일상적인 사육 절차를 개선하기 위해 실험실 토끼 훈련
Summary
토끼의 일상적인 축산 절차에 대한 긍정적 강화를 포함하는 훈련 프로토콜이 개발되어 토끼가 주간 일반 검사에서 훈련된 행동을 신뢰할 수 있게 보임에 따라 성공적인 것으로 입증되었습니다. 운송 상자로 토끼를 집어 올리는 것은 기존의 처리 기술보다 덜 혐오감이 들었습니다.
Abstract
실험 동물에 대한 비혐오적 취급 및 훈련 기술은 실험 및 일상적인 축산 절차를 촉진하여 동물 복지와 과학적 품질을 모두 향상시키는 데 필요합니다. 클리커 훈련은 토끼를 들어 올리는 것(즉, 바닥에서 들어 올리는 것)/구속하는 것(즉, 인간의 팔에 안기는 것)과 관련된 스트레스가 많은 일상적인 사육 절차를 개선하기 위한 훈련 프로토콜을 개발하는 데 활용되었습니다. 13마리의 암컷 뉴질랜드 흰토끼를 3주에 걸쳐 훈련시켰다. 모든 토끼는 미리 정의된 목표 행동을 학습했다: 그들은 표적 막대기를 따라가고, 체중계 위로 뛰어오르고, 운반 상자에 들어가고, 앞발을 조련사의 손에 올려놓으면서 몸을 일으켰다. 또한 10마리의 동물이 바닥에서 뛰어내려 앉아있는 조련사의 무릎 위로 뛰어올라 조련사가 조련사의 무릎에 앉은 상태에서 발을 표면에서 들어 올릴 수 있도록 했습니다. 일부 개인의 경우, 추가적인 중간 단계를 통해 프로토콜을 조정해야 했습니다. 훈련이 끝날 때쯤, 토끼들은 짧고 긴 훈련 휴식 후에도 기대했던 목표 행동을 안정적으로 보여주었습니다. 몇 가지 예외를 제외하고, 조련사가 아닌 다른 친숙한 사람이 토끼로부터 목표 행동을 이끌어 낼 수 있었지만(일반화), 일반화를 위해서는 추가 세션이 필요했습니다. 자발적 접근 테스트에서 토끼들은 1차 시도에서 조련사와 상호작용하는 것을 선호했지만, 2차 시도에서 조련사와 보낸 시간만큼 낯선 사람과 많은 시간을 보냈다. 행동 관찰 결과, 프로토콜에 설명된 대로 토끼의 목덜미로 토끼를 제지하고 팔로 들어 올리는 대신 운송 상자로 토끼를 들어 올리는 것이 덜 혐오스럽다는 것을 시사했습니다. 대체로 교육 프로토콜은 실현 가능했으며 실험실 동물 시설에서 개선 전략으로 사용할 수 있습니다. 동물 복지를 위해, 훈련 프로토콜은 가능한 한 적용되어야 합니다.
Introduction
2015년에서 2019년 사이에 유럽 연합(및 노르웨이)에서 4,900만 마리 이상의 동물이 과학적 목적으로 사용되었습니다. 그 중 1,745,037마리(3.5%)가 토끼였다1. 토끼는 주로 규제 연구(예: 품질 관리, 독성 및 약리학을 포함한 기타 안전성 테스트) 및 생물학적 물질(예: 혈액 기반 제품)의 일상적인 생산에 사용됩니다2. 동물 실험을 동물을 사용하지 않는 방법으로 대체하려는 노력이 이루어지고 있지만, 이러한 목적 중 일부는 여전히 동물을 사용해야 합니다. 동물실험을 대체할 수 없을 때마다, 동물의 수를 줄이고, 실험 환경과 주거 및 사육 환경을 개선하여 고통을 최소화하는 것이 중요하다. 러셀(Russel)과 버치(Burch)는 이 전략을 1959년에 3R 원칙(replace, reduce, refine)으로설명했으며3 2010년에는 과학적 목적으로 사용되는 실험동물 보호에 관한 지침 2010/63/EU로 구현되었다4. 3R5의 ‘신데렐라’라고도 불리는 세련미의 역할이 점점 더 중요해지고 있습니다. 대체와 감축은 동물실험을 완전히 대체한다는 지침의 궁극적인 목표를 향한 장기적 전략이지만, 개선은동물복지5의 즉각적인 개선을 가능하게 하며, 이는 다시 과학적 질을 향상시킬 수 있는 잠재력을 갖는다6. 개선의 필수 부분은 지침 2010/63/EU의 부록 III에 명시된 바와 같이 동물 취급 및 교육입니다. 이 지침은 동물 시설이 실험실 동물을 위한 종, 절차 및 프로젝트에 적합한 습관화 및 훈련 프로그램을 설계해야 한다고 규정하고 있습니다4. ETS No. 123의 부록 A는 실험실 동물 직원이 “동물과 대화하고, 다루고, 훈련하고, 손질”하는 데 시간을 할애한다고 제안합니다.7.
일부 취급 절차는 특히 토끼와 같은 육상 먹이 동물에게 스트레스를 유발합니다. 예를 들어, 구석에 몰리거나, 구속되거나(즉, 인간에게 붙잡히거나, 인간의 팔에 안히거나, 장치에 의해 움직이지 못함), 건강 검사 또는 실험 절차를 위해 들어 올려지는(즉, 바닥에서 들어올려지는 것) 등이 있다8. 애완용 토끼에 초점을 맞춘 설문 조사에 따르면 토끼의 57-61%가 들어 올려질 때 어려움을 겪었고 9,10 일부는 두려움과 관련된 공격성(즉, 무는 것)을 보이기도 했습니다11. 이것은 부드러운 취급 및 훈련 기술의 필요성을 강조합니다. 생쥐와 같은 다른 작은 포유류의 경우, 부드러운 핸들링 기술이 불안을 감소시킨다는 것이 이미 입증되었다12. 더욱이, 훈련과 병행된 부드러운 취급은 마우스에서 스트레스, 불안 및 우울증과 유사한 행동을 감소시킨다13. 붉은털원숭이와 침팬지에서, 스트레스와 관련된 생리학적 측정은 이전에 절차에 대해 훈련을 받았을 때 덜 영향을 받았다14,15. 동물이 훈련에 자발적으로 참여할 수 있다면, 동물은 상황에 적극적으로 참여하고 통제할 수 있으며, 이는 동물의 복지를 향상시키고 보다 견고하고 신뢰할 수 있는 과학적 데이터에 기여할 수 있다고 가정할 수 있다16.
많은 동물 훈련 절차는 조작적 조건화 원리, 특히 긍정적 강화의 사용과 형성에 의존하고 있다 17,18,19. 조작적 조건화는 동물이 행동을 이끌어내도록 요구하며, 그 행동은 증가하거나 감소할 수 있다20. 조작적 조건화를 설명하는 데 사용되는 네 가지 일반적인 우발적 상황이 있습니다 : 긍정적 및 부정적 강화, 긍정적 및 부정적 처벌21,22. 토끼의 경우, 적극적 처벌은 사람이 동물에게 접근(원치 않는 자극)하여 특정 위치에서 멀어지거나 특정 위치로 이동시킬 때 사용된다23. 검사 테이블에서 토끼를 다루는 맥락에서, 부정적 강화의 예는 토끼가 가만히 있을 때 토끼의 몸에 가해지는 압력(원치 않는 자극)을 제거하는 것입니다. 부정적 처벌의 예는 토끼가 힘들어하기 시작할 때 음식 보상(원하는 자극)을 철회하는 것입니다. 긍정적/부정적 처벌이나 부정적 강화는 동물 훈련에서 권장되지 않습니다. 처벌은 부정적인 정서적 영향24을 유발하는데, 예를 들면 개에서 나타나는 고통25과 같은 것이다. 대신, 긍정적 강화는 동물을 훈련시킬 때 선택되는 방법이어야 한다25,26. 긍정적 강화 훈련(positive reinforcement training, PRT)은 동물이 원하는 행동을 보인 후에 바람직한 자극(예: 음식 보상)이 제공되는 것을 의미하며, 이는 동물이 미래에 원하는 행동을 다시 보일 가능성을 증가시킨다27. PRT는 종종 컨디셔닝 강화제의 적용을 포함합니다. 조건 강화자(2차 강화자)는 일반적으로 소리와 같은 중립적 자극이며, 동물은 이를 무조건 강화자(예: 음식 보상과 같은 1차 강화자)와 연관시키는 법을 배웁니다.28. 동물이 원하는 행동을 보인 후, 조건화된 강화제가 즉시 제시되고, 이어서 음식 보상(food reward)26이 제시된다. PRT의 잘 알려진 예는 클리커 훈련(clicker training)인데, 여기서 클리커는 2차 강화제(26)로서 클릭을 생성하기 위해 사용된다.
교육은 예측 가능한 패턴을 따라야 하며, 이는 교육 프로토콜을 설계함으로써 달성됩니다. 훈련 프로토콜은 목표 행동에 단계별로 도달하는 방법(즉, 행동 형성)을 설명하며, 각 단계는 목표 기준에 의해 정의되고 쉽게 달성되어야 합니다26. 훈련이 특정 프로토콜을 따르는 경우, 실험실 동물 직원이 동물 훈련을 번갈아 가며 할 수 있습니다. 주목해야 할 중요한 점은 직원이 학습 및 훈련 기법의 원칙을 올바르게 적용하기 위해 이를 알아야 한다는 것입니다26. 동물 훈련은 종종 행동 형성을 포함합니다. 1940년대 초에 스키너(Skinner)와 동료들에 의해 처음으로 손으로 행동형성(behavioral shaping)이 의도적으로 사용되었다[29]. 이와는 대조적으로, 이전 연구에서 스키너는 오히려 “연속적인 근사치 프로그램을 구현하기 위해 물리적 환경에서 작은 변화를 만드는 것”에 초점을 맞췄다.29 사이언티픽 아메리칸(Scientific American)에 실린 한 기사에서, 그는 행동을 강화하는 것은 그 행동이 반복될 가능성을 증가시키며, 이는 “조각가가 진흙 덩어리를 형성하는 것처럼 동물의 행동을 형성하는 것을 가능하게 한다”고 설명했다.30 그 이후로, 형성은 포획 동물에 대한 중요성이 점점 더 커지고 있다 29,30,31,32. 형성 프로토콜의 재생산과 개선을 위해서는 체계적이고 객관적인 방식으로 프로토콜을 평가하는 것이 중요하다 33,34,35,36.
Pfaller-Sadovsky et al.이 최근에 발표한 체계적 문헌고찰 및 메타 분석에 따르면 조건강화는 말과 개에서 가장 빈번하게 연구되었지만, 고양이, 소, 물고기, 염소 및 인간이 아닌 영장류도 조사되었다37. 실험실 동물 과학에서 PRT는 인간이 아닌 영장류 (38,39,40) 및 개 (41,42)에 널리 사용됩니다. 또한, 돼지(43), 염소(44), 그리고 심지어 마우스(13) 및 랫트(45,46,47)와 같은 작은 포유류도 실험실 환경에서 클리커를 사용하여 성공적으로 훈련되었다. 저자가 아는 한, 실험용 토끼에 대한 PRT의 도입은 아직 거의 보고되지 않았습니다48; 수십 년 전에 발표된 기존의 동료 심사 문헌은 구식이며 현대 윤리 연구의 기준을 충족하지 않습니다. PRT49를 사용하여 토끼를 성공적으로 훈련시킬 수 있다는 것을 시사하는 동료 검토되지 않은 정보는 거의 없지만, 실험실 동물 시설에 수용된 토끼를 위한 적절한 훈련 프로토콜에 대한 지식은 부족한 것으로 보입니다. 근본적인 이유는 다양할 수 있습니다. 예를 들어, 사용된 교육 기법이 연구 논문에 자세히 설명되어 있지 않거나 규제 연구를 위해 데이터가 생성되어 게시되지 않을 수 있습니다. 더욱이, 토끼는 생쥐 및 쥐와 같은 다른 종이 연구에 더 자주 사용되기 때문에 정제 연구의 주요 초점이 아닐 수 있습니다. 토끼는 스트레스와 불편함을 매우 잘 감출 수 있기 때문에 다루어질 때 부정적인 감정 상태는 종종 인식되지 않을 수 있습니다. 토끼의 크기는 인간이 절차를 위해 이러한 동물을 제지할 수 있도록 하는 반면, 인간이 아닌 영장류와 같은 다른 종은 심각한 부상을 입지 않고는 유사한 개입을 위해 손으로 잡을 수 없을 수 있습니다50. 그러나 이러한 사실이 실험실 토끼를 위한 PRT 프로토콜의 개발 또는 공유를 방해해서는 안 됩니다.
PRT의 잠재적 이점과 관련하여, 실험용 토끼를 위한 적절한 훈련 프로토콜에 대한 지식 격차를 해소하기 위한 첫 번째 시도가 이루어졌습니다. 취급, 건강 검사 및 체중 측정과 같은 일상적인 절차를 용이하게 하기 위해 교육 프로토콜이 개발되었으며 암컷 뉴질랜드 흰 토끼에 대한 타당성을 평가했습니다. 교육 프로토콜에 설명된 대체 처리 기법이 기존 처리 기법보다 덜 혐오적인지 여부와 교육 프로토콜이 개선 조치로 작용할 수 있는지 여부를 평가하기 위해 비교를 수행했습니다. 그림 1 은 본 연구의 시간표를 보여줍니다.
동물 관리
13마리의 암컷 뉴질랜드 흰토끼는 상업적인 출처에서 얻었다(대략 생후 7주가 되었을 때 동물 시설에 도착했다). 동물은 FELASA 권고안51에 나열된 모든 바이러스, 박테리아 및 기생충 병원체가 없었다. 보호복 및 장비(장갑, 마스크, 머리망)는 본 프로토콜의 단계를 수행할 때 착용되었습니다. 6마리로 구성된 그룹과 7마리로 구성된 그룹은 각각 2.8m × 2.8m(바닥 주택)의 바닥 우리에 함께 수용되었습니다. 바닥은 미세하고 벗겨지기 쉬운 나무 침구 재료(오토클레이브)로 덮여 있었습니다. 또한 둥지 재료와 종이 양모가 침구 위에 흩어져 있었습니다. 각각 두 개의 개구부(37cm × 60cm, 높이 30cm)와 플라스틱 터널(길이: 58cm, 지름: 16cm)이 있는 세 개의 플라스틱 집이 대피소로 사용되었습니다. 또한 나무 갉아먹는 블록, 건초와 버드나무 공, 공을 움직일 때 떨어지는 음식 알갱이로 채워진 간식 공과 같은 영양 보충 아이템이 제공되었습니다. 토끼들은 수돗물, 펠릿으로 만든 음식, 고압멸균된 건초와 짚을 자유롭게 구할 수 있었습니다. 식품 및 강화 항목에 대한 자세한 내용은 재료 표에 나열되어 있습니다. 동물 방은 목요일에 청소했습니다.
토끼는 표준 조건(평균 ± 표준 편차로 제공된 실내 온도 및 상대 습도: 20.3 ± 0.4°C 및 50± 5%)에서 12:12 h의 밝음:어두운 주기(추가 일광 입사가 있는 인공 조명)에서 유지되었습니다. 토끼가 주변 소음에 익숙해지도록 조명 단계가 시작되기 30분 전에 약 8시간 동안 라디오를 켰습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
교육 프로토콜은 실험실 토끼의 취급, 건강 검사 및 체중 측정과 같은 일상적인 절차를 개선하기 위해 개발되었습니다. 그들의 타당성은 13마리의 암컷 뉴질랜드 흰 토끼를 사용한 이 탐색적 연구에서 평가되었습니다. 훈련 프로토콜은 토끼를 성공적으로 훈련시키기 위해 안정적으로 적용될 수 있습니다. 대부분의 토끼는 3주간의 훈련 기간 이내에 훈련 프로토콜에 정의된 목표 행동을 배울 수 있었고, 1주간의 훈련 휴식 후에 이를 기억했으며, 훈련사가 아닌 다른 사람에게 일반화할 수 있었습니다. 개별 동물의 필요를 충족시키기 위해 프로토콜에 대한 조정은 거의 이루어지지 않았습니다. 본 연구의 주요 발견은 훈련 프로토콜에 설명된 대로 토끼를 줍기 위한 세련된 처리 기술이 기존의 처리 기술보다 덜 혐오스럽다는 것입니다. 흥미롭게도, 훈련된 토끼들은 자발적인 접근 테스트에서 익숙한 조련사뿐만 아니라 낯선 사람에 대해서도 탐색적인 행동을 보였다.
대상의 의미
이 목표는 현재 교육 프로토콜의 기초가 되었습니다. 대상을 소개할 때, 동물들은 그들의 행동이 환경에 영향을 미치고 결과를 낳는다는 것을 배웠다. 토끼 #4에서 볼 수 있듯이, 목표물을 소개하는 것은 인간과 동물 사이의 신뢰를 구축하며, 목표물을 따라 훈련장으로 들어가기까지 7번의 훈련 세션이 필요했지만, 다음과 같은 목표 행동을 빠르게 학습했다(즉, 1-3번의 훈련 세션 내). 이 토끼 #4는 목표 도입 과정에서 조련사에 대한 신뢰를 얻은 것으로 보이며, 이는 다른 목표 행동의 훈련을 용이하게 했습니다. 그러나 이 토끼는 여전히 다른 사람에 대한 신뢰가 부족했고 일반화 세션에서 대부분의 목표 행동을 보여주려 하지 않았습니다.
대상이 일부 프로토콜 섹션에서 엔드포인트로 정의되지 않았다는 점에 유의해야 합니다. 대신, 예를 들어, 동물들은 가변적인 횟수의 홉 동안 목표를 따라가거나 가변적인 몇 초 동안 저울에 머물러야 했습니다. 훈련에서 토끼의 주의력과 동기를 높이고 유지하기 위해 다양한 보상 패턴을 선택했습니다.
신호
토끼가 5.1단계를 성공적으로 수행한 후, 이후의 모든 훈련 세션에서 조련사는 토끼에게 훈련 시험이 시작되었음을 알리기 위해 토끼의 코에 가까운 거리에 표적을 배치했습니다. 토끼가 코/입으로 목표물을 만지면 훈련에 참여할 의사가 있는지 고려하고 훈련을 시작했습니다.
본 프로토콜은 추가적인 신호를 포함하지 않았으며, 예를 들어, 눈금, 운송 상자 또는 바늘은 신호로 간주되지 않았다. 대신, 표적은 동물을 훈련 경기장, 체중계, 운송 상자, 공기 (사육) 또는 조련사의 무릎으로 이끄는 데 사용되었습니다. 즉, 목표 동작인 “무게를 잴다”, “수송 상자에 들어가기”, “올리기”, “무릎에 앉기”가 “목표를 따라가기”를 수정한 것입니다. 그 이유는 훈련 프로토콜에 대한 요구 사항 때문이었습니다 : 동물 훈련의 전문가가 아닐 수있는 동물 시설 직원이 수행 할 수 있어야하며 일상 업무에 쉽게 통합 될 수 있어야합니다. 따라서 프로토콜은 효율적이어야 하며 목표 동작을 신속하게 달성해야 합니다.
그러나 토끼 앞에 놓인 손(단계 8.3), 저울 또는 운송 상자도 발의 신호이자 표적이 될 수 있습니다. 따라서, 현재의 프로토콜을 넘어서는 추가 단계를 정의하는 것이 가능할 수 있으며, 타겟 스틱의 사용을 필요로 하지 않는다. 예를 들어, 토끼가 비늘을 보자마자 저울은 토끼에게 네 발을 모두 사용하여 그 위로 뛰어오르라는 신호를 보냅니다.
프로토콜의 적응
유전적으로 거의 동일한 실험동물의 표현형이 매우 유사할 것으로 예상할 수 있지만, “시간이 지남에 따라 그리고 상황에 따라 일관되게 나타나는 개체 간의 행동 차이”55가 있으며, 예를 들어 일부 동물은 다소 수줍음이 많고 다른 동물은 대담하다56. 수줍음이 많고 탐색력이 떨어지는 동물은 프로토콜의 정의된 목표 행동을 배우는 데 더 오래 걸릴 수 있습니다(예: 토끼 #4). 표준 훈련 프로토콜이 대다수에게 적합할지라도, 훈련은 개별 동물의 필요를 고려하고 필요한 경우 그에 적응해야 한다26. 따라서, 프로토콜의 훈련 단계를 학습하지 못하는 토끼를 위해 추가적인 더 작은 중간 단계를 정의해야 합니다. 추가적인 중간 교육 단계는 다음 단계로 성공적으로 진행하는 데 도움이 되어야 합니다. 특히 훈련 계획은 이론적으로 개발된 다음 실제로 테스트되기 때문에 특정 목표 행동을 훈련하기 위해 추가 훈련 단계가 필요하다는 것이 명백해질 수 있습니다.
본 훈련 프로토콜과 관련하여, 개별 동물이 다음 훈련 단계를 계속하지 못했기 때문에 대표 결과에 대한 섹션에 자세히 설명된 바와 같이 목표 행동 “목표 따라가기”, “수송 상자 진입”, “기르기” 및 “무릎 위로 점프하기”에 대해 일부 중간 훈련 단계를 추가해야 했습니다. 흥미롭게도, 중간 단계 8.2+와 9.3+는 대부분의 토끼에게 필요했으며, 그 중요성을 강조했습니다. 따라서 이러한 단계는 교육 프로토콜에 대한 참고 사항으로 추가되었습니다.
또는 정의된 단계 8.2+에 따라 조련사는 손바닥이 위를 향하도록 바닥에 손을 놓고 토끼가 한쪽 앞발과 양쪽 앞발로 손을 밟도록 할 수 있습니다. 더욱이, 토끼는 9.3+ 단계 이전에 추가적인 중간 단계를 필요로 한다고 생각할 수 있다, 예를 들어, 먼저 토끼가 한쪽 뒷발을 놓고, 그 후에 두 뒷발을 조련사의 무릎 위에 올려놓는다. 토끼가 9.5-9.9 단계에서 만지는 것을 받아들이지 않으면 다른 신체 부위를 만지는 시간을 점차 늘릴 수 있습니다. 더욱이, 처음에는 검지와 중지만을 사용하여 깃털처럼 가벼운 압력으로 동물을 쓰다듬을 수 있었습니다. 그런 다음 터치에 사용되는 손가락의 수와 압력을 여러 단계로 증가시킬 수 있습니다.
핸들링 기술의 정교화
특히 수줍음이 많은 성격 특성을 가진 토끼의 경우 취급이 매우 혐오스럽다고 가정할 수 있습니다. 토끼는 육상 먹이 동물이며 건강 검사 및 실험 절차를 위해 들어 올려지거나(즉, 바닥에서 들어올려지거나) 구속되거나(즉, 인간의 팔에 안겨짐) 불안과 고통을 유발할 수 있습니다. 훈련 프로토콜에 토끼를 목덜미로 제지하고 토끼를 다른 팔로 들어 올리는 대신, 토끼를 표적 막대기로 상자 안으로 이끌고 상자 안에 넣어 검사 테이블로 운반할 수 있다. 57, 토끼가 상자에서 테이블로 부드럽게 옮겨집니다. 또는 상자의 상단을 제거하거나 토끼를 상자에서 대상 막대기로 안내할 수 있습니다.
토끼를 집어 올린 후 재래식 처리 기법 또는 운송 상자를 사용하여 수행 된 행동 관찰은 기존 취급 기법이 대체 기법보다 더 많은 스트레스 및 불안 관련 행동과 관련이 있음을 보여주었습니다. 이러한 결론은 검사 테이블에서 먹이 보상을 거부하는 동물의 수가 많고 기존의 처리 기술을 적용했을 때 보호소에 숨어 있는 시간이 증가했기 때문에 도출되었습니다. 흥미롭게도, 핸들링 기술은 조련사와의 상호 작용 시간에 영향을 미치지 않았으며, 이는 핸들링 과정이 인간-동물 관계를 손상시키지 않았을 수 있음을 나타냅니다. 그러나, 트레이너 외에, 운송 박스는 또한 “핸들링 장치”의 역할을 하였다(즉, 종래의 기술의 핸들링 장치는 트레이너였고, 대체 기술의 핸들링 장치는 트레이너 및 이송 박스 모두였다). 따라서 운송 상자와의 상호 작용 시간도 분석되었습니다. 토끼들은 운송 상자로 집어 올린 지 얼마 되지 않았지만, 기존 기술로 집어 올릴 때보다 상자나 상자 안에서 더 많은 시간을 보냈습니다. 이것은 운송 상자가 긍정적 인 영향과 관련이있을 수 있음을 시사했습니다. 두 “취급 장치”와 상호 작용하는 데 소요된 시간(즉, 상자와 조련사와 상호 작용하는 데 소요된 시간의 합)을 비교할 때, 상자 취급 기술은 “취급 장치”와 상호 작용하는 시간을 증가시켰으며, 즉, 이 기법은 “취급 장치”에 대한 토끼의 행동 반응에 분명한 긍정적인 영향을 미쳤습니다. 실험용 쥐에서도 비슷한 결과가 나왔는데, 부드러운 조종 기술과 훈련이 스트레스와 불안을 감소시킨다는 것을 보여주었다: 터널을 이용하거나 컵을 쥔 손을 사용하여 집어 올린 동물은 꼬리 손잡이를 가진 쥐보다 “조종 장치”와 자발적으로 상호작용하는 데 더 많은 시간을 보냈고, 불안 관련 행동이 적었다12. 훈련은 이 효과를 강화하는 것으로 보였다. Leidinger et al.은 PRT를 사용하여 훈련시켰을 때 부드럽게 다루어지는(터널/컵) 마우스가 목덜미에 의해 제지될 때 배뇨, 배변 및 발성이 적었고 Morris Water Maze Test에서 PRT를 사용하여 훈련했을 때 덜 떠다니는 행동을 보였다는 것을 보여주었습니다13.
일상 업무에 대한 프로토콜의 타당성 – 교육 기간, 유지 및 일반화
목표 행동을 학습하는 데 필요한 훈련 세션의 수는 개별 동물과 목표 행동에 따라 달랐으며, 이는 위에 제시된 프로토콜의 섹션 3에서 섹션 9에 이르는 다양한 단계로 구성되었습니다.
목표 행동을 학습하는 데 성공한 동물의 수와 개별 동물에 대한 프로토콜에 대한 적응의 수에 따라 훈련 단계는 다양한 난이도를 가졌습니다. “목표를 따라가는” 행동은 토끼의 첫 번째 훈련 경험이었기 때문에 위에서 논의한 바와 같이 일부 동물은 다른 목표 행동보다 이 행동에 대해 훈련하는 데 더 오래 걸렸습니다. 본 규약에 따라 모든 동물이 “체중 측정”에 대한 훈련을 받을 수 있었지만, 거의 모든 토끼가 “운반 상자에 들어가기”와 “양육”하고 “무릎 위로 점프”하기 위해 추가적인 중간 단계가 필요했습니다. 이것은 동물과 조련사 사이의 신체적 접촉의 정도에 의해 설명될 수 있으며, 이는 다른 목표 행동을 수행하는 데 필요했습니다. “무게를 재는 것”과 “운반 상자에 들어가는 것”은 동물과 인간 사이에 어떠한 신체적 접촉도 포함하지 않았다. “기르기”의 마지막 단계(8.3)와 “무릎 위로 뛰기”의 9.2-9.4단계에서는 토끼가 조련사와 신체적 접촉을 해야 했습니다. 또한 조련사는 “무릎 위로 점프하기” 9.5-9.9단계에서 토끼의 어깨, 등, 엉덩이, 귀 또는 발을 만져 동물과 조련사 사이의 신체 접촉 정도를 높였습니다. 만지는 것을 받아들이는 것은 어떤 토끼에게는 다른 토끼들보다 더 어려웠다. 위에서 논의한 바와 같이, 이러한 목표 행동의 훈련 프로토콜을 조정하고 중간 단계를 추가하는 것이 유익했습니다.
그러나 세 마리의 토끼는 목표 동작인 “무릎 위에서 점프”(#4, #7, #10)를 완료하기 위해 추가 훈련 세션이 필요했습니다. 이 동물들이 조련사의 무릎 위로 뛰어오르는 것을 방해하는 신체적 장애는 제외될 수 있습니다. 게다가 토끼들은 집으로 뛰어 오를 수 있었고, 이들의 높이는 조련사의 무릎보다 높았습니다.
이 세 마리의 토끼 중 두 마리(#4와 #10)는 훈련사에 익숙해지는 데 더 오래 걸렸을 뿐만 아니라 습관화 세션에서 먹이 보상이 더 필요했으며 부분적으로 다른 목표 행동의 마지막 단계에 도달하기 위해 더 많은 훈련 세션이 필요하다는 것이 눈에 띄었습니다. 이것은 토끼 #7에게도 해당되었는데, 네 번째 습관화 세션 이후 그룹 내 싸움으로 인해 꼬리에 부상을 입었습니다. 따라서 토끼 #7을 주워 진찰대로 옮겨 15일 동안 매일 치료하고 검사했는데, 이로 인해 인간에 대한 경계심이 높아졌을 수 있습니다. 한편으로는, 훈련 성과가 예를 들어 손상된 건강 상태, 스트레스 수준 증가 또는 다른 개입으로 인한 인간-동물 관계 방해에 의해 영향을 받을 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 다른 한편으로, 이러한 관찰은 조련사에게 습관화의 중요성과 음식 보상을 보여주었다. 일부 동물은 조련사의 존재에 익숙해지고 조련사로부터 음식 보상을 받아들이는 데 더 오래 걸릴 수 있습니다. 추가적인 습관화 세션이 수행되었다면, 토끼 #4와 #10은 훈련 세션에서 더 나은 성과를 거두었을 것이다. 토끼를 습관화하는 것과 인간의 관련성은 이미 문헌에 보고되었습니다. 이 연구에 사용된 토끼를 구입한 상업적 사육자는 최근에 정기적인 쓰다듬기 세션을 도입하여 스트레스 관련 행동을 줄이고 공격성을 제거했다58. 이전 연구에서는 어린 토끼를 쓰다듬고 다루는 것이 불안 관련 행동을 감소시키고, 체중 증가를 증가시키며, 폐사율을 감소시키는 것으로 입증되었다59.
토끼들이 다른 목표 행동을 배우면, 그들은 두 번의 짧은(1주일) 훈련과 긴(대략 7.5-9.5주) 훈련 휴식 후에도 여전히 그것들을 나타낼 수 있었다. 이러한 관찰은 토끼에게 일주일에 한 번 일반 검사를 수행하고 방/우리를 청소할 때 훈련된 목표 행동을 수행하도록 요청하는 것으로 충분하다는 것을 나타낼 수 있습니다.
일상 직장 생활에 대한 프로토콜의 실현 가능성을 위해서는 토끼가 훈련 된 목표 행동을 조련사가 아닌 다른 사람에게 일반화하는 것도 중요합니다. 휴가나 질병의 경우 다른 사람이 훈련을 계속하고 동물을 돌봐야 합니다. 대다수의 토끼들(13마리 중 12마리)은 목표 행동인 “체중 측정하기”, “운반 상자 들어가기”, “기르기”를 동물 관리인에게 일반화했지만, 어떤 경우에는 토끼가 원하는 행동을 보여주기 위해 한 번 이상의 훈련 세션이 필요했습니다. “무게를 재는 것”이 가장 일반화되는 것 같았다. “운송 상자 들어가기”와 “기르기”가 이어집니다. 그러나 “무릎 위로 뛰는 것”은 다른 사람에게 일반화하기가 더 어려워 보였습니다. 동물들이 원하는 행동을 보이는 데는 더 오랜 시간이 걸렸고(9.9.), 이전에 마지막 단계인 9.9를 배운 두 마리의 토끼는 더 많은 신체 접촉이 필요했기 때문에 이러한 목표 행동을 보이지 못했다(위 참조). 한 마리의 토끼(#4)는 목표 행동인 “체중 측정하기”, “운송 상자 들어가기”, “기르기”의 어떤 단계도 보이지 않았으며 동물 보호자와 상호 작용하는 데 관심이 없었습니다. 토끼 #4는 습관화 세션에서 조련사와 음식 보상에 익숙해지는 데 더 오래 필요한 동물 중 하나였습니다. 이것은 어떤 사람들에게는 동물 보호자가 토끼와 함께 시간을 보내고, 토끼로부터 음식 보상을 받아들이도록 습관을 들이고, 긍정적인 유대감을 형성하는 추가 세션이 유익하다는 것을 나타낼 수 있다23. 토끼는 쥐(rats)60의 경우와 같이 서로 다른 사람을 구별할 수 있을 것이다. 조련사 및 동물 관리인과의 세션에서 토끼의 수행에 영향을 미칠 가능성이 있는 추가 요인은 훈련 세션 동안 조련사가 동물에게 제공한 무의식적인 신호일 수 있습니다(예: 표적 막대기 또는 보상 그릇의 위치, 신체 위치 또는 움직임). 트레이너가 이러한 신호를 인식하지 못하면 문서화되지 않으며 다른 사람은 이러한 신호를 모방하지 않습니다.
더욱이, 표적 막대기를 다루는 루틴과 보상 제시를 포함하여 동물과 함께 일하는 사람들의 훈련 기술은 동물의 행동에 영향을 미칠 수 있습니다. 학습 원리와 동물 의사소통에 대한 지식 외에도, 동물(61 )을 성공적으로 훈련시키고 목표 행동을 회복하기 위해서는 실제적인 경험이 필요하다. 숙련 된 사람과 숙련되지 않은 사람을 포함하는 일반화 세션은 비교되지 않았기 때문에 “훈련 기술”이라는 요소의 관련성을 결정할 수 없습니다. 그러나 저자가 알기로는, 실험동물 직원 중 상당수가 동물 훈련에 대한 교육을 받지 않았기 때문에 일반화 세션이 수행된 조건(즉, 클리커 훈련 경험이 거의 없는 동물 관리인이 포함)은 실험실 동물 시설의 현실적인 환경을 나타냈다.
프로토콜의 대표 데이터는 동물 시설에 다양한 목표 행동 훈련과 관련된 작업량에 대한 아이디어를 제공합니다. 이 데이터는 동물 시설이 프로토콜(일부)을 구현할 때 자체 작업 일정을 만드는 데 도움이 될 수 있습니다. 개별 동물과 목표 행동에 따라 일반화 과정을 위해 약간의 추가 시간을 예약해야 합니다. 그러나 수컷 토끼나 다른 토끼 품종과 작업할 때 시간이 다를 수 있습니다. 동물시설에서는 적절한 시간이 존재하는지, 동물훈련을 위한 시간을 갖기 위해 어떤 점이 변경되어야 하는지에 대한 논의가 이루어져야 한다.
동물을 훈련시키는 데 필요한 시간 외에도 훈련에는 숙련된 조련사가 필요하며 직원에게 동물 훈련 방법을 가르치는 것도 시간이 많이 걸릴 수 있다는 점을 고려해야 합니다. 만약 훈련이 실험동물 직원, 즉 동물 관리인, 수의사, 연구자에 대한 교육의 필수 부분이라면, 시설에서 동물 훈련을 시행하는 것이 촉진되고 시간이 덜 걸릴 것입니다. Directive 2010/63/EU의 부록 III에 따르면 “시설은 동물, 프로젝트 절차 및 기간에 적합한 습관화 및 교육 프로그램을 수립해야 합니다”, 즉 동물 교육이 법으로 요구됩니다. 독일에서는 동물 실험 허가를 신청할 때 이러한 프로그램을 제출해야 합니다. 이를 위해서는 동물 실험을 계획하고 실험 동물을 다루는 사람은 동물 훈련에 능숙해야 합니다. 그러나 적어도 독일에서는 동물 훈련이 연구 및 클리닉 분야의 동물 관리인의 훈련 일정의 일부가 아니다 62,63,64. 또한, 교육 및 훈련 프레임워크65에 대한 EU 권고안에도 명시적으로 언급되어 있지 않습니다. 따라서 이러한 규정에서 교육이 구현되지 않는 한 긍정적 강화 교육에 초점을 맞춘 지속적인 전문성 개발에 더 많은 관심이 필요합니다. 실험동물 담당자는 학습 및 훈련 기법의 원칙, 필요한 기준, 조련사 간의 절차 전달, 기록 보관, 일관성과 예측 가능성을 보장하기 위해 원하는 방식으로 참여하지 않는 동물에 대응하는 방법을 배워야 합니다.
인간과 동물의 상호작용
훈련 세션 동안의 집중적인 인간-동물-상호작용 시간은 개별 토끼와 조련사 사이의 관계를 강화하기 위한 최적의 환경을 제공한다26,66. 긍정적인 인간-동물-관계는 축산 및 실험 환경에서 동물의 스트레스 수준을 낮출 수 있기 때문에 동물의 복지에 유익하다67. 현재 훈련 프로토콜에서 조련사는 토끼의 대리인을 고려하고 자발적으로 훈련에 참여 (또는 참여하지 않음)를 결정할 수 있습니다. 동물에게 선택의지를 제공하는 것은 그들의 복지에 유익하다.16 따라서 주거와 축산뿐만 아니라 실험에서도 추구되어야 한다. 다양한 행동 대리자 수준이 있습니다 68; PRT에 참여하는 것은 행동 중심의 기관 수준, 즉 “현재의 결과[예: 식량 조달]를 달성하기 위해 적극적으로 행동하는 것”68)에 기인할 수 있습니다.
조련사와 낯선 사람에 대한 토끼의 자발적인 접근을 분석했을 때, 집중적인 인간-동물 상호작용을 관찰할 수 있었다. 그 결과, 1차 실험에서 한 마리(#12)를 제외한 모든 토끼가 조련사와 낯선 사람 모두와 상호작용하는 것으로 나타났다. 그들은 1차 시험에서 조련사와 상호 작용하는 것을 명확하게 선호했기 때문에 조련사를 인식하는 것처럼 보였고 그들 중 일부는 조련사의 무릎 위로 네 발을 모두 뛰어 올랐습니다. 낯선 사람에게 보이지 않는 행동. 1차시험에서는 토끼가 낯선 사람보다 조련사와 상호작용하는 데 더 많은 시간을 보냈지만, 2차 시도에서는 상호작용 시간이 더 이상 다르지 않았다. 이러한 관찰의 이유는 토끼들이 1차 시험에서 조련사로부터 먹이 보상을 받을 것으로 기대했고, 자발적 접근 시험에서 먹이 보상이 부족했기 때문에 2차 시험에서 더 이상 조련사와 더 많은 시간을 보내지 않았기 때문일 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 이 데이터는 훈련된 토끼들이 낯선 사람의 존재에 빠르게 익숙해졌고 그들 중 누구도 상호 작용하기에 너무 부끄러워하지 않았다는 것을 강조했습니다. 대조적으로, 그들은 낯선 사람에 대해 매우 탐구적이고 관심이 있었습니다. 그러나 훈련되지 않은 대조군은 조사되지 않았기 때문에 훈련이 토끼의 자발적 접근 행동에 미치는 영향은 불분명합니다.
1차 시도에서 토끼 #12의 행동을 설명하는 가설은 이 개체가 1차 시도에서 여전히 낯선 사람의 존재에 익숙해져야 했고, 2차 시도에서 조련사(70초)와 낯선 사람(9초) 모두와 상호작용하는 데 더 관심이 있었다는 것이다. 토끼는 낯선 사람 주위의 편안함 수준에 영향을 미칠 수 있는 다양한 성격 특성을 가지고 있으며, 차례로 접근 대기 시간 또는 사람과의 상호 작용 시간 지속 시간에 영향을 미칠 수 있습니다 69,70.
제한
우리는 훈련에 참여하는 토끼뿐만 아니라 우리/방에 있는 모든 토끼(즉, 조건 강화제)가 훈련 세션 중에 딸깍 소리를 들을 수 있으며, 음식 보상(즉, 자연/무조건 강화제)이 제공되지 않기 때문에 강화 효과가 약화될 수 있음을 알고 있습니다. 훈련장 밖에 있는 토끼가 훈련된 행동을 보이고 딸깍 소리를 듣지만 먹이가 제공되지 않으면(이 시나리오가 여러 번 발생함) 훈련된 행동이 소멸될 수 있습니다. 이 현상을 멸종(extinction)이라고 부른다64,71. 그러나 현재 프로토콜의 모든 목표 행동은 트레이너가 제시한 목표에 의존하기 때문에 우리의 훈련 환경에서 멸종이 발생할 가능성은 거의 없습니다.
훈련장의 벽은 투명하고 훈련장은 우리 안에 위치해 있어 토끼들은 훈련 중에 서로를 보고, 듣고, 냄새를 맡을 수 있었는데, 이는 분명한 복지 관련 이점입니다. 더욱이, 토끼들은 훈련 세션 동안 그룹 구성원을 관찰하고 서로에게서 배웠을 수 있습니다. 쥐의 경우, 개인은 PRT45에 의해 훈련되는 케이지 메이트를 관찰함으로써 목표 행동을 수행하는 방법을 배웠다는 것이 이전에 밝혀졌습니다. 이 사실은 장점이자 단점으로 간주될 수 있습니다. 동물들이 서로를 관찰할 수 있을 때 동물들의 학습 진행이 더 빠를 수 있습니다. 그러나 개별 동물의 데이터는 그룹 구성원의 성과에 의해 영향을 받을 수 있으며 개별 동물의 훈련에만 기인하지 않을 수 있습니다. 따라서 무리 구성원이나 혼자 사는 토끼와 접촉하지 않고 동물을 훈련시키는 데 더 오래 걸릴 수 있습니다.
개인의 행동 관찰 (자발적 접근 테스트에서 및 다른 처리 기술을 적용한 후)은 새로운 환경과 그룹과의 분리로 인한 스트레스와 산만함을 피하기 위해 익숙한 사회적 환경과 집단에서 수행되었으며, 이는 행동 관찰에 영향을 미쳤을 것입니다. 그러나 단점은 토끼들이 관찰 세션 동안 서로의 행동에 영향을 미쳤을 수 있다는 것입니다.
핸들링 기술의 영향은 조련사가 동물을 다루는 사람으로 참여한 7마리의 동물에서만 조사되었습니다. 저자들은 다른 핸들러로 결과를 재현하고 핸들링 기술 간의 차이점을 추가로 조사하기 위해 선험적 표본 크기 계산을 포함한 후속 연구를 계획하고 있습니다.
훈련, 취급 및 자발적 접근 테스트에 참여한 모든 인간은 여성이었습니다. 수컷이 참여했을 경우 토끼의 훈련 성과나 행동이 달라지는지는 조사되지 않았다.
현재의 훈련 프로토콜은 독자에게 토끼에서 훈련시킬 수 있는 것에 대한 아이디어를 제공해야 하지만, 실험실 토끼에서 훈련하는 데 도움이 될 수 있는 모든 잠재적인 목표 행동을 포함하지는 않습니다. 예를 들어, 일반 요구 사항에 대한 프로토콜 섹션에서 제안된 대로 토끼를 표시하는 것도 PRT를 사용하여 교육할 가치가 있습니다.
위에서 더 지적했듯이 올바른 보상을 선택하는 것은 사소한 일이 아닙니다. 위생 제한으로 인해 일부 실험실 동물 시설에서는 신선한 허브를 식품 보상으로 사용하는 것이 허용되지 않으므로 해바라기씨 또는 곡물 기반 채집 간식과 같은 덜 적절한 식품 보상을 사용해야 합니다. 식품 보상에 대한 결정과 관련하여, 현행 실험실 관행의 일부 규칙 및 규정은 동물의 복지와 효과적인 훈련에 해롭기 때문에 사례별로 재고해야 할 수도 있습니다. 또한 음식 보상에 대한 대안을 사용하는 것이 가능할 수 있습니다(예: 부드러운 터치나 트레이너와의 상호 작용 또는 영양 보충 항목). 그러나 조련사는 토끼가 실제로 그것을 선호하는 경우에만 보상이 있기 때문에 대안은 동물에게 보상하는 것임을 각 개별 동물에 대해 확인해야 합니다. 특히 모든 토끼가 손길을 건드리는 것이 보람으로 받아들여지는 것은 아닐 수 있습니다.
결론
요약하면, 본 연구는 실험실 토끼에 대한 적절한 훈련 프로토콜에 대한 지식 격차를 메우기 위한 첫 번째 단계였습니다. 암컷 뉴질랜드 흰 토끼는 PRT를 사용하여 일상적인 사육 절차를 위해 훈련되고 학습된 목표 행동을 다른 사람에게 일반화할 수 있지만 일반화 과정을 위해 추가 시간을 예약해야 합니다. 신체적 접촉이 없는 목표 행동은 인간에게 신체적 접촉이 필요한 행동보다 배우기 더 쉬워 보였다. 동물들이 목표 행동에 대한 훈련을 성공적으로 마친 후, 일반 검사와 펜 청소의 맥락에서 일주일에 한 번 그것들을 회수하는 것으로 충분했습니다. 모든 토끼에게 일반적으로 적용되는 것으로 간주되는 훈련 프로토콜은 편리하지만, 조련사는 경우에 따라 동물의 필요에 맞게 조정해야 한다는 점을 알고 있어야 합니다. 처리 기술에 대한 결과는 토끼의 목덜미를 잡고 팔로 들어 올리는 대신 운송 상자로 토끼를 집어 올리는 것이 덜 혐오스럽다는 것을 시사했습니다. 대체로, 본 프로토콜은 토끼의 습관화 및 훈련 과정에 대한 실현 가능한 지침을 제공하며 실험실 동물 시설에서 개선되는 역할을 할 수 있습니다.
노동력, 시간 또는 비용을 절약하기 위해 동물이 고통을 받아서는 안 됩니다(적어도 독일 동물 복지법72에 따라). 모든 동물을 가능한 한 부드럽게 돌보고 다루는 것이 중요합니다. 훈련받지 않은 동물들은 훈련받은 동물들보다 실험적이고 일상적인 축산 절차로 인한 불안과 고통으로 더 많은 고통을 겪기 때문에13 훈련은 그들이 부정적인 정서적 상태를 경험하는 것을 효과적으로 예방하기 위한 간단한 개선 조치이다.
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 토끼를 돌봐주는 동물 관리인들과 그들의 동정심 많고 헌신적인 노력에 감사를 표한다. 원고를 교정해 준 Kai Diederich에게 감사드립니다.
Materials
| Bed-r’Nest | The Andersons, Inc., Maumee, USA | The successful implementation of the protocol does not depend on this particular product. You could use comparable products by other companies. | |
| Finger Clicker | ASCO | https://ascoshop.de/products/fingerclicker | |
| G*Power | version 3.1.9.7 | ||
| Heu-Proppen | Ssniff Spezialdiäten GmbH, Soest, Germany | The successful implementation of the protocol does not depend on this particular product. You could use comparable products by other companies. | |
| IBM Corp. Released 2020. IBM SPSS Statistics for Windows, Armonk, NY: IBM Corp | IBM Corp | Version 27.0. | in the manuscript referred to as "software for advanced statistical analysis" |
| Kaninchen Haltung + 25 mg/kg Salinomycin-Natrium-Sondermischung | Ssniff Spezialdiäten GmbH, Soest, Germany | The successful implementation of the protocol does not depend on this particular product. You could use comparable products by other companies. | |
| Lignocel block | Lignocel J. Rettenmaier &Söhne GmbH + Co KG, Rosenberg, Germany | The successful implementation of the protocol does not depend on this particular product. You could use comparable products by other companies. | |
| Lillebro geschälte Sonnenblumenkerne”, Martina GmbH, München, Germany) and Rainbow Foraging Bits (Bio-Serv, Flemington, USA) | Martina GmbH, München, Germany | The successful implementation of the protocol does not depend on this particular product. You could use comparable products by other companies. | |
| Microsoft Excel for Microsoft 365 MSO | Microsoft Corporation | Version 2305 | in the manuscript referred to as "spread sheet" |
| New Zealand White rabbits | Charles River Laboratories France | ||
| Plattformwaage DE 35K5DL | KERN & SOHN GmbH, Balingen-Frommern, Germany | The successful implementation of the protocol does not depend on this particular product. You could use comparable products by other companies. | |
| Premium scientific bedding (fine & flake) | SAFE, Augy, France | The successful implementation of the protocol does not depend on this particular product. You could use comparable products by other companies. | |
| Rainbow Foraging Bits | Bio-Serv, Flemington, USA | The successful implementation of the protocol does not depend on this particular product. You could use comparable products by other companies. | |
| Snackball für Kaninchen – 7 cm | TRIXIE Heimtierbedarf GmbH & Co. KG, Tarp, Germany | The successful implementation of the protocol does not depend on this particular product. You could use comparable products by other companies. | |
| Target stick with integrated clicker | TRIXIE Heimtierbedarf GmbH & Co. KG, Tarp, Germany | The successful implementation of the protocol does not depend on this particular product. You could use comparable products by other companies. | |
| Trixi Transportbox Capri Open Top | TRIXIE Heimtierbedarf GmbH & Co. KG, Tarp, Germany | The successful implementation of the protocol does not depend on this particular product. You could use comparable products by other companies. | |
| Weiden-Heuball | JR FARM GmbH, Holzheim-Pessenburgheim, Germany | The successful implementation of the protocol does not depend on this particular product. You could use comparable products by other companies. |
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