Auswirkungen der Käfigposition auf angstähnliches Verhalten von
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Auswirkungen der Käfigposition auf angstähnliches Verhalten von
Auswirkungen der Käfigposition auf angstähnliches Verhalten von Wistar-Ratten Bericht zum Experimentalpsychologischen Praktikum von Marie-Luise Müller und Antonius Meier Studierende der Psychologie / Mathematik Betreuer: Prof. Dr. Rainer K. W. Schwarting, Yasemin Cal Fachbereich Psychologie Philipps-Universität Marburg Marburg, im Februar 2007 2 Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Einleitung 7 9 2 Methode 13 2.1 Stichprobe/Versuchstiere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.2 Materialien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.3 Versuchsplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.3.1 Störvariablen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Versuchsablauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.4.1 Gewöhnungsphase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.4.2 Testung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.4.3 Videoauswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Datenauswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.4 2.5 3 Ergebnisse 19 3.1 Aufenthaltsdauer in der inneren Zone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.2 Anzahl der Zonenwechsel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3.3 Aufrichtverhalten in der äußeren Zone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3.4 Aufrichtverhalten in der inneren Zone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4 Diskussion 23 A Anleitungen 29 A.1 Handling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 A.2 Verhaltenstestung Corral - Ablauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 B Deskriptive Statistiken 33 C Detaillierte Inferenzstatistiken 37 C.1 Kolmogorov-Smirnov-Anpassungstest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 C.2 ANOVA, t-Test, U-Test 37 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 D Standardisierter Auswertungsbogen 43 E Terminplan Corral-Testung 45 4 Abbildungsverzeichnis 2.1 Corral in der Testbox, Licht eingestellt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.1 3.2 3.3 3.4 Aufenthaltszeit in der inneren Zone . Anzahl der Zonenwechsel . . . . . . . Aufrichtverhalten äußere Zone . . . . Aufrichtverhalten in der inneren Zone . . . . 19 20 20 21 B.1 Mittelwerte und Standardabweichungen aller Variablen . . . . . . . . . . B.2 Mittelwerte und Standardabweichungen nach Gruppen, Tabelle 1 . . . . B.3 Mittelwerte und Standardabweichungen, Tabelle 2 . . . . . . . . . . . . . 33 34 35 C.1 KS-Test Aufenthalt innere Zone . . . . . . . . . . C.2 KS-Test Aufrichtverhalten innere Zone . . . . . . C.3 KS-Test Aufrichtverhalten äußere Zone . . . . . . C.4 KS-Test Zonenwechsel . . . . . . . . . . . . . . . C.5 KS-Test alle Variablen 30 Min. Blöcke . . . . . . C.6 KS-Test alle Variablen, 15 Min. Blöcke . . . . . . C.7 ANOVA Aufenthalt innere Zone, Zeit . . . . . . . C.8 ANOVA Aufenthalt innere Zone, Gruppen . . . . C.9 ANOVA Zonenwechsel, Zeit . . . . . . . . . . . . C.10 ANOVA Zonenwechsel, Gruppen . . . . . . . . . . C.11 ANOVA Aufrichtverhalten äußere Zone, Zeit . . . C.12 ANOVA Aufrichtverhalten äußere Zone, Gruppen C.13 Aufrichtverhalten innere Zone, t-Test . . . . . . . C.14 Aufrichtverhalten innere Zone, U-Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 37 38 38 38 39 39 39 40 40 40 41 41 41 D.1 Standardisierter Auswertungsbogen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Zusammenfassung Aus vorherigen Studien ist bekannt, dass Faktoren im Labor das Verhalten der Tiere beeinflussen können, und somit besonders auf Standardisierung geachtet werden muss, um Konfundierung bei Experimenten zu vermeiden. In diesem Versuch wurde nun spezifisch für das Labor der Psychologie in Marburg untersucht, ob die verschiedenen Reizeinflüsse, welche aus der Anordnung der Käfige in der Käfighalterung resultieren, einen signifikanten Einfluss auf das angstähnliche Verhalten der Laborratten haben. Auf Grund der Literatur wurde die Hypothese formuliert, dass sich die Gruppen unterscheiden werden. Verwendet wurden 24 naive Wistar-Ratten, welche auf zwei Gruppen zu je 12 Tieren randomisiert wurden. Eine Gruppe wurde in 3 Käfigen oben in der Käfighalterung untergebracht, während die andere Gruppe in der unteren Reihe gehalten wurde. Besonders augenmerklich waren die Unterschiede in der Beleuchtungsintensität in den beiden Gruppen. Selbstverständlich unterscheiden sich auch andere Faktoren, doch diese wurden nicht zusätzlich gemessen. Nach einer Eingewöhnungsphase von 14 Tagen, wurden die Tiere in dem Offenfeld (Corral) für 30 Minuten getestet, wobei als Indikatoren für angstähnliches Verhalten, besonders auf das Explorations- und Vermeidungsverhalten geachtet wurde. Dieses Verhalten wurde gefilmt und anschließend über Videokassetten ausgewertet. Die Inferenrstatistischen Tests zeigten keinerlei signifikante Effekte, jedoch ist aus den Daten ein tendenzieller Unterschied erkennbar. Stichwörter Wistar-Ratten, Angstverhalten, Umgebungsbedingungen, Käfigposition, Haltung, Offenfeld 7 8 Kapitel 1 Einleitung Konfundierungseffekte sind die wohl unliebsamsten Ergebnisse bei einem Experiment. Der mühevoll geplante Versuch wird unbrauchbar, da keine interne Validität mehr gegeben ist. Das bedeutet, dass Veränderungen der abhängigen Variable nicht mehr eindeutig auf die Variation der unabhängigen Variable zurückgeführt werden können, da eventuelle Störfaktoren interferieren. Doch nicht immer wird eine Konfundierung als solche entdeckt. So gilt es mögliche Störfaktoren a priori ausfindig zu machen, sie zu eliminieren oder konstant zu halten, um eine kausale Aussagekraft zu gewährleisten. Nun ist anzunehmen, dass nicht nur bei der Arbeit mit Versuchspersonen viele Störfaktoren vorliegen, sondern gerade auch im Tierexperimentellen Bereich. Speziell interessiert uns hier die Laborhaltung von Wistar-Ratten. Schon aus anderen Studien geht hervor, dass die Wellenlänge der Beleuchtung die Aktivität von Mäusen beeinflusst (Spalding et al. 1969; zitiert nach Kolb & Whishaw [1]) und Leibesübungen die Reaktion der Tiere auf Stress reduzieren (Greenwood et al., 2002; zitiert nach Kolb & Whishaw [1]). Auch kommt es zu einer Verstärkung der Schreckreaktion, wenn Ratten intensivem Licht ausgesetzt werden (Walker & Davis, 1997; zitiert nach Pawlak & Weyers [3]). Zudem soll die Temperatur optimalerweise zwischen 20 und 24◦ C eingestellt sein, um so zu einem idealen Wachstum beizutragen (Allmann-Iselin, 2000; zitiert nach Kolb & Whishaw [1]). Dieser Bericht soll nun speziell für das tierexperimentelle Labor der Psychologie, zur Philipps Universität Marburg gehörig, herausfinden, ob Haltungsbedingungen die Tiere in ihrem emotionalen Verhalten (z.B. Angst) beeinflussen. Obwohl eine standardisierte Haltung für alle Tiere angestrebt ist, wie die Konstanthaltung der Temperatur auf 23◦ C(+/- 1,5◦ C), konstanter hell/dunkel Zyklus etc., sind interindividuelle Unterschiede in dem Einfluss der einströmenden Reize aus der Labor-Umwelt nicht immer zu vermeiden und/oder kontrollierbar. 9 10 KAPITEL 1. EINLEITUNG Allein schon aus der Anordnung der Käfige ergeben sich Unterschiede. Die Ratten befinden sich in Käfigen, welche in einer Art Halterung angebracht sind. Daraus ergeben sich unterschiedliche Käfigpositionen (oben rechts, oben Mitte, oben links, Mitte rechts etc.), die wiederum zur Folge haben, dass die Außenfaktoren, wie Beleuchtung, Luftfeuchte, Belüftung und so weiter unterschiedliche Intensitäten in den jeweiligen Käfigen hervorrufen. Daher galt es in diesem Versuch die Tiere in verschiedenen Käfigpositionen unterzubringen und anschließend auf Unterschiede im Verhalten zu testen. Es war geplant, die Tiere im Offenfeld (Corral) auf angstähnliches Verhalten zu testen, da dieses in Bezug auf momentan stattfindende Forschung im erwähnten Institut von besonderem Interesse ist. Bei dem Offenfeld handelt es sich um eine runde Apparatur, welche sich besonders gut durch seine neutrale Erscheinung als Messinstrument für angstrelevantes Verhalten, wie Vermeidung, Exploration etc. eignet. Bekanntlich vermeiden Ratten als nachtaktive Nagetiere offene und helle Plätze, was sie von tagaktiven Spezies unterscheidet. Vermutlich beruht diese Differenz auf evolutionären Faktoren (Grillon, Pellowski, Merikangas & Davis, 1997; zitiert nach Pawlak & Weyers [3]) Resultierend durch die helle Ausleuchtung (30 Lux) des Offenfeldes und das Fehlen etwaiger Ünterschlüpfeßollte das Zentrum als besonders aversiv wahrgenommen werden. Dies sollte wiederum zu einer Vermeidung dessen und einer Bevorzugung der Randzonen führen. Die lokomotorische Aktivität wie Zonenwechsel und auch das explorationsmotivierte Aufrichten (rearing) eignen sich ebenfalls als gutes Maß für angstrelevantes Verhalten (Clement & Chapouthier, 1998; zitiert nach Jeanette Löhn [2]). Demzufolge sollte ein ängstliches Tier eine geringere Aufenthaltsdauer im Zentrum, geringeres Aufrichten, bevorzugt in den Randzonen, und auch geringere lokomotorische Aktivität vorweisen als ein weniger ängstliches Tier. Es sollen also, anhand der bereits besprochenen Indikatoren, spontane, unkonditionierte Reaktionen mit Vernachlässigung der Lerngeschichte erhoben werden. Allerdings muss spezifiziert werden, dass auch furchtauslösendes Verhalten gemessen wird. Gray und McNaughton (2000, zitiert nach Pawlak & Weyers [3]) unterscheiden die Entstehung von Furcht und Angst. Während ersteres durch Fluchtoder Vermeidungstendenz ausgelöst wird, ergibt sich Angst eher bei einer Annäherungstendenz an die potenzielle Gefahr. Die Käfigposition der Tiere wurde nun dahingehend manipuliert, indem ein Teil oben und ein anderer Teil unten untergebracht wurde. Offensichtlich ist der Unterschied in der Beleuchtung, da die Ratten oben einer wesentlich höheren Intensität an Licht ausgesetzt sind als die unteren (65Lux oben auf Futter vs. 25 Lux unten auf Futter). Es ist anzunehmen, dass sich auch andere Faktoren unterscheiden, diese wurden jedoch nicht zusätzlich gemessen. Dies müsste eventuell nachgeholt werden, stellt sich vielleicht a posteriori die Frage, welche Faktoren genau einen Einfluss hatten. 11 Nach zwei Wochen im Labor wurden die Tiere in dem Offenfeld (Corral) getestet, wobei besonders auf die bereits besprochenen Verhaltensweisen geachtet werden sollte, um so eventuelle Unterschiede zwischen den Gruppen festzustellen. Man könnte erwarten, dass gerade die starke augenscheinliche Beleuchtung oben (63 Lux, ideal sind 30 Lux) eine ständige aversive Reizung auslöst, an die nach einiger Zeit habituiert wird. Dies könnte sich eventuell auch auf andere Reizmodalitäten übertragen. Natürlich könnten daran auch andere Faktoren beteiligt sein, dies gilt es zu determinieren, falls die Vermutung bestätigt werden kann. Auch können Unterschiede innerhalb der Gruppen auftreten, welche auf individuelle Unterschiede schließen lassen. Es ist möglich die Tiere in HOA (hoch angstähnliches Verhalten) und LOA (niedrig angstähnliches Verhalten) einzuteilen, wobei ihre Reaktivität auf neue Reize und Psychomotorik herangezogen wird (Dellu, Piazza, Mayo, LeMoal & Simon, 1996; Ellenbroek & Cools, 2002; Thiel, Müller, Huston & Schwarting, 1999; Pawlak & Schwarting, 2002; zitiert nach Pawlak & Weyers [3]). Jedoch kann man davon ausgehen, dass sich die individuellen Differenzen durch die Randomisierung der Gruppen aufgehoben haben sollten, demzufolge wurde im Rahmen dieser Arbeit auf die doch etwas aufwendige Voraufteilung der Tiere verzichtet. Anschließend bietet es sich an die individuellen Unterschiede auf Konsistenz zu untersuchen, welches ebenfalls von diesem Praktikum nicht vorgenommen wurde. Demzufolge, basierend auf der bereits erwähnten Literatur, vermuteten wir einen Unterschied zwischen den beiden Gruppen (oben und unten). Wir gingen sogar so weit anzunehmen, dass die obere Gruppe weniger angstähnliches Verhalten zeigen würde, da wie bereits beschrieben sie sich eventuell an die eher aversive hohe Lichtintensität und voraussichtlich andere Faktoren gewöhnt haben und sich somit weniger schnell von neuen Reizen verängstigen lassen würde. Schlussfolgernd kann man festhalten, dass diese Arbeit zum Ziel hat herauszufinden, ob die Käfigposition in der Käfighalterung und den damit verbundenen unterschiedlichen Bedingungen einen Einfluss auf das angstähnliche Verhalten der Versuchtiere hat. Sprich: sind die Laborbedingungen von so salienter Natur, dass sie sich verstärkend oder hemmend auf angstrelevantes Verhalten der Tiere auswirken? 12 KAPITEL 1. EINLEITUNG Kapitel 2 Methode 2.1 Stichprobe/Versuchstiere Für den Versuch wurden 24 naive, adulte, männliche Wistar-Laborratten (Lieferfirma: Harlan Winkelmann, Borchen) verwendet. Die Tiere wogen bei ihrer Ankunft zwischen 259,0 und 278,5g (MW:269,9g), was einem Alter von acht Wochen entspricht. In den Käfigen hatten die Versuchstiere freien Zugriff auf Futter und Wasser (mit Salzsäure angereichertes Leitungswasser aus Trinkflaschen). Es erfolgte keine Untersuchung auf etwaige vorherrschende interindividuelle Unterschiede. Die Haltung erfolgte unter reizarmen Standardlaborbedingungen, welche unter anderem einen 12-Stunden-umfassenden Hell-Dunkel-Zyklus (7 bis 19 Uhr) und einen klimatisierten Raum (23◦ C +/- 1,5◦ C) umfassten. Die Tiere wurden drei Tage vor dem angesetzten Testungstermin von 12 Versuchsleitern (2 männlich, 10 weiblich) gehandhabt, wobei jeweils ein Versuchsleiter für zwei Ratten zuständig war. Bei der Testung wogen die Ratten zwischen 313,0 bis 385,0g (MW:343,96g). 2.2 Materialien Die 24 Tiere wurden in 6 Käfigen (Polycarbonatkäfige, Größe 4, Maße B×H×T: 380 × 200 × 590mm, Edelstahldeckel, erhöhte Ausführung) á vier Ratten (Gruppenhaltung) gehalten, welche mit Schildern mit den entsprechenden Tiernummern (2072-2095) zur Identifikation durch die Versuchsleiter versehen waren. Die Ratten hatten freien Zugang zu Futter und Wasser (10ml 32% Salzsäure auf 25000ml Leitungswasser). Die Käfige unterlagen reizarmen standardisierten Laborbedingungen mit einem speziellen Hell-Dunkel Zyklus (7 bis 19 Uhr) und einer konstanten Klimatisierung (23◦ C +/- 1,5◦ C). Die Gewichtserfassung wurde mit einer digitalen Waage durchgeführt und anschließend das Ergebnis in einem standardisierten Tierstammdatenblatt 13 14 KAPITEL 2. METHODE festgehalten. Um das Explorationsverhalten und das damit verbundene Emotionsverhalten zu messen kam das Offenfeld (Corral) zum Einsatz. Bei dem Corral handelt es sich um eine schwarze, oben offene, runde Apparatur aus Hartplastik (Durchmesser 79cm, 50,5 cm hohe Außenwände, vgl. Abb. 2.1), was sich durch seine neutrale Gestaltung gut als Screeningverfahren zur Messung emotionaler Verhaltensweisen und Explorationsverhaltens(Löhn, 2006[2]) eignet. Die Raumbeleuchtung wurde mit Hilfe eines Luxmeters auf 30 Lux eingestellt, diese Technik wurde auch bei der Messung der Lichtintensität der jeweiligen Käfigpositionen (oben unter Futter 63 Lux, oben Mitte Käfigdeckel 28 Lux versus unten unter Futter 25 Lux, unten Mitte Käfigdeckel 2 Lux; jeweils der mittlere Käfig) verwendet. Das Corral wurde durch einen schweren Vorhang (vgl. Abb. 2.1) vom Rest des Raumes abgeschirmt, um eventuelle Störquellen wie zusätzlich eindringendes Licht auszuschalten. Das Corral und der Transportkäfig wurden vorher mit Essigsäure desinfiziert, um so eine standardisierte Ausgangsituation für alle Tiere zu schaffen. Während der Testung wurden die Versuchstiere von einer Videokamera, die direkt über der Apparatur angebracht war (vgl. Abb. 2.1), gefilmt und durch Videokassetten (eine Kassette für je zwei Ratten á 30 Minuten) dokumentiert. Zum Auswerten des aufgenommen Verhaltens wurden Stoppuhren zur Messung der Aufenthaltszeit im Zentrum (Zone B) verwendet und eine Folie mit den eingezeichneten Zonen (A= außen, B= Zentrum) auf den Bildschirm angebracht, um den Zonenwechsel festzuhalten. Um Flüchtigkeitsfehler bei der Messung der schon erwähnten Zonenwechsel und auch des Aufrichtens (Rearing - Verhalten) zu vermeiden, kamen manuelle, mechanische Zähler zum Einsatz. Die erhobenen Daten wurden dann auf einem standardisierten Protokollbogen vom jeweiligen Versuchsleiter eingetragen. 2.3 Versuchsplan Ziel des Versuches war es, herauszufinden, ob Ratten, die in unterschiedlichen Käfigpositionen gehalten werden, sich hinsichtlich ihrer Ängstlichkeit unterscheiden. Folglich sind die unabhängigen Variablen die Unterschiede in den Haltungsbedingungen, die sich aus der Käfigposition ergeben: Luftzusammensetzung, Temperatur, Beleuchtungsintensität, etc. Hierbei wurde das Hauptaugenmerk auf die offensichtlichste und am leichtesten zu messende Variable Beleuchtung gelegt. Als operationalisierte unabhängige Variable wurde die Käfigposition (oben vs. unten) definiert. Die abhängige Variable war die Ängstlichkeit und die operationalisierte abhängige Variable das Verhalten im Corral, d.h. die Anzahl der Zonenwechsel, die Zeit in Zone B 2.3. VERSUCHSPLAN 15 ( innen ), sowie das Aufrichten ( Anzahl Zone A, bzw. Zone B ). Um Aussagen über den Einfluss der Käfigposition machen zu können, wurden die 24 Ratten in zwei Gruppen eingeteilt. Eine Gruppe wurde in den drei Käfigen der oberen Reihe untergebracht, die andere in den drei Käfigen der unteren Reihe. Zur Bestimmung des Helligkeitsunterschiedes wurde in beiden Reihen die Luxzahlen gemessen. In der oberen Reihe unter dem Futter ergab die Messung 63 Lux und auf der Mitte des Käfigdeckels 28 Lux; in der unteren Reihe waren es 25 Lux unter dem Futter bzw. 2 Lux auf der Mitte des Käfigdeckels. ( zum Vergleich: Die Testung im Corral erfolgte unter einer Beleuchtungsstärke von 30 Lux ) 2.3.1 Störvariablen Zur Kontrolle von Störvariablen wurden die Ratten bei ihrer Ankunft zufällig auf die Käfige verteilt. Weiterhin wurden Licht, Temperatur und Luftfeuchtigkeit auf konstantem Niveau gehalten, sowie die Tiere durch mehrmaliges Handling an Menschen und Entnahme aus dem Käfig gewöhnt, so dass als einzige schwierig zu kontrollierende Störvariable der Versuchsleiter zu nennen ist. Um diese in den Griff zu bekommen, wurde jedem der 12 VL aus beiden Gruppen je ein Tier zu gelost, sowie die Versuchsleiter durch Handlingübungen, mit einer nicht an dem eigentlichen Versuch beteiligten Ratte, an den Umgang mit Ratten gewöhnt. Insbesondere wurden die Entnahme aus dem Käfig, das Wiegen der Tiere und der Transport in die Versuchsanordnung geübt. Da die aufgezeichneten Videos von den verschiedenen Versuchsleitern selbst ausgewertet wurden, mussten individuelle Unterschiede möglichst ausgeglichen werden. Dies wurde durch Auswertung eines Beispielvideos ( einer nicht am eigentlichen Versuch beteiligten Ratte ) und anschließende Einigung auf möglichst objektive Zählkriterien erreicht, insbesondere konservatives Zählen der Aufrichtungsvorgänge. Hier ist auch noch zu erwähnen, dass in der Handlingphase am 2. Tag eine Ratte aus der oberen Gruppe mit einer aus der unteren Gruppe vertauscht wurde. Dieses wurde jedoch noch am gleichen Tag bemerkt, so dass die beiden Ratten der anderen Bedingung für jeweils ca. zwei Stunden ausgesetzt waren. Es wurde jedoch entschieden, die beiden Tiere im Versuch zu belassen, da sie zu diesem Zeitpunkt schon etwa zwei Wochen unter den Testbedingungen gehalten wurden und die relativ kurze Zeit in der anderen Umgebung durchaus vernachlässigt werden kann. Alle Ratten wurden ja auch zum Handling aus ihren Käfigen genommen, waren also ohnehin kurzfristig von ihren vorgegeben Käfigpositionen entfernt. 16 2.4 KAPITEL 2. METHODE Versuchsablauf Der Versuch gliederte sich in drei aufeinander folgende Abschnitte, die Gewöhnungsphase im Tierstall, die über einen Zeitraum von zwei Tagen stattgefundene Testung im Corral (jedes Tier wurde nur einmal getestet, vgl. Anhang E) und die anschließende Auswertung der Videobänder. In allen Phasen war ein VL für „seine“ zwei Ratten, eine aus jeder Gruppe, zuständig. 2.4.1 Gewöhnungsphase Die Ratten wurden am 10.11.2006 geliefert und zufällig auf die sechs Käfige, und damit auch auf die beiden Gruppen, verteilt. Danach wurden sie ohne weiteres Treatment im Tierstall belassen. An den den drei Tagen vor der Testung wurden die Ratten von den Versuchsleitern gehandhabt, um sie an die Prozedur der Testung und den dabei notwendigen Kontakt mit Menschen zu gewöhnen. Dazu wurde jeweils eine Ratte aus ihrem Käfig genommen, gewogen und fünf Minuten auf dem Schoß behalten. Dabei ließ man die Ratte explorieren und gewöhnte sie durch mehrmaliges anheben an der Schwanzwurzel an diese, auch im Versuch, verwendete Transportart. 2.4.2 Testung Die eigentliche Testung fand am 24./25.11.2006 statt, wobei jeweils sechs Versuchsleiter 12 Ratten pro Tag testeten. Die Zuteilung der Versuchsleiter auf die Tage erfolgte nicht mehr zufällig, da die zufällige Verteilung der Ratten auf die Versuchsleiter bereits zur Randomisierung ausreichte. Die Versuchsleiter testeten ihre beiden Ratten nacheinander, dabei wurde lediglich ausgelost, mit welcher Ratte begonnen wurde, um einen eventuellen Einfluss der Reihenfolge auszuschließen. Vorbereiten der Versuchsanordnung Vor der Testung musste die Versuchsanordnung nach standardisierten Bedingungen vorbereitet werden. Die Beleuchtung in der Versuchsapparatur wurde mit Hilfe eines Luxmeters auf 30 Lux Weißlicht eingestellt, die Videoanlage wurde mit einem vorher beschrifteten Band bestückt, getestet und gestartet. Neben das Corral wurde ein Identifikationsschild mit dem Versuchskürzel ExPra und der Nummer der ersten Ratte gelegt. Anschließend wurden das Corral und die Transportbox mit verdünnter Essigsäure gereinigt, um standardisierte Versuchsbedingungen zu schaffen. Dann wurde die erste Ratte aus dem Käfig genommen, gewogen und mit dem Transportkäfig vom Tierstall in den Versuchsraum gebracht. Dort wurde die Ratte mit der Schnauze 2.4. VERSUCHSABLAUF 17 Abbildung 2.1: Corral in der Testbox, Licht eingestellt auf die dem Eingang gegenüberliegende Wand gerichtet in die Mitte des Corrals gesetzt. Um möglichst alle Umgebungseinflüsse auszuschließen wurde die Versuchsapparatur mit einem schweren Vorhang verschlossen und anschließend der Versuchsraum verlassen. Nach Ablauf von 30 Minuten wurde die Ratte aus dem Corral genommen und in ihren Käfig zurückgesetzt. Nach dem Reinigen von Corral und Transportkäfig wurde dann der Versuch mit der zweiten Ratte wiederholt. 2.4.3 Videoauswertung Zur Auswertung der Videobänder wurde auf einem Fernsehgerät eine transparente Folie angebracht, auf der die innere und äußere Zone aufgezeichnet waren. Die Auswertung erfolgte in zwei aufeinander folgenden Durchgängen; im Ersten wurden die Anzahl der Zonenwechsel und die Zeit, die sich die Ratte im Zentrum aufhielt, gemessen, im Zweiten die Häufigkeit des Aufrichtens, jeweils separat für die innere und äußere Zone. Zur Messung der Zeit wurde eine elektronische Stoppuhr und zur Zählung der Zonenwechsel und des Aufrichtens mechanische Counter verwendet. Zur einfacheren Handhabbarkeit und auch, um später Aussagen über die Zeit hinweg machen zu können, wurden alle Daten in 5-Minuten-Blöcken erfasst und auf dem Auswertungsbogen notiert. Die Auswertung wurde wie folgt standardisiert: Zuerst wurde der Startpunkt der Auswertung, der Zeitpunkt, an dem die Ratte im Corral losgelassen wurde, gesucht. An dieser Stelle des Bandes wurde der Zähler des Videogerätes auf Null gesetzt, die Wiedergabe wurde dazu pausiert. Anschließend wurden Counter und Stoppuhr auf Null gesetzt und 18 KAPITEL 2. METHODE der Versuchsleiter setzte sich in die Beobachtungsposition. Mit dem starten des Videobandes begann dann die Datenerfassung. Nach jeweils fünf Minuten wurde das Band pausiert und die bis dahin erfassten Daten auf dem Auswertungsbogen notiert. Die Counter bzw. Stoppuhr wurden wieder auf Null gesetzt und die nächsten fünf Minuten ausgewertet, bis von jeder Ratte jeweils die ersten 30 Minuten erfasst waren. Anschließend wurde die Prozedur mit der Videoaufzeichnung der zweiten Ratte wiederholt. 2.5 Datenauswertung Zunächst wurden deskriptive Statistiken erstellt, um einen Überblick über die Mittelwerte und Standardfehler der verschiedenen Variablen zu erhalten. Alle Variablen wurden mit dem Kolmogorov-Smirnoff-Test auf Normalverteilung getestet und anschließend wurden die Zentrumszeit, das Aufrichtverhalten am Rand und die Zonenwechsel mittels Varianzanalyse mit Messwiederholung durchgeführt. Für das Aufrichtverhalten in der Mitte wurde nur für den Gesamtwert (da in den 5-Minuten-Blöcken nicht normalverteilt) ein t-Test für unabhängige Stichproben durchgeführt. Bei allen Tests handelte es sich um zweiseitige Fragestellungen mit einer einheitlich vorgegebenen Irrtumswahrscheinlichkeit α von 5%. (Weitere Details siehe Anhang) Alle deskriptiven und Inferenzstatistiken wurden mit SPSS 11.5 erstellt. Die graphische Aufarbeitung der Ergebnisse, inklusive Mittelwert und Standardfehler, erfolgte mit dem PC-Graphikprogramm Prism 3.0. Kapitel 3 Ergebnisse Nach dem Kolmogorov-Smirnoff Test sind alle erhobenen Variablen, ausgenommen das Aufrichtverhalten in der inneren Zone normalverteilt (für detaillierte Ergebnisse vgl. Anhang C.1). 3.1 Aufenthaltsdauer in der inneren Zone Abbildung 3.1: Aufenthaltszeit in der inneren Zone Betrachten wir zuerst die Aufenthaltsdauer der Ratten in der inneren Zone. Deutlich zu sehen ist das Nachlassen der Aktivität im Laufe des Experiments (p < 0.001), sowie die tendenziell längere Aufenthaltsdauer der Tiere aus der oberen Gruppe, die allerdings nicht signifikant wird (p = 0, 433), vgl. Abb. 3.1. 19 20 3.2 KAPITEL 3. ERGEBNISSE Anzahl der Zonenwechsel Abbildung 3.2: Anzahl der Zonenwechsel Auch an der Anzahl der Zonenwechsel lässt sich die zu Beginn erwartete nachlassende Aktivität der Ratten erkennen (p < 0, 001). Der Unterschied zwischen den beiden Gruppen wird nicht signifikant (p = 0, 315) sondern lässt lediglich eine Tendenz zu mehr Zonenwechseln von Ratten der oberen Gruppe erkennen, vgl. Abb. 3.2. 3.3 Aufrichtverhalten in der äußeren Zone Abbildung 3.3: Aufrichtverhalten äußere Zone Das Aufrichtverhalten ändert sich wie erwartet im Laufe des Versuchs; die Ratten werden 3.4. AUFRICHTVERHALTEN IN DER INNEREN ZONE 21 Abbildung 3.4: Aufrichtverhalten in der inneren Zone weniger aktiv zum Ende hin(p < 0, 001). Der Unterschied zwischen den beiden Gruppen weist eine starke Tendenz zu weniger ängstlichem Verhalten der oberen Gruppe auf, er wird auf dem 5% Niveau gerade nicht signifikant (p = 0, 051), vgl. Abb. 3.3. 3.4 Aufrichtverhalten in der inneren Zone Schon an der Grafik (vgl. Abb. 3.4) wird erkennbar, dass das Aufrichtverhalten im Zentrum starken Schwankungen unterworfen ist, was sich auf die geringe Häufigkeit des Aufrichtens zurückführen lässt. Da für das Aufrichtverhalten im Zentrum keine Normalverteilung vorausgesetzt werden kann, wurde hierfür ein t-Test durchgeführt, der mit einem U-Test abgesichert wurde. Beide ergaben keinen signifikanten Unterschied zwischen den Gruppen (p = 0, 171 für den t-Test, p = 0, 78 für den U-Test); allerdings lässt sich auch hier eine Tendenz zu häufigerem Aufrichten von Tieren der oberen Gruppe erkennen. 22 KAPITEL 3. ERGEBNISSE Kapitel 4 Diskussion Dieser Versuch hatte zur Aufgabe festzustellen, ob sich die Labortiere in den Bedingungen Käfigposition oben, Käfigposition unten, in ihrem angstähnlichen Verhalten voneinander unterscheiden. Die erzielten Ergebnisse können folgendermaßen zusammengefasst werden: 1. Die Ratten aus den Käfigen 1 bis 3, welche sich in der Käfighalterung oben befanden, unterschieden sich nicht signifikant von den Ratten aus den Käfigen drei bis sechs, in der Käfighalterung unten angebracht, in ihrer lokomotorischen Aktivität (Zonenwechsel) innerhalb und zwischen den sechs 5-Minuten–Blöcken. 2. Ebenfalls ergab sich kein signifikanter Unterschied zwischen den beiden Gruppen für den Aufenthalt im Zentrum innerhalb und zwischen den 6 fünf – Minuten – Blöcken. 3. Das Aufrichten im Zentrum erzielte keinen statistisch signifikanten Unterschied zwischen den Gruppen oben und unten auf die Gesamtzeit von 30 Minuten. 4. So zeigte auch das Aufrichten außen keinerlei Signifikanz zwischen den Tieren unten verglichen mit den Tieren oben positioniert innerhalb und zwischen den 6 fünf – Minuten – Blöcken. Zusammen fassend lässt sich festhalten, dass ein statistisch signifikanter Unterschied nicht auffindbar war, die Gruppen sich jedoch tendenziell unterschieden. Das heißt, dass die Tiere aus den oberen Käfigen sowohl im Aufrichtverhalten als auch in ihrer Lokomotorik aktiver waren. Vorherige Studien bezogen sich eher auf den Einfluss von bestimmten Laborbedingungen wie Beleuchtung, Temperatur und Bewegung auf Entwicklung, Stressverhalten und Aktivität im Allgemeinen, nicht aber auf angstähnliches Verhalten. Und doch nahmen wir an, dass sich die Gruppen auf Grund der angeführten vorherigen Ergebnisse(siehe 23 24 KAPITEL 4. DISKUSSION Einleitung), in ihrem angstähnlichen Verhalten voneinander unterscheiden würden. Obwohl unsere Annahme nach Auswertung der Daten statistisch nicht untermauert werden konnte lässt sich eine gewisse Tendenz nicht verleugnen. Die Position in der Käfighalterung und den damit verbundenen unterschiedlichen Bedingungen wie Lichtintensität, Belüftung etc. haben somit wahrscheinlich keinen, oder nur einen sehr geringen Einfluss auf das angstähnliche Verhalten und wir können sie als eventuelle Störvariablen vernachlässigen. Selbstverständlich stellt sich nun die Frage, aus welchen Gründen die Tendenz nicht signifikant nachzuweisen war. Zu nennen wären da zu Beginn die uns schon a priori bekannte Störvariable Versuchsleiter. Insgesamt wirkten an diesem Versuch 12 Versuchsleiter mit, die je 2 Tiere handhabten und testeten. Die zu erwartende Varianz zwischen den Versuchsleitern sollte relativ konstant gehalten werden: • indem ein vorheriges Training mit einer so genannten lebendigen „Übungsratte“ durchgeführt wurde • jeder Versuchsleiter sollte sich möglichst gleich verhalten • die Gewöhnungsphasen und die Testungen wurden durch strickte Abläufe standardisiert Doch lassen sich Unterschiede nicht vermeiden, wie allein schon die Tatsache zeigt, dass jedes Individuum einen für sich speziellen Geruch besitzt und auch anderes Verhalten bei der Stressbewältigung zeigt. Ratten sind sehr empfindliche Tiere und nehmen kleinste Veränderungen im Verhalten wahr, wahrscheinlich wesentlich mehr als menschliche Versuchpersonen wahrzunehmen vermögen. Auch wenn durch das Handling die Ratte sich an ihren jeweiligen Versuchsleiter und vice versa gewöhnen sollte, überwand doch jeder unterschiedlich, oder auch gar nicht, seine Berührungsangst. Ein nervöses, ängstliches Verhalten kann sich auf das Tier übertragen, daher wird hier höchstwahrscheinlich ein Konfundierungseffekt vorliegen; Angst relevantes Verhalten im Corral ist nicht mehr nur auf die Laborbedingungen zurückführbar, sondern auch zum Teil auf den eventuell ängstlichen, nervösen Versuchsleiter. Auch die Auswertung erfolgte durch 12 verschieden Versuchsleiter. Gerade das Erheben des zu beobachtenden Aufrichtverhaltens bereitete vielen Probleme, welche auf die fehlende Erfahrung zurückzuführen sind. Auch hier ist die Konstanthaltung durch die Einigung auf ein besonders konservatives Auswahlverfahren und vorheriges Training durch einen Testlauf, um Varianz möglichst gering zu halten, nicht vollends geglückt, da die Unterschiede zwischen den Individuen nie ganz verschwinden werden und können. Erwähnenswert ist ein Missgeschick der Versuchsleiter, in dem zwei Ratten am Mittwoch, dem 22.11.2006, zwei bzw. drei Tage vor der Testung während der Gewöhnungsphase 25 vertauscht wurden und fälschlicherweise in anderen Käfigen saßen. Ein Tier aus einem oberen Käfig befand sich für ca. zwei Stunden in einem unteren Käfig und andersherum. Wir haben uns entschieden die Tiere und ihre Käfige in der Wertung zu behalten, da diese Situation für nur zwei Stunden bestand und die Tiere sich bis dato auch schon 12 Tage in den Bedingungen oben oder unten befanden. Wir nehmen an, dass eventuelles, bedingungsspezifisches Verhalten schon so weit gefestigt wurde, dass zwei Stunden keinen entscheidenden Einfluss haben sollten. Es bietet sich an, einen Retest anzusetzen, der im Rahmen dieses Versuchs nicht eingeplant wurde. Es wäre wichtig zu messen, wie konsistent das Verhalten ist oder ob es sich verändert je länger die Tiere im Labor bleiben. Ist eine Konstanz vorhanden, sollte das gemessene Verhalten im Offenfeld die gleichen Ergebnisse im Retest erzeugen; dies wäre noch zu erbringen. Bei der Betrachtung der deskriptiven Daten, lässt sich erkennen, dass eine Tendenz in den Mittelwerten in Richtung mehr Aktivität in der Gruppe Käfigposition oben vorhanden ist. Interessanterweise scheint dies unsere a priori erstellte Vermutung zumindest teilweise zu stützen. Dabei sei aber wiederholt angemerkt, dass sich die Mittelwerte statistisch nicht signifikant unterscheiden, auch wenn eine gewisse Tendenz nicht zu verleugnen ist. Gerade diese Tendenz könnte jedoch Anlass zu vertiefenden Studien geben, um festzustellen, ob eine eventuelle Gewöhnung an eher aversive Bedingungen nicht doch zu einem signifikanten Einfluss auf angstrelevantes Verhalten führen könnte. So wäre es ja interessant und für Verhaltenstherapieverfahren aufschlussreich, ob durch eine vorherige lang anhaltende Aussetzung aversiver Reize zu einer Habituation führt, die eventuell zur Folge hat, dass sich das verringerte vermeidende Verhalten auf andere Modalitäten, bzw. Situationen überträgt. Natürlich müssten vorher die speziell als aversiv wahrgenommen Reize experimentell erhoben werden, dass heißt, welche der sich unterscheidenden Faktoren als besonders unangenehm wahrgenommen werden. Abschließend lässt sich sagen, dass der Versuch gezeigt hat wie wichtig es ist etwaige Störvariablen zu identifizieren, umso eine saubere Messung zu gewährleisten. Speziell für diesen Versuch kann man festhalten, dass die Käfigposition im Labor und die daraus resultierenden Einwirkungsfaktoren aus der Laborumwelt, wie Luftfeuchtigkeit, Beleuchtung, etc., keinen statistisch nachweisbaren Einfluss auf das im Corral gemessenen Verhalten hatten. 26 KAPITEL 4. DISKUSSION Literaturverzeichnis [1] Whishaw, Ian Q., & Kolb, Bryan.(2005). The Behaviour of the Laboratory Rat: A Handbook with Tests. Oxford: University Press [2] Löhn, Jeanette. (Diplomarbeit). (2006). Striatale Mikroinjektion bei der Laborratte: Auswirkung des Interleukin-2 auf das Verhalten im Offenfeld Marburg [3] Pawlak, Cornekius R. & Weyers, Peter. (2006). Tiermodelle für Angst und Angststörungen: Ausgewählte Modelle und Ansätze zur Untersuchung indiviueller Differenzen. Psychologische Rundschau, 57(3), 139-153. Göttingen: Hogrefe Verlag. 27 28 LITERATURVERZEICHNIS Anhang A Anleitungen A.1 Handling 5 Minuten pro Tier und Tag Handling-Tag 1 • Laborkittel anziehen (ggf. Atemmaske und Einweghandschuhe) • Tierdatenblatt, Waage, Stoppuhr und eine dicke Schicht Papiertücher bereitstellen • Tier aus dem Käfig nehmen und wiegen, Gewicht im Tierdatenblatt notieren • VL setzt sich auf einen Stuhl, legt sich ausreichend Papiertücher auf den Schoß und transportiert das Tier von der Waage auf den Schoß • Stoppuhr starten • Die ersten 2,5 Minuten das Tier auf dem Schoß schnüffeln und explorieren lassen, VL verhält sich eher passiv, greift nur als Randbegrenzung ein, wenn sich das Tier zu sehr entfernen will • Die restlichen 2,5 Minuten das Tier auch aktiv streicheln und kraulen Handling-Tag 2 • Laborkittel anziehen (ggf. Atemmaske und Einweghandschuhe) • Waage, Stoppuhr und eine dicke Schicht Papiertücher bereitstellen • Tier aus dem Käfig nehmen und wiegen, Gewicht im Tierdatenblatt notieren 29 30 ANHANG A. ANLEITUNGEN • VL setzt sich auf einen Stuhl, legt sich ausreichend Papiertücher auf den Schoß und transportiert das Tier von der Waage auf den Schoß • Stoppuhr starten • Die erste Minute das Tier auf dem Schoß schnüffeln und explorieren lassen, dabei auch aktiv streicheln und kraulen • Innerhalb der restlichen vier Minuten das Tier vier mal vorsichtig an der Schwanzwurzel (nicht an der Schwanzspitze!!!) für jeweils 2-3 Sekunden hochheben und damit an den Griff gewöhnen Handling-Tag 3 • Laborkittel anziehen (ggf. Atemmaske und Einweghandschuhe) • Waage, Stoppuhr und eine dicke Schicht Papiertücher bereitstellen • Tier aus dem Käfig nehmen und wiegen, Gewicht im Tierdatenblatt notieren • VL setzt sich auf einen Stuhl, legt sich ausreichend Papiertücher auf den Schoß und transportiert das Tier von der Waage auf den Schoß • Stoppuhr starten • Das Tier auf dem Schoß schnüffeln und explorieren lassen, dabei auch aktiv streicheln und kraulen. Insgesamt fünf mal vorsichtig an der Schwanzwurzel für jeweils 2-3 Sekunden hochheben und damit an den Griff gewöhnen A.2 Verhaltenstestung Corral - Ablauf Vorbereitung im Verhaltenslabor • Video einlegen, Probeaufnahme zu Beginn des Tages und bei jeder neuen Videokassette • Schilder mit TierNr, Name des Versuchs und Datum vorbereiten • Beide Hinweisschilder an den Türen (Außentür & Verhaltenslabor) umdrehen, Licht im Vorraum ausschalten, Telefonhörer aushängen • Testbedingungen im Labor schaffen – Corral-Position A.2. VERHALTENSTESTUNG CORRAL - ABLAUF 31 – Raumbeleuchtung ausschalten, weißes Licht über dem Corral einschalten, mit Hilfe des Luxmeter und des Drehreglers auf der linken Seite 30 Lux einstellen (Licht muss zuvor mindestens 10 Minuten eingeschaltet gewesen sein) – Corral mit Essig-Säure-Lösung reinigen • Schild mit TierNr sichtbar neben dem Corral positionieren und Video einschalten Testung: • Kleinen Transportkäfig mit Essigsäure-Lösung säubern und in den Tierstall stellen • Gruppenkäfig auf den Tisch stellen • Ratte aus dem Gruppenkäfig nehmen, wiegen und Gewicht im Tierdatenblatt notieren, Ratte im Transportkäfig zum Verhaltenstest transportieren • Ratte in die Mitte des Corrals setzen und sich im Anschluss daran zügig entfernen, Vorhang zuziehen • Leise rausgehen, Tür schließen und Stoppuhr auf 30 min stellen Nach jeder Testung: • Tier aus dem Corral nehmen, im Transporttkäfig zurück in den Tierstall und dort wieder in den Gruppenkäfig setzen • Corral reinigen, neues Schild bereitlegen, evtl. Video wechseln Nach Ende des Versuchstages: • Endreinigung und Aufräumen • Hinweisschilder an den Türen umdrehen und Telefonhörer einhängen 32 ANHANG A. ANLEITUNGEN Anhang B Deskriptive Statistiken Abbildung B.1: Mittelwerte und Standardabweichungen aller Variablen 33 34 ANHANG B. DESKRIPTIVE STATISTIKEN Abbildung B.2: Mittelwerte und Standardabweichungen nach Gruppen, Tabelle 1 35 Abbildung B.3: Mittelwerte und Standardabweichungen, Tabelle 2 36 ANHANG B. DESKRIPTIVE STATISTIKEN Anhang C Detaillierte Inferenzstatistiken C.1 Kolmogorov-Smirnov-Anpassungstest Abbildung C.1: KS-Test Aufenthalt innere Zone Abbildung C.2: KS-Test Aufrichtverhalten innere Zone C.2 ANOVA, t-Test, U-Test 37 38 ANHANG C. DETAILLIERTE INFERENZSTATISTIKEN Abbildung C.3: KS-Test Aufrichtverhalten äußere Zone Abbildung C.4: KS-Test Zonenwechsel Abbildung C.5: KS-Test alle Variablen 30 Min. Blöcke C.2. ANOVA, T-TEST, U-TEST Abbildung C.6: KS-Test alle Variablen, 15 Min. Blöcke Abbildung C.7: ANOVA Aufenthalt innere Zone, Zeit Abbildung C.8: ANOVA Aufenthalt innere Zone, Gruppen 39 40 ANHANG C. DETAILLIERTE INFERENZSTATISTIKEN Abbildung C.9: ANOVA Zonenwechsel, Zeit Abbildung C.10: ANOVA Zonenwechsel, Gruppen Abbildung C.11: ANOVA Aufrichtverhalten äußere Zone, Zeit C.2. ANOVA, T-TEST, U-TEST Abbildung C.12: ANOVA Aufrichtverhalten äußere Zone, Gruppen Abbildung C.13: Aufrichtverhalten innere Zone, t-Test Abbildung C.14: Aufrichtverhalten innere Zone, U-Test 41 42 ANHANG C. DETAILLIERTE INFERENZSTATISTIKEN Anhang D Standardisierter Auswertungsbogen Abbildung D.1: Standardisierter Auswertungsbogen 43 44 ANHANG D. STANDARDISIERTER AUSWERTUNGSBOGEN Anhang E Terminplan Corral-Testung Freitag, 24.11.2006 Uhrzeit Name 8:15 - 9:45 Uhr Katrina Cebulla Ratte oben“ ” 2077 Ratte unten“ ” 2086 9:45 - 11:15 Uhr Antonius Meier 2081 2094 11:15 - 12:45 Uhr Sabine König 2082 2093 12:45 - 14:15 Uhr Eugen Wassiliwizky 2083 2090 14:15 - 15:45 Uhr Alexandra Nadler 2078 2089 15:45 - 17:15 Uhr Andrea Rückels 2073 2088 Samstag, 25.11.2006 Uhrzeit Name 8:15 - 9:45 Uhr Kati Trümmer Ratte oben“ ” 2080 9:45 - 11:15 Uhr Nadine Weber 2076 2092 11:15 - 12:45 Uhr Marie-Luise Müller 2075 2087 12:45 - 14:15 Uhr Christina Rakel 2072 2091 14:15 - 15:45 Uhr Katharina König 2079 2085 15:45 - 17:15 Uhr Stefanie Werning 2074 2084 45 Ratte unten“ ” 2095