This work was supported by the Translational Animal Research Center of the University Medical Center of the Johannes Gutenberg-University Mainz. The authors are most grateful to Thomas Wacker for his technical support.

倫理声明：マウスおよび実験手順の取り扱いは、国内、欧州、および動物のケアのための施設のガイドラインに従って行いました。 注：このプロトコルは、週末（土曜日と日曜日）に休憩して、介入の5日間（月曜〜金曜）が含まれています。プロトコルは、容易に特定のニーズを満たすように構成することができます。 1.第二補強材として適した報酬の決定注：このような食品安全基準を満たしている真空パック食品または動物飼料として、食品の報酬を使用してください。例えば、ナッツ、チョコレート、グミ、またはドライフルーツの種類が適切です。 <ol><li>ホームケージ（ 図1）に異なる食品の報酬（0.5センチメートル3個）の持つ小さなペトリ皿を挿入します。 </li><li> 10分後、残り物を確認してください。 </li><li>すべての報酬が10分後に食べられる場合嗜好を推定することができるまでの期間を短くします。 </li><li>日に4と5（ 例えば、Thursdayおよび金曜日）、報酬にケージにすべてのマウスのふりを確立するために、ホームケージに好ま（「勝者」の少量）の報酬を追加します。 </li><li>マウスは、マウスのトンネルに慣らされていない場合は、（週末にかけて、少なくとも2日間のトレーニングを開始する前に、 例えば）をケージにトンネルを追加。 </li><li> （水曜日に例えば、月曜日）3日連続での1.4 -を繰り返して、1.2を繰り返します。 </li></ol> 2.クリッカートレーニング<ol><li>各トレーニングセッションのための準備 注：マウスはこのプロトコルでリフトアップする必要があるたびに、静かで穏やかな方法でそれを持ち上げます。それを持ち上げるために、マウスの下に手を入れてください。最初の数回の間に、マウスが攪拌されることがありますが、馴化工程は、数日後に終了します。このステップは困難を作成する場合、28 &quot;開いた手ですくう&quot;のためのプロトコルを参照することが有用です。 <ol><li>寝具材料とケージを準備します。 </li><li>トラ静かな場所に訓練されたマウスのケージnsfer。 </li><li>報酬を準備し、タイマーと準備クリッカー/ターゲット・スティックの組み合わせを持っています。 注：マウスは取り扱いに慣れさせ、すでに実験者との信頼関係を持っている場合は、マウスは手で供給することができます。それ以外の場合は、マウスは実験者からの距離を保つことができるようにスティックや鉗子へのご褒美を添付してください。 </li><li>今トレーニングエリアとしてホームケージからすべてのオブジェクトを削除します（ 等 例えば、マウスの家、巣、建材、。）。 </li><li>準備されたケージにケージの仲間を転送します。 </li></ol></li><li>すべてのトレーニングセッションのために適用される一般的なルール 注：以下の一般的な規則はすべてのセッションに適用し、プロトコル全体に再び言及されることはありません。 <ol><li> 5分間の各マウスを訓練します。 30-sの代替トレーニングおよび15-sのブレーク期間。 </li><li>マウスはもはや秒より報酬にかじるみましょうありません。そして、ケージの外に（報酬付き）スティックを取ります。 </li><li>やりがいの以下のパターンを実行します。 1 - 行動の10公演：たびに報酬を与えます。 11 - 行動の21性能：毎秒時間に報います。 上の行動の22パフォーマンスから：すべてのサード時間に報います。 </li><li>トレーニングの4分後、目的の動作の次のパフォーマンスは、大当たりの報酬によって補強されています。マウスは以前よりも3倍長い食品の報酬でかじるすることを可能にします。 </li></ol></li><li>トレーニングセッション1日目：「食品の報酬で二次補強のリンク」 <ol><li> 5分、プレススタートにタイマーを設定し、ホームケージにマウストンネルを追加します。 注：マウスの生得的な接触走性を活用し、次の壁（ 図2）にトンネルを配置します。最初のいくつかのセッションでは、これがトンネルに入るマウスの確率を向上させます。 </li><li>マウスはトンネルを検査するまで待ちます。すぐ覚書としてeはクリックして、トンネルの終わりに報酬を提示し、トンネルに入ります。 </li><li>トンネルに座っている間、報酬上のマウスフィードをしてみましょう。 </li><li>マウスがトンネルに座っている間に15秒間連続してクリックしてください。 </li><li>すぐにマウスがトンネルを出るとき、3.2に戻ってください。 </li></ol></li><li>トレーニングセッション日2から5： &quot;トンネルを経由して実行」 <ol><li> 5分、プレススタートにタイマーを設定し、ホームケージにマウストンネルを追加します。 </li><li>すぐにマウスがトンネルに入ると、クリックして、トンネルの終わりに報酬を提示します。 </li><li>限りマウスがトンネル内にあるように、クリックして、すぐに同じように報酬を提示します。 </li><li>次の30秒ごとにこれを繰り返し、その後、ケージの外にトンネルを取るために15秒間一時停止します。 </li><li>再びトンネルを追加して、マウスがトンネルに再び入るとき、すぐ]をクリックします。 </li><li>トンネルの終わりに報酬を提示します。 </li><li>マウスは最大1秒かじるすることができます。 </li&gt; <li>報酬を奪います。 </li><li>すぐにマウス自体が再入力トンネルを始めると、トンネルの終わりの前の報酬（ 図3）を提示。 </li></ol></li><li>トレーニングセッションの週2：「ターゲット・スティックに続いて &quot; <ol><li> 5分、プレススタートにタイマーを設定し、ケージ内のターゲット棒の端に地球を配置します。 </li><li>すぐにマウスは世界中の関心を示すように、次の地球儀（ 図4、図 5）に報酬をクリックして提示します。 </li><li>それは、その鼻と地球に触れた後にのみ、マウスを報います。 </li><li>マウスが報酬に実行されたアクションをリンクした場合、トレーニングセッション（ 図6）の間に地球の位置を変更します。 </li><li>この最後の課題に対応するために、マウスを待ちます。 </li><li>ケージに地球を配置します。 </li><li>マウスが地球に触れる直前に、ゆっくりと慎重に1センチメートルによって地球の位置を変更します。 </l私&gt; <li>クリックして、マウスが距離を越えて地球を触れた場合に報酬を与えます。 </li><li>マウスは確実に次のまで、この手順を繰り返します。 </li><li>ゆっくりとマウスが交差しなければならない距離を伸ばします。 </li></ol></li><li>トレーニングセッションの週3：「実験者の手にターゲットスティックに続いて &quot; <ol><li>クリッカー/ターゲットスティックの組み合わせともう一方の手で報酬を保持しながら訓練ケージに片手を置きます。 </li><li> 5分、プレススタートにタイマーを設定し、次のハンドにこだわるターゲットの終わりに地球を配置します。 </li><li>すぐにマウスは世界中の関心を示すように、クリックして、地球の隣の報酬を提示します。 </li><li>すぐにマウスがこの挑戦を満たしているとして、手にいくつかのステップ近い地球を移動します。 </li><li>手のひらに地球を配置します。クリックして、マウスは手のひら（ 図7）の上に座っている間に報います。 </li></ol></li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

雌雄各12匹のBALB / cの近交系マウスのコホートとのクリッカートレーニングプロトコルの効果的な実施が複雑であることが判明しました。これまでの研究では、いくつかの種でクリッカートレーニングの有効性を確認している、と我々はマウスにこれを拡張しました。マウスは実験動物の中で最も低い開発哺乳動物であるように、その能力は、しばしば過小評価されています。したがって、データの最も驚くべき態様は、トレーニングの成功は、ほぼすべてのマウスを用いて達成することができることです。 このプロトコル内の1つの重要なステップが表示された行動と強化の間の接続を確立するために非常に重要である第二の補強、のタイミングです。マウスは非常に撹拌されるように、周りに疾走している間、正確な性能をマークするためにわずかに困難です。多くの経験のトレーナーは、高速トレーニングの成功を達成することができるされています。私たちも、経験のない列車で、マウスは非常に迅速に学んだことを観察しましたERS。少しでもミスがクリッカートレーニングプロトコルの過程で補償することができました。エラーの一般的な原因は、間違った行動やクリックした後、食物報酬の関心の欠如を強化含まれています。 制御不能な要因は、各マウスの個々の文字です。この研究は、同じ条件下で、近交系マウスを用いて行っ生まれ育ったが、それらは異なるさまざまなキャラクターを開発しています。以前の研究と私たち自身の経験的データのため、我々は、これがさまざまな味、食欲の異なる表現と異なる探査挙動29、30が含まれていることを知っています。最初の重要なステップは、適切な食品の報酬を見つけることでした。マウスは、ナッツ、糖液、マーマレード、チョコレートの異なる種類の異なる種類を提供されました。本研究では、マウスの場合は、ホワイトチョコレートは、最も適切な報酬であることが判明しました。このプロトコルの成功は相互に依存します訓練中のマウスのEST。何か他のものは、より多くの関心を喚起した場合、トレーニングはその限界に達しました。トレーニングセッションを満たすためにケージに加え、より多くの機器は、より少ないマウスが訓練に参加しました。周囲にあるすべての注目度抜群のアイテムの除去は、（穴掘りからマウスを防ぐためにケージに寝具材料の少量でもを残して、例えば ）が不可欠です。時にはマウスは、数分のための新しい環境にhabituating後の訓練にもっと関心を得ることができます。 円満9、10、11処理したときジェントル取扱プロトコルは、すでにマウスの幸福を利益のために決定されています。本研究の結果は近い人間と動物の関係が治療にマウス寛容に寄与することを示しています。操作の下では、訓練された動物は、より少ない不安関連行動（ 私を表示しました.E。、排尿、排便、および発声）31。モリス水迷路試験では、訓練を受けていないが、優しく扱わマウスが浮遊挙動の有意に高い有病率を表明しました。訓練を受けたマウスは、このうつ病関連行動32の少ない表示しました。陽性の結果が増大による訓練を受けたマウスではよくあることにあったと主張することができました。 この研究の限界は、近交系マウスの唯一の株が研究されたということです。マウスの異なる系統間の高い動作の違い、追加の近交系、ならびに近交系株に、29を調査する必要があります。さらなる研究では、マウスのような全体の行動バッテリー、生理学的データ（ 例えば、コルチコステロンレベル）などの福祉、または脳の発達に関する訓練の影響に関する補足情報は、収集する必要があります。 クリッカートレーニングのさらなる用途は、私を支援することができnは動物施設における保健衛生状況の改善。クリッカートレーニングプロトコルを適用することにより、我々は、ターゲットスティックに従うことを、別の（ 図13）に1ケージから橋を渡るために、マウスを教えることに成功しました。この技術が完成されている場合は、手動ケージ変更が不要となります。また、マウスはおそらく自主的に測定機器（ 例えば、スケールまたは行動の領域）上に歩くように訓練することができました。動物との直接接触は、もはや必要ではないので、これは、anthropozoonotic疾病伝播に対する信頼性の高い保護を提供することができます。 それは彼らのメンタルヘルス33に寄与するように正の強化トレーニングは非常に、キャプティブ動物のために推奨されます。マウスは幸福の高レベルが発生した場合、彼らはいくつかの個別に異なる対処戦略を表示します。前作に示すようにクリッカートレーニングは、したがって、の3Rへの注目すべき貢献をすることヴァリアーの減少マウスの性は統計的要件27を満たすために必要な動物の数の減少にリードを表現型。本研究では、マウスでのクリッカートレーニングは強く異なる種34と以前の研究で観察されたヒト-マウスの相互作用と一致した結果の減少恐怖と相関することを実証しました。それは、認知濃縮考えられるようにクリッカートレーニングは、さらに可能性を秘めています。それは保管とマウスの生物医学研究を洗練として実験動物施設における正の強化トレーニングの幅広い実装では、3Rの原則に貴重な貢献をすることができます。

実験用マウスのための新しい洗練戦略の開発は、実験動物科学1の3Rにの履行（交換、縮小、および洗練）に寄与する困難な作業です。洗練の分野での改善はさらに実験的な目的のために使用される動物の数百万人の幸福に貢献することができます。したがって、集中的な研究は、フィールドで必要とされます。これはまた、欧州連合の指令63分の2010の定義された目的です。指令63分の2010 / EUは、実験動物の寿命の経験を強化する必要があることを指摘し、（条3.7）2」の事業所は、慣れや訓練の動物に適したプログラム、手順およびプロジェクトの長さを設定しなければならない」ということ。 彼らは維持し、実験のために飼育されている間に、実験動物は、多くのストレスの多い状況を体験することができます。労働者間の通常、相互作用atoryマウスおよび責任者はかなり限られています。したがって、信頼関係が発展することはできません。これは、動物3、4、5、6の動作と生理、したがって、健康に有害である処理に反応して増大した不安とストレスを誘発することができます。また、日常的に、一般的な取り扱いなどの実験手順を行って拘束し、血液または組織のサンプリングは、このようなストレスホルモンや行動7、8などの異なるパラメータを測定することによって調べることができるストレス応答を引き起こす可能性があります。処理プログラムを効率的に実験用げっ歯類9、10、11に研究者に向けて不安を減少させることができることが示されています。したがって、動物を「改善することができるの処理プログラム条件とは、動物福祉5にかなり貢献できます。 本研究の目的は、特定の処理プログラムとしてマウス用の正の強化トレーニングを導入することです。正の強化トレーニングは研究者に動物の行動を形作るための手段を提供しますオペラント条件付けの一形態です。動物は、所望の動作を行う場合には、正の刺激（ここでは、食物報酬）が続きます。その意図は、動物がそれぞれの行動に報酬をリンクすることです。クリッカートレーニングは、クリッカーの音」をクリックして「調整二次補強材を使用して、正の強化トレーニングの形で、特定の動作12を強化することが証明されました。 具体的には、クリック音は、行動と今後の報酬13との間の 「時間ブリッジ」として機能します。動物は、所望を行う際トレーナーは正確にクリックします動作は、任意の時間なしで14を遅らせ、その後、食品の報酬を提示します。これは、より高い頻度で実行されます報わ挙動を、強化しています。クリッカートレーニングは広くコンパニオンアニマルと一緒に使用され、それが成功したヒト以外の霊長類13、15、16で実装された実験動物学、にその方法をしました。オペラント条件付けパラダイムで攻撃したときにマウスが迅速むしろ学ぶように、第二補強材の導入は、彼らの認知能力5、17、18、19を無理しないでください。 マウスの維持にクリッカートレーニングを導入することにより、我々は、認知濃縮を体験してマウスを有効にします。認知濃縮のデザ​​インは、SOLVに彼らの認知スキルを使用するマウスを有効にする必要がありますその環境20、21の制御を取得する電子の問題と。異なる種とのいくつかの研究では、キャプティブ動物22の福祉に対する認知濃縮のプラスの影響を証明する23、24。正常に環境問題に対処する動物の能力を強化することは、それらのウェルビーイング25、26に貢献しています。 動物が彼らの一生の間にストレスの低レベルを経験する場合は、それらの生物医学研究で発生するストレス要因に直面したときに有害な対処戦略を開発することが少ない傾向があります。したがって、認知濃縮の一貫性のある実装は、被験者の表現型の均一化に寄与することができます。それが必要な被験者の数を減らすことができ、これは、還元の3R原則に貢献します統計的要件27を満たすことができます。 簡単に実験用マウスを維持する日課に統合することができます信頼性の高いプロトコルを開発することによって、我々は、実質的に福祉の生涯の経験を向上させることができます。

<table><tbody><tr><td>Lid for open housing</td><td>Tecniplast</td><td>GM500LID117</td><td></td></tr><tr><td>SealSAfe Plus top for open housing</td><td>Tecniplast</td><td>GM500400SU</td><td></td></tr><tr><td>Type II long, filter top cages</td><td>Tecniplast</td><td>GM500PFSPC</td><td></td></tr><tr><td>Aspen bedding material&amp;nbsp;</td><td>Lab &amp;amp; Vet Service GmbH</td><td>H0234-300</td><td>Environmental enrichment</td></tr><tr><td>Red polycarbonate Mouse House</td><td>Tecniplast</td><td>ACRE011</td><td>Environmental enrichment</td></tr><tr><td>Tissue papers</td><td>Tork, SCA Hygiene Products GmbH</td><td>290179</td><td>Environmental enrichment</td></tr><tr><td>Food - ssniff M-H Extrudat</td><td>ssniff</td><td>V1126-000</td><td>ad libitum</td></tr><tr><td>Target Stick with Clicker</td><td>Trixie</td><td>2282</td><td></td></tr><tr><td>PVC Tube (Tunnels)&amp;nbsp;</td><td>Thyssen Krupp</td><td>RTPVCU04003005</td><td></td></tr><tr><td>White Chocolate/ white chocolate cream</td><td></td><td></td><td>Company doesn&#039;t matter, preferable organic quality</td></tr><tr><td>Forceps</td><td>FineScienceTools</td><td>&lt;em&gt;e.g.&lt;/em&gt; 11150-10</td><td>Or any other tool to fixate chocolate</td></tr><tr><td>Prism Version 6.0 for Windows&amp;nbsp;</td><td>GraphPad Software</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

introducing clicker training as a cognitive enrichment for laboratory mice

Establishing new refinement strategies in laboratory animal science is a central goal in fulfilling the requirements of Directive 2010/63/EU. Previous research determined a profound impact of gentle handling protocols on the well-being of laboratory mice. By introducing clicker training to the keeping of mice, not only do we promote the amicable treatment of mice, but we also enable them to experience cognitive enrichment. Clicker training is a form of positive reinforcement training using a conditioned secondary reinforcer, the "click" sound of a clicker, which serves as a time bridge between the strengthened behavior and an upcoming reward. The effective implementation of the clicker training protocol with a cohort of 12 BALB/c inbred mice of each sex proved to be uncomplicated. The mice learned rather quickly when challenged with tasks of the clicker training protocol, and almost all trained mice overcame the challenges they were given (100% of female mice and 83% of male mice). This study has identified that clicker training for mice strongly correlates with reduced fear in the mice during human-mice interactions, as shown by reduced anxiety-related behaviors (e.g., defecation, vocalization, and urination) and fewer depression-like behaviors (e.g., floating). By developing a reliable protocol that can be easily integrated into the daily routine of the keeping of laboratory mice, the lifetime experience of welfare in the mice can be improved substantially.

最初にも最も重要なステップの一つは、適切な食品の報酬の決意でした。したがって、マウスは、ペトリ皿（ 図1）にナッツ、糖溶液、マーマレード、チョコレートの種類の異なる種類を提供しました。我々の経験では、マウスは、ホワイトチョコレートのための明らかな選好を示しました。したがって、我々はすべてのそれ以上のトレーニングプロセスのためにホワイトチョコレートを使用しました。 実際のトレーニングは、各性別の12 BALB / cの近交系マウスのコホートで実施されました。全てのマウスは、トレーニングに非常に興味を持っていました。トレーニングの成功を評価するために、我々は目的の動作の適切な性能をチェック：（ 図4）「目標スティック以下」。訓練を受けたマウス-すべての雌マウスと雄マウス-続くターゲットスティックの83％の大部分（ 図8）。雌マウスは、高を表示しましたえー、一般的に訓練のためのモチベーションとトレーニングセッションを通して、より高い周波数のそれぞれの動作を行いました。雄マウスは、わずか50回、5分ごとにこの動作を表示するのに対し、研修の4日間を完了した後、雌マウスは、5分ごとに64回の平均値と目標スティックを行いました。 5分では、「手のひらに次の&quot;タスクは、雌マウスと雄マウス（ 図9）で35倍に平均55回で実施しました。 訓練は、訓練を受けたマウスの幸福にプラスの効果があったかどうかを確認するために、我々は訓練を完了した後の操作に対する耐性を評価しました。したがって、マウスはsinglehandedly拘束した一方で、我々は不安関連行動を分析した（ すなわち、首筋や片手で尾の付け根把握）15秒間を。自発的な排尿、排便や発声を記録しました。訓練されていないが、優しく扱わギンザケ雌雄各12匹のBALB / cの近交系マウスのRTは、対照群としての役割を果たしました。訓練を受けたマウスは、訓練を受けていないマウスよりも不安関連行動の有意に低い周波数を表示しました。 （ 図10）。モリス水迷路試験を行いながら処理に連結された発声を記録する場合、同様の結果が得られた（ 図11および12 図 ）。訓練を受けたマウスは、訓練を受けていないマウス（ 図11）と有意に減少したマウスをきゅっとあたりキュッキュの総数よりも大幅に少ないsqueaked。この問題をさらに評価するために、我々は、モリス水迷路試験中に浮遊挙動を分析しました。モリス水迷路試験中に浮遊動作はマウスが泳いされるのではなく、単に表面に浮いている期間として記載されています。このうつ関連のフローティング動作が大幅に訓練を受けたグループ（ 図12）に低下することが判明しました。 可能性のある報酬の 1 プレゼンテーション図 。報酬のプレゼンテーションのための6つの位置は、ペトリ皿にマークされています。 <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/55415/55415fig2.jpg" /> 図2。 マウストンネルの位置。トンネルに入るマウスの確率を高めるために、トンネルは、ケージ壁の隣に配置されています。 <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55415/55415fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/55415/55415fig3.jpg" /> 図3. 報酬を提示します。 TUの終わり外の報酬を提示するための適切な位置nnelが示されています。 <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55415/55415fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/55415/55415fig4.jpg" /> 4.トレーニングの成功図。訓練されながら訓練を受けたマウスは、ターゲットスティックに従います。 <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55415/55415fig4large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図5" src="/files/ftp_upload/55415/55415fig5.jpg" /> 図5. やりがい。マウスは、トレーニングセッション中に、次の目標スティックに報われます。 <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55415/55415fig5large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> 図6は、トレーニングの第2週におけるターゲットスティックポジションを交互に。トレーニングスティックの位置は、この模式図に示されています。 <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55415/55415fig6large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図7" src="/files/ftp_upload/55415/55415fig7.jpg" /> 7. トレーニングの成功図 。マウスは、トレーナーの手にターゲットスティックを踏襲しています。 <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55415/55415fig7large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図8" src="/files/ftp_upload/55415/55415fig8.jpg" /> 図8. トレーニングプロトコルの成功。雌雄各12匹のBALB / cの近交系マウスのコホートは、訓練を受けました。トレーニングセッションの週2の終わりまでに：「ターゲット・スティックに続いて、「すべての雌マウスと雄マウスの83％が正常に挑戦を克服しました。 <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55415/55415fig8large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図8" src="/files/ftp_upload/55415/55415fig9.jpg" /> トレーニングの1週間後にそれぞれの行動の9繰返し図。雌雄各飼育したマウスにおける 12 BALB / Cのコホートは、訓練を受けました。 3「目標スティックに続いて &quot;：トレーニングセッションの週2の最後の日には「手にターゲットスティックに続いて&quot;、それぞれの動作の繰り返しは、5分間のトレーニングセッション中にカウントしました。両方の週では、雌マウスdisplayed雄マウスよりも有意に高い頻度で強化行動（「ターゲットスティック」：63.92±3.72、P = 0.0300; &quot;また&quot;：54.92±4.01、P = 0.0069）。強化された行動の頻度が大幅に週2から3週間に雌マウスでは変化しませんでした。しかし、雄マウスは（：;：35.92±5; P = 0.0408 &quot;また&quot; 50.42±4.48 &quot;Targetはスティック」）週3週2から繰り返しの有意な減少を示しました。マン - ホイットニーU検定を行いました。データの結果は、平均±SEMとして表した<a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55415/55415fig9large.jpg" target="_blank">。この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図8" src="/files/ftp_upload/55415/55415fig10.jpg" /> 首筋ホールディングを契機に、図10に表示され行動。各sの12 BALB / cの近交系マウスのコホート<html>元は、クリッカートレーニングプロトコル以下の訓練を受けました。雌雄各12匹のBALB / cの近交系マウスの訓練を受けていないが、優しく扱わコホートを対照群として役立ちました。マウスはsinglehandedly拘束した（ すなわち、首筋や片手で尾の付け根把握）15秒間を。自発的な排尿、排便、および発声を記録しました。訓練を受けたの表示動作と対照群との間に深い差がありました。訓練を受けたマウスは、訓練を受けていないマウスよりも有意に低い周波数ですべての行動を示しました。 （「排尿」：P &lt;0.001; &quot;排便&quot;：P &lt;0.001; &quot;発声&quot;：P &lt;0.001）。マン - ホイットニーU検定を行いました。カラムは、試験したすべてのマウスの百分率として表されます。 <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55415/55415fig10large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> 図8「SRC = &quot;/ファイル/ ftp_upload / 55415 / 55415fig11.jpg&quot; /&gt; 図11は、モリス水迷路試験中にビヘイビアを表示します。雌雄各12匹のBALB / cの近交系マウスのコホートは、クリッカートレーニングプロトコル以下の訓練を受けました。雌雄各12匹のBALB / cの近交系マウスの訓練を受けていないが、優しく扱わコホートを対照群として役立ちました。モリス水迷路試験は、トレーニングの第3週後に全てのマウスを用いて行きました。取り扱いにリンクされているフローティング動作と発声を記録しました。フローティング動作が訓練を受けたマウス（P &lt;0.001）で有意に少なく発生しました。さらに、訓練を受けたの発声と対照群の深遠な差がありました。訓練されていない対照群（P &lt;0.001）のマウスよりも取り扱う際に訓練を受けたマウスは、有意に少ないsqueaked。マン - ホイットニーU検定を行いました。 <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55415/55415fig11large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> マウスあたりキュッキュの図12.有病率。雌雄各12匹のBALB / cの近交系マウスのコホートは、クリッカートレーニングプロトコル以下の訓練を受けました。雌雄各12匹のBALB / cの近交系マウスの訓練を受けていないが、優しく扱わコホートを対照群として役立ちました。モリス水迷路試験は、トレーニングの第3週後に全てのマウスを用いて行きました。マウスの取り扱いに連結された発声を記録しました。訓練を受けていないマウスは、より頻繁に訓練を受けたマウスよりも有意にsqueaked。訓練を受けていないマウスは発声1.167±0.7倍と訓練を受けていないマウス4.071±0.83倍を示しました。ウェルチの補正で対応のないt検定を行いました。データの結果は、平均±SEMとして表した<a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55415/55415fig12large.jpg" target="_blank">。この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> &lt;キープtogether.withinページ= &quot;1&quot;&gt;：FO Pクラス= &quot;jove_content&quot; <img alt="図13" src="/files/ftp_upload/55415/55415fig13.jpg" /> 13.さらに、アプリケーションの図。マウスを別のケージから橋を渡るために、ターゲットスティックを次のされています。 <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55415/55415fig13large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a>

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Introducing Clicker Training as a Cognitive Enrichment for Laboratory Mice

The development of new refinement strategies for laboratory mice is a challenging task that contributes towards fulfilling the 3R principle. This protocol introduces clicker training as a cognitive enrichment program for laboratory mice.

実験用マウスのための認知エンリッチメントとしてクリッカートレーニングの紹介

Establishing new refinement strategies in laboratory animal science is a central goal in fulfilling the requirements of Directive 2010/63/EU. Previous ...

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Behavior

12.8K ビュー.  Johannes Gutenberg-Universität Mainz. The development of new refinement strategies for laboratory mice is a challenging task that contributes towards fulfilling the 3R principle. This protocol introduces clicker training as a cognitive enrichment program for laboratory mice. 

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Automated, Quantitative Cognitive/Behavioral Screening of Mice: For Genetics, Pharmacology, Animal Cognition and Undergraduate Instruction

We describe a high-throughput, high-volume, fully automated, live-in 24/7 behavioral testing system for assessing the effects of genetic and pharmacological manipulations on basic mechanisms of cognition and learning in mice. A standard polypropylene mouse housing tub is connected through an acrylic tube to a standard commercial mouse test box. The test box has 3 hoppers, 2 of which are connected to pellet feeders. All are internally illuminable with an LED and monitored for head entries by infrared (IR) beams. Mice live in the environment, which eliminates handling during screening. They obtain their food during two or more daily feeding periods by performing in operant (instrumental) and Pavlovian (classical) protocols, for which we have written protocol-control software and quasi-real-time data analysis and graphing software. The data analysis and graphing routines are written in a MATLAB-based language created to simplify greatly the analysis of large time-stamped behavioral and physiological event records and to preserve a full data trail from raw data through all intermediate analyses to the published graphs and statistics within a single data structure. The data-analysis code harvests the data several times a day and subjects it to statistical and graphical analyses, which are automatically stored in the &#34;cloud&#34; and on in-lab computers. Thus, the progress of individual mice is visualized and quantified daily. The data-analysis code talks to the protocol-control code, permitting the automated advance from protocol to protocol of individual subjects. The behavioral protocols implemented are matching, autoshaping, timed hopper-switching, risk assessment in timed hopper-switching, impulsivity measurement, and the circadian anticipation of food availability. Open-source protocol-control and data-analysis code makes the addition of new protocols simple. Eight test environments fit in a 48 in x 24 in x 78 in&#160;cabinet; two such cabinets (16 environments) may be controlled by one computer.

Fully automated system for measuring physiologically meaningful properties of the mechanisms mediating spatial localization, temporal localization, duration, rate&#160;and probability estimation, risk assessment, impulsivity, and the accuracy and precision of memory, in order to assess the effects of genetic and pharmacological manipulations on foundational mechanisms of cognition in mice.

マウスの自動化、定量的認知/行動スクリーニング：遺伝学、薬理学、動物認知と学部命令について

We describe a high-throughput, high-volume, fully automated, live-in 24/7 behavioral testing system for assessing the effects of genetic and ...

行動学

A Fully Automated Rodent Conditioning Protocol for Sensorimotor Integration and Cognitive Control Experiments

Rodents have been traditionally used as a standard animal model in laboratory experiments involving a myriad of sensory, cognitive, and motor tasks. Higher cognitive functions that require precise control over sensorimotor responses such as decision-making and attentional modulation, however, are typically assessed in nonhuman primates. Despite the richness of primate behavior that allows multiple variants of these functions to be studied, the rodent model remains an attractive, cost-effective alternative to primate models. Furthermore, the ability to fully automate operant conditioning in rodents adds unique advantages over the labor intensive training of nonhuman primates while studying a broad range of these complex functions.
Here, we introduce a protocol for operantly conditioning rats on performing working memory tasks. During critical epochs of the task, the protocol ensures that the animal's overt movement is minimized by requiring the animal to 'fixate' until a Go cue is delivered, akin to nonhuman primate experimental design. A simple two alternative forced choice task is implemented to demonstrate the performance. We discuss the application of this paradigm to other tasks.

A fully automated protocol for rodent operant conditioning is proposed. The protocol relies on precise temporal control of behavioral events to investigate the extent to which this control influences neural activity underlying sensorimotor integration and cognitive control experiments.

感覚統合と認知制御実験のための完全に自動化されたげっ歯類エアコンプロトコル

Rodents have been traditionally used as a standard animal model in laboratory experiments involving a myriad of sensory, cognitive, and motor tasks. ...

The Attentional Set Shifting Task: A Measure of Cognitive Flexibility in Mice

Cognitive impairment, particularly involving dysfunction of circuitry within the prefrontal cortex (PFC), represents a core feature of many neuropsychiatric and neurodevelopmental disorders, including depression, post-traumatic stress disorder, schizophrenia and autism spectrum disorder. Deficits in cognitive function also represent the most difficult symptom domain&#160;to successfully treat, as serotonin reuptake inhibitors and tricyclic antidepressants have only modest effects. Functional neuroimaging studies and postmortem analysis of human brain tissue implicate the PFC as being a primary region of dysregulation in patients with these disorders. However, preclinical behavioral assays used to assess these deficits in mouse models which can be readily manipulated genetically and could provide the basis for studies of new treatment avenues have been underutilized. Here we describe the adaptation of a behavioral assay, the attentional set shifting task (AST), to be performed in mice to assess prefrontal cortex mediated cognitive deficits. The neural circuits underlying behavior during the AST are highly conserved across humans, nonhuman primates and rodents, providing excellent face, construct and predictive validity.

The goal of this protocol is to perform a behavioral assay such as the attentional set shifting task (AST) to assess prefrontal cortex-mediated cognitive flexibility in mice.

注意のセットシフトタスク：マウスにおける認知の柔軟性の測定

Cognitive impairment, particularly involving dysfunction of circuitry within the prefrontal cortex (PFC), represents a core feature of many ...

Operant Sensation Seeking in the Mouse

Operant methods are powerful behavioral tools for the study of motivated behavior. These 'self-administration' methods have been used extensively in drug addiction research due to their high construct validity. Operant studies provide researchers a tool for preclinical investigation of several aspects of the addiction process. For example, mechanisms of acute reinforcement (both drug and non-drug) can be tested using pharmacological or genetic tools to determine the ability of a molecular target to influence self-administration behavior1-6. Additionally, drug or food seeking behaviors can be studied in the absence of the primary reinforcer, and the ability of pharmacological compounds to disrupt this process is a preclinical model for discovery of molecular targets and compounds that may be useful for the treatment of addiction3,7-9. One problem with performing intravenous drug self-administration studies in the mouse is the technical difficulty of maintaining catheter patency. Attrition rates in these experiments are high and can reach 40% or higher10-15. Another general problem with drug self-administration is discerning which pharmacologically-induced effects of the reinforcer produce specific behaviors. For example, measurement of the reinforcing and neurological effects of psychostimulants can be confounded by their psychomotor effects. Operant methods using food reinforcement can avoid these pitfalls, although their utility in studying drug addiction is limited by the fact that some manipulations that alter drug self-administration have a minimal impact on food self-administration. For example, mesolimbic dopamine lesion or knockout of the D1 dopamine receptor reduce cocaine self-administration without having a significant impact on food self-administration 12,16. 
Sensory stimuli have been described for their ability to support operant responding as primary reinforcers (i.e. not conditioned reinforcers)17-22. Auditory and visual stimuli are self-administered by several species18,21,23, although surprisingly little is known about the neural mechanisms underlying this reinforcement. The operant sensation seeking (OSS) model is a robust model for obtaining sensory self-administration in the mouse, allowing the study of neural mechanisms important in sensory reinforcement24. An additional advantage of OSS is the ability to screen mutant mice for differences in operant behavior that may be relevant to addiction. We have reported that dopamine D1 receptor knockout mice, previously shown to be deficient in psychostimulant self-administration, also fail to acquire OSS24. This is a unique finding in that these mice are capable of learning an operant task when food is used as a reinforcer. While operant studies using food reinforcement can be useful in the study of general motivated behavior and the mechanisms underlying food reinforcement, as mentioned above, these studies are limited in their application to studying molecular mechanisms of drug addiction. Thus, there may be similar neural substrates mediating sensory and psychostimulant reinforcement that are distinct from food reinforcement, which would make OSS a particularly attractive model for the study of drug addiction processes. The degree of overlap between other molecular targets of OSS and drug reinforcers is unclear, but is a topic that we are currently pursuing. While some aspects of addiction such as resistance to extinction may be observed with OSS, we have found that escalation 25 is not observed in this model24. Interestingly, escalation of intake and some other aspects of addiction are observed with self-administration of sucrose26. Thus, when non-drug operant procedures are desired to study addiction-related processes, food or sensory reinforcers can be chosen to best fit the particular question being asked. 
In conclusion, both food self-administration and OSS in the mouse have the advantage of not requiring an intravenous catheter, which allows a higher throughput means to study the effects of pharmacological or genetic manipulation of neural targets involved in motivation. While operant testing using food as a reinforcer is particularly useful in the study of the regulation of food intake, OSS is particularly apt for studying reinforcement mechanisms of sensory stimuli and may have broad applicability to novelty seeking and addiction.

In this protocol we describe a method of operant learning using sensory stimuli as a reinforcer in the mouse. It requires no prior training or food restriction, and it allows the study of motivated behavior without the use of a pharmacological or natural reinforcer such as food.

マウスに求めてオペラントセンセーション

Operant methods are powerful behavioral tools for the study of motivated behavior.  These 'self-administration' methods have been used extensively in drug ...

神経科学

Quantifying Social Motivation in Mice Using Operant Conditioning

In this protocol, social motivation is measured in mice through a pair of operant conditioning paradigms. To conduct the experiments, two-chambered shuttle boxes were equipped with two operant levers (left and right) and a food receptacle in one chamber, which was then divided from the second chamber by an automated guillotine door covered by a wire grid. Different stimulus mice, rotated across testing days, served as a social stimulus behind the wire grid, and were only visible following the opening of the guillotine door. Test mice were trained to lever press in order to open the door and gain access to the stimulus partner for 15 sec. The number of lever presses required to obtain the social reward progressively increased on a fixed schedule of 3. Testing sessions ended after test mice stopped lever pressing for 5 consecutive minutes. The last reinforced ratio or breakpoint can be used as a quantitative measure of social motivation. For the second paradigm, test mice were trained to discriminate between left and right lever presses in order to obtain either a food reward or the social reward. Mice were rewarded for every 3 presses of each respective lever. The number of food and social rewards can be compared as a measurement of the value placed upon each reward. The ratio of each reward type can also be compared between mouse strains and the change in this ratio can be monitored within testing sessions to measure satiation with a given reward type. Both of these operant conditioning paradigms are highly useful for the quantification of social motivation in mouse models of autism and other disorders of social behavior.

This article describes a new protocol for the quantitative measurement of social motivation in mice using operant conditioning for a social reward. The protocol is useful for the measurement of social motivation in mouse models of autism and other disorders of social behavior.

オペラント条件付けを使用したマウスにおける社会的モチベーションを定量化します

In this protocol, social motivation is measured in mice through a pair of operant conditioning paradigms. To conduct the experiments, two-chambered ...

A Fully Automated and Highly Versatile System for Testing Multi-cognitive Functions and Recording Neuronal Activities in Rodents

We have developed a fully automated system for operant behavior testing and neuronal activity recording by which multiple cognitive brain functions can be investigated in a single task sequence. The unique feature of this system is a custom-made, acoustically transparent chamber that eliminates many of the issues associated with auditory cue control in most commercially available chambers. The ease with which operant devices can be added or replaced makes this system quite versatile, allowing for the implementation of a variety of auditory, visual, and olfactory behavioral tasks. Automation of the system allows fine temporal (10 ms) control and precise time-stamping of each event in a predesigned behavioral sequence. When combined with a multi-channel electrophysiology recording system, multiple cognitive brain functions, such as motivation, attention, decision-making, patience, and rewards, can be examined sequentially or independently.

In this report, we present a fully automated and highly versatile system capable of simultaneously testing multi-cognitive behaviors and recording neuronal activities for rodents.

マルチ認知機能のテストとげっ歯類の神経活動を記録するための完全に自動化された汎用性の高いシステム

We have developed a fully automated system for operant behavior testing and neuronal activity recording by which multiple cognitive brain functions can be ...

Using Clicker Training and Social Observation to Teach Rats to Voluntarily Change Cages

Cage cleaning is a routinely performed husbandry procedure and is known to induce stress in laboratory rats. As stress can have a negative impact on well-being and can affect the comparability and reproducibility of research results, the amount of stress experienced by laboratory animals should be minimized and avoided when possible. Further, the direct contact between the rat and animal caretaker during the cage change bears hygiene risks and therefore possibly negatively impacts the well-being of the rats and the quality of the research. 
Our protocol aims to improve the routinely performed cage changing procedure. For this reason, we present a feasible protocol that enables rats to learn via clicker training and observation to voluntarily change to a clean cage. This training helps to reduce stress caused by the physical disturbance and handling associated with the cage changes and concurrently enables a reduction in direct contact between animal and animal caretaker after the training phase is completed.
The implementation of clicker training to rats is fast and easy. Rats are generally interested in the training and efficiently learn the desired behavior, which entails changing cages through a pipe. Even without training, the rats learn to perform the desired behavior by observation, as 80% of the observational learning group successfully changed cages when tested. The training further helps to establish a relationship of trust between trainer and animal. As hygiene and well-being are both very important in animal experiments, this protocol might also help to improve high-quality research.

This protocol introduces a method of cage change for rats via clicker training. Rats learn the desired behavior not only by direct training but also by observational learning. The implementation of this fast and easy protocol might help to improve well-being and hygiene in rodent facilities.

自らケージを変更するラットを教えるためのクリッカー トレーニングと社会の観察を使用してください。

Cage cleaning is a routinely performed husbandry procedure and is known to induce stress in laboratory rats. As stress can have a negative impact on ...

Evaluating Skilled Prehension in Mice Using an Auto-Trainer

We describe a method to introduce na&#239;ve mice to a novel prehension (reach-to-grasp) task. Mice are housed singly in cages with a frontal slot that permits the mouse to reach out of its cage and retrieve food pellets. Minimal food restriction is employed to encourage the mice to perform the food retrieval from the slot. As the mice begin to associate coming to the slot for food, the pellets are manually pulled away to stimulate extension and pronation of their paw to grasp and retrieve the pellet through the frontal slot. When the mice begin to reach for the pellets as they arrive at the slot, the behavioral assay can be performed by measuring the rate at which they successfully grasp and retrieve the desired pellet. They are then introduced to an auto-trainer that automates both the process of providing food pellets for the mouse to grasp, and the recording of successful and failed reaching and grasping attempts. This allows for the collection of reaching data for multiple mice with minimal effort, to be used in experimental analysis as appropriate.

Method to assess the impact of training on motor skills is a useful tool. Unfortunately, most behavioral assessments can be labor intensive and/or expensive.We describe here a robotic method of assessing prehension (reach-to-grasp) skill in mice.

オートトレーナーを用いてマウスの熟練した予感を評価する

We describe a method to introduce na&#239;ve mice to a novel prehension (reach-to-grasp) task. Mice are housed singly in cages with a frontal slot that ...

日常的なウサギの飼育手順のための正の強化に基づくトレーニング

Training Laboratory Rabbits to Refine Routine Husbandry Procedures

Non-aversive handling and training techniques for laboratory animals are required to facilitate experimental and routine husbandry procedures, improving both animal welfare and scientific quality. Clicker training was utilized to develop training protocols for rabbits to refine stressful routine husbandry procedures usually associated with lifting (i.e., being picked up from the floor)/restraining (i.e., being held in the arms of a human) them. Thirteen female New Zealand White rabbits were trained over three weeks. All rabbits learned the predefined goal behaviors: they followed the target stick, jumped onto the weighing scale, entered a transport box, and reared while placing their front paws onto the trainer&#39;s hand. In addition, ten animals jumped from the floor onto the sitting trainer&#39;s lap and allowed the trainer to lift their paws off the surface while sitting on the trainer&#39;s lap. For some individuals, the protocols had to be adapted by additional interim steps. At the end of the training, the rabbits reliably showed the expected goal behaviors, even after short and long training breaks. With few exceptions, a familiar person other than the trainer could elicit the goal behaviors from the rabbits (generalization), though further sessions were required for generalization. In the voluntary approach test, the rabbits preferred interacting with the trainer in the 1st trial but spent as much time with an unfamiliar person as with the trainer in the 2nd trial. The behavioral observations suggested that picking the rabbits up with the transport box, as described in the protocol, instead of restraining them with the scruff of their neck and lifting them on the arm, was less aversive. All in all, the training protocols were feasible and can serve as a refinement strategy in laboratory animal facilities. In the interest of animal welfare, the training protocols should be applied wherever possible.

著者スポットライト:ストレスなく優しく取り扱うための実験動物の訓練

Training protocols involving positive reinforcement for routine husbandry procedures in rabbits were developed and proved to be successful, as the rabbits reliably showed the trained behaviors at the weekly general examination. Picking the rabbits up with the transport box was less aversive than the conventional handling technique.

日常的な飼育手順を改善するための実験用ウサギのトレーニング

Non-aversive handling and training techniques for laboratory animals are required to facilitate experimental and routine husbandry procedures, improving ...

実験用マウスのための認知エンリッチメントとしてクリッカートレーニングの紹介

要約

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この動画の章

マウスの自動化、定量的認知/行動スクリーニング：遺伝学、薬理学、動物認知と学部命令について

感覚統合と認知制御実験のための完全に自動化されたげっ歯類エアコンプロトコル

注意のセットシフトタスク：マウスにおける認知の柔軟性の測定

マウスに求めてオペラントセンセーション

オペラント条件付けを使用したマウスにおける社会的モチベーションを定量化します

マルチ認知機能のテストとげっ歯類の神経活動を記録するための完全に自動化された汎用性の高いシステム

自らケージを変更するラットを教えるためのクリッカートレーニングと社会の観察を使用してください。

オートトレーナーを用いてマウスの熟練した予感を評価する

日常的な飼育手順を改善するための実験用ウサギのトレーニング

日常的な飼育手順を改善するための実験用ウサギのトレーニング

実験用マウスのための認知エンリッチメントとしてクリッカートレーニングの紹介

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マウスの自動化、定量的認知/行動スクリーニング：遺伝学、薬理学、動物認知と学部命令について

感覚統合と認知制御実験のための完全に自動化されたげっ歯類エアコンプロトコル

注意のセットシフトタスク：マウスにおける認知の柔軟性の測定

マウスに求めてオペラントセンセーション

オペラント条件付けを使用したマウスにおける社会的モチベーションを定量化します

マルチ認知機能のテストとげっ歯類の神経活動を記録するための完全に自動化された汎用性の高いシステム

自らケージを変更するラットを教えるためのクリッカー トレーニングと社会の観察を使用してください。

オートトレーナーを用いてマウスの熟練した予感を評価する

日常的な飼育手順を改善するための実験用ウサギのトレーニング

日常的な飼育手順を改善するための実験用ウサギのトレーニング

自らケージを変更するラットを教えるためのクリッカートレーニングと社会の観察を使用してください。