Utilizando Clicker formación y observación Social enseñar a ratas voluntariamente cambiar jaulas

Resumen

Este Protocolo introduce un método de cambio de jaula para ratas mediante clicker formación. Las ratas aprenden el comportamiento deseado no sólo por la formación directa, sino también por aprendizaje observacional. La aplicación de este protocolo rápido y sencillo puede ayudar a mejorar el bienestar y la higiene en las instalaciones de roedores.

Resumen

Limpieza de la jaula es un procedimiento habitualmente realiza cría y se sabe para inducir estrés en ratas de laboratorio. Estrés puede tener un impacto negativo sobre el bienestar y puede afectar a la comparabilidad y reproducibilidad de resultados de investigación, la cantidad de estrés experimentado por los animales de laboratorio debe ser minimizada y evitar cuando sea posible. Además, el contacto directo entre la rata y el animal vigilante durante el cambio de jaula tiene los riesgos de higiene y por lo tanto posiblemente afecta negativamente el bienestar de las ratas y la calidad de la investigación.

Nuestro protocolo tiene como objetivo mejorar la jaula rutinariamente realiza cambio de procedimiento. Por esta razón, presentamos un protocolo viable que permite a las ratas a aprender mediante clicker de entrenamiento y observación para cambiar voluntariamente a una jaula limpia. Este entrenamiento ayuda a reducir el estrés causado por la alteración física y manejo asociado con la estructura cambia y al mismo tiempo permite una reducción en el contacto directo entre animal y animal vigilante una vez finalizada la fase de entrenamiento.

La aplicación de clicker formación a las ratas es rápido y fácil. Las ratas están generalmente interesadas en la capacitación y aprenden eficientemente el comportamiento deseado, lo que conlleva cambio jaulas a través de una tubería. Incluso sin entrenamiento, las ratas aprenden a realizar el comportamiento deseado por la observación, como el 80% del grupo de aprendizaje observacional había cambiado correctamente jaulas cuando se. La formación más ayuda a establecer una relación de confianza entre el entrenador y el animal. Como la higiene y el bienestar son muy importantes en experimentos con animales, este protocolo también puede ayudar a mejorar la investigación de alta calidad.

Introducción

Procedimientos de rutina pueden causar estrés en el laboratorio animales^1,2,3,4. Se ha demostrado que el cambio de jaula aumentar parámetros cardiovasculares y actividad general en ratas^4,5,6. Estas respuestas de estrés pueden ser por lo menos parcialmente debido a la alteración física y manejo asociados con la jaula cambiar procedimientos más que en el nuevo ambiente desconocido^2,4. De particular importancia es el efecto negativo del estrés sobre el bienestar de los animales considerados⁷. Además, el estrés induce cambios en el comportamiento y en otros parámetros del cuerpo, incluyendo el sistema nervioso autónomo, el sistema neuroendocrino y el sistema inmunológico. Por lo tanto, el estrés se refiere a menudo como una posible fuente de desviaciones inesperadas a través de experimentos con animales y deben evitarse lo más posible en la investigación animal de alta calidad^7,8. Una manera de reducir el estrés en animales de laboratorio es por el entrenamiento. Animales formación general puede ser una herramienta muy útil para la gerencia del animal de laboratorio y es, de hecho, exigido por la Directiva 2010/63/UE⁹. Capacitación puede servir como una forma de enriquecimiento y ayuda a preparar los animales para los experimentos; así, formación contribuye a mantener y mejorar el bienestar en el laboratorio configuración^10,11,12. Un método de formación posible es el adiestramiento por refuerzo positivo (PRT). PRT es una forma de condicionamiento operante donde una recompensa (por ejemplo, una recompensa de comida), está vinculada con un comportamiento deseado¹³. Esta forma de entrenamiento es ya utilizada en el laboratorio de primates no humanos con el fin de reducir el estrés y mejorar el bienestar y ha ganado renombre en varias otras especies de animales^{10,13, 1415,}de^,16. Formación del movimiento voluntario es también utilizado para refinación ganadería gestión^17,18,19. PRT no es sólo una herramienta útil para la cooperación al trabajar con animales; Además es generalmente beneficioso para bienestar los animales, independientemente de si el comportamiento entrenado es directamente utilizado²⁰. El protocolo de entrenamiento de refuerzo positivo aquí descrito pretende evitar cualquier forma de estrés durante los cambios de jaula rutinariamente realizado dando la rata la oportunidad de voluntariamente participar en el procedimiento.

Además el posible estrés para los animales, procesos de trabajo en instalaciones siempre proporcionan trampas para el mantenimiento del estado de higiene, sobre todo porque el contacto directo entre animales de laboratorio y cuidadores de animales asume el riesgo de higiene contaminación. En instalaciones especializada en roedores, la transferencia de los animales de sucia en limpiamos jaulas proporciona una carga de trabajo regular y alta. Este procedimiento normalmente incluye el contacto directo entre animales y humanos y así representa un factor de riesgo higiénico debido a la posible transferencia de patógenos en la piel humana²¹. Además de transferencia de otros vectores animales, organismos patógenos y no patógenos inmiscuyen instalaciones más frecuentemente por los seres humanos^22,23. Como salud reducida se asocia con menor bienestar, incluso subclínica infecciones puede ser una causa para nonreproducible resultados experimentales y esto debería ser claramente evita^24,25. En esta cuenta, entrenamiento de animales a las jaulas de cambio voluntario más permite la conducción del cambio de jaula después del entrenamiento con apenas cualquier contacto directo entre animal y animal vigilante, reduciendo así un riesgo potencial para la higiene al realizar procedimientos experimentales.

Nuestro protocolo para las ratas de capacitación voluntariamente cambiar jaulas puede ser una herramienta útil para el manejo de la rata de laboratorio, como enlaces el entrenamiento como una forma de enriquecimiento cognitivo con un rendimiento de trabajo de rutina. Por consiguiente, nuestro protocolo es un procedimiento de animales que ayuda a aumentar el bienestar de las ratas en las instalaciones de animales de laboratorio. Como el cambio de jaula después de la fase de entrenamiento se puede realizar con casi cualquier contacto directo entre animal y animal vigilante, podría además ayudar a mantener la higiene a un alto nivel y por lo tanto mejorar aún más la investigación con animales.

Protocolo

El manejo de las ratas y los procedimientos experimentales se llevaron a cabo con arreglo a las directrices europeas, nacionales e institucionales para el cuidado de los animales.

1. aclimatación y habituación

Nota: Si las ratas no fueron transportadas, puede reducirse el tiempo de aclimatación y habituación. Para la identificación no invasiva, color de la cola con piel-amistoso marcador.

1. Semana 1: aclimatación
   Nota: Dos sesiones deben realizarse durante la primera semana, el día de la llegada y un segundo 2 días después de su llegada.
   1. En el día de la llegada de las ratas:
      1. La transferencia de las ratas en pares de dos a su nueva jaula casera. Transferir parte de la antigua jerarquización y lecho de material, así como algunos de sus bolitas de comida familiar para facilitar la habituación al nuevo entorno.
      2. Evite levantar la rata por la cola. Si es posible, colocar una mano debajo del vientre o el pecho y la otra apoyar las patas traseras de ratas para separarlas (figura 1)²⁶.
   2. Dos días después del día de llegada:
   3. Abra la casa jaula de las ratas y poner una mano en la jaula. Deja que las ratas oler y explorar la mano. Si las ratas están tratando de salir de la jaula, les estorban presionándolas suavemente en la jaula. Continúe con este procedimiento durante los próximos cuatro minutos.
   4. Si las ratas tienen miedas y no empezar a explorar su entorno, repita el procedimiento una vez al día hasta que las ratas comiencen a explorar. En este caso, una habituación al clicker puede ser necesaria.
      Nota: Las ratas explorar cosas nuevas con todos sus sentidos, así que después de algún tiempo, reconocerá el mismo experimentador como familiar. Puede suceder que la rata no orales exploraciones de las manos, pero no debe ser de una manera invasiva. Si esto ocurre, la mano debe tomarse lentamente para asegurar que los guantes no son destruidos.
   5. Añadir trocitos de la recompensa de alimentos destinados a la estructura de la casa.
      Nota: La recompensa de comida deberá ajustarse a los requisitos para el laboratorio de nutrición animal. En este protocolo, se utiliza chocolate blanco (lugar en el extremo de una jeringa), pero otros alimentos, como frutos secos, frutas frescas o cereales, es posible. Si los requisitos de higiene de Animalario exigen condiciones especiales, hay varios proveedores de golosinas para animales de laboratorio. La opción más saludable es preferible, pero una mezcla de azúcar alta en grasa y alta puede dar a los animales una mayor motivación para participar.
2. Semana 2: Habituación a la científica y la recompensa de comida
   1. Continuar con la morada en la mano y la recompensa de comida en la semana anterior. Limitar el tiempo de interacción a dos minutos por día.
   2. En casos donde la rata es muy ansiosa, habituación al clicker puede ser necesaria.
      1. Para evaluar este comportamiento, haga clic en una vez cada cinco segundos después de la sesión el día 1. Si la rata reacciona con un comportamiento relacionado con el miedo, el clicker debe ser habituado.
      2. Habituación para el clicker, clic cinco veces mientras que la rata consume la recompensa que se coloca en la jaula después de la sesión. La habituación a la clicker se completa tan pronto como la rata ya no muestra ningún comportamiento relacionado con el miedo.
3. Semana 3: Habituación al intenso manejo
   1. En los días de uno a tres, iniciar con levantar o acariciando la rata durante varios segundos y poco a poco ampliar el tiempo (máximo dos minutos por rata). Pare si la rata demuestra signos aversivos como congelación, esquivando o escondido.
   2. En los días cuatro y cinco, poner fin a la manipulación en cosquillas, como se describe en Cloutier et al. (2012). ²⁷
      Nota: Indicadores para una habituación éxito son, por ejemplo, la rata teniendo la recompensa de comida si se ofrece con la mano o las ratas cerca de la mano, explorarlo y tocarlo.

2. clicker formación

Nota: Una sesión de entrenamiento dura cuatro minutos y consiste en intervalos de 30 segundos de entrenamiento seguido por 15 segundos de descanso. Retire cualquier material añadido durante la pausa. La rata de observador es libre de hacer lo que quiera y se permite participar y consumir la recompensa, pero el enfoque es únicamente en la otra rata. Todas las ratas fueron cosquillas en el primer día y quinto día. Para el éxito de la capacitación, es fundamental que el experimentador presta atención al comportamiento de los animales y está actuando de una manera tranquila. La formación depende en habilidades del experimentador de la oportunidad y el poder de observación. No retroalimentación verbal se produce en la formación, y comunicación verbal con los animales sólo puede ocurrir fuera de las sesiones. Un indicador para el aprendizaje de la conducta deseada es la repetición del comportamiento.

1. Preparación
   1. Preparar el material necesario, como la recompensa, la combinación de clicker/target stick, un temporizador, una jaula limpia, el tubo metálico y cualquier otro material de formación específica.
   2. Transferir la casa jaula a un lugar tranquilo.
   3. Retire todos los elementos de la jaula. Sólo las dos ratas (entrenados y observador) y el material de cama debe permanecer en la jaula.
2. Jornada de formación 1: establecer una conexión entre el reforzador primario y secundario
   1. Un túnel corto en la jaula de casa, preferiblemente uno la rata está familiarizado con.
   2. Espere hasta que la rata se encuentra en el túnel y entonces alimentar la rata con la recompensa.
      Nota: Si la rata no se alimenta en las circunstancias de la situación de la formación, la fase de habituación debe ser extendida o ajustada.
   3. Tan pronto como la rata muestra interés en la recompensa y está a punto de empezar a mordisquear en la recompensa, haga clic en y luego, que la rata se alimentan de la recompensa. Para asegurarse de que el emparejamiento de los dos refuerza es éxito, repetir haciendo clic y luego premiar durante 15 segundos. Para ello al menos dos veces durante esta primera sesión de entrenamiento.
   4. Si la rata participar, verificar si hay signos de la creación de una conexión entre el primario y el secundario reforzador. El principal criterio para esta clasificación es la estimación de la recompensa de la comida, que se muestra por la rata oliendo, mirando alrededor y en la mano que presenta la recompensa de comida o levantando a sus extremidades posteriores para buscar la recompensa (figura 2). Si esto ocurre, seguir adelante con la siguiente parte; en caso contrario, repetir la "Jornada de formación 1"
3. Días 2 a 5 de entrenamiento: pasar por un túnel corto
   Nota: Una sesión de entrenamiento consiste en alternadas fases de 30 segundos de entrenamiento y 15 segundos de descanso para cuatro minutos.
   1. Coloque un túnel corto del mismo material que el primer túnel usado/original que unirá las dos jaulas en la casa jaula.
   2. Iniciar el temporizador y comenzar inmediatamente con los primeros 30 segundos de la formación.
      1. La primera vez que la rata entra en el túnel, actualmente la recompensa al final del túnel. Tan pronto como la rata entra en el túnel, haga clic y deje que la rata a comer la recompensa.
      2. Quitarle la recompensa de comida y esperar a que la rata demuestra interés por el túnel una vez más. Haga clic en como la rata entra en el túnel y presente la recompensa al final del túnel (figura 3).
      3. Después de 30 segundos de entrenamiento, añadir un salto de segundo 15 (quitar el túnel).
   3. Repetir los 30 segundos de entrenamiento con un posterior segundo 15 rompen durante cuatro minutos.
   4. Si la rata demuestra el comportamiento deseado más de cuatro veces por minuto, parada de clic y recompensa justa con el reforzador primario.
   5. Parar después de cuatro minutos.
4. Semana de formación 2: tocar un palo blanco
   1. Iniciar el temporizador y comenzar inmediatamente con los primeros 30 segundos de la formación. Añadir un descanso cada 15 segundos y luego con el entrenamiento.
   2. Coloque el globo del palo blanco cerca de la rata.
   3. Tan pronto como la rata demuestra interés en el mundo, haga clic y recompensa la rata. Repetir esta operación varias veces.
   4. Si la rata demuestra interés en el mundo más de cuatro veces por minuto, el siguiente comportamiento para reforzar es "tocar el globo con la nariz".
   5. Si la rata repite ese comportamiento durante más de cuatro veces por minuto, deje de clic y justa recompensa con el reforzador primario.
   6. Parar después de cuatro minutos.
5. Entrenamiento semana 3 (cinco días) y 4 (tres días): cambiar la jaula a través de un túnel
   Nota: Aquí, sólo pasando por el túnel hacia la jaula limpia se ve reforzada. El entrenamiento en la semana 4 se ha reducido a tres días de entrenamiento. Esta vez ya es suficiente para el éxito de la formación y da la oportunidad de un día adicional para evaluación o para experimentos adicionales de registro de datos.
   1. Crear una conexión entre la jaula casera y una jaula limpia de nuevo por un túnel introduciendo una versión más larga del túnel ya están familiarizado a la rata.
   2. El primer día, no realizar ningún entrenamiento y dejar que las ratas inspeccionar el túnel. Hay muchas posibilidades de que incluso se transfieren a él por su propia cuenta.
   3. En el día dos, dar la rata dos minutos para transferir a través del túnel por cuenta propia de la sucia al lado limpio. Si la rata se transfiere libremente a través del túnel, vaya al paso 2.5.8.
   4. En caso contrario, iniciar el primer segundo 30 sesiones (suplente entre 30 segundos de entrenamiento y un descanso 15 segundo) durante cuatro minutos de entrenamiento.
   5. Haga clic y recompensa la rata como muestra interés en el túnel.
   6. Ir hacer clic y recompensa la entrada en el túnel.
   7. Ir a click y recompensa si la rata es más profunda en el túnel.
   8. Continúe de manera similar hasta que la rata corre por el túnel entero. Tan pronto como la rata comienza leerlo al final del túnel en la jaula limpia, actualmente el mundo del palo blanco, haga clic y recompensa para tocar el mundo.
   9. Por último, orientar la rata para salir del túnel. Para este proceso, utilizar el mundo del palo blanco. Presentar el mundo delante del túnel y haga clic en y recompensar a la rata en cuanto camina en la jaula de nuevo y esté en contacto con el mundo.
   10. La rata de transferencia hacia la jaula casa "sucia". Poner una mano debajo del vientre o el pecho y la otra apoyar las patas traseras de ratas para separarlas (figura 1). Actualmente el mundo del palo blanco en el centro de la jaula limpia. Haga clic y recompensa como la rata corre a través del túnel y es tocar el palo blanco (figura 4).
   11. Si la rata repite el comportamiento de más de cuatro veces por minuto, deje de clic y justa recompensa con el reforzador primario.
   12. Parar después de cuatro minutos.

Resultados

El entrenamiento se realizó sobre una cohorte de diez ratas Lister con capucha (LD). Diez inexpertas pero con cuidado manejadas LD ratas sirvieron como grupo control. Manipulación suave significa que las ratas fueron levantadas solamente por su cuerpo y no levantadas en la base de la cola. Para evaluar el aprendizaje por observación, hemos añadido un grupo de más de 10 ratas LD, que no entrenaron pero eran compañeros de la jaula de las ratas entrenadas y fueron capaces de observar e...

Discusión

El protocolo descrito anteriormente es útil extendida aplicación de nuestro protocolo de entrenamiento de clicker descrita para ratones de laboratorio¹⁰. La aplicación requiere sólo unos minutos al día sobre un total de siete semanas, incluyendo aclimatación, habituación y entrenamiento de clicker. Viabilidad, este protocolo fue limitado a días de la semana con sesiones de aproximadamente diez minutos por cada par de ratas. El protocolo puede aparecer ser desperdiciador de tiempo establece...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
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