Utilizzando Clicker Training e osservazione sociale per insegnare ratti volontariamente cambiare gabbie
Summary
Questo protocollo introduce un metodo di cambiamento di gabbia per ratti via addestramento del clicker. Ratti imparare il comportamento desiderato, non solo di formazione diretta, ma anche di apprendimento osservazionale. L’attuazione del presente protocollo facile e veloce potrebbe aiutare a migliorare il benessere e l’igiene nelle strutture del roditore.
Abstract
Pulizia della gabbia è una procedura di allevamento ordinariamente svolte ed è conosciuta per indurre lo stress nei ratti del laboratorio. Come lo stress può avere un impatto negativo sul benessere e può influenzare la comparabilità e la riproducibilità dei risultati della ricerca, la quantità di stress sperimentato dagli animali di laboratorio dovrebbe essere ridotto al minimo ed evitata quando possibile. Inoltre, il contatto diretto tra il custode degli animali e del ratto durante il cambio di gabbia si assume i rischi di igiene e quindi possibilmente impatti negativamente il benessere dei ratti e la qualità della ricerca.
Il nostro protocollo mira a migliorare la gabbia regolarmente eseguita cambiando la procedura. Per questo motivo, vi presentiamo un protocollo fattibile che consente ratti di imparare tramite addestramento del clicker e osservazione di cambiare volontariamente a una gabbia pulita. Questo tipo di formazione aiuta a ridurre lo stress causato dalla dispersione fisica e trattamento associato con la gabbia cambia e contemporaneamente consente una riduzione del contatto diretto tra animale e animale custode una volta completata la fase di addestramento.
L’implementazione di clicker formazione ai ratti è veloce e facile. Ratti sono generalmente interessati nella formazione e imparano in modo efficiente il comportamento desiderato, che comporta il cambiamento gabbie attraverso un tubo. Anche senza formazione, i ratti imparano a eseguire il comportamento desiderato tramite l’osservazione, come l’80% del gruppo di apprendimento osservazionale correttamente cambiato gabbie durante il test. La formazione aiuta ulteriormente a stabilire un rapporto di fiducia tra formatore e animale. Come l’igiene e il benessere sono entrambi molto importanti negli esperimenti sugli animali, questo protocollo potrebbe anche aiutare a migliorare la ricerca di alta qualità.
Introduction
Procedure di routine possono causare stress in laboratorio animali1,2,3,4. È stato indicato che la gabbia cambiando aumentare i parametri cardiovascolari e generali attività in ratti4,5,6. Tali risposte di stress possono essere almeno parzialmente dovuto il disturbo fisico e la gestione associata con gabbia cambiando le procedure piuttosto che il nuovo ambiente sconosciuto2,4. Di particolare importanza è l’effetto negativo dello stress sul benessere del animale considerato7. Inoltre, lo stress induce cambiamenti nel comportamento e in altri parametri del corpo, compreso il sistema nervoso autonomo, il sistema neuroendocrino e il sistema immunitario. Di conseguenza, lo stress è spesso definito come una possibile fonte di deviazioni inaspettate attraverso esperimenti sugli animali e dovrebbe essere evitato per quanto possibile nella ricerca animale di alta qualità7,8. Un modo per ridurre lo stress negli animali da laboratorio è di formazione. Addestramento di animali generalmente può essere uno strumento molto utile per la gestione degli animali di laboratorio ed è, infatti, richiesto da direttiva UE 2010/63/UE9. Formazione può servire come una forma di arricchimento e aiuta a preparare gli animali per gli esperimenti; quindi, la formazione contribuisce a sostenere e migliorare il benessere del laboratorio impostazioni10,11,12. Un metodo di allenamento possibile è la formazione di rinforzo positivo (PRT). PRT è una forma di condizionamento operante, dove una ricompensa (ad es., un premio in cibo), è collegato con un comportamento desiderato13. Questa forma di addestramento è già comunemente usata nelle regolazioni del laboratorio per primati non umani al fine di ridurre lo stress e migliorare il benessere e ha guadagnato popolarità in varie altre specie animali10,13, 14,15,16. Formazione di movimento volontario è anche frequentemente utilizzato per la raffinazione di zootecnia gestione17,18,19. PRT non è solo un utile strumento per la cooperazione quando si lavora con gli animali; allo stesso modo è generalmente favorevole per benessere degli animali, indipendentemente se il comportamento addestrato è direttamente usato20. Il protocollo di addestramento di rinforzo positivo qui descritto mira a evitare qualsiasi forma di stress durante i cambi di gabbia ordinariamente effettuato fornendo il ratto l’opportunità di partecipare volontariamente alla procedura.
Oltre alla sollecitazione possibile per gli animali, i processi di lavoro in strutture per animali forniscono sempre insidie per il mantenimento della condizione dell’igiene, soprattutto perché il contatto diretto tra animali da laboratorio e guardiani animali si assume il rischio di igiene contaminazione. In strutture per animali specializzato in roditori, il trasferimento degli animali da sporco in gabbie pulite fornisce un carico di lavoro normale e alta. Questa procedura di solito comprende il contatto diretto tra animali ed esseri umani e rappresenta quindi un fattore di rischio igienico a causa del possibile trasferimento di agenti patogeni che si stabilirono sulla pelle umana21. A parte il trasferimento da altri vettori animali, organismi patogeni e non patogeni intromettersi strutture per animali più frequentemente via gli esseri umani22,23. Come riduzione di salute è associato con ridotto benessere, persino infraclinica le infezioni possono essere una causa per etichette risultati sperimentali, e questo dovrebbe chiaramente essere evitato24,25. Su questo conto, addestramento animali nelle gabbie di cambio volontario ulteriormente consente la conduzione del cambiamento gabbia dopo l’allenamento con quasi nessun contatto diretto tra animale e animale custode, riducendo un potenziale rischio igienico durante l’esecuzione procedure sperimentali.
Il nostro protocollo per ratti formazione volontariamente cambiare gabbie possa essere un utile strumento per la gestione del ratto di laboratorio, che collega la formazione come forma di arricchimento conoscitivo con prestazioni di lavoro di routine. Di conseguenza, il nostro protocollo è una procedura di animali che aiuta ad per aumentare il benessere dei ratti in strutture di animali di laboratorio. Come il cambiamento di gabbia dopo la fase di addestramento può essere eseguita con quasi nessun contatto diretto tra animale e animale custode, potrebbe inoltre aiutare a mantenere l’igiene a un livello elevato e di conseguenza migliorare ulteriormente la ricerca animale.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il protocollo descritto sopra è un utile estesa applicazione del nostro protocollo di addestramento clicker precedentemente descritti per laboratorio topi10. L’implementazione richiede solo pochi minuti al giorno per un totale di sette settimane, tra cui acclimatazione, assuefazione e addestramento del clicker. Per fattibilità, questo protocollo è stato limitato ai giorni della settimana con sedute di circa dieci minuti per ogni coppia di ratti. Il protocollo può sembrare laborioso da stabilir…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori sono molto grati a Thomas Wacker per il suo supporto tecnico. Ringraziamo ulteriormente Dr. Mirjam Roth per il suo gentile supporto.
Materials
| Target Stick with Clicker | Trixie | 2282 | |
| Metal Pipe (Alu Flexrohr nw 100) | Rotheigner | available in construction marktes | |
| White Chocolate/ white chocolate cream | Company doesn't matter, preferable organic quality | ||
| Prism Version 6.0 for Mac | GraphPad Software |
References
- Balcombe, J. P., Barnard, N. D., Sandusky, C. Laboratory routines cause animal stress. Contemporary Topics in Laboratory Animal Science. 43 (6), 42-51 (2004).
- Sharp, J., Zammit, T., Azar, T., Lawson, D. Stress-like responses to common procedures in individually and group-housed female rats. Contemporary Topics in Laboratory Animal Science. 42 (1), 9-18 (2003).
- Sharp, J. L., Zammit, T. G., Lawson, D. M. Stress-like responses to common procedures in rats: effect of the estrous cycle. Contemporary Topics in Laboratory Animal Science. 41 (4), 15-22 (2002).
- Duke, J. L., Zammit, T. G., Lawson, D. M. The effects of routine cage-changing on cardiovascular and behavioral parameters in male Sprague-Dawley rats. Contemporary Topics in Laboratory Animal Science. 40 (1), 17-20 (2001).
- Saibaba, P., Sales, G. D., Stodulski, G., Hau, J. Behaviour of rats in their home cages: Daytime variations and effects of routine husbandry procedures analysed by time sampling techniques. Laboratory Animals. 30 (1), 13-21 (1996).
- Sharp, J. L., Zammit, T. G., Azar, T. A., Lawson, D. M. Stress-like responses to common procedures in male rats housed alone or with other rats. Contemporary Topics in Laboratory Animal Science. 41 (4), 8-14 (2002).
- Pekow, C. Defining, measuring, and interpreting stress in laboratory animals. Contemporary Topics in Laboratory Animal Science. 44 (2), 41-45 (2005).
- Wilson, L. M., Baldwin, A. L. Effects of environmental stress on the architecture and permeability of the rat mesenteric microvasculature. Microcirculation. 5 (4), 299-308 (1998).
- The European Union European Parliament and the Council of the European Union. Directive 2010/63/EU of the European Parliament and of the Council of 22. Official Journal of the European Union. , 33-79 (2010).
- Leidinger, C., Herrmann, F., Thöne-Reineke, C., Baumgart, N., Baumgart, J. Introducing Clicker Training as a Cognitive Enrichment for Laboratory Mice. Journal of Visualized Experiments. 2017 (121), 1-12 (2017).
- Westlund, K. Training is enrichment-And beyond. Applied Animal Behaviour Science. 152, 1-6 (2014).
- Laule, G., Desmond, T. Positive reinforcement training as an enrichment strategy. Second Nature: Environmental Enrichment for Captive Animals. , 302-313 (1998).
- Laule, G. E., Bloomsmith, M. A., Schapiro, S. J. The Use of Positive Reinforcement Training Techniques to Enhance the Care, Management, and Welfare of Primates in the Laboratory. Journal of Applied Animal Welfare Science. 6 (3), 163-173 (2003).
- Kogan, L., Kolus, C., Schoenfeld-Tacher, R. Assessment of clicker training for shelter cats. Animals. 7 (10), 1-11 (2017).
- Miller, R., King, C. E. Husbandry training, using positive reinforcement techniques, for Marabou stork Leptoptilos crumeniferus at Edinburgh Zoo. International Zoo Yearbook. 47 (1), 171-180 (2013).
- Vertein, R., Reinhardt, V. Training female rhesus monkeys to cooperate during in-homecage venipuncture. Laboratory Primate Newsletter. 28, 1-3 (1989).
- Bloomsmith, M. A., et al. Positive reinforcement training to elicit voluntary movement of two giant pandas throughout their enclosure. Zoo Biology. 22 (4), 323-334 (2003).
- Bloomsmith, M. A., Stone, A. M., Laule, G. E. Positive reinforcement training to enhance the voluntary movement of group-housed chimpanzees within their enclosures. Zoo Biology. 17 (4), 333-341 (1998).
- Veeder, C. L., Bloomsmith, M. A., McMillan, J. L., Perlman, J. E., Martin, A. L. Positive reinforcement training to enhance the voluntary movement of group-housed sooty mangabeys (Cercocebus atys atys). Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 48 (2), 192-195 (2009).
- Coleman, K., Maier, A. The use of positive reinforcement training to reduce stereotypic behavior in rhesus macaques. Applied Animal Behaviour Science. 124 (3-4), 142-148 (2010).
- Newcomer, C. E., Fox, J. G. Zoonoses and other human health hazards. The Mouse in Biomedical Research, Vol. II, Diseases. , 719-745 (2007).
- Boot, R., Koopman, J. P., Kunstýl, I. Microbiological standardization. Principles of Laboratory Animal Science. , 143-165 (1993).
- Nicklas, W. Possible routes of contamination of laboratory rodents kept in research facilities. Scandinavian Journal of Laboratory Animal Science. 20, 53 (1993).
- FELASA working group on revision of guidelines for health monitoring of rodents and rabbits et al. FELASA recommendations for the health monitoring of mouse, rat, hamster, guinea pig and rabbit colonies in breeding and experimental units. Laboratory Animals. 48 (3), 178-192 (2014).
- Nicklas, W., et al. Implications of infectious agents on results of animal experiments. Laboratory Animals. 33, 39-87 (1999).
- . Tierärztliche Vereinigung für Tierschutz e.V. Merkblatt Nr. 160. Heimtiere: Ratten. , (2014).
- Cloutier, S., Panksepp, J., Newberry, R. C. Playful handling by caretakers reduces fear of humans in the laboratory rat. Applied Animal Behaviour Science. 140 (3-4), 161-171 (2012).
- Bassett, L., Buchanan-Smith, H. M., McKinley, J., Smith, T. E. Effects of Training on Stress-Related Behavior of the Common Marmoset (Callithrix jacchus) in Relation to Coping With Routine Husbandry Procedures. Journal of Applied Animal Welfare Science. 6 (3), 221-233 (2003).
- Baker, D. G. Natural pathogens of laboratory mice, rats, and rabbits and their effects on research. Clinical Microbiology Reviews. 11 (2), 231-266 (1998).
- van Ruiven, R., Meijer, G. W., Wiersma, A., Baumans, V., Van Zutphen, L. F. M., Ritskes-Hoitinga, J. The influence of transportation stress on selected nutritional parameters to establish the necessary minimum period for adaptation in rat feeding studies. Laboratory Animals. 32 (4), 446-456 (1998).
- Capdevila, S., Giral, M., Ruiz de la Torre, J. L., Russell, R. J., Kramer, K. Acclimatization of rats after ground transportation to a new animal facility. Laboratory Animals. 41 (2), 255-261 (2007).
- Arts, J. W. M., Kramer, K., Arndt, S. S., Ohl, F. The impact of transportation on physiological and behavioral parameters in Wistar rats: implications for acclimatization periods. ILAR journal / National Research Council, Institute of Laboratory Animal Resources. 53 (1), 82-98 (2012).
- Sotocina, S. G., et al. The Rat Grimace Scale: A Partially Automated Method for Quantifying Pain in the Laboratory Rat via Facial Expressions. Molecular Pain. 7, (2011).
