Summary

Um protocolo padronizado para testes de preferência para avaliar o bem-estar dos peixes

Published: February 22, 2020
doi:

Summary

Um aspecto fundamental da avaliação do bem-estar dos animais em cativeiro é perguntar se os animais têm o que querem. Aqui, apresentamos um protocolo para determinar a preferência habitacional no zebrafish (Danio rerio) no que diz respeito à presença/ausência de enriquecimento ambiental e acesso ao fluxo de água.

Abstract

Técnicas de avaliação do bem-estar animal tentam levar em consideração as necessidades e desejos específicos do animal em questão. Proporcionar enriquecimento (a adição de objetos físicos ou conespecificidades no ambiente habitacional) é muitas vezes uma forma de dar aos animais em cativeiro a oportunidade de escolher com quem ou com o que interagem e como passam seu tempo. Um componente fundamental do ambiente aquático que muitas vezes é negligenciado em cativeiro, no entanto, é a capacidade do animal optar por se envolver em exercícios físicos. Para muitos animais, incluindo peixes, o exercício é um aspecto importante de sua história de vida, e é conhecido por ter muitos benefícios para a saúde, incluindo mudanças positivas no cérebro e comportamento. Aqui apresentamos um método para avaliar as preferências do habitat em animais em cativeiro. O protocolo poderia ser facilmente adaptado para olhar para uma variedade de fatores ambientais (por exemplo, cascalho versus areia como um substrato, plantas plásticas versus plantas vivas, baixo fluxo versus alto fluxo de água) em diferentes espécies aquáticas, ou para uso com espécies terrestres. A avaliação estatística da preferência é realizada utilizando o índice de preferência de Jacó, que classifica os habitats de -1 (evasão) a +1 (mais preferido). Com essas informações, pode-se determinar o que o animal quer de uma perspectiva de bem-estar social, incluindo sua localização preferida.

Introduction

Os regulamentos que regem como os animais de laboratório devem ser alojados em cativeiro são explícitos e bem definidos. A Associação de Avaliação e Acreditação da Atenção Animal Laboratorial (AAALAC) International supervisiona e gerencia todas as organizações e instituições que trabalham com animais de pesquisa e possui diretrizes específicas para a pecuária e habitação adequadas às espécies. Por exemplo, a Orientação sobre a Habitação e Cuidado de Zebrafish da AAALAC, Danio Rerio1 “incentiva fortemente” o uso de enriquecimento (a adição de objetos físicos ou conespecificidades no ambiente habitacional) ao abrigar zebrafish em cativeiro. O guia continua a afirmar: “Fornecer plantas artificiais ou estruturas que imitam o habitat dos zebrafish permitem aos animais uma escolha dentro de seu ambiente”.

Evidências sugerem que o enriquecimento pode estimular o crescimento de novos neurônios (neurogênese) em áreas do cérebro envolvidas no processamento de informações espaciais2, e acredita-se que essas alterações neurais estão associadas à capacidade de aprendizagem aprimorada3. Os efeitos do enriquecimento na neurogênese e na aprendizagem têm sido amplamente estudados em várias taxas, incluindopeixes 4,5, aves6,répteis7e mamíferos8. Embora esses tipos de estudos sejam importantes para entender os efeitos do enriquecimento no cérebro e no comportamento, eles não levam em consideração as escolhas ou preferências particulares dos animais para um determinado ambiente em vez de outro.

Uma pergunta fundamental a ser questionada ao avaliar o bem-estar dos animais em cativeiro é se os animais têm ou não o que querem9. Uma forma de investigar essa questão que fornece evidências tangíveis é fornecer aos animais escolhas que nos permitam entender suas preferências subjetivas. Por exemplo, dois estudos investigaram se os zebrafish preferem o acesso a um ambiente enriquecido ou simples, com ambos os estudos indicando preferência por áreas que contenham enriquecimento10,11. No entanto, também foi sugerido que os zebrafish parecem indiferentes ao enriquecimento ambiental12, de modo que a resposta à pergunta obviamente não é clara. Outra aplicação de testes de preferência associados ao bem-estar animal se estende a tentar entender como diferentes aspectos de um ambiente enriquecido desempenham um papel nas escolhas que um animal faz. Só no peixe, diferentes tipos de enriquecimento têm efeitos diferenciais no cérebro e no comportamento, e essa relação é ainda mais complicada por diferenças individuais nos traços de personalidade13. Além disso, os testes de preferência podem ser úteis para estudos comparativos de enriquecimento ambiental. Mesmo em diferentes espécies de peixes, o enriquecimento tem se mostrado um efeito em muitos tipos diferentes de comportamento, incluindo agressão14, ousadia15, locomoção16, e comportamento de risco17.

O índice de preferência de Jacob é um teste estatístico que é usado com frequência para quantificar as preferências habitacionais18. O índice de preferência de Jacob atribui um valor a cada habitat diferente com base no número de animais presentes em cada tipo de habitat em diferentes pontos de tempo, onde a preferência varia de -1 (evasão) a +1 (mais preferida). Aqui descrevemos um método de uso do índice de preferência de Jacó para investigar as preferências habitacionais em peixes e usar o exemplo de avaliação de duas características importantes do ambiente aquático: 1) a presença ou ausência de enriquecimento; e 2) o fluxo de água19. No entanto, o protocolo poderia ser facilmente adaptado para olhar para uma variedade de fatores ambientais (por exemplo, cascalho versus areia como um substrato, plantas plásticas versus plantas vivas, baixo versus alto fluxo de água) em diferentes espécies e paisagens (por exemplo, aquáticas e terrestres).

Protocol

O presente estudo tem aprovação e cumpre todos os requisitos dos protocolos de cuidados e uso de animais da Universidade Estadual da Pensilvânia; IACUC nº 46466. 1. Configuração do aparelho de preferência Obter aprovação do Comitê de Cuidados Com Animais (ou organização equivalente) do instituto para todos os procedimentos experimentais e de criação envolvendo animais vivos antes de começar o experimento. Use um tanque experimental feito de plástico branco o…

Representative Results

Usamos o teste de preferência para investigar preferências de moradia em zebrafish dada uma escolha entre o enriquecimento variável, incluindo 1) plantas plásticas e substrato arenoso; e 2) fluxo de água. Estas foram divididas em quatro zonas: (i) Somente Enriquecida; (ii) Somente fluxo; (iii) Enriquecimento e Fluxo; (iv) Planície; e uma arena central onde a comida foi entregue19. Os zebrafish apresentaram a maior preferência pela zona Enriquecida e Flu, que era significativamente diferente…

Discussion

Aqui apresentamos um projeto experimental que nos permite investigar as preferências dos peixes para diferentes tipos de habitats. Algumas etapas críticas que são importantes nos testes de preferência incluem: 1) garantir que as condições uniformes sejam mantidas em diferentes réplicas (por exemplo, ruídos externos ou movimento, experimentador, química da água, níveis de luz); 2) garantir que as zonas sejam giradas entre réplicas e uma quantidade significativa de água seja substituída por água fresca entre…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabalho foi apoiado por uma Bolsa de Colaboração de Pesquisa e o Instituto Huck na Universidade Estadual da Pensilvânia, bem como usda AES 4558. A pesquisa cumpriu todos os requisitos dos protocolos de cuidados e uso de animais da Universidade Estadual da Pensilvânia; IACUC nº 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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