Summary
Уточнение исследований свиней достигается путем введения стандартизированного контрольного списка и обучения положительному подкреплению с использованием кликера. Эта работа поддерживает сбор образцов и ведение ежедневных дел, связанных с животными.
Abstract
Важное значение имеет реализация инициатив 3R. Чтобы уточнить жизнь лабораторных свиней, мы сосредоточились на периоде времени, предшествовавшемом включению животных в эксперименты. Мы улучшили контрольный список во время разработки. С помощью контрольного списка был задокументироваен прогресс каждой отдельной свиньи. Это помогает смотрителям, чтобы они оставались сосредоточенными на действиях, необходимых для социализации животных и ограничения уровня стресса и тревоги животного. Во время этой фазы свиньи становятся спокойными и готовыми начать дополнительное обучение кликера, чтобы еще больше ограничить стресс в течение экспериментального периода. Свиньи с готовностью позволят собирать основные показатели результата без усмешки или фиксации.
Протокол разделен на две части. Сначала переходная фаза, которая начинается, когда свиньи прибывают в исследовательский центр. Введение угощений и постепенный более тесный контакт с опекунами являются первыми шагами. Затем смотритель вводит действия, чтобы иметь возможность коснуться головы и задней стороны, чтобы имитировать, например, манипулирование ухом, чтобы взять образец крови или заднюю часть для получения ректальной температуры. Прочная основа заложена в отношениях между животными и опекунами, и это быстро сводит к минимуму стресс, который свиньи выражают после прибытия. Во-вторых, начинается обучение с положительным подкреплением, чтобы научить животное выполнять более сложные задачи, не испытывая стресса. Кликер вводится как вторичный усилитель.
Время, структура, образование и тщательная коммуникация, по-видимому, являются наиболее важными критериями для успешного применения этого протокола. В дополнение к спокойным и послушным свиньям, смотрители сообщают, что им нравится фокус, который им разрешено уделять каждой отдельной свинье, что увеличивает их общую удовлетворенность работой. Наличие опекунов с твердой приверженностью и сосредоточением внимания на прогрессе перехода и благополучии каждой свиньи дополнительно укрепляет культуру ухода департамента.
Introduction
Принципы 3R (Замена, Сокращение и Уточнение), обсуждаемые Расселом и Берчем в 1959 году, составляют сегодняшнюю основу для высоких этических стандартов, касающихся использования животных в экспериментальных целях. В биомедицинских исследовательских учреждениях, занимающихся доклиническими лабораторными исследованиями на животных, большое значение должно прилагаться к принципу уточнения. «Уточнение означает любое снижение частоты или тяжести бесчеловечных процедур, применяемых к тем животным, которые все еще должны использоваться»1.
В современном определении дополнительно говорится, что уточнение «продвигает исследования в области благополучия животных путем использования новейших технологий in vivo и улучшения понимания влияния благосостояния на научные результаты»2. Это означает, что сегодняшние инициативы по уточнению не только важны для благополучия животного как такового, но и важны для качества исследований, поскольку научные результаты выиграют от этих инициатив 3.
Одной из инициатив по уточнению, которую следует рассмотреть, является социализация и обучение экспериментальных животных. Они могут быть обучены выполнять определенную задачу, например, наступать на весы или вести себя спокойно, пока берутся образцы крови. Некоторые виды могут быть более естественно склонны к обучению, чем другие, и это влияет на традицию обучения видов лабораторных животных. Традиционно дрессировка собак проводилась на протяжении веков, например, для того, чтобы использовать собаку в охоте. Эти исторические традиции, безусловно, сделали дрессировку собак в условиях биомедицинских исследований более простой. Вместе с нечеловеческими приматами дрессировка лабораторных собак обсуждалась и проводилась в течение довольно долгоговремени 4,5.
Общим для обоих этих видов является то, что они занимают высокое место в «социозоологической шкале». Эта шкала ранжирует животных в соответствии с их местом и использованием в человеческом обществе 6. Высокий рейтинг также несет с собой большой общественный спрос на то, чтобы относиться к животным как можно гуманнее и ограничивать их уровень стресса и тревоги. Грызуны, в отличие от собак и нечеловеческих приматов, помещаются в нижнюю часть социозоологической шкалы. Они не получили равноценного общественного внимания и заботы. Исторически они лечились менее хорошо - по-видимому, также из-за их способности распространять опасные для жизни заболевания. Однако в течение последних нескольких лет дрессировка грызунов осуществлялась в доклинических исследовательских условиях, и связанные с этим научные преимущества не остались незамеченными. Интересно, что и крысы, и мыши довольно легко обучаются, и дрессировка также ограничивает их реакцию на стресс и, таким образом, усиливает научные результаты7,8.
Отчетность о том, как социализировать и дрессировать свиней в условиях лабораторных животных, насколько нам известно, скудна9. В социально-зоологическом масштабе свиней помещают между собаками и грызунами. Мы признаем вид в первую очередь как пищевой ресурс, но тем не менее довольно большое количество свиней также используется в биомедицинских исследованиях. Только в ЕС в 2015-2017 годах в научных целях ежегодно использовалось около 75 000 свиней10. Это число охватывает как фермерских свиней, так и миниатюрных свиней. Все больше внимания уделяется совершенствованию жизни этих животных путем обучения в качестве меры по соблюдению 3R. Как фермерских свиней, так и миниатюрных свиней действительно можно обучить 11,12,но их отправная точка в плане социализации варьируется. Миниатюрные свиньи разводятся для исследований и социализируются в течение их ранней жизни. Они выведены, чтобы иметь спокойный характер. Фермерские свиньи разводятся для потребления и часто вообще не социализируются. Финишные свиньи для производства мяса в Дании обычно размещаются в группах высокой плотности из 15-25 свиней, где они должны конкурировать, чтобы заработать позицию в иерархии стада. Их характер отражает эту способность. Часто они размещаются в стабильных помещениях с частично намеченным полом, чтобы ограничить рабочую нагрузку на грязь. Чтобы оптимизировать увеличение веса, их кормят ad libitum через автоматизированные системы доставки пищи и воды. Следовательно, их контакты с сельскохозяйственными рабочими ограничены, и они будут испытывать стресс при обращении. Это создает определенные проблемы, когда животные переводятся в исследовательский центр. Здесь благополучие животных, животноводство и 3R играют ключевую роль13,14. С точки зрения исследований, каждое отдельное животное важно для получения наилучших возможных результатов исследований. Благополучие животных также важно для обеспечения низкой межвещной изменчивости в отношении стресса, тревоги и страха. По этим причинам важно обратить внимание на переход от «стадного животного» к «особи». По прибытии свиньи попадают в новую среду с новыми запахами, новой пищей, повседневным контактом с смотрителями животных и часто также новыми товарищами по загонам. Для свиньи сдвиг может быть очень стрессовым, и важность периода акклиматизации в несколько дней признается в лабораторной науке о животных15.
Структурируя период акклиматизации, мы создали то, что мы называем «переходной фазой», используя структурированный пошаговый контрольный список. Контрольный перечень гарантирует, что каждая свинья получает достаточный контакт с опекуном и учится допускать базовую обработку для обследования и сбора образцов без стресса. Затем может быть проведена непрерывная работа по обучению свиней с использованием обучения с положительным подкреплением, ориентированного на каждый конкретный исследовательский проект16,17. Кликер используется для сигнала о вознаграждении за еду при выполнении желаемого действия. Сочетание этапов переходной фазы с дополнительным обучением свиней кликеру дает животным плавное оседание в исследовательском центре. Они становятся спокойными и легкими в обращении, и их можно, без особых усилий, научить стоять на месте, например, для сбора образцов крови. С помощью этого типа протокола обработки заменяются старомодные методы, такие как зеодация животных или ловушки. Чтобы убедиться, что все свиньи обработаны достаточно, заполняется контрольный список.
Становится все более признанным, что животные действительно испытывают положительные эмоции и поэтому акцент при работе с животными не должен быть исключительно на снятии негативных эмоций 18. Тренировка с смотрителем является примером положительного эмоционального опыта. Это довольно приятно для свиньи, так как она получает угощения и внимание. Помимо преимущества снижения стресса и поведения, связанного со страхом на объекте, обучение животных дает возможность дать животным положительные эмоциональные переживания. Добавление положительного опыта может противодействовать некоторым негативным переживаниям, с которыми сталкиваются лабораторные животные в связи с проведенными экспериментами, и, таким образом, еще больше повысит благосостояние животных 19,20.
В то время как свиньи, очевидно, наслаждаются тренировками, занятия одновременно предлагают смотрителю возможность укрепить связь с каждой отдельной свиньей. Быть смотрителем животных, выполнять болезненные действия, такие как инъекции животных, является частью работы. Тем не менее, способность обучать животных и превращать эти действия в положительный опыт сама по себе полезна. Это повышает приверженность опекунов и играет ключевую роль в укреплении культуры ухода в отделении21,22,23.
Свиньи были размещены в соответствии с Политикой защиты животных Института, которая относится к национальному законодательству об экспериментах на животных, жилье и животноводстве. Протокол может быть применен к отлученным отнятным свиньям любого возраста. Для разработки переходного контрольного перечня(рисунок 1)было использовано в общей сложности 40 самок поперечнокровных фермерских свиней (датский Landrace-Yorkshire-Duroc) весом 35-80 кг(таблица 1). Свиньи были распределены в группу в зависимости от времени их прибытия. Свиньи были размещены в научно-исследовательской конюшне в период январь - сентябрь 2020 года. Все сельскохозяйственные свиньи разводятся на традиционной свиноматной ферме и перемещаются на сотрудничающую ферму при весе около 15 кг. По крайней мере, за две недели до включения в исследования выживаемости свиней транспортируют в исследовательский конюшню университета. В течение первых двух недель происходит переход от сельскохозяйственной свиньи к исследовательской животной. Протокол состоит из невредных и позитивных действий и, следовательно, может быть инициирован немедленно в рамках периода акклиматизации.
Свиньи размещались один за другим в загонах размером 3,4 - 6,8м2 на твердых бетонных полах и имели доступ к воде через автоматическую подачу воды. Для каждой свиньи имеется кормушки и по крайней мере одна секция отделения от соседних загонов позволяет контактировать мордой. Когда свиньям запланировано хирургическое вмешательство или имплантировано оборудование, они размещаются в одиночестве, чтобы товарищи по ручке не облизывали и не кусали раны и не вытаскивали имплантаты. Подстилочный материал - солома, а животные дополнительно обогащаются сеном и различными игрушками, например, веревкой, шариками, ведрами, жевательными палочками из пластика(рисунок 2).
Животные происходят из стада, включенного в национальную программу мониторинга здоровья сельскохозяйственных свиней, что означает, что они проверяются на семь патогенов24, которые могут повлиять на свиней в производственных условиях. Двухгодичные выборочные проверки проводятся для исследовательского стада на основе рекомендаций FELASA25,26,в дополнение к образцам свиней, которые требуют диагностики из-за неожиданных результатов исследований. Некоторые из свиней, использованных для этого проекта, были серопозитивными для репродуктивного и респираторного синдрома свиней; однако ни у одной из свиней не было никаких клинических симптомов, соответствующих инфекции. Все образцы, оцененные с использованием полимеразной цепной реакции, были отрицательными, что подтверждает, что свиньи были в здоровом состоянии.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Свиньи, используемые для проверки протокола, были частью исследований, одобренных Экспериментальным советом на животных - национальным правительственным учреждением, оценивающим и утверждаюющим все эксперименты на животных в Дании. Совет проводит этический обзор, аналогичный IACUC.
1. Прибытие в исследовательский центр
- Во-первых, мойте свиней в специально отведенном месте, чтобы обеспечить тщательный визуальный осмотр. Используйте список исключений, чтобы исключить свиней с ранами, укусами в ухе, абсцессами, хромотой и т. Д., Чтобы в учреждение допускались только животные, которые кажутся клинически здоровыми.
- После промывки отсортируйте свиней на группы по цветовым меткам. Цветовые метки указывают, какие свиньи были товарищами по ручке у поставщика. Это важно, так как свиньи будут бороться за установление иерархии, когда их познакомят с новыми товарищами по перу. Содержание их в группах вместе со свиньями, с которыми они уже знакомы, значительно ограничивает эту борьбу.
- Оставьте свиней нетронутыми (за исключением случаев, когда их кормят во второй половине дня) до конца дня прибытия, так как они могут испытывать стресс после транспортировки.
2. Часть первая: Переходная фаза (расчетное время 4-6 дней)
ПРИМЕЧАНИЕ: Свиньи остаются в своем домашнем загоне во время деятельности, выполняемой на переходном этапе. Мы используем половину яблока для каждого сеанса угощения. Прогресс каждой отдельной свиньи оценивается в контрольном списке прогрессии переходнойфазы (рисунок 1 и дополнительный файл 1).
- В течение двух последовательных дней после прибытия введите угощения.
- Два раза в день высыряет несколько угощений (половина яблока) в загон, чтобы свиньи могли самостоятельно искать лакомства и спокойно стоять за пределами загона. Помимо знакомства с лакомствами, цель состоит в том, чтобы животное положительно ассоциирует лакомство с присутствием смотрителя.
- На третий день и последующие дни вводят знакомя свиньей с «обращением со стороны смотритель». Вводите в загон во время кормления.
- Сядьте на расстоянии вытянутой руки от свиньи во время еды(рисунок 3). Спокойно протяните руку к свинье, чтобы коснуться ее спины. Касание должно быть более двух секунд, чтобы считаться успешным. Если свинья отступает от пищи, медленно отводи руку.
- Подождите, пока животное начнет есть и выполните действие снова. Если животное снова отходит от пищи, прекратите попытки прикоснуться к ней, но оставайтесь внутри загона рядом с корытом (всего 2-3 минуты для сеанса).
- Двигайтесь дальше в процедуре обработки, когда свинья принимает прикосновение к спине во время еды. Теперь переместите руку на спину в обоих направлениях головы и хвоста.
- Прикоснитесь к голове и ушам, если свинья примет это. Если в какой-то момент свинья отступает от действия, остановите действие, но останется внутри загона в течение оставшегося времени (всего 2-3 минуты для сеанса). Ухо важно, так как оно позволяет забор крови из внутривенного катетера в ухе.
- Медленно поднимайтесь, чтобы иметь возможность коснуться хвостовой области, которая является второй важной областью. Стоять и передвигаться свинье страшнее, именно поэтому этот шаг забивается самостоятельно. Когда свинья соглашается на прикосновение к области и манипулирование хвостом, ректальная температура может быть взята для поддержки большинства протоколов исследований.
- Для дальнейшего укрепления связи между смотрителем и животным входят в загон в течение двух сеансов, кроме времени кормления. Предложите свинье лакомства (по одному ломтику за раз) в течение двух сеансов (по 2-3 минуты каждый), сидя в углу внутри загона. Сначала давайте лакомства с вытянутой руки, но постепенно уменьшайте расстояние, чтобы свинье нужно было приблизиться, чтобы получить награду.
- Заключительной стадией переходной фазы является возможность коснуться свиньи в определенных областях тела и использовать для этого только несколько лакомства. Войдите в загон, в то время как второй смотритель стоит за пределами загона и предлагает свинье угощение или два. Наградите свинью за то, что она спокойна и позволяет прикасаться, как описано, и в то же время способна держать все четыре копыта на земле (не прыгая на заборе загона).
3. Часть вторая: Начало обучения кликеру
ПРИМЕЧАНИЕ: После переходной фазы животные готовы начать дрессировку кликера. Рекомендуется, чтобы обучение проводилось в специально отведенном месте, так как это помогает свинье распознать, что тренировка вот-вот начнется. Несколько коротких сессий в течение дня лучше, чем один более длинный сеанс.
- Берите по одной свинье за раз за пределы домашнего загона и в назначенную тренировочную зону. Если используемая область является новой для свиньи, первые сеансы должны быть без обучения и строго исследовательскими с несколькими лакомствами в течение примерно 5-7 минут разведки на свинью.
- Представьте кликера сидя или стоя с лакомствами вне досягаемости свиньи. Кликните, когда свинья проявит интерес, и сразу же дайте лакомство. Делайте это в быстрой последовательности, пока свинья сохраняет интерес. Если свинья теряет интерес, приостановите щелчок и угощение, пока свинья снова не встанет в контакт. Этот сеанс не должен превышать 10 минут.
- Свинья быстро поймет щелчок, но важно сделать связь между щелчком и лакомством очень сильной. Повторите этот шаг несколько сеансов подряд, чтобы сделать связь между щелчком и обработкой сильной. Проверьте, связывает ли свинья щелчок с лакомством, щелкнув один раз и не следуя за этим лакомством и внимательно следя за поведением свиньи. Если свинья с нетерпением оглядывается по округе, ожидая лакомства, дрессировка завершается, если не выполнять несколько дополнительных занятий.
- Как только щелчок будет известен свинье, введите целевую палочку. Палка-мишень – это палка с обозначенной областью на одном конце. Держите целевой конец в высоте морды. В какой-то момент свинья прикоснется к нему из любопытства. Кликните в ту самую секунду, когда свинья коснется цели и дайте лакомство.
- Представьте цель снова немедленно и при прикосновении нажмите еще раз и дайте угощение. Продолжайте целевую тренировку до тех пор, пока свинья не поймет, что будет вознаграждена за прикосновение к цели. Постепенно перемещайте цель дальше, чтобы свинья двигалась дальше, чтобы добраться до цели.
- Когда свинья следует за целью, когда она перемещается, добавьте дополнительные проблемы, поместив предметы в тренировающую зону, поэтому свинья должна сосредоточиться на задаче целевой палки, чтобы получить награду.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Применение переходной фазы, как описано в первой части протокола, позволяет плавно ввести сельскохозяйственных свиней в исследовательский центр. Наличие спокойных свиней для работы облегчает повседневные дела и позволяет выполнять незначительные процедуры и отбор проб без анестезии или фиксации.
Чтобы следить за прогрессом свиней во время переходной фазы, был разработан контрольный список (Контрольный список 1), чтобы отметить, когда отдельные свиньи достигают определенных этапов в своем переходе. Планируется, что свиньи войдут в исследовательские проекты в течение двух недель после прибытия, и общее количество дней было выбрано, чтобы показать успех перехода.
На основе Контрольного перечня 1 была проведена переходная фаза 20 свиней, чтобы убедиться, что можно перевести свиней из сельскохозяйственных свиней в исследовательских свиней в течение двух недель(рисунок 4). Все свиньи заполнили список в течение 12 дней, показав, что установленные сроки были достаточными.
Контрольный список 1 был изменен на основе первого опыта. Был разработан новый строгий контрольныйперечень (Checklist 2). В целях дальнейшего совершенствования и стандартизации переходного периода основным пересмотром было увеличение числа ежедневных сессий и ограничение количества времени, затрачиваемого на одну сессию. Сравнение двух контрольных списков показывает, что свиньи, переведенные с помощью Контрольного списка 2, имели аналогичную прогрессию в течение первых дней перехода, тогда как более поздние шаги были достигнуты быстрее. Сравнение между использованием Checklist 1 и Checklist 2 можно увидеть на рисунке 5.
После завершения переходной фазы животные позволят проводить основные показатели результата, такие как измерение температуры и осмотр хирургических ран. Когда свинья (самка) была переведена, чтобы позволить прикосновение к области хвоста, образец мочи может быть собран с помощью остомийного мешка, размещенного вокруг наружных гениталий, но под анусом(рисунок 6).
Другим примером результата данных, который может быть собран, является образец крови. В нашем учреждении мы часто помещаем венозный катетер в ушную вену во время операции. После выздоровления катетер можно использовать для введения лекарств для уменьшения количества внутримышечно инъекций, взять несколько образцов крови для поддержки проекта и оценить возвращение свиньи к нормальной физиологии(рисунок 7).
Переход от переходного этапа обучение кликера будет основываться на переходном этапе, чтобы обеспечить дополнительные преимущества при обработке и получить данные о результатах. Обучение свиней следовать за палкой-мишенью позволит смотрителю перемещать свинью, например, на весы для контроля массы тела(рисунок 8)или в транспортный ящик(рисунок 9),если свиней необходимо транспортировать в хирургию или в центр визуализации. Для одного проекта свиньи были обучены стоять на месте, пока лекарство вводилось в глаза(рисунок 10).
При запуске дрессировки кликера становится очевидным, что каждая свинья уникальна и они по-разному реагируют на дрессировку. Во время обучения это признается, и учебные занятия проводятся соответствующим образом. Некоторым свиньям требуется в два или три раза больше учебных занятий, чтобы изучить одну и ту же задачу, что может быть проблематично, если определенные задачи необходимо изучить в определенные моменты времени для поддержки исследовательского проекта.
| Данные о животных | Контрольный список 1 (n=20) | Обновленный контрольный список (n=20) |
| Вид | Домашняя свинья (Sus scrofa domesticus) | Домашняя свинья (Sus scrofa domesticus) |
| Порода | (Датский Ландрас x Йоркшир) x Дюрок | (Датский Ландрас x Йоркшир) x Дюрок |
| Секс | Женский | Женский |
| Вес | 35-80 кг (в среднем 47,5 кг) | 40-80 кг (в среднем 62,5 кг) |
| Возраст | 10-22 недели | 10-22 недели |
Таблица 1: Основные характеристики свиней, используемые для оценки контрольных перечней.
Рисунок 1: Контрольный список переходной фазы. Как показано на рисунке, некоторые из мероприятий проводятся в один и тот же день, но через разные промежутки времени. Шаги 3-5 происходят во время кормления, тогда как шаги 1-2 и 6-7 происходят в определенные моменты времени в течение дня. Обратите внимание, что каждый сеанс должен выполняться в течение времени, указанного в верхней части контрольного списка, но для его проведения на одну свинью требуется всего около 2 минут. Затененные поля указывают на то, что задача не должна быть выполнена. Полный контрольный список можно найти в дополнительном файле 1. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 2: Некоторые из обогащений, используемых в отделе Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 3: Иллюстрация положения смотрителя на этапах 2.2 и 2.3 протокола. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 4: Временная шкала переходного этапа с использованием Контрольного списка 1. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 5: Прогрессия переходной фазы. Диаграмма рассеяния, показывающая прогрессию переходной фазы с использованием контрольного списка 1 ( 
) по сравнению с контрольным списком 2 (Ο). Каждый участок соответствует наблюдению за одной свиньей. Среднее и SD обозначаются полосами ошибок. Ось Y — это количество дней. На оси X шаги называются следующим образом: 1; Яблоки из рук. 2; Прикасайтесь к свинье во время кормления. 3; Прикасайтесь к задней и хвосту во время кормления. 4; Прикасайтесь к задней и хвостовой частью во время угощения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 6:Забор проб мочи через остомийный мешок, размещенный вокруг наружных половых органов во время кормления. Свинья остается спокойной во время процедуры и не обращает внимания на остомийный мешок. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 7: Внутривенное дозирование во время кормления после переходной фазы. Смотритель способен сидеть в непосредственной близости от животного и сосредоточиться на правильном вливании лекарства. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 8: Шаг на шкалу с помощью целевого джойстика. Свинья стремится следовать за целевой палкой из-за положительной тренировки подкрепления. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 9:Следующая мишень вставит в транспортный ящик. Эта процедура полезна, если свинью необходимо транспортировать, например, в центр визуализации. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 10: Свинья обучена помещать голову в держатель и стоять неподвижно, чтобы лекарство можно было давать в глаза без сакдации. После того, как лекарство дано, свинья опирается головой на держатель и может быть проведен визуальный осмотр глаз. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Дополнительный файл 1. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл. Полный контрольный список прогрессии переходной фазы готов к печати. Обратите внимание, что изменение в поле даты прибытия влияет на даты на листе.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Реализация протокола, который включает в себя часть первой, контрольный список переходного этапа и часть вторую, последовательную программу обучения кликеру, является подтвержденным успехом. Введение и использование подробного контрольного перечня обеспечило способ усовершенствовать внедрение свиней в исследовательский центр. Кроме того, структурированная переходная фаза создает лучшую основу для обучения свиней до включения в исследовательские проекты. Положительным сюрпризом было отметить, что приверженность смотрителей работе увеличивается и что положительные эмоции, которые испытывают свиньи, отражаются в их повседневном поведении.
Появление новых свиней и плавный переход к исследованиям свиней уже давно является областью внимания, но изменения было трудно ввести. Для создания обзора работы и выгод было решено использовать контрольный перечень для мониторинга эффективности приоритетных шагов. В Контрольном перечне 1 эти шаги основывались на действиях, которые, как ожидается, окажут наибольшее воздействие на переходный период. Переход 20 свиней был оценен и оценен с использованием Контрольного списка 1. Затем список был скорректирован для устранения возникших проблем. В основном они были связаны с недоразумениями и непоследовательными сообщениями. Важнейшим шагом является интерпретация каждого шага и того, какие действия он включал. Таким образом, было разработано описание каждого шага и изменен контрольный перечень, чтобы он был более интуитивно понятным. Один шаг был удален, чтобы упростить различие между успехом и неудачей при прикосновении к свинье. Чтобы было понятно, был ли выполнен шаг или нет, в дополнение к флажку, указывающего, выполнил ли шаг ( 
), был ли свинья выполнила действие (+) или отказалась выполнить действие (÷). Для поддержки модификаций было выделено дополнительное время для обучения использованию Контрольного перечня 2. Это обсуждение проходило в группах с целью обсуждения каждого шага и согласования критериев успеха. В связи с практическим исполнением были подняты важные вопросы. Например, когда свиньи привыкли к смотрителям и лакомствам, они могут быть очень навязчивыми, что может быть пугающим и даже опасным для смотрителей. В качестве последней модификации количество сеансов с каждой свиньей было увеличено, а время, затрачиваемое на каждый сеанс, было сокращено.
Для оценки Контрольного списка 2 было включено 20 свиней. Данные для шага 4 отсутствуют для трех свиней из-за недопонимания между ветеринаром и смотрителем и подчеркивают необходимость общения. Время, используемое ежедневно, оценивается одинаково, но свиньи завершают переходную фазу за меньшее количество дней. Определение определенных временных интервалов в течение дня, где необходимо было выполнить шаги, потребовало изменения некоторых распорядков дня. В сочетании с общим временем, необходимым для подготовки и выполнения шагов, это было самым большим ограничением в реализации. Контрольные перечни содержат по 7 шагов, но из-за изменения списка сравнение на рисунке 3 сводится к четырем сопоставимым шагам. Внедрение тщательной структуры на переходном этапе создает осведомленность и делает инициативу по уточнению приоритетом в занятом исследовательском центре.
Внедрение структурированного контрольного перечня позволило оценить различия между отдельными свиньями. Было интересно отметить, что для некоторых свиней количество дней, пока они не поняли лакомство, часто было выше по сравнению с завершением шагов, связанных с прикосновением смотрителя. Еще одним интересным наблюдением было довольно внезапное изменение готовности к прикосновению. Во время одного сеанса свинья мгновенно отступали, а на следующем сеансе всего через несколько часов свинья позволяла прикасаться в течение длительных периодов времени (более минуты за раз).
Для дальнейшей подготовки свиней к исследовательским проектам после переходного этапа начинается обучение с положительным подкреплением. Рекомендуется программа обучения кликеру. Это позволяет нескольким смотрителям посменными участвовать в дрессировке животных. Использование кликера облегчает переключение между смотрителями, поскольку сигнал вознаграждения остается прежним. Когда начинается обучение кликера, становится очевидным, что каждая свинья уникальна и реагирует на дрессировку по-разному. Однако в течение нескольких сеансов все животные стремятся участвовать в тренировках и в полной мере наслаждаться временем, проведенным с смотрителем. Обучение свиней кликеру позволяет выполнять конкретные задачи в отношении исследовательских проектов без применения силы. Это также уменьшает межживотные вариации, наблюдаемые в некоторых проектах, например, в анализе походки. Это также может оказать большую помощь в повседневных делах, например, когда свинья перемещается в пределах исследовательского учреждения или взвешивается. Критическим шагом в обучении кликера является уровень доверия между свиньей и смотрителем при введении кликера. Свинья должна доверять смотритею, так как она должна приблизиться, но оставаться сосредоточенной на задаче, а не на смотрителем. Еще одним важным шагом является выбор лакомства. Животное должно воспринимать это как награду. Иногда мы сталкиваемся со свиньей, которая не находит яблоки вкусными, а затем мы меняем яблоко, например, кусочком финики или обрезкой. Важно учитывать риск от работы с крупными свиньями, особенно когда они возбуждены в тренировочной обстановке. У них мощный укус, и они могут подпрыгнуть в попытке добраться до угощения в неожиданные моменты времени. Чтобы противодействовать этим опасностям, рассмотрите возможность использования целевой палки, чтобы отвлечь внимание от тренера, держать лакомства явно вне досягаемости, работать в коротких сеансах и не исчеркивать угощения.
Работа с целенаправленным переходом и обучением свиней принесла с собой повышенный энтузиазм со стороны временного персонала. Образование в области подготовки с положительным подкреплением было приоритетом и привело к тому, что опекуны испытывают более сильную приверженность исследовательским проектам. Участие смотрителей в практическом планировании новых проектов в диалоге с исследователем и ветеринарным персоналом позволяет смотрителям давать квалифицированные предложения о том, как обучение может поддержать результаты исследований и благополучие животных. Сбор большего количества данных от каждой свиньи без причинения вреда является одним из краеугольных камней 3R. Еженедельные совещания, посвященные переходу и обучению, повысили внимание к каждой отдельной свинье и повысили культуру ухода департамента. Видеть свиней, когда они собираются начать тренировку, полезно само по себе, и поведение более чем предполагает, что свиньи наслаждаются сеансами. Планируя дрессировку свиней для конкретных проектов, имейте в виду, что свиньи войдут в состояние волнения, когда ознакомятся с процедурами дрессировки. Идеи по противодействию этому включают: Если возможно, не обучайте местам сбора проб. Поэтому, если вы планируете делать образцы крови в домашнем загоне, попробуйте сделать обучение где-нибудь еще. Свиньи будут знать свой распорядок дня, поэтому планируйте брать образцы в моменты времени, где обучение обычно не выполняется, если это возможно. Когда обучение должно быть там, где должны быть собраны образцы, позвольте свинье исследовать область в течение определенного количества минут каждый раз, прежде чем начать обучение или протокол сбора данных.
Размещение структуры на нашем переходном этапе было в целом позитивной инициативой. Снижение стресса свиней вскоре после прибытия и быстрый переход к тому, чтобы иметь свиней, которые наслаждаются обществом смотрителей, а не мчатся по загонам, очевидны. Мы пережили поворот в персонале с точки зрения, когда они видели только дополнительную работу, до такой степени, что они видят преимущества перехода свиней с использованием контрольного списка. Протокол имеет огромный прикладной потенциал и может применяться в качестве важного инструмента практически в каждой установке, включающей исследовательских свиней. Теперь мы используем его для перехода как на фермных свиней, так и на минипигов и стремимся еще больше реализовать обучение кликеру в проектах, связанных, например, с сердечно-сосудистой наукой, неврологией и офтальмологией. Общее отношение и культура ухода в департаменте были подняты, и есть желание и стремление продвигать этот новый опыт дальше, чтобы постоянно объединять исследования и благополучие животных и применять 3R.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторы не раскрывают информацию.
Acknowledgments
Беатрис Чернинг Олесен, Каролин Якобсен, Тине Бьёрнхольт Густафсен, Хелена Селин Кьер Бириэль и Кира Зоннихсен Граахеде отмечены за их большие усилия, отзывы и помощь в разработке контрольного перечня и использовании его в своей повседневной работе. Медицинский иллюстратор Кен Крагсфельдт признан за его профессиональную помощь в иллюстрации рисунка 3.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Wrap, e-power, blå, 7,5cm | E-vet A/S, Ole Rømers Vej 26 A, DK-6100 Haderslev | 203165B | Adhesive wrap used to wrap around the end of a stick to make a target stick. It is an advantage that it can be changed as it will get dirty quite quickly. |
| Apples | Varius | Uknown | Used as treats |
| Klikker (Clicker) | E-vet A/S, Ole Rømers Vej 26 A, DK-6100 Haderslev | TX2289 | Clicker used in training |
References
- Burch, R. L., Russell, W. M. S. The principles of humane experimental technique. , (1959).
- The 3Rs. National Centre for the Replacement. , Available from: https://www.nc3rs.org.uk/the-3rs (2021).
- Gouveia, K., Hurst, J. L. Optimising reliability of mouse performance in behavioural testing: the major role of non-aversive handling. Scientific Reports. 7, (2017).
- Laule, G. E., Thurston, R. H., Alford, P. L., Bloomsmith, M. A. Training to reliably obtain blood and urine samples from a diabetic chimpanzee (Pan troglodytes). Zoo Biology. 15 (6), 587-591 (1996).
- Mills, D., Ledger, R. The effects of oral selegiline hydrochloride on learning and training in the dog: A psychobiological interpretation. Progress in Neuro-Psychopharmacology & Biological Psychiatry. 25 (8), 1597-1613 (2001).
- Arluke, A., Sanders, C. R. Regarding Animals. , Temple University Press. (1996).
- Leidinger, C., Herrmann, F., Thone-Reineke, C., Baumgart, N., Baumgart, J. Introducing Clicker Training as a Cognitive Enrichment for Laboratory Mice. Journal of Visualized Experiments. (121), e55415 (2017).
- Leidinger, C. S., Kaiser, N., Baumgart, N., Baumgart, J. Using Clicker Training and Social Observation to Teach Rats to Voluntarily Change Cages. Journal of Visualized Experiments. (140), e58511 (2018).
- Sorensen, D. B. Never wrestle with a pig. Lab Animal. 44 (2), 159-161 (2010).
- 2019 report on the statistics on the use of animals for scientific purposes in the Member States of the European Union in 2015-2017. , Available from: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/PDF/?uri=CELEX:52020DC0016&from=EN (2020).
- Louise, L. C. Target training pigs within an isolation unit (a pilot study. Animal Technology and Welfare. 17 (1), 46-47 (2018).
- Ryden, A., et al. Nursing and training of pigs used in renal transplantation studies. Laboratory Animals. , (2019).
- Smith, A. C., Swindle, M. M. Preparation of swine for the laboratory. ILAR Journal. 47 (4), 358-363 (2006).
- Swindle, M. M., Smith, A. C. Swine in the Laboratory: Surgery, Anesthesia, Imaging, and Experimental Techniques, Third Edition. , CRC Press. Ch. 1 (2016).
- Obernier, J. A., Baldwin, R. L. Establishing an appropriate period of acclimatization following transportation of laboratory animals. ILAR Journal. 47 (4), 364-369 (2006).
- Kaiser, A. R., Johnson, A. K., Ross, J. W., Selsby, J. T., Stalder, K. J. Independent Study 490A: Positive Reinforcement Training Piglets to Stand in a Container and Follow a Human. Iowa State University Animal Industry Report. 11 (1), (2014).
- Sørensen, D. B., Dragsted, N., Glerup, P. Positive reinforcement training in large experimental animals. Altex. 28, 250 (2011).
- Lawrence, A. B., Vigors, B., Sandoe, P. What Is so Positive about Positive Animal Welfare?-A Critical Review of the Literature. Animals. 9 (10), (2019).
- Jirkof, P., Rudeck, J., Lewejohann, L. Assessing Affective State in Laboratory Rodents to Promote Animal Welfare-What Is the Progress in Applied Refinement Research. Animals. 9 (12), Basel. (2019).
- Herskin, M. S., Bundgaard, C. J., Ottesen, J. L., Sørensen, D. B., Marchant-Forde, J. N. Animal-centric care and management. Sørensen, D. B., Cloutier, S., Gaskill, B. N. , CRC Press. Ch. 13 173-186 (2020).
- Network, T.T.C.o.C. What is a Culture of Care. , Available from: https://norecopa.no/more-resources/culture-of-care (2020).
- Bertelsen, T. H. in . eds Dorte Bratbo Sørensen. Animal-centric care and management. Sørensen, D. B., Cloutier, S., Gaskill, B. N. , CRC Press. Ch. 2 15-29 (2020).
- Weichbrod, R. H., Thompson, G. A., Norton, J. N. Management of Animal Care and Use Programs in Research, Education, and Testing. 2 edn. , CRC Press. (2017).
- SPF-DANARK. SPF status designations. SPF-DANARK. , (2021).
- Berset Convenor, F., et al. Federation of European Laboratory Animal Science Associations recommendations of best practices for the health management of ruminants and pigs used for scientific and educational purposes. Lab Animal. , (2020).
- Rehbinder, C., et al. FELASA recommendations for the health monitoring of breeding colonies and experimental units of cats, dogs and pigs. Report of the Federation of European Laboratory Animal Science Associations (FELASA) Working Group on Animal Health. Lab Animal. 32 (1), 1-17 (1998).
