Name: 日常的な飼育手順を改善するための実験用ウサギのトレーニング (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-02-16T13:50:00.000+00:00
Duration: 5 min 21 s
Description: 学ぶ実験用ウサギのポジティブ強化トレーニングによる動物福祉向上法。輸送ボックスを用いた穏やかな取り扱いでストレスを軽減し、飼育担当者が段階的に実践できるプロトコルを提供する。

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著者らは、ウサギの世話をしてくれた動物の世話をしてくれた動物たちと、彼らの思いやりのある献身的な仕事に感謝しています。原稿を校正してくれたKai Diederichに感謝します。

日常的なウサギの飼育手順のための正の強化に基づくトレーニング

著者は、この出版物に関連する利益相反を宣言しません。

2015年から2019年の間に、欧州連合(およびノルウェー)で4,900万匹以上の動物が科学目的で使用されました。そのうち1,745,037匹(3.5%)がウサギでした1。ウサギは主に、規制研究(品質管理、毒性、薬理学を含むその他の安全性試験など)や生物学的物質(血液由来製品など)の日常的な生産に使用されます2。動物実験を動物を使わない方法に置き換える努力がなされているが、これらの目的のいくつかには依然として動物の使用が必要である。動物実験を置き換えることができないときはいつでも、動物の数を減らし、実験条件と住居および飼育条件を改良して、苦痛を最小限に抑えることが重要です。ラッセルとバーチは、1959年にこの戦略を3R原則(置き換え、削減、改良)と表現し、 2010年には、科学的目的で使用される実験動物の保護に関する指令2010/63/EUに実施された4。3R5の「シンデレラ」と呼ばれることもある洗練の役割は、ますます重要性を増しています。置換と削減は、動物実験に完全に取って代わるという指令の最終目標に向けた長期的な戦略ですが、改良は動物福祉の即時の改善を可能にし5、その結果、科学的品質を向上させる可能性があります6。改良の重要な部分は、指令2010/63 / EUの付属書IIIで指摘されているように、動物の取り扱いと訓練です。指令は、動物施設が種、手順、およびプロジェクトに適応した実験動物の慣れおよび訓練プログラムを設計する必要があると規定しています4。ETS No. 123の付録Aは、実験動物の職員が「動物と話し、取り扱い、訓練、グルーミングする」ことに時間を費やしていることを示唆しています7。
取り扱い手順の中には、特にウサギなどの陸生の獲物動物にストレスを与えるものがあります。例としては、健康診断や実験手順のために、追い詰められたり、拘束されたり(人間につかまれたり、人間の腕に抱かれたり、装置で動けなくなったり)、持ち上げられたり(床から持ち上げられたり)することが挙げられます8。ペットのウサギに焦点を当てた調査では、57〜61%のウサギが持ち上げられたときに苦労し、9,10、恐怖に関連する攻撃性(つまり、噛む)を示すものさえあったことが明らかになりました11。これは、穏やかな取り扱いとトレーニング技術の必要性を強調しています。マウスなどの他の小型哺乳類では、穏やかな取り扱い技術が不安を軽減することがすでに実証されています12。さらに、トレーニングと組み合わせた穏やかな取り扱いは、マウスのストレス、不安、およびうつ病様行動を軽減します13。アカゲザルとチンパンジーでは、ストレスに関連する生理学的測定は、以前に手順について訓練された場合、あまり影響を受けなかった14,15。動物が自発的に訓練に参加することを選択できれば、積極的に状況に関与し、状況をコントロールすることができ、動物の福祉が向上し、より堅牢で信頼性の高い科学的データにも貢献する可能性があると考えられる16。
多くの動物の訓練手順は、オペラント条件付けの原則、特に正の強化と整形の使用に依存しています17,18,19。オペラント条件付けは、動物が行動を誘発することを必要とし、それはその後、増加または減少することができる20。オペラント条件付けを説明するために使用される4つの一般的な偶発性があります:正と負の強化、および正と負の罰21,22。ウサギでは、人が動物に近づいて(望ましくない刺激を)動物を特定の場所から遠ざけたり、特定の場所に向かって移動させたりすると、正の罰が用いられる23。診察台でウサギを扱う文脈では、負の強化の例は、ウサギが静止しているときにウサギの体にかかる圧力(望ましくない刺激)の除去です。否定的な罰の例は、ウサギが苦労し始めたときに食べ物の報酬(望ましい刺激)を撤回することです。動物の訓練では、積極的/否定的な罰も負の強化も推奨されません。罰は、犬25に示されているような苦痛などの負の感情的影響24を引き起こす。代わりに、動物を訓練する際には、正の強化が選択されるべきである 25,26。正の強化訓練(PRT)とは、動物が望ましい行動を示した後に望ましい刺激(例えば、食物報酬)が与えられることを意味し、動物が将来再び望ましい行動を示す可能性を高める27。PRTは、多くの場合、条件付け強化子の適用を伴います。条件付け強化子(二次強化子)は、通常、音などの中性刺激であり、動物はそれを無条件強化子(一次強化子、例えば食物報酬)と関連付けることを学習する28。動物が所望の行動を示した後、条件付け強化子が直ちに提示され、続いて食物報酬26の提示が続く。PRTの周知の例は、クリッカー訓練であり、ここで、クリッカーは、第2強化子26としてクリックを生成するために使用される。
トレーニングは、トレーニングプロトコルを設計することによって達成される予測可能なパターンに従う必要があります。トレーニングプロトコルは、各ステップが客観的な基準によって定義され、簡単に達成されるべきであるのに対し、目標行動を段階的に達成する方法(すなわち、行動形成)を記述している26。トレーニングが特定のプロトコルに従っている場合、実験動物のスタッフが動物のトレーニングと交互に行う可能性があります。注意すべき重要なことは、職員は、学習と訓練の技術を正しく適用するために、それらの原則を知る必要があるということです26。動物の訓練には、多くの場合、行動形成が組み込まれています。手作業による行動形成は、1940年代初頭にスキナーと同僚によって初めて意図的に使用されました29。対照的に、以前の研究では、スキナーはむしろ「逐次近似のプログラムを実装するために物理的環境に小さな変更を加える」ことに焦点を当てていました29。サイエンティフィック・アメリカン誌に掲載された記事で、彼は、行動を強化すると、その行動が繰り返される可能性が高くなり、「彫刻家が粘土の塊を形作るのとほぼ同じように、動物の行動を形作ることが可能になる」と説明しました。それ以来、飼育下の動物にとって形成の重要性が増しています29,30,31,32。シェーピングプロトコルを再現し、改善するためには、体系的かつ客観的な方法でプロトコルを評価することが極めて重要である33,34,35,36。
Pfaller-Sadovskyらが最近発表した系統的レビューとメタアナリシスでは、条件付け強化は馬と犬で最も頻繁に研究されているが、猫、牛、魚、山羊、およびヒト以外の霊長類も調査されたことがわかった37。実験動物科学では、PRTはヒト以外の霊長類38,39,40およびイヌ41,42に広く使用されている。さらに、ブタ43、ヤギ44、さらにはマウス13およびラット45、46、47などの小型哺乳動物でさえ、実験室設定においてクリッカーを使用して首尾よく訓練された。著者らの知る限り、実験用ウサギへのPRTの導入はめったに報告されていません48。数十年前に発表された既存の査読付き文献は時代遅れであり、現代の倫理的研究の基準を満たしていません。PRT49を使用してウサギをうまく訓練できることを示唆する査読されていない情報はほとんどありませんが、実験動物施設に収容されているウサギの適切な訓練プロトコルに関する知識が不足しているようです。根本的な理由はさまざまです。たとえば、使用されるトレーニング手法が研究論文に詳細に記載されていない場合や、規制研究用にデータが生成されているため、公開されていない場合があります。さらに、ウサギは、マウスやラットなどの他の種が研究でより頻繁に使用されるため、改良研究の主な焦点ではない可能性があります。ウサギはストレスや不快感を非常にうまく隠すことができるため、扱い時のネガティブな感情状態は認識されないままになることがよくあります。ウサギの大きさにより、人間はこれらの動物を処置のために拘束することができるが、ヒト以外の霊長類などの他の種は、重傷を負うことなく同様の介入のために手で保持することはできない50。しかし、これらの事実は、実験用ウサギのPRTプロトコルの開発または共有を妨げるべきではありません。
PRTの潜在的な利点に関して、実験用ウサギに適したトレーニングプロトコルに関する知識のギャップを埋めるための最初の試みが行われました。取り扱い、健康診断、体重測定などの日常的な手順を容易にするために、トレーニングプロトコルが開発され、雌のニュージーランドシロウサギの実現可能性が評価されました。トレーニングプロトコルに記載されている代替処理技術が従来の処理技術よりも嫌悪感が少ないかどうか、およびトレーニングプロトコルが改良手段として役立つかどうかを評価するために比較が行われました。 図1 は、本研究のタイムスケジュールを示しています。
動物の飼育
13匹の雌のニュージーランドシロウサギを商業的な供給源から入手しました(約7週齢で動物施設に到着しました)。動物には、FELASA勧告51に記載されているすべてのウイルス性、細菌性、および寄生虫性の病原体がありませんでした。防護服と装備(手袋、マスク、ヘアネット)は、現在の議定書のステップを実施する際に着用されました。6匹のグループと7匹の動物を、それぞれ2.8m×2.8mの床囲い(床置き)に一緒に収容しました。床は細かく薄片状の木製の寝具で覆われていました(オートクレーブ処理)。また、寝具の上には巣材や紙羊毛が散らばっていました。それぞれ2つの開口部(37cm×60cm、高さ30cm)とプラスチック製のトンネル(長さ58cm、直径16cm)を備えた3つのプラスチックの家が避難所として機能しました。さらに、ボールを動かすと落ちる木製のかじりブロック、干し草や柳のボール、餌のペレットが入ったスナックボールなどの濃縮アイテムが提供されました。ウサギは、水道水、ペレット状の餌、オートクレーブ処理された干し草、わらを自由に利用できました。食品とエンリッチメントアイテムの詳細については、 資料表に記載されています。動物室は木曜日に掃除されました。
ウサギは、標準条件(室温と相対湿度を平均±標準偏差:20.3 ± 0.4 °Cおよび50 ± 5%)で、12:12時間の明暗サイクル(追加の日光入射を伴う人工光)で維持しました。ウサギを周囲の騒音に慣れさせるために、明期の開始の30分前に約8時間ラジオをオンにしました。

<table><tbody><tr><td>ベッドr'Nest</td><td>The Andersons, Inc., Maumee, USA</td><td></td><td>プロトコルの成功は、この特定の製品に依存しません。他社の同等製品を使用することもできます。&nbsp;</td></tr><tr><td>フィンガークリッカー</td><td>ASCO</td><td></td><td>https://ascoshop.de/products/fingerclicker</td></tr><tr><td>G*Power</td><td></td><td>version 3.1.9.7</td><td></td></tr><tr><td>heu-proppen</td><td>ssniff Spezialdi&auml;ten GmbH, Soest, Germany</td><td></td><td>プロトコルの成功は、この特定の製品に依存しません。他社の同等製品を使用することもできます。&nbsp;</td></tr><tr><td>IBM Corp. は 2020 年をリリースしました。IBM SPSS Statistics for Windows,&nbsp;ニューヨーク州アーモンク:IBM Corp</td><td>IBMコーポレーション</td><td>バージョン27.0。</td><td>「Software for Advanced Statistical Analysis」と題された原稿</td></tr><tr><td>Kaninchen Haltung + 25 mg / kgサリノマイシン-ナトリウム-ゾンダーミシュン</td><td>Ssniff Spezialdi&auml;ten GmbH, Soest, Germany</td><td></td><td>プロトコルの成功は、この特定の製品に依存しません。他社の同等製品を使用することもできます。&nbsp;</td></tr><tr><td>リグノセルブロック</td><td>Lignocel J. Rettenmaier &S&ouml;hne GmbH + Co KG、ローゼンベルク、ドイツ</td><td></td><td>プロトコルの成功は、この特定の製品に依存しません。他社の同等製品を使用することもできます。&nbsp;</td></tr><tr><td>Lillebro gesch&auml;lte Sonnenblumenkerne", Martina GmbH, M&uuml;nchen、ドイツ)およびRainbow Foraging Bits(Bio-Serv、フレミントン、米国)&nbsp;</td><td>Martina GmbH、M&uuml;nchen、ドイツ</td><td></td><td>プロトコルの成功は、この特定の製品に依存しません。他社の同等製品を使用することもできます。&nbsp;</td></tr><tr><td>Microsoft Excel for Microsoft 365 MSO</td><td>Microsoft Corporation</td><td>Version 2305</td> 原<td>稿では「スプレッドシート」と呼ばれていますニュージーランド</td></tr><tr><td>の白ウサギ&nbsp;</td><td>チャールズリバーラボラトリーズフランス</td><td></td><td></td></tr><tr><td>プラットフォームワージDE 35K5DL</td><td>KERN&SOHN GmbH、Balingen-Frommern、ドイツ</td><td></td><td>プロトコルの成功は、この特定の製品に依存しません。他社の同等製品を使用することもできます。&nbsp;</td></tr><tr><td>プレミアム科学寝具(ファイン&フレーク)</td><td>SAFE、Augy、France</td><td></td><td>プロトコルの成功は、この特定の製品に依存しません。他社の同等製品を使用することもできます。&nbsp;</td></tr><tr><td>Rainbow Foraging Bits</td><td>Bio-Serv, Flemington, USA</td><td></td><td>プロトコルの成功は、この特定の製品に依存しません。他社の同等製品を使用することもできます。&nbsp;</td></tr><tr><td>スナックボールf&uuml;r カニンチェン &ndash;7 cm</td><td>TRIXIE Heimtierbedarf GmbH & Co. KG, Tarp, Germany</td><td></td><td>プロトコルの成功は、この特定の製品に依存しません。他社の同等製品を使用することもできます。&nbsp;</td></tr><tr><td>統合されたクリッカーが付いているターゲット棒</td><td>TRIXIE Heimtierbedarf GmbH & Co. KG、タープ、ドイツ</td><td></td><td>プロトコルの正常な実施は、この特定の製品に依存しません。他社の同等製品を使用することもできます。&nbsp;</td></tr><tr><td>Trixi Transportbox Capri Open Top</td><td>TRIXIE Heimtierbedarf GmbH & Co. KG, Tarp, Germany</td><td></td><td>プロトコルの成功は、この特定の製品に依存しません。他社の同等製品を使用することもできます。&nbsp;</td></tr><tr><td>Weiden-Heuball</td><td>JR FARM GmbH, Holzheim-Pessenburgheim, Germany</td><td></td><td>プロトコルの成功は、この特定の製品に依存しません。他社の同等製品を使用することもできます。&nbsp;</td></tr></tbody></table>

日常的な飼育手順を改善するための実験用ウサギのトレーニング

Training Laboratory Rabbits to Refine Routine Husbandry Procedures

実験動物に対する非嫌悪的な取り扱いと訓練技術は、実験的および日常的な飼育手順を容易にし、動物福祉と科学的品質の両方を向上させるために必要です。クリッカートレーニングは、ウサギの持ち上げ(床から持ち上げる)/拘束(人間の腕に抱きかかえる)に関連するストレスの多い日常的な飼育手順を改善するためのトレーニングプロトコルを開発するために利用されました。13匹のメスのニュージーランドシロウサギが3週間にわたって訓練されました。すべてのウサギは、ターゲットスティックをたどり、体重計に飛び乗って輸送ボックスに入り、前足をトレーナーの手に乗せながら後ずさりするという、あらかじめ定義された目標行動を学習しました。さらに、10匹の動物が床から座っているトレーナーの膝の上に飛び降り、トレーナーがトレーナーの膝の上に座ったまま前足を表面から持ち上げることを可能にしました。一部の個人では、プロトコルを追加の暫定的なステップで適合させる必要がありました。トレーニングの終わりに、ウサギは、短いトレーニング休憩と長いトレーニング休憩の後でも、期待される目標行動を確実に示しました。いくつかの例外を除いて、トレーナー以外の身近な人がウサギから目標行動を引き出すことができましたが(一般化)、一般化にはさらにセッションが必要でした。自発的アプローチ試験では、ウサギは1回目の 試行ではトレーナーとの対話を好みましたが、2回目の 試行ではトレーナーと同程度の時間を不慣れな人と過ごしました。行動観察は、首筋でウサギを拘束して腕に持ち上げるのではなく、プロトコルに記載されているように、輸送ボックスでウサギを拾う方が嫌悪感が少ないことを示唆しました。全体として、トレーニングプロトコルは実行可能であり、実験動物施設での改良戦略として役立つ可能性があります。動物福祉のために、可能な限りトレーニングプロトコルを適用する必要があります。

ウサギの日常的な飼育手順の積極的な強化を含むトレーニングプロトコルが開発され、ウサギが毎週の一般検査で訓練された行動を確実に示したため、成功することが証明されました。輸送ボックスでウサギを拾うことは、従来の取り扱い技術よりも嫌悪感が少なかった。

Non-aversive handling and training techniques for laboratory animals are required to facilitate experimental and routine husbandry procedures, improving ...

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training-laboratory-rabbits-to-refine-routine-husbandry-procedures

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