Wprowadzenie treningu klikerowego jako wzbogacenia poznawczego dla myszy laboratoryjnych
6 marca 2017
Opracowanie nowych strategii udoskonalania dla myszy laboratoryjnych jest trudnym zadaniem, które przyczynia się do spełnienia zasady 3R. Protokół ten wprowadza trening klikerowy jako program wzbogacający funkcje poznawcze dla myszy laboratoryjnych.
Ogólnym celem niniejszego badania jest opracowanie treningu z dodatnim wzmocnieniem dla myszy jako specyficznego programu obsługi zwierząt. Metoda ta może przynieść odpowiedzi na kluczowe pytania w rozwijającej się dziedzinie strategii udoskonalania (refinement) w hodowli myszy laboratoryjnych, takich jak sposoby redukcji poziomu stresu podczas utrzymania zwierząt i przeprowadzania eksperymentów. Główną zaletą tej techniki jest możliwość jej modyfikacji w zależności od potrzeb oraz pomoc w poprawie dobrostanu myszy laboratoryjnych.
Pomysł na tę metodę pojawił się, gdy szukaliśmy ergonomicznych alternatyw dla przenoszenia myszy między klatkami bez konieczności ich dotykania. Demonstracja wizualna tej metody jest kluczowa, ponieważ technika ta jest trudna do opanowania, a kluczowe znaczenie ma wyczucie czasu oraz ogólny sposób obchodzenia się z myszami. Przed rozpoczęciem eksperymentu przenieś klatkę domową do cichego pomieszczenia.
Następnie usuń wszystkie przedmioty z klatki domowej, aby wykorzystać ją jako obszar treningowy. Następnie przenieś towarzyszy z klatki domowej, pozostawiając w niej tylko jedną mysz do treningu. Aby rozpocząć trening, ustaw timer na pięć minut i naciśnij start.
Umieść tunel dla myszy w klatce domowej, w pobliżu ściany. Następnie poczekaj, aż mysz zbada tunel. Gdy tylko mysz wejdzie do tunelu, kliknij i podaj nagrodę na jego końcu.
Podczas gdy mysz siedzi i spożywa nagrodę w tunelu, delikatnie klikaj przez 15 sekund. Gdy tylko mysz opuści tunel, powtórz sesję. Od drugiego do piątego dnia ustaw czasomierz na pięć minut.
Naciśnij start i umieść tunel dla myszy w klatce domowej. Gdy tylko mysz wejdzie do tunelu, kliknij i podaj nagrodę na końcu tunelu. Powtarzaj tę czynność przez kolejne 30 sekund, a następnie odczekaj 15 sekund, aby wyjąć tunel z klatki.
Następnie ponownie wprowadź tunel i kliknij natychmiast, gdy mysz ponownie wejdzie do tunelu. Podaj nagrodę na końcu tunelu i pozwól myszy gryźć ją przez maksymalnie jedną sekundę. Następnie zabierz nagrodę.
Na koniec, gdy tylko mysz zacznie samodzielnie powracać do tunelu, podaj nagrodę przed jego końcem. W drugim tygodniu zacznij od ustawienia czasomierza na pięć minut. Naciśnij start i umieść kulę na końcu docelowego patyka w klatce.
Gdy tylko mysz dotknie nosem kuli, kliknij i podaj nagrodę obok kuli. Po tym, jak mysz powiąże wykonaną czynność z nagrodą, zmień położenie kuli w trakcie sesji treningowej. Nagradzaj mysz po tym, jak dotknie nosem kuli w nowej pozycji.
Następnie umieść kulę w klatce i tuż przed tym, jak mysz dotknie kuli, powoli i ostrożnie przesuń ją o jeden centymetr. Kliknij i nagródź zwierzę, jeśli mysz pokonała ten dystans i dotknęła kuli. Stopniowo zwiększaj odległość, jaką mysz musi pokonać, i powtarzaj tę procedurę, aż mysz będzie wykonywać to zadanie w sposób niezawodny.
W trzecim tygodniu należy rozpocząć od umieszczenia jednej dłoni w klatce treningowej, trzymając w drugiej dłoni zestaw klikera z patykiem do targetowania oraz nagrodę. Ustawić czasomierz na pięć minut. Nacisnąć start i umieścić kulkę znajdującą się na końcu patyka do targetowania obok dłoni.
Gdy tylko mysz wykaże zainteresowanie kulą, kliknij i podaj nagrodę obok kuli. Na koniec umieść kulę na dłoni. Następnie kliknij i podaj nagrodę, gdy mysz siedzi na dłoni.
Po treningu z klikerem zdecydowana większość przeszkolonych myszy – wszystkie samice oraz 83 procent samców – podążała za kijkiem z celem. Samice wykazywały ogólnie wyższą motywację do treningu, przejawiając odpowiednie zachowanie z większą częstotliwością podczas sesji szkoleniowych. Przeszkolone myszy wykazywały znacznie niższą częstotliwość zachowań związanych z lękiem niż myszy nieprzeszkolone.
Ponadto, związane z depresją zachowanie dryfowania podczas testu wodnego labiryntu Morrisa było znacznie zredukowane w grupie trenowanej. Po opanowaniu, technika ta może zostać wykonana w czasie od trzech do pięciu minut na mysz dziennie, jeśli jest prowadzona prawidłowo. Podczas wykonywania tej procedury ważne jest, aby obchodzić się z myszami w sposób delikatny, spokojny i pewny.
Po zastosowaniu tej procedury można wprowadzić inne metody, takie jak nauka myszy przebiegania przez mostek w celu samodzielnego przeniesienia się do drugiej klatki, co pozwala poprawić warunki zdrowotne i higieniczne w pomieszczeniach dla zwierząt. Po wdrożeniu, trening z klikerem przyczynia się do udoskonalenia metod (refinement), ponieważ może być uznany za formę wzbogacenia poznawczego. Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo posiadać gruntowną wiedzę na temat wdrażania treningu opartego na pozytywnym wzmocnieniu u myszy w placówkach dla zwierząt laboratoryjnych.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsze badanie wprowadza trening z klikerem jako program wzbogacenia poznawczego dla myszy laboratoryjnych, mający na celu poprawę ich dobrostanu oraz redukcję stresu podczas obchodzenia się z nimi i przeprowadzania eksperymentów.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Zachowanie zwierząt
- Dobrostan zwierząt laboratoryjnych
Wstęp
- Strategie udoskonalenia warunków utrzymania myszy laboratoryjnych są niezbędne dla etycznego prowadzenia badań.
- Trening z wykorzystaniem pozytywnego wzmocnienia może usprawnić techniki obchodzenia się z zwierzętami.
- Redukcja stresu w warunkach laboratoryjnych jest kluczowa dla uzyskania wiarygodnych wyników eksperymentalnych.
- Demonstracje wizualne są ważne w nauczaniu skutecznych metod obchodzenia się z zwierzętami.
Cel badania
- W celu ustanowienia programu treningu z pozytywnym wzmocnieniem dla myszy.
- W celu zbadania metod redukujących stres podczas obchodzenia się ze zwierzętami.
- W celu poprawy ogólnego dobrostanu myszy laboratoryjnych.
Zastosowane metody
- Wdrożenie treningu z klikerem jako narzędzia wzbogacenia poznawczego.
- Przeniesienie myszy do cichego otoczenia przed rozpoczęciem treningu.
- Demonstracje wizualne wspomagające naukę techniki.
- Modyfikacja metody treningowej w zależności od celu.
Główne wyniki
- Trening z użyciem klikera może skutecznie obniżyć poziom stresu u myszy laboratoryjnych.
- Metoda ta jest dostosowywalna do różnych scenariuszy obchodzenia się ze zwierzętami.
- Udoskonalone techniki obchodzenia się z myszami prowadzą do lepszych wyników eksperymentalnych.
- Pomoce wizualne usprawniają proces nauki dla badaczy.
Wnioski
- Trening z pozytywnym wzmocnieniem jest skuteczną strategią rafinacji metod badawczych.
- Poprawę dobrostanu zwierząt można osiągnąć poprzez ustrukturyzowane programy treningowe.
- Konieczne są dalsze badania w celu optymalizacji technik treningowych.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Strategie udoskonalania, takie jak trening z klikierem, odpowiadają na krytyczną potrzebę redukcji stresu i poprawy dobrostanu myszy laboratoryjnych, co bezpośrednio wpływa na wiarygodność danych behawioralnych i fizjologicznych w badaniach przedklinicznych. Poprzez wdrażanie protokołów wzbogacenia poznawczego, zespoły badawczo-rozwojowe w sektorze biofarmaceutycznym mogą poprawić dobrostan zwierząt, zminimalizować zmienne zakłócające oraz wspierać uzyskiwanie bardziej powtarzalnych wyników w badaniach odkrywczych i translacyjnych. Podejście to jest zgodne z ewoluującymi standardami regulacyjnymi i etycznymi, co wzmacnia podstawy rzetelnej walidacji celów terapeutycznych oraz badań mechanistycznych.
Zastosowania strategiczne w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia dokładniejsze fenotypowanie behawioralne poprzez zmniejszenie zmienności wywołanej stresem.
- Wspiera funkcjonalną walidację celu dzięki lepszej współpracy zwierząt i redukcji artefaktów związanych z lękiem.
- Ułatwia mechanistyczną redukcję ryzyka poprzez minimalizację czynników zakłócających wynikających z zachowań związanych ze stresem.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Przygotowuje myszy do ustandaryzowanej obsługi, co wspiera powtarzalność testów behawioralnych i fizjologicznych.
- Poprawia wiarygodność testów poprzez zmniejszenie zachowań lękowych i depresyjnych, które mogą zniekształcić wyniki.
- Umożliwia uzyskanie spójnych reakcji zwierząt, zwiększając wydajność przesiewową i porównywalność danych.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Zapewnia zgodność dobrostanu zwierząt z rozwojem biomarkerów translacyjnych poprzez redukcję punktów końcowych związanych ze stresem.
- Sprzyja ciągłości procesu od wczesnego etapu odkrywania do walidacji przedklinicznej dzięki standaryzacji doświadczeń zwierząt.
- Zmniejsza ryzyko wyników fałszywie dodatnich i fałszywie ujemnych w modelach behawioralnych, wspierając postęp uwzględniający analizę ryzyka.
Integracja potoku i przepływu pracy
Trening z klikerem może być integrowany na każdym etapie – od wczesnego odkrywania po badania przedkliniczne, wspierając testowanie hipotez, opracowywanie testów analitycznych oraz badania translacyjne.
- Biologia odkrywcza: Redukuje stres jako zmienną zakłócającą, co poprawia testowanie hipotez i analizę szlaków sygnałowych.
- Przesiewanie: Standaryzuje obchodzenie się ze zwierzętami, umożliwiając uzyskanie powtarzalnych i ilościowych wyników behawioralnych.
- Analityka: Zapewnia mierzalną redukcję zachowań lękowych i depresyjnych w celu przeprowadzenia rzetelnego porównania statystycznego.
- Badania translacyjne: Zwiększa spójność z punktami końcowymi istotnymi dla ludzi poprzez minimalizację artefaktów wywołanych stresem.
- Ponowne wykorzystanie w organizacji: Oferuje skalowalny, łatwy w implementacji protokół, który można dostosować do różnych placówek i badań.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwa
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i redukuje niejednoznaczność mechanistyczną w badaniach behawioralnych.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje postępowanie ze zwierzętami, poprawiając powtarzalność i skalowalność w różnych zespołach.
- Wartość strategiczna: Umożliwia podejmowanie lepszych decyzji typu go/no-go poprzez minimalizację szumu biologicznego i poprawę jakości danych.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację skorygowaną o ryzyko poprzez ograniczanie ryzyka biologicznego na późnych etapach i poprawę wiarygodności modeli.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymagane jest przeszkolenie w zakresie wzmocnienia pozytywnego oraz technik łagodnego obchodzenia się ze zwierzętami.
- Poza standardowym wyposażeniem pomieszczeń dla zwierząt i klikerami nie jest wymagana żadna dodatkowa aparatura.
- Standaryzacja międzyzespołowa jest niezbędna dla zapewnienia powtarzalności wyników w różnych badaniach i ośrodkach.
- Protokół można dostosować do różnych szczepów myszy oraz modeli behawioralnych.
- Nakład czasu na jedno zwierzę jest niewielki, jednak dla osiągnięcia maksymalnych korzyści konieczne jest konsekwentne stosowanie metody.
