重新审视实验动物行为训练与测试原则：基于猪情感状态研究的福利与效度改进建议

《animal》：Animal Board Invited Review: Revisiting some principles of training and testing experimental animals – examples from research on pigs’ affective states

　　

动物在行为任务中的训练方式可能影响福利和任务效度。本文旨在引发关于改进训练范式的讨论。建议考虑在附近有社会同伴（social companions）的情况下训练社会性动物；提出通过实施主动试次启动（active trial initiation）为动物提供控制；建议使训练计划（training schedules）和食物奖励（food rewards）适应个体动物。行为训练和测试动物在各学科中被广泛实施。本文描述行为训练和测试中常用的四项常规，并批判性审视如何修订这些常规以改善实验动物福利和测试结果效度（validity），重点聚焦于接受判断偏差任务（Judgement Bias Tasks, JBTs）训练的猪。建议包括：考虑在附近有社会同伴的情况下训练和测试社会性动物；教动物主动启动新试次以提供控制；允许训练计划具有一定灵活性；在食物作为奖励时兼顾个体偏好。

Sara Hintze的邀请综述重新审视实验动物行为训练与测试原则，并以猪的情感状态（affective states；正负性情绪体验）研究中的判断偏差任务（Judgement Bias Task, JBT；通过动物对模糊线索的反应推断情感效价的行为范式）为例。全球饲养约10亿头猪，猪既是主要畜种也是生物医学模型，其福利（welfare）评估与改善受到关注；行为训练和测试广泛用于猪的偏好、资源动机和情感效价（affective valence；正负性）研究，条件位置厌恶（Conditioned Place Aversion；动物将特定环境与负性体验关联并回避该环境）等任务亦用于研究猪对CO₂的厌恶。传统上常用四项常规：社会隔离训练测试、用手引导或强迫动物回起始位置、严格执行刚性训练计划（training schedules；训练步骤、时长和晋级标准的安排）、对所有个体和整个训练期使用同一食物奖励（food rewards；作为强化物的食物）。这些做法为科学严谨和可重复性而设，但可能造成社会性动物应激、人动物互动干扰、缺乏控制、个体无聊或过挑战、奖励偏好被忽视，从而影响福利和测试效度（validity；测试是否测量目标构念）。因此作者开展批判性讨论，提出四项替代：在附近有社会同伴（social companions；训练/测试时与受试动物保持接触的同种个体）时训练测试、实施主动试次启动（active trial initiation；动物通过操作反应自行开始新试次）、允许训练计划一定灵活性、使用个体偏好且可变化的食物奖励。文章结论是传统程序有合理之处但可能需要修订；整合物种生态、赋予控制、承认个体差异可改善科学效度和实验动物福利。其意义在于引发训练范式讨论并提出未来研究方向。

关键技术与方法：该文不是原始实验，而是邀请综述与概念性讨论。研究人员采用文献批判性综述和结构化比较，以猪JBT为案例，按“常见做法—潜在优势—潜在劣势—替代目标—实现考虑”五步分析四项常规；引用作者团队Kroell等的猪JBT队列（19头成功训练猪）、Hintze等的猪队列（30头）和未发表猪队列（35头）以及马、大鼠、小鼠、鸡和猪的主动试次启动塑造数据；并比较不同训练批次以评估刚性计划影响。未涉及试剂和质粒构建。

主要结果：

Aspect 1：训练和测试猪时与社交同伴接触。常用做法是先逐步习惯化实验者、场地、隔离和奖励，最终单独测试；优点包括减少同伴干扰和获得单个体数据，缺点是猪为社会动物，隔离应激可能妨碍学习、掩盖情感状态并造成个体排除和结果偏倚。Kroell等比较有同伴（SOC）与隔离（ISO）的猪JBT：达到学习标准的训练次数无差异，测试辨别表现和模糊线索反应总体相似；但批次间模糊线索反应有差异，第二批SOC猪更乐观，然每组样本量小且未做推断统计，作者要求谨慎解释；ISO猪的冻结、高尖叫、接近出口和逃跑等恐惧相关行为更多，部分随训练下降但ISO始终较高。结论是社交同伴可能提高福利而不强烈影响JBT结果，仍需更多研究。

Aspect 2：实施主动试次启动。常用做法是每试次后由实验者手动引导、诱使或强迫动物回起始位置；缺点是可能挫折、耗时并引入人动物互动。主动试次启动让动物通过学习操作反应（如鼻触、碰铃或瓶）自行启动试次；优点包括减少人动物互动、赋予控制、减少负性试次抑制困难、提高注意和增加每场试次，但需额外塑造训练。跨物种塑造次数为马3.4、大鼠6.2、小鼠7.0、鸡8.3、猪7.2，个体变异大；尚无系统比较有无主动试次启动的研究。结论是其有前景但需系统验证。

Aspect 3：允许训练计划一定灵活性。常用做法是严格定义训练步骤和晋级标准；优点是标准化、减少实验者偏差和便于复制，缺点是个体可能无聊、过挑战或挫折。Kroell等第一批采用刚性计划时，训练场次几乎为其他两项猪JBT研究的两倍，差异主要由塑造场次驱动；第二批改回按个体行为调整场次长度和试次数后，训练场次恢复到相近范围。结论是应保留统一学习标准和详细描述，但可依据个体动机和行为调整训练节奏。

Aspect 4：以偏好且可变化的食物奖励奖励动物。常用做法是个体间和全程使用同一食物；优点是标准化热量和饱感，缺点是不能保证动机一致，猪存在个体食物偏好。Zebunke等发现仔猪多偏好咸味奶酪、鸡肉香肠和苹果，常用巧克力豆较低，颗粒最低；Middelkoop等也发现断奶前选择差异；感觉特异性饱感（sensory-specific satiety；对近期摄入食物特定感官属性的满足感增强）可解释重复暴露效应。Reimert等的会议摘要报告每场按序提供一咸三甜可提高动机，猪13分钟启动多达150试次；Ferreira等提出每试次提供混合奖励；Croney和Boysen报告设备未给食物时言语和触觉强化仍维持猪的反应，内在奖励亦被讨论。结论是偏好任务、变化或混合奖励、非食物奖励和内在奖励值得研究。

讨论与结论：文章总结传统四项程序有科学严谨和可重复性理由，但需在标准化与个体化之间平衡；多数问题可转化到其他物种和任务，但必须考虑物种生态；知识空白包括社交同伴对测试结果和同伴压力的影响、主动试次启动的系统比较、训练灵活性、奖励偏好动态以及非食物和内在奖励。研究结论翻译：传统上，行为任务训练测试常规包括：1）在社会隔离中训练社会动物；2）引导、诱使或强迫动物到起始位置；3）在训练步骤和速度方面坚持刚性训练计划；4）对所有动物和随时间使用相同奖励。这些程序因确保科学严谨性和可重复性而被采用。然而可能需要修订。本文旨在引发关于如何训练和测试动物行为任务的讨论，并呼吁更多研究应对挑战。尽管许多例子来自接受JBT训练的猪，多数讨论问题也适用于其他物种和任务设计。在训练和测试社会动物时整合物种生态、让社会同伴在附近、通过实施主动试次启动为受试者提供控制、考虑个体差异（包括个性差异）例如允许训练方案和奖励类型有一定灵活性，可能是改善动物福利科学及其他领域中测试结果科学效度和实验动物福利的有前景途径。