 1)26.
    2. Due giorni dopo il giorno di arrivo:
    3. Aprire la gabbia a casa dei ratti e mettere una mano nella gabbia. Lasciate che i ratti annusare ed esplorare la mano. Se i ratti sono tentando di uscire dalla gabbia, li ostacola premendo delicatamente indietro nella gabbia. Continuare con questa procedura per i prossimi quattro minuti.
    4. Se i ratti hanno paura e non iniziare a esplorare il loro ambiente, ripetere la procedura una volta al giorno fino a quando i ratti iniziano ad esplorare. In questo caso, un'assuefazione per il clicker potrebbe essere necessaria.
      Nota: Ratti esplorare cose nuove con tutti i loro sensi, così dopo qualche tempo, si riconoscerà lo stesso sperimentatore come familiare. Potrebbe accadere che il ratto fa orale esplorazioni delle mani, ma non dovrebbe essere in un modo invasivo. Se si verifica questa situazione, la mano deve essere preso lentamente lontano per garantire che i guanti non sono distrutti.
    5. Aggiungere piccoli pezzi della ricompensa di cibo previsto dalla gabbia.
      Nota: La ricompensa di cibo dovrà essere in conformità con i requisiti per l'alimentazione degli animali di laboratorio. In questo protocollo, cioccolato bianco è usato (tenuto all'estremità di una siringa), ma altri alimenti, come frutta secca, frutta fresca o cereali, sono possibili. Se i requisiti di igiene animale impianto richiedono condizioni speciali, ci sono vari fornitori per tratta per animali da laboratorio. L'opzione più sana è preferibile, ma un mix di alto zucchero grasso e alto può dare agli animali una maggiore motivazione a partecipare.
  2. Settimana 2: Assuefazione per lo scienziato e la ricompensa di cibo
    1. Continuare con l'abitazione per la mano e la ricompensa di cibo iniziato la settimana precedente. Limitare il tempo di interazione a due minuti al giorno.
    2. Nei casi in cui il ratto è molto ansioso, assuefazione al clicker potrebbe essere necessario.
      1. Per valutare questo comportamento, fare clic una volta ogni cinque secondi dopo la sessione il giorno 1. Se il ratto reagisce con un comportamento relativo alla paura, il clicker dovrà essere abituato.
      2. Per assuefazione al clicker, fare clic su cinque volte mentre il ratto consuma la ricompensa che si mette in gabbia dopo la sessione. L'assuefazione al clicker è completato, non appena il topo non visualizza alcun comportamento relativo alla paura.
  3. Settimana 3: Assuefazione al trattamento intenso
    1. Uno a tre giorni, inizia con sollevamento o accarezzare il ratto per alcuni secondi e lentamente aumentare il tempo (max due minuti per ratto). Interrompere se il ratto Mostra segni avversivi come il congelamento, schivare o nascondere.
    2. Nei giorni quattro e cinque, terminare la movimentazione in solletico, come descritto in Cloutier et al. (2012). 27
      Nota: Indicatori per un'assuefazione di successo sono, per esempio, il ratto prendere la ricompensa di cibo se viene offerto a mano o i ratti avvicinando la mano, esplorarla, o toccarlo.

2. clicker Training

Nota: Una sessione di allenamento richiede quattro minuti ed è composto da intervalli di 30 secondi della formazione seguita da 15 secondi di pausa. Rimuovere il materiale aggiunto durante la pausa. Il ratto di osservatore è libero di fare ciò che vuole ed è permesso di partecipare e di consumare la ricompensa, ma il focus è esclusivamente su altri ratto. Tutti i ratti sono stati solleticati il giorno uno e cinque giorni. Per il successo di formazione, è fondamentale che lo sperimentatore presta attenzione al comportamento degli animali e agisce in modo tranquillo. La formazione dipende fortemente dalla capacità dello sperimentatore di tempismo e spirito di osservazione. Nessun feedback verbale si verifica nella formazione e la comunicazione verbale con gli animali può verificarsi solo di fuori delle sessioni. Un indicatore per l'apprendimento del comportamento desiderato è la ripetizione del comportamento.

  1. Preparazione
    1. Preparare il materiale necessario, come la ricompensa, la combinazione di bastone clicker/destinazione, un timer, una gabbia pulita, tubo di metallo e qualsiasi altro materiale di formazione specifica.
    2. Trasferimento alla gabbia a casa in un posto tranquillo.
    3. Rimuovere tutti gli elementi dalla gabbia. Solo i due ratti (addestrato e osservatore) e il materiale di fondo deve rimanere nella gabbia.
  2. Giornata di formazione 1: stabilire una connessione tra il rinforzo primario e secondario
    1. Inserire una breve galleria in dalla gabbia, preferibilmente uno ratto è familiarità con.
    2. Attendere fino a quando il ratto si siede nel tunnel e poi alimentare il topo con la ricompensa.
      Nota: Se il ratto non sta alimentando le circostanze della situazione formazione, la fase di assuefazione deve essere esteso o regolata.
    3. Appena il topo Mostra interesse per la ricompensa e sta per iniziare a rosicchiare sulla ricompensa, fare clic su e poi lasciare che il ratto si nutrono la ricompensa. Per garantire che l'abbinamento dei due rafforza è successo, ripetere facendo clic su e quindi gratificante per 15 secondi. Farlo almeno due volte durante questa prima sessione di formazione.
    4. Se il ratto ha partecipato, controllare per i segni della creazione di una connessione tra il primario e il rinforzo secondario. Il criterio principale per questa classificazione è la stima della ricompensa in cibo, che è indicata dal ratto da sniffing, guardando intorno e alla mano che presenta la ricompensa di cibo o di sollevamento ai suoi arti posteriori al fine di cercare la ricompensa (Figura 2). In questo caso, andare avanti con la parte successiva; in caso contrario, ripetere "Training day 1"
  3. Giorni 2-5 di formazione: passando attraverso un breve tunnel
    Nota: Una sessione di allenamento è composto da fasi alterne di 30 secondi della formazione e 15 secondi di pausa per quattro minuti.
    1. Inserire un breve tunnel dello stesso materiale come quella del primo tunnel usato/originale che collegherà le due gabbie dalla gabbia.
    2. Avvia il timer e iniziare immediatamente con i primi 30 secondi della formazione.
      1. La prima volta che il topo entra nel tunnel, presentare la ricompensa alla fine del tunnel. Appena il topo entra nella galleria, clicca e lasciare che il topo mangia la ricompensa.
      2. Asportare la ricompensa in cibo e attendere fino a quando il ratto Mostra interesse per il tunnel ancora una volta. Fare clic su non appena il topo entra nel tunnel e presentare la ricompensa alla fine del tunnel (Figura 3).
      3. Dopo 30 secondi di formazione, aggiungere una seconda pausa 15 (Rimuovi il tunnel).
    3. Ripeti i 30 secondi di formazione con i successivi 15 secondi rompono per quattro minuti.
    4. Se il ratto viene illustrato il comportamento desiderato più di quattro volte al minuto, facendo clic su stop e giusta ricompensa con il rinforzo primario.
    5. Stop dopo quattro minuti.
  4. Settimana di allenamento 2: toccare un bastone di destinazione
    1. Avvia il timer e iniziare immediatamente con i primi 30 secondi della formazione. Aggiungere una pausa ogni 15 secondi e poi andare avanti con l'addestramento.
    2. Posizionare il globo del bastone destinazione vicino il ratto.
    3. Non appena il topo Mostra interesse per il mondo, scegliere e premiare il ratto. Ripetere questa operazione diverse volte.
    4. Se il ratto Mostra interesse per il mondo più di quattro volte al minuto, il comportamento successivo di rafforzare sta "toccando il globo con il naso".
    5. Se il ratto si ripete quel comportamento per più di quattro volte al minuto, interrompere cliccando e solo premiare con il rinforzo primario.
    6. Stop dopo quattro minuti.
  5. Settimana 3 (cinque giorni) e 4 (tre giorni) di formazione: cambiando la gabbia attraverso un tunnel
    Nota: Qui, solo passando attraverso il tunnel verso la gabbia pulita è rinforzato. L'allenamento in settimana 4 è stato ridotto a tre giorni di formazione. Questa volta è già sufficiente per il successo di formazione e dà l'opportunità per una giornata supplementare per la valutazione o per ulteriori esperimenti di registrazione dei dati.
    1. Costruire una connessione tra la gabbia a casa e una nuova gabbia pulita da un tunnel con l'inserimento di una versione più lunga del tunnel già familiarità al ratto.
    2. Il primo giorno, non eseguire alcuna formazione e lascia che i ratti ispezionare il tunnel. C'è una buona probabilità che anche si trasferirà ad esso per conto proprio.
    3. Il secondo giorno, dare il ratto due minuti per trasferire attraverso il tunnel sul proprio dallo sporco sul lato pulito. Se il ratto trasferisce liberamente attraverso il tunnel, andare al passaggio 2.5.8.
    4. In caso contrario, avviare il primo 30 secondo allenamento (alternate tra 30 secondi di formazione e una seconda pausa 15) per quattro minuti.
    5. Scegliere e premiare il ratto, non appena essa mostra interesse nel tunnel.
    6. Andare a scegliere e premiare l'ingresso nel tunnel.
    7. Andare al clic e ricompensa se il ratto va più in profondità nel tunnel.
    8. Continuare in modo simile, fino a quando il ratto corre attraverso tutto il tunnel. Appena il topo inizia sbirciando alla fine del tunnel la gabbia pulita, presentare il mondo del bastone di destinazione, fare clic su e ricompensa per toccare il mondo.
    9. Infine, guida il ratto per uscire dalla Galleria. Per questo processo, utilizzare il mondo del bastone di destinazione. Presentare il mondo davanti al tunnel e scegliere e premiare il ratto, non appena passi nella nuova gabbia e sta toccando il globo.
    10. Trasferire il ratto dalla gabbia "sporca". Mettere una mano sotto la pancia o intorno al petto e l'altra mano sostiene le zampe posteriori dei ratti a sollevarli (Figura 1). Presentare il mondo del bastone destinazione nel centro della gabbia pulita. Fare clic e ricompensa come il ratto viene eseguito attraverso il tunnel e sta toccando il bastone di destinazione (Figura 4).
    11. Se il ratto si ripete il comportamento per più di quattro volte al minuto, interrompere cliccando e solo premiare con il rinforzo primario.
    12. Stop dopo quattro minuti.

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Risultati

La formazione è stata condotta su una coorte di dieci ratti femminili di Lister con cappuccio (LD). I ratti femminili dieci inesperti ma delicatamente gestiti di LD servito come un gruppo di controllo. Manipolazione delicata significa che i ratti erano solo sollevati dal loro corpo e non sollevati alla base della coda. Per valutare l'apprendimento tramite l'osservazione, abbiamo aggiunto un ulteriore gruppo di 10 ratti femminili di LD, che non sono stati addestrati ma erano compagni di ga...

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Discussione

Il protocollo descritto sopra è un utile estesa applicazione del nostro protocollo di addestramento clicker precedentemente descritti per laboratorio topi10. L'implementazione richiede solo pochi minuti al giorno per un totale di sette settimane, tra cui acclimatazione, assuefazione e addestramento del clicker. Per fattibilità, questo protocollo è stato limitato ai giorni della settimana con sedute di circa dieci minuti per ogni coppia di ratti. Il protocollo può sembrare laborioso da stabilire ne...

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Dichiarazioni

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Ringraziamenti

Gli autori sono molto grati a Thomas Wacker per il suo supporto tecnico. Ringraziamo ulteriormente Dr. Mirjam Roth per il suo gentile supporto.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Target Stick con ClickerTrixie2282
Tubo metallico (Alu Flexrohr nw 100)Rotheignerdisponibile in costruzione marktes
Cioccolato bianco / cremaL'azienda non importa, preferibile qualità organica
Prism Versione 6.0 per MacGraphPad Software
al cioccolato bianco

Riferimenti

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