Recording and Reducing Boredom Symptoms in Laboratory Mice - the Semi Naturalistic Environment

Mice kept in laboratories for experimental purposes often experience standardized and low complexity in their housing environments. However, in animal studies, laboratory animals spend most of their time in these housing environments. In some circumstances, this results in monotonous conditions and the expression of boredom. This can manifest itself in behavioral abnormalities or even physiological deficits.
To prevent this effect, caging can be enriched. A wide variety of enrichment methods include providing additional enclosure space, keeping animals in large groups, and adding objects to the housing environment. All of these mechanisms provide for the approximation of the housing environment to near-natural conditions.
In this research project, three housing conditions of varying complexity were investigated with respect to their influence on boredom symptoms in laboratory mice. The focus was on a semi naturalistic environment (SNE). This is a large enclosure in which the housing area is divided into five levels at different heights. The levels are connected to each other via plastic tunnels and each provides access to water, food and shelter. Two groups of 20 female C57BL6/J mice each were housed in the SNE during the project. The mice were implanted with a transponder at the beginning of the housing period. The transponder information was read via antennas in the SNE using radio frequency identification technology (RFID). Thus, activity and exploration behavior of all individuals could be measured permanently directly in the housing system. Additionally, ethological and physiological parameters were collected. The time course of individual parameters and correlations between parameters allowed for the most comprehensive evaluation of the effect of the enclosure.
The semi naturalistic environment had various effects on the female mice. The cumulative movement data showed the emergence of individual differences in the exploration behavior of the animals. Stereotypic behavior that occurred in conventional cage housing was not observed in animals in the SNE. Instead, play behavior was still observed in SNE even in 1.5 year old animals, which is atypical at this advanced age when housed conventionally.
In comparison between housing types, animals from SNE achieved the highest body weight and body length. Bone characteristics of the mice appeared to be slightly improved by the SNE and age-related increased bone resorption was reduced. Furthermore, neither of the enriched housing conditions did increase the variance of the measured data.
Overall, the suitability of the semi naturalistic environment to reduce boredom symptoms was demonstrated. Application of this alternative housing system in comparative laboratory studies is also possible. "Messung und Reduzierung von Langeweile-Symptomen bei Labormäusen - die halbnatürliche Haltungsumgebung"

Mäuse, die zu Versuchszwecken in Laborumgebungen gehalten werden, erfahren oft eine standardisierte und geringe Komplexität ihrer Haltungsumgebung. In Tierversuchen verbringen die Versuchstiere jedoch die meiste Zeit in diesen Haltungsumgebungen. Unter Umständen kommt es zu einem monotonen Haltungsalltag und zur Ausprägung von Langeweile. Dies kann sich in Verhaltensauffälligkeiten oder sogar physiologischen Defiziten äußern.
Um diesen Effekt zu verhindern, kann die Käfighaltung angereichert werden. Verschiedenste Anreicherungsmethoden umfassen die Bereitstellung zusätzlicher Haltungsfläche, die Haltung in großen Tiergruppen und die Ausgestaltung der Haltungsumgebung durch Gegenstände. All diese Mechanismen sorgen für die Annäherung der Haltungsumgebung an naturnahe Bedingungen.
In diesem Forschungsprojekt wurden drei Haltungsformen in verschiedener Komplexität hinsichtlich ihres Einflusses auf die Langeweile-Symptomatik bei Labormäusen untersucht. Augenmerk lag dabei auf einer halbnatürlichen Umgebung (semi naturalistic environment, SNE). Dabei handelt es sich um ein großes Gehege, in dem die Haltungsfläche auf fünf Ebenen in unterschiedlicher Höhe aufgeteilt ist. Die Ebenen sind miteinander über Plastiktunnel verbunden und bieten jeweils den Zugang zu Wasser, Futter und einem Unterschlupf. Im SNE wurden im Verlauf des Projektes zwei Gruppen von jeweils 20 weiblichen C57BL6/J Mäusen gehalten. Die Mäuse bekamen zum Beginn der Haltung einen Transponder implantiert, der mittels radio frequency identification Technologie (RFID) über Antennen im SNE ausgelesen wurde. So konnten Aktivität und Explorationsverhalten aller Individuen dauerhaft direkt im Haltungssystem gemessen werden. Zusätzlich wurden ethologische und physiologische Parameter erhoben. Der zeitliche Verlauf einzelner Parameter und die Korrelationen zwischen den Parametern ließen eine möglichst umfangreiche Auswertung des Effekts der Haltungsformen zu.
Die halbnatürliche Umgebung hatte verschiedene Effekte auf die weiblichen Mäuse. Die kumulierten Bewegungsdaten zeigten die Ausprägung individueller Unterschiede im Explorationsverhalten der Tiere. Stereotype Verhaltensauffälligkeiten, die in konventioneller Käfighaltung auftraten, konnten bei Tieren im SNE nicht beobachtet werden. Stattdessen wurde im SNE auch bei 1,5 Jahre alten Tieren noch Spielverhalten beobachtet, was in diesem fortgeschrittenen Alter bei konventioneller Haltung untypisch ist. Im Vergleich zwischen den Haltungsformen erreichten die Tiere aus dem SNE das höchste Körpergewicht und die größte Körperlänge. Die Knocheneigenschaften der Mäuse scheinen sich durch das SNE leicht zu verbessern und die altersbedingte erhöhte Knochenresorption wurde verringert. Weiterhin erhöhten die angereicherten Haltungsbedingungen nicht die Varianz der Messdaten. Insgesamt konnte die Eignung der halbnatürlichen Umgebung zur Verringerung der Langeweile-Symptome gezeigt werden. Eine Anwendung dieses alternativen Haltungssystems in vergleichenden Laborstudien ist ebenfalls möglich.