Käfigraumausnutzung bei Laborratten

Abstract

In der vorliegenden Arbeit sollte untersucht werden, wie Laborratten den Raum, der ihnen in der Standardhaltung zur Verfügung steht, nutzen, und ob sie ihr Verhalten räumlich aufteilen. Außerdem sollte untersucht werden, wie sich eine Vergrößerung der Käfigfläche und das Einbringen einer zusätzlichen Raumstruktur auf das Gelingen einer räumlichen Verhaltensaufteilung auswirken. Dazu wurden differenzierte Untersuchungen zur Käfigraumausnutzung bei sechs verschiedenen Käfigtypen durchgeführt, indem die Verteilung von Verhalten und Objekten auf der Käfigfläche bestimmt wurde. In drei gleichen Versuchsdurchgängen wurden jeweils 18 weibliche Wistar-Auszuchtratten (insgesamt 54 Tiere) von der 4. bis zur 21. Lebenswoche in stabilen Dreiergruppen in den verschiedenen Käfigtypen gehalten und untersucht. Die sechs Käfigtypen unterschieden sich in Grundfläche und / oder Wandfläche voneinander: Es wurden modifizierte Standard-Makrolon®-Käfige des Typs III (Grundfläche ca. 800 cm²) und IV (ca. 1800 cm²) verwendet sowie eine Käfigsonderanfertigung, "Typ V" genannt (3800 cm²). Außerdem wurden Käfige dieser drei Größen mit einer Trennwand aus undurchsichtigem Kunststoff in der Käfigmitte angereichert. Anhand von Videoaufnahmen wurde mit Hilfe des Bildanalysesystems "DOTFINDER" die räumliche Verteilung der Tiere auf der Käfigfläche über die gesamte Dunkelphase (12 Stunden) ermittelt. Durch Auswertung von Videoaufnahmen ausgewählter Viertelstundenabschnitte der Dunkelphase (Fokustiermethode, kontinuierliches Aufzeichnen) wurde die räumliche Verteilung von zehn verschiedenen definierten Verhaltenstypen für jedes Individuum sowie anhand von Käfigfotografien die Verteilung der Kotboli im Käfig bestimmt. In zusätzlichen Versuchsreihen wurde auch die räumliche Verteilung von Harn, Zellstoff und Futterpellets auf der Käfigfläche untersucht. In allen Käfigtypen hielten sich die Tiere hauptsächlich in der Nähe der Wände, in den Käfigen der Größe IV und V besonders in den Ecken auf. Hier fanden die Verhaltenstypen "Ruhen", "Komfortverhalten", "Erkunden", "Graben", "Aufrichten", "Spielen" und sonstiges "Sozialverhalten" hauptsächlich statt. Nur der Verhaltenstyp "Lokomotion" kam über die gesamte Käfigfläche verteilt vor. Die Tiere hielten sich in allen Käfigtypen einen Großteil der Dunkelphase unter der Futterraufe auf. Kotboli, Harn sowie Futterpellets wurden in allen Käfigtypen hauptsächlich in der Nähe von Wänden hinterlassen. Die differenzierteste räumliche Verhaltensaufteilung wurde in den Käfigen der Größe V festgestellt. Hier wurden beispielsweise die Hauptaufenthaltsorte räumlich von den Hauptkotorten getrennt. In den Käfigen der Größe III gelang eine räumliche Trennung der meisten Verhaltensweisen dagegen nicht. Die meisten Kotboli wurden häufig dort gefunden, wo sich auch die Hauptaufenthalts- und Ruheorte befanden. Die Käfige der Größe IV nahmen eine Mittelstellung ein. Bei keinem Käfigtyp gab es Orte, die nur für Ruheverhalten "reserviert" waren. Bei der Käfiggröße V machte die Trennwand das Käfigzentrum besonders für das Hinterlassen von Kot, Harn und Futterpellets stärker nutzbar. Für fast alle Verhaltensweisen wurden von den Ratten strukturierte Orte (Ecken, Wände, Nische unter der Futterraufe) präferiert. Damit zeigten die Tiere, welche Käfigbereiche für sie "nutzbar" waren und daß die Struktur ihre Ortswahl bestimmte. Das Prinzip, das Verhalten an dafür "geeigneten", d.h. strukturierten Orten auszuführen, hatte offenbar eine höhere Priorität als das Prinzip der räumlichen Verhaltenstrennung. Daher waren in den Käfigen, in denen nicht genügend "geeignete" Orte zur Verfügung standen, die Tiere offensichtlich gezwungen, unterschiedliche Verhaltensweisen an einem Ort auszuführen. In den Käfigen der Größe V, besonders im Käfigtyp V mit Trennwand, standen den Tieren durch die größere Wandfläche wahrscheinlich mehr "geeignete" Orte zur Verfügung, so daß hier eine räumliche Verhaltensaufteilung und damit eine "spezifische Raumnutzung" am besten gelingen konnte. Beurteilt man die untersuchten Käfigtypen anhand des Gelingens einer räumlichen Verhaltensaufteilung, speziell einer räumlichen Trennung von Aufenthalts- und Kotbereich, so müßte man die Käfiggrößen III und IV als nicht ausreichend bezeichnen. Durch eine geeignete Strukturierung der Käfigfläche ist es denkbar, den für die Tiere nutzbaren Raum zu vergrößern und damit auch auf begrenzter Käfigfläche eine räumliche Verhaltensaufteilung zu ermöglichen.

In this study it was investigated how laboratory rats use the space available to them in standard cages and if they spatially separate their behaviours. In addition, the effects of enlarging the floor surface area and of adding structure to the cage on the successful spatial separation of behaviours was studied. We performed differentiated investigations on the use of cage space in six different cage types, in which we analyzed the distribution of behaviours and objects on the cage floor. 18 female Wistar rats between 4 and 21 weeks of age were housed and examined in stable groups of three animals per cage type. The experiment was repeated three times, so that a total of 54 animals was used. The six cage types differed in floor and / or wall area. We used modified standard cages of the Macrolon® type III (about 800 cm²) and IV (about 1800 cm²) and a custom designed cage referred to as "type V" (3800 cm²). We also enriched cages of all three sizes with an opaque plastic dividing wall positioned in the middle of the cage. Using video tapes and the picture analysing system "DOTFINDER", we determined the spatial distribution of the animals on the cage floor during the entire dark period (12 hours). Further, we determined the spatial distribution of ten defined behavioural patterns for individual animals by scoring selected 15 minute segments of video recordings (focal animal sampling, continuous recording), and using photographs we established the distribution of fecal pellets. In additional experiments we examined the spatial distribution of urine, cellulose paper and food pellets on the cage floor.

The animals in all types of cages stayed near the walls, and especially in size IV and V cages they remained largely in the corners. The behavioural patterns "resting" "comfort behaviour", "exploration", "digging", "rearing", "play" and "other social behaviour" all primarily occured here. Only "locomotion" was distributed over the whole cage floor area. The majority of the dark period the animals stayed under the food hopper. In all cage types the fecal pellets, urine and food pellets were deposited pimarily near the walls. The most differentiated distribution of behaviours occurred in the cages of size V. Here, for example, the animals spatially separated the areas used for defecation from their main living areas. In the cages of size III, in contrast, the animals did not succeed in separating most of the behavioural patterns. The areas where the most fecal pellets were found were identical to the main living and resting areas. The cages of size IV showed intermediate results. No areas used exclusively for resting were found in any cage type. In the cages of size V the additional plastic dividing wall made the central area more usable, especially for depositing feces, urine and food pellets. For nearly all behaviours the rats preferred structured places (corners, walls, the niche under the food hopper). Thus, the animals showed which areas in the cages were usable to them and that structure is critical to their choice of location. The principle of performing behaviours in suitable places had priority over the principle of spatially separating different behaviours. Therefore, in the cages without sufficient suitable places, the animals were apparently forced to perform different behavioural patterns in the same location. In the cages of the size V, particularly in cage type V with dividing wall, the animals probably had more suitable places available to them, due to the greater wall area, so that they were better able to spatially separate the different behaviours and were thereby able to achieve the best "specific space use". Using the successful spatial separation of different behaviours, especially of the main living and defecation areas, as the evaluation criterion, cage sizes III and IV appear to be inadequate.Through appropriate structuring of the cage floor area, however, it should be possible to increase the usable space for the animals and thereby to allow the spatial separation of behaviours even within a restricted cage space.