环境丰容更新频率对实验室大鼠认知判断偏差的影响研究

《Scientific Reports》：The influence of regularly changing enrichment on the cognitive judgement bias of laboratory rats

本研究针对实验室动物福利优化问题，通过认知判断偏差测试(CJBT)探讨了不同环境丰容(Enrichment)方案对大鼠情绪状态的影响。研究人员比较了持续丰容与定期更换丰容物品两种饲养模式，发现经历每周丰容更换的大鼠在模糊情境下表现出更乐观的判断倾向。该研究为实验室动物福利的精细化改进提供了新思路，表明通过简单的丰容物品重组即可有效提升动物福利水平。

　　

在实验室动物研究领域，如何有效提升动物福利始终是科研人员关注的重点问题。作为3R原则中"精炼(Refinement)"的重要组成部分，环境丰容(Environmental Enrichment)被认为是通过改善饲养环境来提升动物福利的有效策略。传统研究多集中于比较贫瘠环境与丰容环境的差异，然而在实践过程中，即使提供了丰富的环境设施，动物是否会因长期处于固定不变的环境而产生适应性下降，进而影响其情绪状态，这一问题尚未得到充分探讨。

针对这一科学问题，德国明斯特大学行为生物学系的Elena Groneberg等研究人员在《Scientific Reports》上发表了创新性研究成果。该研究突破传统研究范式，不再简单比较有无丰容的差异，而是进一步探讨了两种不同丰容管理方案——持续丰容与定期更换丰容——对实验室大鼠情绪状态的影响。研究团队创新性地采用认知判断偏差(Cognitive Judgement Bias, CJB)这一能够客观反映动物情绪状态的指标，通过精心设计的实验方案，为实验室动物福利研究提供了新的视角。

研究方法上，研究团队采用了认知判断偏差测试(CJBT)这一先进的行为学评估技术。实验选用21只雌性Lister Hooded大鼠，分为持续丰容组(10只)和丰容更换组(11只)，在长达数月的不同丰容处理后进行测试。实验通过触觉线索(不同粗糙度的砂纸)训练大鼠建立奖励关联，进而观察其对模糊线索的行为反应。测试过程中，研究人员采用广义线性混合模型(GLMM)进行统计分析，确保结果的科学可靠性。

实验设计与动物饲养

研究采用严格的实验设计，所有大鼠在到达实验室后先经历3周的标准丰容适应期，随后丰容更换组开始每周两次的丰容物品重组，而持续丰容组则保持原有丰容配置不变。这种处理持续约5个月，确保充分暴露效应。饲养环境采用大型铁丝笼具，配备多层次结构和标准垫料，所有笼具均配备基本丰容物品，包括悬挂屋、巢材和啃咬玩具等。

认知判断偏差测试流程

测试装置经过精心设计，分为起始室、中间室和奖励室三个部分。大鼠需要学习将特定粗糙度的砂纸(60型和1200型)与不同大小的奖励关联起来。训练阶段分为四个步骤：适应期、预训练、训练I和训练II，确保大鼠达到80%正确率的学习标准。测试阶段引入三种模糊砂纸(120型、180型和400型)，观察大鼠在无奖励情况下的选择倾向。

研究结果分析

统计分析显示，处理组、测试条件及其交互作用均对大鼠的乐观水平产生显著影响。特别值得注意的是，在代表最高模糊程度的中等条件(Middle condition)下，丰容更换组大鼠表现出显著更高的乐观反应比例。这一结果表明，经历定期丰容更换的大鼠对模糊情境持有更积极的态度，反映了其更正向的情绪状态。

讨论与意义

本研究的重要发现在于，即使是在高度丰容的环境中，定期更换丰容物品仍能进一步改善大鼠的情绪状态。这一结果挑战了传统认知，表明单纯的丰容提供可能不足以保证最佳的动物福利状态。研究人员推测，持续丰容组大鼠可能对其生活环境产生了习惯化，导致环境刺激效果随时间减弱。而定期更换丰容则通过维持环境的新颖性和复杂性，持续提供认知刺激，从而促进更积极的情感状态。

从生态学角度看，这一发现具有重要合理性。自然环境中动物很少面临完全稳定不变的生活条件，定期环境变化更符合动物的自然生态需求。研究结果支持将频繁的丰容变化作为实验室大鼠的精炼策略，且该方法具有较好的实践可行性——仅通过重新组合现有丰容物品即可实现，无需持续购买新设备。

然而，研究也存在一定局限性。仅使用雌性大鼠参与实验，而先前研究表明认知判断偏差测试可能受性别因素影响。此外，实验中使用的笼具尺寸大于大多数实验室的标准配置，可能限制结果的普适性。未来研究需要进一步探讨该方法在标准饲养条件下的适用性，并扩展至其他实验动物物种。

结论

本研究通过创新的实验设计证实，定期更换环境丰容物品能够显著提升实验室大鼠的乐观认知偏差，表明这是一种简单而有效的福利改善策略。研究结果为实验室动物福利管理提供了重要启示：环境丰容不仅需要关注"有无"问题，更需要考虑"如何提供"的策略性问题。这一发现对推动实验室动物福利标准的精细化发展具有重要理论与实践意义，为实现更加人性化的动物实验环境提供了科学依据。