實驗動物行為與動物福利保障探討*

衣啟營 譚冬梅 韓志剛

(重慶醫(yī)科大學(xué)實驗動物中心，重慶 400016)

實驗動物由人工飼養(yǎng)，自己無需尋找水源、食物，不需要躲避天敵，也沒有機(jī)會選擇配偶，其許多自然行為如覓食行為、領(lǐng)域行為、生殖行為、節(jié)律行為等與其生活環(huán)境的福利條件密切相關(guān)。保障動物福利的目的是讓動物健康、快樂地生存，不然實驗動物可能出現(xiàn)行為異常，也會影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。因此，要充分認(rèn)識實驗動物的正常行為模式與福利需求，在生產(chǎn)、使用實驗動物時為其提供良好的動物福利，讓其保持健康的心理、生理和行為狀態(tài)。

1 實驗動物的行為模式與福利需求

1．1 覓食行為

覓食行為是動物對食物的搜尋、追逐捕捉、加工處理以及攝取的過程。實驗動物采食全價營養(yǎng)飼料，其自然覓食的能力和技巧已無用武之地。飼料的營養(yǎng)成分包括水分、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分、維生素和微量元素等，其配合比例應(yīng)滿足不同實驗動物和動物在不同生長階段的營養(yǎng)需求[1]，要有針對性、科學(xué)性。除此以外，還應(yīng)該滿足實驗動物配合飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定：無毒、無害，不得摻入抗生素、驅(qū)蟲劑、防腐劑、色素、促生長劑以及激素等添加劑；清潔級實驗動物配合飼料應(yīng)進(jìn)行高壓消毒滅菌或輻照滅菌[2]。

飼料的形狀、硬度、加工工藝、適口性要與動物的采食習(xí)性相匹配。小鼠、大鼠等嚙齒類動物因門齒持續(xù)不斷地生長，必需借助啃食硬物來磨牙，其飼料通常加工成桿狀，質(zhì)地較硬，啃食性強(qiáng)，在動物攝入營養(yǎng)的同時，滿足其啃食習(xí)性。兔、豚鼠、羊等草食動物，飼料中應(yīng)添加較高比例的粗纖維。犬、貓、猴一般飼喂松脆的膨化飼料。兔會通過食自己排出的軟糞行為來補(bǔ)充蛋白質(zhì)和B族維生素等營養(yǎng)。豚鼠和非人靈長類動物的肝臟缺乏左旋葡萄糖內(nèi)酯氧化酶，不能合成維生素C，必需通過飼料或飲水給予補(bǔ)充。地鼠除采食配合飼料外，還需適當(dāng)補(bǔ)充青飼料。對長爪沙鼠也可以偶爾添加一點萵苣、胡蘿卜、白菜、蘋果等蔬菜、水果和適量的葵花籽。籠養(yǎng)樹鼩時可為其提供軟的高蛋白飼料、水果、蔬菜[3]。此外，對處于妊娠期、哺乳期、術(shù)后恢復(fù)期的實驗動物，還應(yīng)充分滿足其對營養(yǎng)的特殊需要。

1．2 領(lǐng)域行為

動物的領(lǐng)域意識與生俱來，但實驗動物生活在籠具里，其領(lǐng)域行為受到生活空間和飼養(yǎng)密度的限制?？臻g過小，不利于動物的生長發(fā)育及天性表達(dá)；飼養(yǎng)密度過大，動物會因為爭奪地盤發(fā)生爭斗，輕則受傷，重則死亡。從動物福利的角度考慮，無論是群養(yǎng)動物還是單養(yǎng)動物，其籠具的大小都應(yīng)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)對常用實驗動物所需居所最小空間的規(guī)定[4]，要保證籠具內(nèi)每只動物都能自由轉(zhuǎn)身、站立、伸腿、躺臥、舔梳等。對于非人靈長類、犬、豬、羊等天生喜愛運動的動物，還應(yīng)設(shè)置專用的運動場地，并定時遛放。此外，運輸動物時也要充分考慮其福利需求[5]，如運輸籠具的大小、安全、衛(wèi)生、舒適度，通風(fēng)和保暖，運輸途中飲水、飼料的補(bǔ)充等。要保證動物呼吸自由，應(yīng)盡可能減少動物的應(yīng)激反應(yīng)，避免動物受到傷害。

1．3 攻擊和防御行為

攻擊和防御行為是動物的一種本能。攻擊行為在成年雄性和雌性實驗動物中都有表現(xiàn)，雄性表現(xiàn)得較為明顯。小鼠雖經(jīng)過長期的培育，性情比較溫馴，容易捕捉，但非同窩雄性也容易發(fā)生爭斗，爭斗中身體各部位尤其是尾部常被咬傷、咬斷。雄性樹鼩也比較兇暴，兩雄相處?；ハ嘁Ф?，直至兩敗俱傷。地鼠則相反，雌鼠比雄鼠強(qiáng)壯而兇猛好斗，其牙齒十分堅硬，可咬斷細(xì)鐵絲，受驚時會咬人；除發(fā)情期外，雌鼠不宜與雄鼠同居，性成熟后要按性別分開飼養(yǎng)，以免互相撕咬引起傷亡[3]。

實驗動物常在受到驚嚇、傷害時作出防御或發(fā)起攻擊，防御行為表現(xiàn)為驚恐、躲避或逃跑，攻擊行為則是主動出擊，攻擊其他動物或人。同籠動物為爭奪生活空間、飼料或飲水，也經(jīng)常相互打斗，在同一動物身上會交替出現(xiàn)攻擊和防御行為。所以，為避免動物相互攻擊造成傷亡，實驗動物的生活環(huán)境應(yīng)保持相對舒適和穩(wěn)定，生活空間應(yīng)足夠大，飼料和飲水應(yīng)充足；飼養(yǎng)員或?qū)嶒炄藛T應(yīng)熟悉動物的生活習(xí)性、生物學(xué)特性，在接觸動物時盡量避免驚嚇動物，更不能傷害動物，這樣也能防止人員受到動物攻擊而受傷。

1．4 生殖和育幼行為

生殖行為是動物通過求偶、交配、受孕、妊娠、分娩等過程產(chǎn)生下一代的行為。動物性成熟后受體內(nèi)激素的影響，在一年中會出現(xiàn)周期性地發(fā)情，雌性哺乳動物發(fā)情期在生理上表現(xiàn)為排卵、準(zhǔn)備受孕。許多嚙齒類、兔類具有產(chǎn)后發(fā)情現(xiàn)象，即妊娠和哺乳可同時進(jìn)行[6]。小鼠、大鼠、豚鼠的成年雌鼠交配后陰道口都會形成白色的陰道栓，一般作為交配成功的標(biāo)志。兔、貓、雪貂是典型的刺激性排卵動物，交配動作是一種刺激因素，可誘發(fā)雌性排卵。雌性大鼠雖是自發(fā)排卵，但在非發(fā)情期也可通過強(qiáng)行交配誘導(dǎo)排卵。貓和犬是季節(jié)性發(fā)情動物，發(fā)情期多集中在春、秋兩季；雌貓在發(fā)情季節(jié)可多次發(fā)情，而雌犬一般每年發(fā)情兩次[3,7]。

育幼行為是生殖行為的延續(xù)。在哺乳動物中，母親通過哺乳、愛撫、擁抱、溫暖等方式撫育幼崽。不同種動物的哺乳期長短各異，小鼠、大鼠為20～22 d，豚鼠為2～3周，金黃地鼠、長爪沙鼠為21 d，兔為40～45 d，犬、貓、豬為60 d，山羊為3個月，綿羊為4個月，獼猴約為半年。有些哺乳動物存在異親撫育現(xiàn)象，如雌豚鼠有互相哺乳的習(xí)慣，不是自己親生的仔鼠都能讓其吸乳[3]。

在實驗動物生產(chǎn)中，飼養(yǎng)人員常通過選種、人工配對、合籠、異親撫育、提前離乳等手段來干預(yù)動物的繁育過程。盡管這些手段在控制動物質(zhì)量方面發(fā)揮了重要作用，但環(huán)境指標(biāo)和動物福利仍是保證動物正常生殖和育幼行為的基本條件。嚴(yán)格控制溫度、濕度、光照、噪音等內(nèi)環(huán)境指標(biāo)，并保障動物生活空間、舒適墊料、營養(yǎng)補(bǔ)充等福利需求，這些都有利于動物的身心健康，也能提高動物的繁育性能和生長性能，降低死亡率[8-9]。

1．5 節(jié)律行為

動物的活動與環(huán)境中自然因素的規(guī)律變化相適應(yīng)，如晝夜、潮汐、季節(jié)變化而形成周期性節(jié)律行為。不同動物的行為節(jié)律具有各自對外界環(huán)境綜合適應(yīng)的特點，無論是晝夜節(jié)律還是季節(jié)節(jié)律，都受動物內(nèi)在的生物節(jié)律即生物鐘的影響[10]。

嚙齒類實驗動物如小鼠、大鼠、豚鼠等均晝伏夜動，喜群居于光線較暗的安靜環(huán)境，進(jìn)食、交配、分娩多發(fā)生在夜間。兔在夜間比較活躍，晚間采食量占全天的75%。樹鼩以黎明和黃昏時最為活躍，中午活動較少[3]。實驗動物生活環(huán)境的光照由燈光控制，其晝夜明暗交替時間要求為12 h/12 h或10 h/14 h，讓燈光的明暗交替規(guī)律與晝夜基本同步，這更有利于動物自然的活動節(jié)律行為。不同實驗動物光照強(qiáng)度要求不同，如國標(biāo)規(guī)定小鼠、大鼠、豚鼠、地鼠在屏障環(huán)境或隔離環(huán)境中的光照強(qiáng)度為15～20 lx，犬、猴、貓、兔、小型豬在普通環(huán)境、屏障環(huán)境或隔離環(huán)境中均為100～200 lx，雞在屏障環(huán)境中為5～10 lx[4]。

1．6 社群和通訊行為

社群行為是指同一物種由很多個體所組成的群體并在這些個體之間實行一定程度的合作行為。在實驗動物中，嚙齒類動物群居性強(qiáng)，小型豬也喜歡群居，習(xí)慣于成群活動、休息或集體采食。猴類的群棲具有社會性和地位等級，每群猴均由一只最強(qiáng)壯、最兇猛的雄猴當(dāng)“猴王”[3]。通訊行為是指一個動物個體把內(nèi)在的生理狀態(tài)等信息傳遞給另一個體并引起后者做出適當(dāng)反應(yīng)的行為。信息傳遞可以導(dǎo)致社群內(nèi)信息共享，是維持社群行為的重要手段。

環(huán)境豐容對于實驗動物的社群和通訊行為極為重要，尤其對于單獨飼養(yǎng)或社會隔離的動物。研究表明[11]，不同種類的實驗動物，在不同年齡段進(jìn)行不同程度的社會隔離后，均能引起不同程度的多種行為異常表現(xiàn)。為減輕動物的孤獨、抑郁情緒，減少異常行為，可以在籠具內(nèi)放置供實驗動物活動和玩耍的物品，比如為小鼠、大鼠準(zhǔn)備一些不同材質(zhì)、形狀、顏色的隧道或迷宮以滿足其鉆洞的天性；放置磨牙棒，既可以玩耍，又可以滿足嚙齒類動物喜啃咬的習(xí)性。為非人靈長類動物搭建高臺、樹木模型，以滿足其喜歡攀登、跳躍的天性。單籠飼養(yǎng)的動物彼此間不能完全隔離，應(yīng)能夠相互觀望、聆聽，以便交流。另外，為其播放音樂、視頻錄像等聽覺或視覺干預(yù)的手段也是豐容環(huán)境、促進(jìn)交流的有效措施[12]。

2 保障動物福利的基本要點

2．1 標(biāo)準(zhǔn)、舒適的設(shè)施環(huán)境條件

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)要求[4]，實驗動物設(shè)施建設(shè)首先要科學(xué)選址、合理規(guī)劃，要遠(yuǎn)離交通要道和生活區(qū)以及有空氣污染、振動或噪聲干擾的區(qū)域。其次，要為動物配置合適的飼養(yǎng)籠具。籠具的材質(zhì)應(yīng)無毒、無害、無放射性，寬敞舒適的同時，應(yīng)限制動物身體伸出受到傷害。第三，為動物提供的墊料應(yīng)滿足吸濕性好、塵埃少、無異味、無毒性、無油脂等條件，使用前應(yīng)滅菌處理。第四，要設(shè)置合理的內(nèi)環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度、光照、空氣潔凈度、風(fēng)速、換氣次數(shù)、壓差等，并定期維護(hù)設(shè)施設(shè)備，保持環(huán)境參數(shù)長期穩(wěn)定。此外，結(jié)合不同動物的行為特點，利用豐容環(huán)境模擬動物的野外生活環(huán)境，使其天性得到釋放。

2．2 營養(yǎng)均衡、干凈衛(wèi)生的飼料和飲水

飼料中各營養(yǎng)成分的均衡是實驗動物健康成長的前提，如營養(yǎng)缺乏或失調(diào)可引發(fā)動物脫毛、疾病、異食、中毒等，嚴(yán)重的可能造成動物死亡[13-14]。飼料的硬度也很重要，不僅會影響口感，還會影響動物對飼料的利用率[15]。飼料應(yīng)新鮮、無雜質(zhì)、無異味、無霉變、無發(fā)酵、無蟲蛀及鼠咬。由于飼養(yǎng)目的不同，實驗動物的飼料不同于普通家畜、家禽飼料，在滿足動物正常生長繁殖條件下，要求營養(yǎng)與質(zhì)量恒定，最大限度地避免來自飼料和營養(yǎng)的波動造成動物質(zhì)量變化，才能保證實驗動物所完成的實驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性好、重復(fù)性好、精確度高[16-17]。直接用作飼料的蔬菜、水果等要經(jīng)過清洗消毒，并保持新鮮。動物的飲水也應(yīng)新鮮、充足，飲水用具必須定期清洗、消毒。普通級實驗動物的飲水應(yīng)符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求，清潔級及以上級別實驗動物的飲水應(yīng)達(dá)到無菌要求。還要做好動物飲水系統(tǒng)的管理和維護(hù)，并定期檢驗水質(zhì)[18]。

2．3 規(guī)范、嚴(yán)格的飼養(yǎng)管理措施

實驗動物從業(yè)人員應(yīng)加強(qiáng)培訓(xùn)和教育，提高專業(yè)素質(zhì)和道德素質(zhì)，增強(qiáng)專業(yè)知識和技能。在工作中要嚴(yán)格遵守實驗動物飼養(yǎng)管理的各項制度和操作規(guī)程，并從道義、情感和實踐上尊重、善待、愛惜實驗動物，不得戲弄或虐待動物。在抓取動物時，態(tài)度溫和，動作規(guī)范、輕柔，避免引起動物的不安、驚恐、疼痛和損傷。運輸實驗動物時應(yīng)本著安全、舒適、衛(wèi)生的原則盡快完成，運輸過程中最好有專人負(fù)責(zé)照料。另外，獸醫(yī)或?qū)嶒瀯游镝t(yī)師要為動物做好防疫，預(yù)防疾病和給患病動物及時診治，使動物不受疼痛、傷病之苦[19]。

3 環(huán)境條件和動物福利變化對實驗動物行為的影響

實驗動物通常較長時間甚至終生或者數(shù)代都生活在一個高度受控的設(shè)施環(huán)境中。大量研究表明[20-22]，環(huán)境條件改變或動物福利得不到滿足，如生活空間太小，環(huán)境溫度、濕度過高或過低，光照過強(qiáng)，噪音過大，營養(yǎng)不良，墊料吸水性差或異味大等，都會極大影響動物的體溫、呼吸、脈搏等生理機(jī)能，以及動物的認(rèn)知活動和繁殖、生長性能，動物的行為也會出現(xiàn)明顯異常。

3．1 對節(jié)律行為的影響

動物體內(nèi)的生物鐘雖由基因控制，但外部環(huán)境變化對生物鐘具有校正作用，使動物內(nèi)外的節(jié)律保持同步，如將小鼠與外界隔離飼養(yǎng)一段時間后，其內(nèi)在的生物鐘會隨燈光的明暗交替規(guī)律做出相應(yīng)調(diào)整，其活動周期也會與明暗周期同步[23]。

多數(shù)嚙齒類動物晝伏夜出，對外界環(huán)境反應(yīng)敏感，不恰當(dāng)?shù)墓庹湛蓪?dǎo)致其性周期和內(nèi)分泌紊亂，影響活動節(jié)律、繁殖節(jié)律和生長發(fā)育，還可能造成性功能減退、流產(chǎn)，以及哺乳母鼠神經(jīng)紊亂，發(fā)生拒哺乳、食仔現(xiàn)象[24-25,3]。此外，動物的節(jié)律行為還會受飼料及飲水的供應(yīng)時間、工作人員上下班或其他活動的影響。因此，應(yīng)保持動物環(huán)境參數(shù)長期處于正常、合理范圍，減少由于環(huán)境變化對動物活動節(jié)律的影響或引發(fā)動物疾病。值得注意的是，科研人員如果需要夜間進(jìn)入動物實驗室，可采取零星光照、調(diào)低光照強(qiáng)度等方法來避免夜間過多、過強(qiáng)光照對動物活動節(jié)律的干擾。

3．2 對社群、通訊及攻擊行為的影響

實驗動物生活在有限的空間里，各方面條件受人為控制，其社群、通訊及攻擊行為也會因為環(huán)境和福利條件受到很大影響。比如飼養(yǎng)密度、雌雄比例、飼料添加量、換窩頻率、房間氣味等都會影響同籠動物的進(jìn)食、排泄、爭斗以及以視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等為基礎(chǔ)的社群和通訊行為。成群飼喂的動物個體之間可能因爭奪飼料或飲水而出現(xiàn)爭斗，并形成在看到其他動物采食而開始進(jìn)食的種群促進(jìn)作用。如果多只動物要在有限的食槽空間中同時采食，可能會增強(qiáng)現(xiàn)有的爭奪行為，從而加劇相互攻擊的激烈程度[26]。

3．3 對學(xué)習(xí)行為的影響

實驗動物常被用于行為學(xué)研究，其中學(xué)習(xí)行為是重要的研究內(nèi)容。一般來說，動物的行為如果在特定的刺激場合下發(fā)生了變化，就認(rèn)為是一種學(xué)習(xí)過程[10]。學(xué)習(xí)是動物從經(jīng)歷中獲益并使其行為能更好適應(yīng)環(huán)境條件的過程，某些非人靈長類動物個體使用工具主要就是靠學(xué)習(xí)模仿。哺乳動物具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力，能夠從經(jīng)驗中獲利，但其內(nèi)在的行為模式仍然構(gòu)成了其行為系統(tǒng)的重要部分[6]，如大鼠體形大小適中，行為表現(xiàn)多樣，情緒反應(yīng)靈敏，適應(yīng)新環(huán)境快，探索性強(qiáng)，可人為喚起和控制其視、觸、嗅等感覺；同時，大鼠在神經(jīng)系統(tǒng)反應(yīng)方面與人有一定的相似性，所以在學(xué)習(xí)行為及行為異常的研究中用得很多，例如迷宮訓(xùn)練、獎勵和懲罰效應(yīng)、高級神經(jīng)活動障礙等研究[3]。

3．4 實驗動物的刻板行為

實驗動物生活的環(huán)境完全不同于自然環(huán)境，動物的很多天性難以發(fā)揮。長此以往，這些動物尤其是單籠飼養(yǎng)的動物可能出現(xiàn)一些異常行為，如倦怠、異食、破壞、易攻擊、抑郁甚至自殘。最為常見的是沒有明顯目的的機(jī)械重復(fù)行為，也稱刻板行為，比如小鼠在籠盒里連續(xù)幾十分鐘甚至數(shù)小時翻跟斗、上竄下跳、原地打轉(zhuǎn)等，被關(guān)在鐵籠里的犬長時間不停地吠叫，非人靈長類動物在籠舍里來回踱步、搖頭、吹氣、制造噪音等[27]。實驗動物長時間被禁錮在狹小的籠具里生活，漫長的煎熬，內(nèi)心的孤獨煩躁、行為受限都給會動物的身心健康造成嚴(yán)重的不良影響，用這樣的動物進(jìn)行實驗，其結(jié)果的有效性和可靠性將受到質(zhì)疑。

4 小結(jié)

實驗動物在人為控制的環(huán)境下生長、繁殖，要完全實現(xiàn)自然行為是不可能的，而動物福利是影響實驗動物行為的重要因素。人們要在盡可能多地掌握每種實驗動物行為模式的基礎(chǔ)上，盡量滿足動物的行為需求，保障其福利。在生產(chǎn)、使用實驗動物的過程中，為動物提供更加寬敞、舒適的生活環(huán)境和均衡的營養(yǎng)，增加環(huán)境豐容度，讓其生命的全過程都得到良好照顧，并保持健康的精神狀態(tài)和行為狀態(tài)，這樣，動物實驗才可能得到科學(xué)準(zhǔn)確的實驗結(jié)果。