Utilizzando Clicker Training e osservazione sociale per insegnare ratti volontariamente cambiare gabbie
25 ottobre 2018
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.
Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo emergente delle strategie ambientali per i roditori da laboratorio, come la riduzione dello stress nelle procedure di allevamento di routine. Il vantaggio principale di questa tecnica è che può aiutare a migliorare il processo di routine di cambio gabbia e in questo modo aiuta a migliorare il benessere dei ratti di laboratorio. Generalmente, gli individui nuovi al metodo potrebbero avere difficoltà perché la tempistica della ricompensa e la manipolazione complessiva dei ratti sono di importanza critica.
In primo luogo, porta la gabbia di casa nell'area di allenamento, che dovrebbe essere un posto tranquillo con distrazioni limitate. Assicurati che tutti i materiali richiesti, come la ricompensa, il clicker, il bastone di destinazione, un timer, il tubo metallico, una gabbia pulita e qualsiasi altro materiale di allenamento specifico siano a portata di mano. Osservare criticamente i ratti per qualsiasi segno di disagio durante tutta la procedura.
Quindi, rimuovere tutti gli oggetti dalla gabbia di casa. Solo il ratto addestrato, il ratto osservatore e il materiale da letto devono rimanere nella gabbia. Posizionare un breve tunnel nella gabbia di casa, preferibilmente uno fatto con un materiale che il topo conosce bene.
Aspetta che il topo si sieda nel tunnel e poi offri al topo la ricompensa. Non appena il topo mostra interesse e sta per iniziare a rosicchiare la ricompensa, fai clic e poi lascia che il topo si nutri della ricompensa. Per garantire che l'associazione dei due rinforzi abbia esito positivo, ripeti il clic e quindi premia per 15 secondi.
Se il ratto non si nutre nelle circostanze della situazione di allenamento, la fase di assuazione deve essere estesa o regolata. Se il topo non ha partecipato, verificare la presenza di segni di una connessione tra il rinforzo primario e quello secondario somministrando il clic senza la ricompensa. I segni di una connessione includono il topo che annusa la ricompensa, si guarda intorno per la ricompensa o si solleva agli arti anteriori per cercare la ricompensa.
In questo caso, passare alla parte successiva, altrimenti ripetere il primo giorno di allenamento. Per la fase successiva di addestramento, posizionare un breve tunnel dello stesso materiale del tunnel da utilizzare per collegare le due gabbie. Avviare il timer e iniziare immediatamente con i primi 30 secondi di allenamento.
La prima volta che il topo mostra interesse per il tunnel, presenta la ricompensa alla fine del tunnel. Non appena il topo entra nel tunnel, fai clic e poi lascia che il topo mangi la ricompensa. Porta via la ricompensa del cibo e aspetta che il topo mostri ancora una volta interesse per il tunnel.
Fai clic non appena il topo entra nel tunnel e presenta la ricompensa alla fine del tunnel. Dopo 30 secondi di allenamento, rimuovere il tunnel per una pausa di 15 secondi. Ripeti i 30 secondi di allenamento con la successiva pausa di 15 secondi per quattro minuti.
Se il topo mostra il comportamento desiderato più di quattro volte al minuto, smetti di fare clic e premia con l'rinforzo primario. Avviare il timer e iniziare immediatamente con i primi 30 secondi di allenamento posizionando il globo del bastone bersaglio vicino al topo. Non appena il topo mostra interesse per il globo, fai clic e premia il topo.
Ripeti questo più volte. Aggiungi una pausa ogni 15 secondi e poi continua con l'allenamento. Se il topo mostra interesse per il globo più di quattro volte al minuto, il prossimo comportamento da rinforzare è toccare il globo con il naso.
Se il topo ripete quel comportamento per più di quattro volte al minuto, smetti di fare clic e premia con l'rinforzo primario. Qui, solo il passaggio del tunnel verso la gabbia pulita è rinforzato. Costruisci il collegamento tra la gabbia domestica e una nuova gabbia pulita da un tunnel inserendo una versione più lunga del tunnel già familiare al topo.
Il primo giorno, non eseguire alcun allenamento e lasciare che i ratti ispezionano il tunnel. Ci sono buone probabilità che passino attraverso il tunnel da soli. Il secondo giorno, dai al topo due minuti per trasferire attraverso il tunnel da solo dal lato sporco a quello pulito.
Se il topo non si muove attraverso il tunnel, inizia la prima sessione di allenamento di 30 secondi facendo clic e premiando il topo non appena mostra interesse per il tunnel. Quindi, fai clic e premia l'ingresso del topo nel tunnel e continua a fare clic e ricompensare se il topo va più in profondità nel tunnel. Continuare in modo simile fino a quando il topo attraversa l'intero tunnel.
Non appena il topo inizia a sbirciare dalla fine del tunnel nella gabbia pulita, presenta il globo del bastone bersaglio, fai clic e ricompensa per aver toccato il globo. Infine, guida il topo a lasciare il tunnel. Presenta il globo di fronte al tunnel e fai clic e premia il topo non appena entra nella nuova gabbia e tocca il mondo.
Metti una mano sotto la pancia o intorno al petto e appoggia le zampe posteriori del topo per sollevarla dalla gabbia pulita e rimetterla nella gabbia sporca. Quindi presenta il globo del bastone bersaglio al centro della gabbia pulita. Fai clic e ricompensa mentre il topo attraversa il tunnel e tocca il bastone bersaglio.
Se il topo ripete il comportamento per più di quattro volte al minuto, smetti di fare clic e premia con l'rinforzo primario. 10 topi con cappuccio Lister femmina sono stati addestrati a cambiare gabbia tramite un tubo metallico mediante allenamento clicker. La formazione è stata valutata in tre categorie.
Nessuna partecipazione, comportamento esplorativo e comportamento mirato. Tutti i ratti hanno acquisito il comportamento addestrato dopo cinque giorni di allenamento. Dopo quattro settimane di osservazione, i compagni di gabbia di ratti addestrati sono stati valutati per il comportamento volontario di cambio gabbia.
Complessivamente, l'80% del gruppo di apprendimento osservazionale ha cambiato gabbia attraverso il tubo metallico. Dopo quattro settimane di allenamento, tutti i ratti furono trattenuti e vocalizzazioni, defecazione e minzione furono registrate e riassunte per calcolare un punteggio di comportamento correlato alla paura per ogni topo. Il gruppo non addestrato ha mostrato un aumento del punteggio comportamentale legato alla paura, rispetto a quello dei gruppi di apprendimento addestrati e osservazionali.
Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare di osservare i ratti per eventuali segni di disagio e che tutte le interazioni devono essere in modo adatto agli animali. Seguendo questa procedura, gli esperimenti in altri campi scientifici come il comportamentismo, le neuroscienze o l'immunologia possono essere eseguiti con il beneficio di animali felici e non stressati.
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Panoramica
Questo protocollo presenta un metodo di cambio della gabbia per ratti mediante addestramento con clicker, evidenziando sia l'addestramento diretto sia l'apprendimento osservativo. Questo protocollo rapido e semplice mira a migliorare il benessere e l'igiene dei roditori da laboratorio.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Neuroscienze
- Comportamento animale
- Benessere degli animali da laboratorio
Sfondo
- Le procedure di gestione routinarie possono indurre stress nei roditori da laboratorio.
- Migliorare le procedure di cambio della gabbia può aumentare il benessere degli animali.
- La tecnica del clicker training è un metodo che utilizza il rinforzo positivo.
- L'apprendimento osservativo può facilitare il processo di addestramento.
Scopo dello studio
- Sviluppare un metodo che riduca lo stress durante il cambio della gabbia.
- Migliorare il benessere dei ratti da laboratorio attraverso un addestramento efficace.
- Fornire un protocollo facile da implementare nei laboratori per roditori.
Metodi Utilizzati
- Addestramento con il clicker per la modifica del comportamento.
- Utilizzo di ricompense per rafforzare i comportamenti desiderati.
- Osservazione dei ratti alla ricerca di segni di disagio durante l'addestramento.
- Preparazione di un'area tranquilla per l'addestramento con i materiali necessari.
Risultati principali
- Il metodo migliora l'efficienza delle procedure di cambio gabbia.
- I ratti mostrano uno stress ridotto durante il manipolamento e il cambio di gabbia.
- L'addestramento può essere effettuato efficacemente con un minimo di disagio.
- L'apprendimento osservativo svolge un ruolo significativo nel processo di addestramento.
Conclusioni
- Questo protocollo può migliorare il benessere dei ratti da laboratorio.
- La formazione con il clicker è un metodo efficace per migliorare le pratiche abituali di allevamento.
- L'attuazione di questo metodo può portare a un migliore livello di igiene nei laboratori per roditori.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale Esecutiva
Questo protocollo affronta una sfida fondamentale nella ricerca preclinica: ridurre al minimo lo stress derivante dalle procedure di gestione di routine che possono compromettere la riproducibilità dei dati e il benessere degli animali. Abilitando cambi volontari di gabbia mediante addestramento con clicker e apprendimento osservativo, il metodo supporta la riduzione dei fattori di rischio meccanicistici negli studi comportamentali e di neuroscienze, diminuendo le variabili disturbanti associate allo stress da manipolazione. L'approccio migliora la continuità traslazionale promuovendo modelli animali più raffinati e riproducibili, in linea con i principi delle 3R e in grado di aumentare il valore predittivo degli esiti preclinici.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo di Biopharma
Scoperta Precoce e Convalida del Target
- Valore scientifico: Consente l'interrogazione di ipotesi terapeutiche in condizioni di ridotto stress, migliorando la fiducia nella validazione degli obiettivi riducendo il rumore comportamentale indotto dalla manipolazione.
- Valore operativo: Supporta la validazione funzionale degli obiettivi attraverso la collaborazione volontaria, riducendo la variabilità nei saggi di fenotipizzazione.
Sviluppo di Screening e Saggi
- Valore scientifico: Prepara sistemi biologici validati per flussi di lavoro successivi, stabilendo interazioni basate sulla fiducia tra addestratore e animale che migliorano la coerenza dei saggi.
- Valore operativo: Migliora la standardizzazione e la riproducibilità dei saggi riducendo la variabilità legata allo stress nei parametri comportamentali.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Valore scientifico: Sostiene sistemi pertinenti alle malattie mantenendo comportamenti naturalistici e riducendo gli artefatti indotti da stress negli studi longitudinali.
- Valore operativo: Favorisce la continuità dalla fase di scoperta alla validazione preclinica, consentendo manipolazioni ripetute e a basso impatto stressogeno per studi di somministrazione cronica o di imaging.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il metodo si inserisce nel percorso di scoperta che va dalla prima verifica dell'ipotesi all'ottimizzazione del composto promettente, in particolare nelle neuroscienze e nell'immunologia, dove gli endpoint sensibili allo stress rivestono un'importanza fondamentale.
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica delle ipotesi e la chiarificazione dei percorsi riducendo il disturbo meccanico durante i test comportamentali.
- Screening: Permette la prontezza del saggio attraverso transizioni volontarie e riproducibili tra gabbie, standardizzando le condizioni ambientali.
- Analisi: Facilita misurazioni quantitative di comportamenti legati alla paura fornendo una baseline di ridotto stress nei gruppi addestrati.
- Ricerca traslazionale: Si collega alla continuità preclinica consentendo un manipolamento ripetuto e non invasivo per disegni di studio cronici.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce una capacità riutilizzabile per affinare l'allevamento in diverse ceppi di roditori e tipologie di studio.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Maggiore affidabilità predittiva grazie alla riduzione dell'ambiguità meccanicistica causata dai cambiamenti comportamentali indotti dallo stress.
- Valore operativo: Standardizzazione, riproducibilità e scalabilità delle procedure di allevamento tra diverse strutture.
- Valore strategico: Migliori decisioni di avanzamento o interruzione progettuale, riducendo i rischi biologici in fasi avanzate legati alla variabilità associata al benessere.
- Impatto sul portafoglio: Prioritizzazione corretta per rischio grazie a una qualità superiore dei dati e a una minore perdita di studi dovuta a fattori confondenti legati allo stress.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze nel comportamento dei roditori e nelle tecniche di rinforzo positivo.
- Necessita di strumentazione di base, inclusi clicker, bastoncini segnale, cronometri e tunnel di trasferimento.
- Richiede una standardizzazione condivisa tra il personale addetto alle cure animali e quello di ricerca per garantire un addestramento coerente.
- Comporta considerazioni adattative tra diversi sistemi modello, in particolare per ceppi con diversi livelli di neofobia o velocità di apprendimento.
- È limitato dall'impegno temporale richiesto nelle fasi iniziali di addestramento, sebbene l'apprendimento osservativo riduca il carico per singolo animale.
Domande frequenti sulla biofarmaceutica
Chapters in this video
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Title
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Training Day 1: Establishing a Connection Between the Primary and Secondary Reinforcer
2:37
Training days 2 to 5: Passing Through a Short Tunnel
3:45
Training Week 2: Touching a Target Stick
4:29
Training Week 3 (Four Days) and Training Week 4 (Three days): Changing the Cage Through a Tunnel
6:27
Results: Learning Latency in Clicker-Trained or Observationally-Trained Rats
7:28
Conclusion
