Name: Lintroduzione di Clicker Training come un arricchimento conoscitivo per topi di laboratorio (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-03-06T15:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 33 s
Description: Scopri il clicker training come arricchimento cognitivo per topi da laboratorio. Questo metodo di rinforzo positivo riduce lo stress durante la manipolazione e migliora il benessere animale nelle strutture di ricerca.

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Questo lavoro è stato supportato dal Centro di Ricerca Traslazionale sugli Animali del Centro Medico Universitario dell'Università Johannes Gutenberg di Magonza. Gli autori sono molto grati a Thomas Wacker per il suo supporto tecnico.

Etica Dichiarazione: Il trattamento dei topi e le procedure sperimentali sono state condotte in conformità europeo, nazionale, e le linee guida istituzionali per la cura degli animali. NOTA: Il protocollo include cinque giorni di interventi (dal lunedì al Venerdì), con interruzioni durante i fine settimana (sabato e domenica). Il protocollo può essere facilmente adattato per soddisfare esigenze specifiche. 1. Determinare una ricompensa adatta come seconda Reinforcer Nota: utilizzare ricompense alimentari, come il cibo sottovuoto o animale che soddisfa gli standard di sicurezza alimentare. Ad esempio, diversi tipi di noci, cioccolato, orsetti gommosi, o frutta secca sono adatti. <ol><li> Inserire una piccola scatola di Petri con diverse ricompense alimentari (pezzi di 0,5 cm 3) nella casa-gabbia (figura 1). </li><li> Dopo 10 minuti, verificare la presenza di avanzi. </li><li> Se tutti i premi sono mangiati dopo 10 min, ridurre l&#39;intervallo di tempo fino a quando una preferenza può essere stimato. </li><li> Nei giorni 4 e 5 (ad esempio, ThursdaY e Venerdì), aggiungere piccole quantità di preferito () ricompensa &quot;vincitore&quot; per la casa-gabbia di stabilire un vezzo di tutti i topi in gabbia per la ricompensa. </li><li> Se i topi non sono abituati alle gallerie del mouse, aggiungere un tunnel per la gabbia (almeno 2 giorni prima di iniziare l&#39;allenamento, ad esempio, durante il fine settimana). </li><li> Ripetere i passaggi 1,2-1,4 per 3 giorni consecutivi (ad esempio, Lunedi al Mercoledì). </li></ol> Formazione 2. Clicker <ol><li> I preparativi per ogni sessione di allenamento NOTA: Ogni volta che un mouse deve essere innalzato in questo protocollo, sollevarlo in modo calmo e gentile. Mettere una mano sotto il mouse per sollevarlo. Durante le prime volte, i topi potrebbe essere agitato, ma il processo di assuefazione sarà terminato dopo alcuni giorni. Se questo passaggio crea difficoltà, è utile fare riferimento al protocollo per &quot;cupping sulla mano aperta&quot; 28. <ol><li> Preparare una gabbia di una lettiera. </li><li> Transfer la gabbia del mouse in formazione in un posto tranquillo. </li><li> Preparare la ricompensa e hanno un timer e la combinazione bastone clicker / target pronto. NOTA: se i topi sono abituati alla manipolazione e hanno già un rapporto di fiducia con lo sperimentatore, i topi possono essere alimentati a mano. Altrimenti, collegare il premio ad un bastone o pinze in modo tale che i topi possono mantenere una distanza dal sperimentatore. </li><li> Rimuovere tutti gli oggetti dalla casa-gabbia, che ora serve come l&#39;area di formazione (ad esempio, le case del mouse, materiale costruzione del nido, ecc.). </li><li> Trasferire i compagni gabbia per gabbia preparata. </li></ol></li><li> Regole generali che si applicano per tutte le sessioni di allenamento NOTA: Le seguenti regole generali si applicano per tutte le sessioni e non saranno menzionati di nuovo in tutto il protocollo. <ol><li> Addestrare ogni mouse per 5 min. Si alternano tra la formazione 30-s e 15-s periodi di pausa. </li><li> Sia il mouse rosicchiare sul premio non più di un secondo. Poi, prendere il bastone (con la ricompensa) fuori dalla gabbia. </li><li> Eseguire il seguente modello di premiare: 1 - 10 spettacoli di comportamento: premiare ogni volta. 11-21 prestazioni di comportamento: premiare ogni seconda volta. Dal 22 prestazioni di comportamento: premiare ogni terza volta. </li><li> Dopo 4 minuti di allenamento, prossima rappresentazione del comportamento desiderato è rinforzata da un premio jackpot. Lasciare che il mouse per rosicchiare presso la ricompensa cibo tre volte più a lungo rispetto a prima. </li></ol></li><li> sessione di Training Day 1: &quot;Collegare il rinforzo secondario con il premio cibo&quot; <ol><li> Impostare il timer di 5 minuti, premere start, e aggiungere il tunnel del mouse per la casa-gabbia. NOTA: Approfittate delle thigmotaxis innate dei topi e posizionare il tunnel accanto a un muro (Figura 2). Per le prime sessioni, questo aumenterà la probabilità del mouse entrare nel tunnel. </li><li> Attendere fino a quando il mouse ispeziona il tunnel. Appena il mouse entra nel tunnel, clicca e presentare il premio alla fine del tunnel. </li><li> Lasciate che l&#39;alimentazione del mouse sul premio mentre era seduto nel tunnel. </li><li> Clicca continuamente per 15 s mentre il mouse è seduto nel tunnel. </li><li> Non appena il mouse lascia il tunnel, tornare al punto 3.2. </li></ol></li><li> sessione di allenamento Giorni 2-5: &quot;che attraversa un tunnel&quot; <ol><li> Impostare il timer di 5 minuti, premere start, e aggiungere il tunnel del mouse per la casa-gabbia. </li><li> Non appena il mouse entra nel tunnel, scegliere e presentare il premio alla fine del tunnel. </li><li> Finché il mouse è nel tunnel, scegliere e presentare immediatamente il premio nella stessa maniera. </li><li> Ripetere questa operazione per i prossimi 30 s, e quindi sospendere per 15 s per prendere il tunnel fuori dalla gabbia. </li><li> Aggiungere nuovamente il tunnel e scegliere immediatamente quando il mouse rientra tunnel. </li><li> Presentare la ricompensa alla fine del tunnel. </li><li> Lasciare che il mouse per rodere per un massimo di 1 s. </li&gt; <li> Togliete la ricompensa. </li><li> Non appena inizia topo rientrino nel tunnel stesso, presentare il premio di fronte alla fine del tunnel (Figura 3). </li></ol></li><li> Allenamento Settimana 2: &quot;A seguito di un bastone di destinazione&quot; <ol><li> Impostare il timer per 5 min, premere start, e posizionare il globo alla fine del bastone di destinazione nella gabbia. </li><li> Non appena il mouse mostra interesse nel globo, scegliere e presentare il premio accanto al globo (figure 4 e 5). </li><li> Premiare il mouse solo dopo che tocca il mondo con il suo naso. </li><li> Quando il mouse è collegato l&#39;azione eseguita per la ricompensa, cambiare la posizione del globo durante la sessione di allenamento (Figura 6). </li><li> Attendere che il mouse per rispondere a questa ultima sfida. </li><li> Posizionare il globo nella gabbia. </li><li> Poco prima il mouse tocca il globo, lentamente e con attenzione cambiare la posizione del globo da 1 cm. </li&gt; <li> Fare clic e premiare se il mouse ha attraversato la distanza e tocca il globo. </li><li> Ripetere questa procedura fino a quando il mouse segue in modo affidabile. </li><li> Lentamente aumentare la distanza con il mouse deve attraversare. </li></ol></li><li> settimana Allenamento 3: &quot;Dopo il bastone di destinazione a portata di mano dello sperimentatore&quot; <ol><li> Mettere una mano nella gabbia di formazione mentre si tiene la combinazione bastone clicker / target e la ricompensa con l&#39;altra mano. </li><li> Impostare il timer per 5 min, premere start, e posizionare il globo alla fine del bastone destinazione successiva alla mano. </li><li> Non appena il mouse mostra interesse per il mondo, fare clic e presentare il premio accanto al globo. </li><li> Non appena il mouse ha incontrato questa sfida, spostare il pianeta diversi passi più vicino alla mano. </li><li> Posizionare il globo sul palmo della mano. Fare clic e premiare mentre il mouse è seduto sul palmo della mano (Figura 7). </li></ol></li></ol>

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Gli autori non hanno nulla da rivelare.

L&#39;effettiva attuazione del protocollo di clicker training con una coorte di 12 BALB / c topi inbred di ogni sesso ha dimostrato di essere semplice. Precedenti studi hanno confermato l&#39;efficacia del clicker training con diverse specie, e abbiamo esteso questo per topi. Poiché i topi sono i mammiferi più bassi sviluppati tra gli animali da laboratorio, le loro capacità sono spesso sottovalutati. Pertanto, l&#39;aspetto più sorprendente di dati è che successo addestramento potrebbe essere realizzato con quasi tutti...

Lo sviluppo di nuove strategie di affinamento per i topi di laboratorio è un compito impegnativo che contribuisce alla realizzazione delle 3R (sostituzione, riduzione e perfezionamento) della scienza degli animali da laboratorio 1. I miglioramenti nel settore della raffinazione possono ulteriormente contribuire al benessere dei milioni di animali che vengono utilizzati per scopi sperimentali. Pertanto, ricerca intensiva è necessaria nel settore. Questo è anche un obiettivo definito di direttiva 2010/63 dell&#39;Unione Europea. Direttiva 2010/63 / UE sottolinea che l&#39;esperienza di vita degli animali da laboratorio deve essere migliorato e che &quot;gli stabilimenti devono istituire un programma di adattamento e addestramento adeguati agli animali, le procedure e la lunghezza del progetto&quot; (articolo 3.7) 2. Animali da laboratorio possono sperimentare molte situazioni di stress mentre vengono tenuti e allevati per esperimenti. Solitamente, l&#39;interazione tra la manodoperatopi Atory e le persone responsabili è piuttosto limitata. Pertanto, un rapporto di fiducia non può svilupparsi. Questo può suscitare maggiore ansia e stress in reazione al trattamento, che è dannoso per il comportamento e fisiologia, e quindi, il benessere degli animali di 3, 4, 5, 6. Inoltre, routine eseguito le procedure di laboratorio, come la gestione generale, moderazione, e il sangue o il prelievo dei tessuti può provocare risposte allo stress, che possono essere esaminati misurando diversi parametri, come gli ormoni o comportamenti 7, 8 stress. E &#39;stato dimostrato che i programmi di trattamento possono efficacemente diminuire l&#39;ansia verso il ricercatore in roditori da laboratorio 9, 10, 11. programmi di movimentazione può quindi migliorare gli animali &#39;condizioni e potrebbero contribuire notevolmente al benessere degli animali 5. L&#39;obiettivo di questo studio è quello di introdurre la formazione rinforzo positivo per i topi, come un programma di gestione specifica. formazione rinforzo positivo è una forma di condizionamento operante, che dà al ricercatore un mezzo per plasmare il comportamento degli animali. Quando l&#39;animale esegue un comportamento desiderato, è seguito da uno stimolo positivo (qui, un premio alimentare). L&#39;intenzione è che l&#39;animale collega il premio al rispettivo comportamento. Il clicker training è una forma di formazione rinforzo positivo con un rinforzo secondario condizionata, il &quot;click&quot; suono di un clicker, ed è stato dimostrato per rafforzare uno specifico comportamento 12. Più in particolare, il suono del click funge da &quot;ponte di tempo&quot; tra il comportamento e il prossimo premio 13. Il trainer scatta proprio quando l&#39;animale esegue la desideratacomportamento, senza alcun tempo di ritardo 14, e quindi presenta la ricompensa cibo. Questo rafforza il comportamento premiati, che sarà eseguita con una frequenza più alta. Il clicker training è ampiamente usato con gli animali da compagnia e si è fatto strada nella scienza degli animali da laboratorio, dove è stato implementato con successo con i primati non umani 13, 15, 16. Come i topi imparano piuttosto rapidamente quando provocati con paradigmi condizionamento operante, l&#39;introduzione di un secondo rinforzo non deve affaticare le loro capacità cognitive 5, 17, 18, 19. Con l&#39;introduzione di clicker training per la tenuta dei topi, permettiamo ai topi per sperimentare l&#39;arricchimento cognitivo. La progettazione di arricchimento conoscitivo deve consentire i topi di utilizzare le loro capacità cognitive per solve problemi e per ottenere il controllo sul proprio ambiente di 20, 21. Diversi studi con diverse specie dimostrano l&#39;impatto positivo di arricchimento conoscitivo sul benessere degli animali in cattività 22, 23, 24. Migliorare la capacità degli animali di affrontare con successo le sfide ambientali contribuisce al loro benessere 25, 26. Inoltre, se gli animali sperimentano bassi livelli di stress durante la loro vita, sono meno inclini a sviluppare strategie di coping dannosi quando si confronta con fattori di stress che si verificano nella ricerca biomedica. Così, l&#39;attuazione coerente di arricchimento conoscitivo può contribuire ad una omogeneizzazione dei fenotipi dei soggetti. Ciò contribuirà al principio 3R di riduzione, si può ridurre il numero di soggetti richiesteper soddisfare i requisiti statistici 27. Con lo sviluppo di un protocollo affidabile che può essere facilmente integrato nella routine quotidiana di mantenere topi di laboratorio, siamo in grado di migliorare sostanzialmente la loro esperienza di vita di benessere.

<table><tbody><tr><td>Coperchio per alloggiamento aperto</td><td>Tecniplast</td><td>GM500LID117</td><td></td></tr><tr><td>SealSAfe Plus top per alloggiamento aperto</td><td>Tecniplast</td><td>GM500400SU</td><td></td></tr><tr><td>Tipo II, gabbie superiori filtranti</td><td>Tecniplast</td><td>GM500PFSPC</td><td></td></tr><tr><td>materiale di lettiera Aspen&nbsp;</td><td>Laboratorio & Vet Service GmbH</td><td>H0234-300</td><td>Arricchimento ambientale</td></tr><tr><td>Policarbonato rosso Mouse House</td><td>Tecniplast</td><td>ACRE011</td><td>Arricchimento ambientale</td></tr><tr><td>Carte veline</td><td>Tork, SCA Hygiene Products GmbH</td><td>290179</td><td>Arricchimento ambientale</td></tr><tr><td>Alimentare - ssniff M-H Extrudat</td><td>ssniff</td><td>V1126-000</td><td>ad libitum</td></tr><tr><td>Target Stick con Clicker</td><td>Trixie</td><td>2282</td><td></td></tr><tr><td>Tubo in PVC (tunnel)&nbsp;</td><td>Thyssen Krupp</td><td>RTPVCU04003005</td><td></td></tr><tr><td>cioccolato bianco / crema</td><td></td><td></td> al cioccolato bianco <td>azienda non importa, preferibile qualità organica</td></tr><tr><td>Pinze</td><td>FineScienceTools</td><td>ad es. 11150-10</td><td>O qualsiasi altro strumento per fissare il cioccolato</td></tr><tr><td>Prism versione 6.0 per Windows&nbsp;</td><td>Software</td><td></td><td></td> GraphPad</tr></tbody></table>

l&#39;introduzione di clicker training come un arricchimento conoscitivo per topi di laboratorio

Introducing Clicker Training as a Cognitive Enrichment for Laboratory Mice

Stabilire nuove strategie di perfezionamento nella scienza degli animali da laboratorio è un obiettivo centrale per soddisfare i requisiti della Direttiva 2010/63/UE. Ricerche precedenti hanno determinato un profondo impatto dei protocolli di manipolazione delicata sul benessere dei topi di laboratorio. Introducendo l'addestramento con i clicker nell'allevamento dei topi, non solo promuoviamo il trattamento amichevole dei topi, ma consentiamo loro anche di sperimentare l'arricchimento cognitivo. L'addestramento con il clicker è una forma di allenamento di rinforzo positivo che utilizza un rinforzo secondario condizionato, il suono "click" di un clicker, che funge da ponte temporale tra il comportamento rafforzato e una ricompensa imminente. L'efficace implementazione del protocollo di addestramento clicker con una coorte di 12 topi consanguinei BALB/c di ciascun sesso si è rivelata semplice. I topi hanno imparato piuttosto rapidamente quando sono stati sfidati con i compiti del protocollo di addestramento con il clicker, e quasi tutti i topi addestrati hanno superato le sfide che gli sono state date (100% dei topi femmine e 83% dei topi maschi). Questo studio ha identificato che l'addestramento con il clicker per i topi è fortemente correlato alla riduzione della paura nei topi durante le interazioni uomo-topo, come dimostrato dalla riduzione dei comportamenti legati all'ansia (ad esempio, defecazione, vocalizzazione e minzione) e da un minor numero di comportamenti simili alla depressione (ad esempio, galleggiamento). Sviluppando un protocollo affidabile che può essere facilmente integrato nella routine quotidiana di allevamento dei topi da laboratorio, l'esperienza di benessere dei topi nel corso della vita può essere migliorata in modo sostanziale.

Il primo e anche uno dei passi più importanti è la determinazione di un adeguato premio in cibo. Pertanto, i topi sono stati proposti diversi tipi di noci, una soluzione di zucchero, marmellata, e diversi tipi di cioccolato in una capsula di Petri (Figura 1). Nella nostra esperienza, i topi hanno mostrato una preferenza evidente per il cioccolato bianco. Quindi, abbiamo usato il cioccolato bianco per tutti gli altri processi di formazione. <p class="jove_content" fo:...

Lo sviluppo di nuove strategie di raffinazione per topi da laboratorio è un compito impegnativo che contribuisce a soddisfare il principio delle 3R. Questo protocollo introduce l'addestramento con il clicker come programma di arricchimento cognitivo per topi da laboratorio.

L&#39;introduzione di Clicker Training come un arricchimento conoscitivo per topi di laboratorio

Establishing new refinement strategies in laboratory animal science is a central goal in fulfilling the requirements of Directive 2010/63/EU. Previous ...

L'obiettivo generale di questo studio è stabilire un programma di addestramento basato sul rinforzo positivo per i topi come metodo specifico di manipolazione. Questo metodo può rispondere a domande fondamentali nel campo emergente delle strategie di affinamento per i topi da laboratorio, come ad esempio come ridurre i livelli di stress durante la detenzione e l'esecuzione di esperimenti. Il principale vantaggio di questa tecnica è che può essere modificata per diversi scopi ed è in grado di contribuire a migliorare il benessere dei topi da laboratorio.L'idea iniziale di questo metodo è nata riflettendo su alternative ergonomiche per trasferire i topi tra gabbie senza toccarli. La dimostrazione visiva di questo metodo è fondamentale, poiché la tecnica è difficile da apprendere in quanto il tempismo e la manipolazione complessiva dei topi sono essenziali. Prima di iniziare l'esperimento, trasferire la gabbia di provenienza in un ambiente tranquillo.Quindi rimuovere tutti gli oggetti dalla gabbia di casa per utilizzarla come area di addestramento. Successivamente, trasferire i compagni di gabbia fuori dalla gabbia di casa, lasciando solo un topo da addestrare. Per iniziare l'addestramento, impostare il timer su cinque minuti e premere start.Aggiungere il tunnel per il topo alla gabbia principale vicino a una parete. Attendere quindi finché il topo non ispeziona il tunnel. Non appena il topo entra nel tunnel, fare clic e presentare la ricompensa all'estremità del tunnel.Mentre il mouse è fermo e si nutre della ricompensa nel tunnel, fare clic in modo delicato per 15 secondi. Non appena il mouse lascia il tunnel, ripetere nuovamente la sessione. Nei giorni dal secondo al quinto, impostare il timer su cinque minuti.Premere start e aggiungere il tunnel per il topo alla gabbia principale. Non appena il topo entra nel tunnel, fare clic e presentare la ricompensa all'estremità del tunnel. Ripetere questa procedura per i successivi 30 secondi, quindi mettere in pausa per 15 secondi per rimuovere il tunnel dalla gabbia.Quindi aggiungere nuovamente il tunnel e fare clic immediatamente quando il mouse rientra nel tunnel. Presentare la ricompensa alla fine del tunnel e permettere al mouse di rosicchiarla per un massimo di un secondo. Successivamente, rimuovere la ricompensa.Infine, non appena il topo inizia a rientrare nel tunnel autonomamente, presentare la ricompensa davanti all'estremità del tunnel. Durante la seconda settimana, iniziare impostando il timer su cinque minuti. Premere il pulsante di avvio e posizionare la sfera all'estremità del bastoncino bersaglio nella gabbia.Non appena il mouse tocca il globo con il naso, fare clic e presentare la ricompensa accanto al globo. Dopo che il mouse ha associato l'azione eseguita alla ricompensa, modificare la posizione del globo durante la sessione di addestramento. Ricompensare il mouse dopo che ha toccato il globo con il naso nella nuova posizione.Successivamente, posizionare la sfera nella gabbia e poco prima che il topo la tocchi, spostare lentamente e con attenzione la sfera di un centimetro. Fare clic e premiare se il topo ha percorso la distanza e tocca la sfera. Aumentare gradualmente la distanza che il topo deve percorrere e ripetere questa procedura finché il topo non segue in modo affidabile.Nella terza settimana, iniziare posizionando una mano nella gabbia di addestramento mentre si tiene in mano l'altra il puntatore con il clicker e la ricompensa. Impostare il timer su cinque minuti. Premere il pulsante di avvio e posizionare la sfera all'estremità del puntatore accanto alla mano.Non appena il topo mostra interesse per la sfera, emetta un clic e presenti la ricompensa accanto alla sfera. Infine, posizioni la sfera sul palmo della mano. Quindi emetta un clic e dia la ricompensa mentre il topo è seduto sul palmo della mano.Dopo l'addestramento con il clicker, la stragrande maggioranza dei topi addestrati, tutti i topi di sesso femminile e l'83 percento dei topi di sesso maschile, ha seguito il bastoncino bersaglio. I topi femmina hanno mostrato una motivazione più elevata all'addestramento in generale, esibendo il comportamento rispettivo con una frequenza maggiore durante tutte le sessioni di addestramento. I topi addestrati hanno mostrato una frequenza significativamente inferiore di comportamenti legati all'ansia rispetto ai topi non addestrati.Inoltre, il comportamento di galleggiamento associato alla depressione durante il labirinto acquatico di Morris è risultato significativamente ridotto nel gruppo addestrato. Una volta appresa, questa tecnica può essere completata in tre-cinque minuti per topo al giorno, se eseguita correttamente. Durante l'esecuzione di questa procedura, è importante ricordare di manipolare i topi in modo delicato, calmo e sicuro.Seguendo questa procedura, è possibile adottare altri metodi, come insegnare ai topi a percorrere un ponte per trasferirsi autonomamente in un'altra gabbia, al fine di migliorare le condizioni di salute e igiene nei laboratori animali. Dopo il suo sviluppo, l'addestramento con il clicker contribuisce al perfezionamento delle pratiche, poiché può essere considerato una forma di arricchimento cognitivo. Dopo aver visto questo video, si dovrebbe avere una buona comprensione di come implementare l'addestramento con rinforzo positivo per i topi nei laboratori di animali da esperimento.

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JoVE Journal

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Comportamento

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L'introduzione di Clicker Training come un arricchimento conoscitivo per topi di laboratorio

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