Summary

Ein standardisiertes Protokoll für Präferenztests zur Bewertung des Wohlbefindens von Fischen

Published: February 22, 2020
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Summary

Ein grundlegender Aspekt bei der Beurteilung des Wohlergehens von Tieren in Gefangenschaft ist die Frage, ob die Tiere haben, was sie wollen. Hier stellen wir ein Protokoll zur Bestimmung der Haltungspräferenz im Zebrafisch (Danio rerio) in Bezug auf das Vorhandensein/Fehlen von Umweltanreicherung und Zugang zum Fließen von Wasser vor.

Abstract

Die Techniken zur Bewertung des Tierschutzes versuchen, die spezifischen Bedürfnisse und Wünsche des betreffenden Tieres zu berücksichtigen. Die Bereitstellung von Anreicherung (das Hinzufügen von physischen Objekten oder Konspezifen in der Wohnumgebung) ist oft eine Möglichkeit, gefangenen Tieren die Möglichkeit zu geben, zu wählen, mit wem oder was sie interagieren und wie sie ihre Zeit verbringen. Ein grundlegender Bestandteil der aquatischen Umwelt, der in Gefangenschaft oft übersehen wird, ist jedoch die Fähigkeit des Tieres, sich für körperliche Bewegung zu entscheiden. Für viele Tiere, einschließlich Fische, ist Bewegung ein wichtiger Aspekt ihrer Lebensgeschichte, und ist dafür bekannt, viele gesundheitliche Vorteile zu haben, einschließlich positiver Veränderungen im Gehirn und Verhalten. Hier stellen wir eine Methode zur Bewertung der Habitatpräferenzen bei in Gefangenschaft gehaltenen Tieren vor. Das Protokoll könnte leicht angepasst werden, um eine Vielzahl von Umweltfaktoren (z. B. Kies versus Sand als Substrat, Kunststoffpflanzen versus lebende Pflanzen, geringer Durchfluss im Vergleich zu hohem Wasserfluss) in verschiedenen aquatischen Arten oder für die Verwendung mit terrestrischen Arten zu betrachten. Die statistische Bewertung der Präferenz erfolgt anhand des Jakobspräferenzindex, der die Lebensräume von -1 (Vermeidung) bis +1 (am meisten bevorzugt) einordnet. Mit diesen Informationen kann ermittelt werden, was das Tier aus Sicht des Tierschutzes, einschließlich ihres bevorzugten Standorts, will.

Introduction

Die Vorschriften, wie Labortiere in Gefangenschaft untergebracht werden sollen, sind explizit und klar definiert. Die Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care (AAALAC) International betreut und verwaltet alle Organisationen und Institutionen, die mit Forschungstieren arbeiten, und verfügt über spezifische Richtlinien für artgerechte Haltung und Unterbringung. Zum Beispiel, Die AAALAC Guidance on the Housing and Care of Zebrafish, Danio Rerio1 “stark fördert” die Verwendung von Anreicherung (die Zugabe von physischen Objekten oder Konspezifischen in der Wohnumgebung) bei der Unterbringung von Zebrafischen in Gefangenschaft. Weiter heißt es in dem Ratgeber: “Die Bereitstellung künstlicher Pflanzen oder Strukturen, die den Lebensraum der Zebrafische imitieren, ermöglicht den Tieren eine Wahlmöglichkeit in ihrer Umwelt.”

Beweise deuten darauf hin, dass Anreicherung das Wachstum neuer Neuronen (Neurogenese) in Bereichen des Gehirns an der Verarbeitung räumlicher Informationen stimulieren kann2, und es wird angenommen, dass diese neuronalen Veränderungen mit verbesserten Lernfähigkeit verbunden sind3. Die Auswirkungen der Anreicherung auf Neurogenese und Lernen wurden in verschiedenen Taxa, einschließlich Fisch4,5, Vögel6, Reptilien7und Säugetiere8 . Obwohl diese Arten von Studien wichtig sind, um die Auswirkungen der Anreicherung auf das Gehirn und das Verhalten zu verstehen, berücksichtigen sie nicht die besonderen Entscheidungen oder Vorlieben von Tieren für eine bestimmte Umgebung gegenüber einer anderen.

Eine grundlegende Frage bei der Beurteilung des Wohlergehens von tieren in Gefangenschaft ist, ob die Tiere haben, was sie wollen9. Eine Möglichkeit, dieser Frage nachzugehen, die greifbare Beweise liefert, besteht darin, den Tieren Entscheidungen zu geben, die es uns ermöglichen, ihre subjektiven Vorlieben zu verstehen. So wurde beispielsweise in zwei Studien untersucht, ob Zebrafische den Zugang zu einer angereicherten oder einer einfachen Umgebung bevorzugen, wobei beide Studien auf eine Präferenz für Gebiete hinweisen, die eine Anreicherung enthalten10,11. Es wurde jedoch auch vorgeschlagen, dass Zebrafische der Umweltanreicherung gleichgültig erscheinen12, so dass die Antwort auf die Frage offensichtlich nicht eindeutig ist. Eine weitere Anwendung von Präferenztests im Zusammenhang mit dem Tierschutz erstreckt sich auf den Versuch zu verstehen, wie verschiedene Aspekte einer angereicherten Umwelt bei den Entscheidungen eines einzelnen Tieres eine Rolle spielen. Allein bei Fischen haben verschiedene Arten der Anreicherung unterschiedliche Auswirkungen auf das Gehirn und das Verhalten, und diese Beziehung wird durch individuelle Unterschiede in den Persönlichkeitsmerkmalen noch komplizierter13. Darüber hinaus könnten Präferenztests für vergleichende Studien zur Umweltanreicherung nützlich sein. Sogar über verschiedene Fischarten hinweg hat sich gezeigt, dass die Anreicherung einen Einfluss auf viele verschiedene Arten von Verhalten hat, einschließlich Aggression14, Kühnheit15, Fortbewegung16und Risikoverhalten17.

Jacobs Präferenzindex ist ein statistischer Test, der häufig zur Quantifizierung von Wohnungspräferenzen verwendet wird18. Der Jakobs Präferenzindex weist jedem einzelnen Lebensraum einen Wert zu, basierend auf der Anzahl der Tiere, die in jedem Lebensraumtyp zu unterschiedlichen Zeitpunkten vorhanden sind, wobei die Präferenz von -1 (Vermeidung) bis +1 (am meisten bevorzugt) reicht. Hier beschreiben wir eine Methode zur Verwendung von Jacobs Präferenzindex, um Die Haltungspräferenzen bei Fischen zu untersuchen, und verwenden das Beispiel der Bewertung von zwei wichtigen Merkmalen der aquatischen Umwelt: 1) das Vorhandensein oder Fehlen von Anreicherung; und 2) den Wasserfluss19. Das Protokoll könnte jedoch leicht angepasst werden, um eine Vielzahl von Umweltfaktoren (z. B. Kies versus Sand als Substrat, Kunststoffpflanzen versus lebende Pflanzen, niedriger und hoher Wasserdurchfluss) über verschiedene Arten und Landschaften (z. B. Aquarien und Terrester) zu untersuchen.

Protocol

Die aktuelle Studie hat Die Zulassung und erfüllt alle Anforderungen der Tierpflege- und Gebrauchsprotokolle der Pennsylvania State University; IACUC-Nr. 46466. 1. Einrichtung des Präferenzgeräts Erhalten Sie die Genehmigung des Tierschutzausschusses (oder einer gleichwertigen Organisation) des Instituts für alle Versuchs- und Haltungsverfahren, an denen lebende Tiere beteiligt sind, bevor Sie mit dem Experiment beginnen. Verwenden Sie einen experimentellen Tank aus und…

Representative Results

Wir nutzten den Präferenztest, um Die Wohnpräferenzen bei Zebrafischen zu untersuchen, die zwischen unterschiedlicher Anreicherung einschließlich 1) Kunststoffpflanzen und sandigem Substrat wählen; und 2) Wasserdurchfluss. Diese wurden in vier Zonen unterteilt: (i) Nur angereichert; ii) Nur Fluss; iii) Angereichert und fließend; iv) Ebene; und eine zentrale Arena, wo Essen geliefert wurde19. Zebrafische zeigten die höchste Präferenz für die Enriched and Flow Zone, die sich deutlich von all…

Discussion

Hier präsentieren wir ein experimentelles Design, das es uns ermöglicht, die Präferenzen von Fischen für verschiedene Arten von Lebensräumen zu untersuchen. Einige wichtige Schritte, die bei Präferenztests wichtig sind, sind: 1) Gewährleistung, dass einheitliche Bedingungen über verschiedene Repliken hinweg aufrechterhalten werden (z. B. externe Geräusche oder Bewegungen, Experimentatoren, Wasserchemie, Lichtpegel); 2) sicherstellung, dass die Zonen zwischen Wiederholungen gedreht werden und eine erhebliche Meng…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Diese Arbeit wurde von einem Research Collaboration Fellowship und dem Huck Institute an der Pennsylvania State University sowie USDA AES 4558 unterstützt. Die Forschung entsprach allen Anforderungen der Tierpflege- und Gebrauchsprotokolle der Pennsylvania State University; IACUC-Nr. 46466.

Materials

Artificial Aquarium Plants Smarlin B07PDZQ5M5
Artificial Seaweed Water Plants for Aquarium MyLifeUNIT PT16L212
Experimental tanks United State Plastic Corporation 6106
Floating food ring SunGrow B07M6VWH9V
Flow meter YSI BA1100
Jager Aquarium Thermostat Heater Ehiem 3619090
Master Water Quality Test Kit API 34
SPSS Statistics for Macintosh IBM Version 25.0
Submersible Pump, SL- Songlong SL-381
TetraMin Tropical Flakes Tetra 16106
Triple Flow Corner Biofilter Lee's 13405
Video camera Coleman TrekHD CVW16HD
Windows Media Player (video software) Microsoft Windows Media Player 12

References

  1. Reed, B., Jennings, M. Guidance on the housing and care of zebrafish, Danio rerio. AAALAC International. , 36 (2010).
  2. van Praag, H., Kempermann, G., Gage, F. H. Neural consequences of environmental enrichment. Nature Reviews Neuroscience. 1, 191-198 (2000).
  3. Oomen, C. A., Berkinschtein, P., Kent, B. A., Sakisda, L. M., Bussey, T. J. Adult hippocampal neurogenesis and its role in cognition. Wiley Interdisciplinary Reviews – Cognitive Science. 5 (5), 573-587 (2014).
  4. DePasquale, C., Neuberger, T., Hirrlinger, A. M., Braithwaite, V. A. The influence of complex and threatening environments in early life on brain size and behaviour. Proceeedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 283 (1823), 1-8 (2016).
  5. Salvanes, A. G. V., et al. Environmental enrichment promotes neural plasticity and cognitive ability in fish. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 280, 1-7 (2013).
  6. Barnea, A., Pravosudov, V. V. Birds as a model to study adult neurogenesis: bridging evolutionary, comparative and neuroethological approaches. European Journal of Neuroscience. 34 (6), 884-907 (2011).
  7. LaDage, L. D., et al. Interaction between territoriality, spatial environment, and hippocampal neurogenesis in male side-blotched lizards. Behavioral Neuroscience. 127 (4), 555-565 (2013).
  8. Kempermann, G. Why New Neurons? Possible Functions for Adult Hippocampal Neurogenesis. Journal of Neuroscience. 22 (3), 635-638 (2002).
  9. Dawkins, M. S. Using behaviour to assess animal welfare. Animal Welfare. 13, 3-7 (2004).
  10. Kistler, C., Hegglin, D., Würbel, H., König, B. Preference for structured environment in zebrafish (Danio rerio) and checker barbs (Puntius oligolepis). Applied Animal Behaviour Science. 135, 318-327 (2011).
  11. Schroeder, P., Jones, S., Young, I. S., Sneddon, L. U. What do zebrafish want? Impact of social grouping, dominance and gender on preference for enrichment. Laboratory Animals. 48 (4), 328-337 (2014).
  12. Matthews, M., Trevarrow, B., Matthews, J. A virtual guide for zebrafish users. Lab Animal. 31 (3), 34-40 (2002).
  13. Näslund, J., Johnsson, J. I. Environmental enrichment for fish in captive environments: Effects of physical structures and substrates. Fish and Fisheries. 17 (1), 1-30 (2016).
  14. Oliveira, K. V., Barreto, R. E. Environmental enrichment reduces aggression of pearl cichlid, Geophagus brasiliensis, during resident-intruder interactions. Neotropical Ichthyology. 8 (2), 329-332 (2010).
  15. Brydges, N. M., Braithwaite, V. A. Does environmental enrichment affect the behaviour of fish commonly used in laboratory work. Animal Behaviour Science. 118, 137-143 (2009).
  16. Ahlbeck Bergendahl, I., Miller, S., Depasquale, C., Giralico, L., Braithwaite, V. A. Becoming a better swimmer: structural complexity enhances agility in a captive-reared fish. Journal of Fish Biology. 90 (3), 1112-1117 (2017).
  17. Roberts, L. J., Taylor, J., de Leaniz, C. G. Environmental enrichment reduces maladaptive risk-taking behavior in salmon reared for conservation. Biological Conservation. 144 (7), 1972-1979 (2011).
  18. Jacobs, J. Quantitative measurement of food selection. Oecologia. 14, 413-417 (1974).
  19. DePasquale, C., Fettrow, S., Sturgill, J., Braithwaite, V. A. The impact of flow and physical enrichment on preferences in zebrafish. Applied Animal Behaviour Science. 215, 77-81 (2019).
  20. Bekoff, M. . Encyclopedia of Animal Rights and Animal Welfare, 2nd edition. , 53 (2009).
  21. Fraser, D., Nicol, C. J. Preference and motivation research. Animal Welfare. , 183-199 (2011).
  22. Franks, B. What do animals want. Animal Welfare. 28, 1-10 (2019).
  23. Blaser, R. E., Rosemberg, D. B. Measures of anxiety in zebrafish (Danio rerio): dissociation of black/white preference and novel tank test. PLoS One. 7 (5), 1-8 (2012).

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Cite This Article
DePasquale, C., Sturgill, J., Braithwaite, V. A. A Standardized Protocol for Preference Testing to Assess Fish Welfare. J. Vis. Exp. (156), e60674, doi:10.3791/60674 (2020).

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