BENESSERE ANIMALE E ALCUNI
CAMPI DI APPLICAZIONE
Davide Barbetta
Medico veterinario designato Università degli Studi di Trieste e
Centro di Biomedicina Molecolare (CBM)
[email protected]
Trieste, 14 - 20 settembre 2016
BENESSERE ANIMALE: PRINCIPI GENERALI E VALUTAZIONE
PRATICA DEL BENESSERE
Come nell’uomo, vi è oggi consenso nel ritenere che il
benessere animale (BA) è basato su un buono stato di
salute fisica e mentale
Ci sono diverse ragioni che evidenziano l’importanza
di garantire il BA
1. Etiche: gli animali da laboratorio sono esseri
senzienti
2. Scientifiche: “Good welfare = Good science
3. Legislative
BENESSERE ANIMALE: PRINCIPI GENERALI E VALUTAZIONE
PRATICA DEL BENESSERE
Il benessere animale
aspetto complesso:
non comprende solo lo stato di salute dell’animale
ma anche una condizione di benessere vista in una
dimensione psicologica.
La sua compromissione non deriva solo
dall’infliggere ciò che è spiacevole, ma anche nel
negare ciò che è piacevole.
BENESSERE ANIMALE: PRINCIPI GENERALI E VALUTAZIONE
PRATICA DEL BENESSERE
Un impatto sul benessere animale può essere una
conseguenza dell’utilizzo sperimentale o
dall’implementazioni di condizioni di stabulazione
che non soddisfano le esigenze degli animali
BENESSERE ANIMALE: PRINCIPI GENERALI E
VALUTAZIONE PRATICA DEL BENESSERE
Una definizione di Welfare è quello delle 5 libertà
sviluppato dal Farm Animal Welfare Council
(1979):
1. Libertà dalla sete e dalla fame:accesso ad acqua
fresca e cibo per mantenere un pieno stato di salute
2. Libertà dalla paura e dal distress: garantendo
condizioni e trattamenti che evitano la sofferenza
mentale (es. training degli animali al fine di
cooperare nelle procedure)
BENESSERE ANIMALE: PRINCIPI GENERALI E VALUTAZIONE
PRATICA DEL BENESSERE
3. Libertà dal disagio fisico e termico: fornendo un
appropriato ambiente di stabulazione (es. rifugi per
controllare il microambiente)
4. Libertà dal dolore, dal danno e dalla malattia
Prevenzione, diagnosi (riconoscere i segni di dolore e
malattia) e cura (trattamenti)
5. Libertà di esprimere il comportamento tipico della
specie
Arricchimento ambientale
BENESSERE ANIMALE: PRINCIPI GENERALI E VALUTAZIONE
PRATICA DEL BENESSERE
La tutela del BA non è focalizzata unicamente
sulla riduzione delle condizioni negative (es.
riconoscimento del dolore), ma anche sui segni
positivi del BA (Positive Welfare) che
dovrebbero essere considerati nella valutazione
generale del benessere.
BENESSERE ANIMALE: PRINCIPI GENERALI E VALUTAZIONE
PRATICA DEL BENESSERE
Esempi di comportamenti che indicano una
condizione positiva di benessere:
1.Grooming
2.Livelli di attività normale, curiosità e interesse
nell’esplorazione
3.Interazioni sociali con i conspecifici (allogrooming)
4.Gioco
I segni positivi di benessere variano in modo
considerevole, con la specie (conoscenze limitate per
diverse specie), il ceppo, l’esperienze individuali e il
temperamento dell’animale.
BENESSERE ANIMALE: PRINCIPI GENERALI E VALUTAZIONE
PRATICA DEL BENESSERE
Valutazione del BA:
Considerare la specie (disponibilità di maggiori
indicatori di benessere per alcune specie rispetto ad
altre), il ceppo (è possibile che ci siano delle
differenze tra i ceppi sia nel comportamento normale
che in risposta alla sofferenza) utilizzati negli studi.
Animali geneticamente modificati, con caratteristiche
fenotipiche non sempre prevedibili, richiedono una
maggiore attenzione nella valutazione del BA
BENESSERE ANIMALE: PRINCIPI GENERALI E VALUTAZIONE
PRATICA DEL BENESSERE
Diversamente dall’uomo, il benessere non può essere
valutato chiedendo indicazione verbali agli animali.
Indicatori di benessere:
a) Condizione comportamentale:l’analisi
comportamentale è complessa e comprende la
valutazione di un ampio range di comportamenti
che dipendono dalla specie e dalla situazione
Spendere tempo ad osservare gli animali e
familiarizzare con il loro pattern comportamentale
BENESSERE ANIMALE: PRINCIPI GENERALI E VALUTAZIONE
PRATICA DEL BENESSERE
Il riconoscimento delle alterazioni
comportamentali può comportare delle difficoltà
Alcuni animali, in particolar modo le specie preda,
possono mascherare il dolore (evitano di
manifestare un’anormale attività per ridurre il
rischio di predazione), i segni di dolore possono
essere molto sottili e sono maggiormente attivi
durante la fase di buio (osservazioni più difficili)
BENESSERE ANIMALE: PRINCIPI GENERALI E VALUTAZIONE
PRATICA DEL BENESSERE
Il disturbo provocato dalle procedure di
mantenimento (cambio gabbie) ha un effetto sul
comportamento e sulla fisiologia
Ad. es. nel ratto dopo il cambio, il comportamento
di esplorazione, l’utilizzo dei rifugi e i parametri
cardio-vascolari aumentano significativamente e
possono richiedere fino a 2 ore per ritornare ai
livelli base con possibile mascheramento degli
indicatori di benessere
Controllo degli
animali 1 o 2 ore dopo le procedure di
stabulazione
ESEMPI CHE POSSONO INDICARE PROBLEMI DI SALUTE E/O DI BENESSERE
Inattività o letargia
Iperattività
Aggressione
Andatura anormale
Ridotto comportamento esploratorio
Ridotto utilizzo di materiali all’interno della gabbia (es. materiale per la nidificazione)
Isolamento sociale
Falsa cifosi
Atassia
Paresi e paralisi
BENESSERE ANIMALE: PRINCIPI GENERALI E VALUTAZIONE
PRATICA DEL BENESSERE
Indicatori di benessere
b) Condizione fisica (valutazione rapida, non
invasiva, l’animale può anche essere esaminato
visivamente senza rimuoverlo dalla gabbia)
molti dei segni sono di natura generale e possono non
essere specifici di un data patologia
campanello di allarme
consultare il
veterinario
ESEMPI
DI MONITORAGGIO DELL’ASPETTO FISICO
Regione corporea
osservazione
Testa
La testa è inclinata costantemente su un lato ?
Occhi
Gli sono infossati o sporgenti ?
Ci sono secrezioni anormali o croste ?
Ci sono segni di cromodiacrorrea (lacrime
rosse) ?
Naso
Ci sono secrezioni o croste ?
Denti
I denti sono eccessivamente cresciuti o
danneggiati ?
Corpo
Emaciato, magro ?
Ci sono masse ?
Sono presenti ferite da morso
La forma del corpo è asimmetrica ?
Pelo
Il pelo è opaco, arruffato ?
Ci sono aree con perdita di pelo ?
Anogenitale
Ci sono segni di prolasso rettale o vaginale ?
Respiro
L’animale respira in modo rumoroso o
difficoltoso
BENESSERE ANIMALE: PRINCIPI GENERALI E VALUTAZIONE
PRATICA DEL BENESSERE
Valutazione della condizione corporea attraverso il Body
condition scoring (attraverso la vista e la palpazione digitale
regione sacrale), metodo rapido, semplice e attendibile per
valutare lo stato di salute:
Punteggio da 1 a 5
3 condizione ottimale,
1 stato emaciato
5 condizione di obesità
BENESSERE ANIMALE: PRINCIPI GENERALI E VALUTAZIONE
PRATICA DEL BENESSERE
Il peso corporeo è comunemente utilizzato come un
indicatore di BA. E’ influenzato da età, sesso, stato
riproduttivo, crescita tumorale, organomegalia,
accumulo di fluidi e pertanto la misura del peso
dovrebbe essere confrontata con un appropriato
controllo (es. appaiamento per età e sesso)
Il peso corporeo è un criterio implementato negli
humane endpoints
Roditori perdita di peso pari
al 20 % è un criterio per l’eutanasia
BENESSERE ANIMALE: PRINCIPI GENERALI E VALUTAZIONE
PRATICA DEL BENESSERE
Indicatori di benessere associati al protocollo
sperimentale
Effetti avversi previsti e realizzazione di indicatori a
misura dello studio
Es. Laparatomia nei roditori
dolore (ferita
chirurgica)
perdita di peso, mancanza di
grooming (indicatori generali)
pressione
dell’addome (belly-press) sulla lettiera (indicatore
specifico comportamentale in relazione alla
procedura)
.
BENESSERE ANIMALE: PRINCIPI GENERALI E VALUTAZIONE
PRATICA DEL BENESSERE
Gli affetti avversi sperimentali e i relativi
indicatori possono essere in alcuni casi non
prevedibili
Test di nuovi composti o
creazione di nuovi modelli geneticamente
modificati
studio pilota
BENESSERE ANIMALE: PRINCIPI GENERALI E VALUTAZIONE
PRATICA DEL BENESSERE
Oltre agli scoring sheet, è fondamentale
da una prospettiva di BA definire
chiaramente i punti di intervento
(humane endpoints) per ogni progetto
presenza di segni chiave che richiedono
un intervento (uscita dell’animale dalla
procedura, eutanasia)
BENESSERE ANIMALE: PRINCIPI GENERALI E VALUTAZIONE
PRATICA DEL BENESSERE
D.Lgs 267/14
Schema di presentazione di un progetto di ricerca ai
sensi dell’art. 31 (Allegato VI)
Punto 24. Effetti avversi e misure per ridurre,
evitare, attenuare qualsiasi forma di sofferenza per
l’animale dalla nascita alla morte (Indicare se questi
effetti possono essere ridotti e/o annullati con la
somministrazione di analgesici o altri farmaci e in
caso contrario, perché ciò non è possibile)
BENESSERE ANIMALE: PRINCIPI GENERALI E VALUTAZIONE
PRATICA DEL BENESSERE
Valutazione pratica del BA
1. Osservazione: quando possibile, una sola
persona o un numero ristretto di individui.
Aumenta l’attendibilità e consente
all’osservatore di seguire la progressione
delle condizioni dell’animale in modo più
accurato. Animali sono capaci di riconoscere
le persone e beneficiano dal contatto con un
operatore familiare rispetto ad uno estraneo
BENESSERE ANIMALE: PRINCIPI GENERALI E VALUTAZIONE
PRATICA DEL BENESSERE
Osservazione da una certa distanza
Valutazione del comportamento senza provocare
nessuna risposta dell’animale a seguito
dell’apertura della gabbia
Aumenta la
possibilità di osservare comportamenti non
provocati
Isolamento sociale (indicatore di negativo di
benessere) Gioco, foraggiamento o
allogrooming (indicatori positivi di benessere)
BENESSERE ANIMALE: PRINCIPI GENERALI E VALUTAZIONE
PRATICA DEL BENESSERE
Osservare ravvicinata
si osserva la
costruzione e natura del nido, presenza di
sangue o feci anormali, alterata frequenza di
movimenti opercolari nei pesci, comportamento
di fuga negli anfibi
2. Apertura della gabbia
un’osservazione più accurata
per
BENESSERE ANIMALE: PRINCIPI GENERALI E VALUTAZIONE
PRATICA DEL BENESSERE
3. Manipolazione dell’animale
si valuta
peso corporeo, condizione corporea, idratazione,
misura delle masse tumorali, natura
dell’interazione (valutare se l’animale risponde
in modo normale)
Attenzione! La manipolazione è stressante per
gli animali, soprattutto se questi non sono
abituati, dolorosa (chirurgia) o dannosa (pesci e
anfibi presi non correttamente)
BENESSERE ANIMALE: PRINCIPI GENERALI E VALUTAZIONE
PRATICA DEL BENESSERE
Flusso comunicativo in caso di problemi legati al BA
Stabularisti
Responsabile del progetto
Tecnici stabularisti
Responsabile del BA
Responsabile del BA
veterinario designato
IL PRINCIPIO DELLE 3 R E IL BENESSERE ANIMALE
Principio delle 3 R :
Sostituire (Replace)
Ridurre (Reduce)
Perfezionare (Refine)
Enunciato da Russel e Burch nel 1959 nel The
Principles of humane
Experimental Technique
Attualmente il principio è universalmente accettato nella
ricerca animale (inclusione
delle 3 R nelle leggi
multinazionali, regolamenti e
linee guida)
IL PRINCIPIO DELLE 3 R E IL BENESSERE ANIMALE
D.Lgs 26/14 Riferimento esplicito al principio
Art. 1 Oggetto e ambito di applicazione
a) la sostituzione, la riduzione dell’uso di
animali nelle procedure e il perfezionamento
delle tecniche di allevamento, di alloggiamento,
di cura e di impiego degli animali nelle
procedure
Art. 26 Compiti dell’organismo preposto al
benessere degli animali lettera
IL PRINCIPIO DELLE 3 R E IL BENESSERE ANIMALE
b) consiglia il personale nell’applicazione del
principio della sostituzione, della riduzione e del
perfezionamento, lo tiene informato sugli sviluppi
tecnici e scientifici ….
f) segue lo sviluppo e l’esito dei progetti di ricerca
tenendo conto degli effetti sugli animali utilizzati
nonché individuando e fornendo consulenza su
elementi che contribuiscono ulteriormente ai
principi della sostituzione, della riduzione e de
perfezionamento
IL PRINCIPIO DELLE 3 R E IL BENESSERE ANIMALE
Art. 31 Autorizzazione dei progetti
4. Valutazione tecnico-scientifica tiene conto :
……
r) della presenza di personale con competenze
specialistiche nei seguenti ambiti:
settori di applicazione scientifica in cui gli
animali saranno utilizzati, con particolare
riguardo alla realizzazione della sostituzione,
della riduzione e del perfezionamento;
IL PRINCIPIO DELLE 3 R E IL BENESSERE ANIMALE
Art. 37 Approcci alternativi
1. Il Ministero promuove lo sviluppo e la ricerca
di approcci alternativi, idonei a fornire lo stesso
livello o un livello più alto d’informazione di
quello ottenuto nelle procedure che usano
animali, che non prevedono l’uso di animali o
utilizzano un minor numero di animali o che
comportano procedure meno dolorose,…
IL PRINCIPIO DELLE 3 R E IL BENESSERE ANIMALE
Nella fase di ideazione di un progetto di ricerca è
importante applicare le 3 R in tutte le fasi sperimentali
al fine di ridurre la potenziale sofferenza inflitta agli
animali e allo stesso tempo massimizzare la possibilità
di ottenere dei benefici scientifici
DOMANDE ?????
1. Sostituzione
E’ possibile ottenere lo stesso
beneficio scientifico sostituendo l’animale in parte o in
toto con un metodo in vitro o è fattibile l’impiego di
una specie animale con basso sviluppo neurologico ?
IL PRINCIPIO DELLE 3 R E IL BENESSERE ANIMALE
2.Riduzione E’ possibile utilizzare un minor numero di
animali attraverso il miglioramento del disegno
sperimentale, impiegando il maggior numero di tessuti
da ciascun individuo ?
3. Perfezionamento
E’ possibile modificare il disegno
sperimentale per diminuire la potenziale sofferenza
animale, ad es. migliorando la tecnica chirurgica o
riducendo il volume o la frequenza di somministrazione
di un composto ?
IL PRINCIPIO DELLE 3 R E IL BENESSERE ANIMALE
SOSTITUZIONE: Metodi biologici e non
-assoluto (animale non viene utilizzato in nessuna
fase sperimentale)
-relativo(es.
sostituzione di un mammifero con un
animale più basso nella scala filogenetica)
IL PRINCIPIO DELLE 3 R E IL BENESSERE ANIMALE
Es. Colture cellulari con sviluppo di modelli
cellulari in sistemi tridimensionali (modelli 3
D), test su organismi a basso sviluppo
neurologico (Zebrafish, Caernohabditis
elegans), esseri non senzienti (batteri
valutazione della genotossicità) genomica
funzionale, sistemi in silicio, modelli
computazionali (struttura molecolare in
relazione all’attività biologica)
IL PRINCIPIO DELLE 3 R E IL BENESSERE ANIMALE
RIDUZIONE: Quando gli animali non possono essere
sostituiti, è richiesta un appropriata pianificazione del
disegno sperimentale per ottenere dati attendibili con
il minor numero di individui e per la scelta idonea
degli animali
Dati preliminari in vitro (es. prove di citossicità per
determinare la dose appropriata da testare sugli
animali)
Appropriati metodi statistici
IL PRINCIPIO DELLE 3 R E IL BENESSERE ANIMALE
Animali
utilizzo di topi e ratti inbreed
consente una minore variazione nella risposta ad
un dato trattamento e richiede, pertanto, un
numero più piccolo di animali.
Tecniche di in vivo imaging
acquisizioni di
immagini, con procedure non invasive, permette di
fare studi longitudinali, valutare tutte le fasi di una
malattia e anche monitorare l’effetto di una terapia
con una riduzione del numero di animali necessari
IL PRINCIPIO DELLE 3 R E IL BENESSERE ANIMALE
IL PRINCIPIO DELLE 3 R E IL BENESSERE ANIMALE
Studi pilota: (studi preliminari su piccola scala
necessari per gli studi definitivi)
consente di ridurre il numero di animali nello studio
definitivo:
1. regime di somministrazione più appropriato
di un composto
2. natura, incidenza, severità e tempi di effetti dannosi
e come possono evitati o affrontati
IL PRINCIPIO DELLE 3 R E IL BENESSERE ANIMALE
PERFEZIONAMENTO Non solo affinamento
delle procedure sperimentali, per ridurre o
eliminare la sofferenza animale,ma anche
migliorare la vita degli animali, quindi
migliorare il benessere, durante tutte le
fasi di stabulazione dalla nascita alla
morte
Maggiore impatto sul benessere animale
IL PRINCIPIO DELLE 3 R E IL BENESSERE ANIMALE
Esempi
1. Riconoscimento del dolore e utilizzo di analgesici
(analgesia multimodale)
2. Implementazione degli humane enpoints
evitare
sofferenze inutili agli animali
3. Arricchimento ambientale appropriato alla specie
4. Training degli animali per minimizzare lo stress e la
paura dovuto alla contenzione
presa del topo
non attraverso la coda, motivo di ansia, ma attraverso
la congiunzione delle mani o con un tubo
(arricchimento)
IL PRINCIPIO DELLE 3 R E IL BENESSERE ANIMALE
Nei roditori riduzione dello stress nel cambio gabbie
attraverso il trasferimento del nido.
Identificazione: metodi che consentono sia
l’identificazione dell’animale che la raccolta di tessuti
per la genotipizzazione (ear notch e taglio della
falange distale nei roditori)
Tecniche chirurgiche evolute
es. nel topo accesso
transcervicale per l’impianto di embrioni nell’utero
no necessaria una laparotomia e le potenziali
complicanze post-operatorie
Metodi di eutanasia umanitari e consoni alla
specie
IL PRINCIPIO DELLE 3 R E IL BENESSERE ANIMALE
Interrelazioni fra le tre R
situazioni in
cui una delle R può avere un impatto sulle
altre
sostituzione di una specie
(mammifero) con un’altra a minor sviluppo
neurologico (invertebrato)
sostituzione che comporta un
perfezionamento, minore sofferenza imposta
all’animale alternativo
IL PRINCIPIO DELLE 3 R E IL BENESSERE ANIMALE
Autorità competente
In Europa nel 2011 è stato istituito il:
laboratorio di referenza per i test alternativi agli animali
(ECVAM= Europe centre for the validation of alternative
method)
Missione:
diffondere e promuovere i test alternativi, di ricerca, di
validazione, sviluppo di database di riferimento,
coordinare nel contesto europeo la fattibilità dei test in
differenti campi: farmaci, vaccini, dispositivi medici,
prodotti agricoli e prodotti cosmetici
IL PRINCIPIO DELLE 3 R E IL BENESSERE ANIMALE
Principali attività dell’ ECVAM: tossicità,
carginogenecità, ecotossicità
Centri di referenza nazionali punto di contatto con
ECVAM
D.Lgs 26/14 ha istituito il centro di
referenza nazionale per i metodi alternativi con sede
IZPS di Brescia Si pone come punto di riferimento
per ECVAM con la missione di diffusione, formazione
e sviluppo dei metodi alternativi
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
DL.gs 26/ 14
Allegato III
Requisiti per gli stabilimenti e per la cura e la
sistemazione degli animali
b) Arricchimento
Tutti gli animali dispongono di spazio
sufficientemente complesso che consenta loro di
esprimere un ampio repertorio di comportamenti
normali. Essi dispongono di un certo grado di
controllo e di scelta rispetto al proprio ambiente
per ridurre comportamenti indotti da stress.
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Gli stabilimenti mettono in atto tecniche adeguate
di arricchimento per ampliare la gamma di attività a
disposizione degli animali e aumentare la loro
capacità di risposta tra cui l'esercizio fisico, il
foraggiamento e le attività di manipolazione e
cognitive adeguate alle specie interessate.
L'arricchimento ambientale offerto negli alloggiamenti
e' adattato alle specie e alle esigenze individuali
degli animali. Le strategie di arricchimento negli
stabilimenti sono riviste e aggiornate periodicamente.
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Varie definizioni di Arricchimento ambientale, ma
l’obiettivo è quello di migliorare il BA modificando il
microambiente
“un principio di allevamento che cerca di migliorare
la qualità della cura degli animali in cattività,
individuando e fornendo gli stimoli ambientali
necessari per un ottimale benessere psicologico e
fisiologico” Shepherdson (1998)
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
“un
metodo per migliorare il benessere animale
fornendo agli animali stimoli sensoriali e motori,
attraverso strutture e risorse che facilitano
l’espressione di comportamenti tipici delle specie e
promuovere il benessere psicologico attraverso
l’esercizio fisico, le attività di manipolazione e le
sfide cognitive in accordo con le caratteristiche
specie-specifiche” Care and Use of Laboratory
Animal (2011)
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Alcuni autori al fine di fornire una guida sulla
diversità dei bisogni di arricchimento lo hanno
suddiviso in sottocategorie: sociale (diretto o
indiretto, conspecifici o altre specie
uomo),
occupazionale, fisico o strutturale (complessità),
sensoriale (visivo, olfattorio, tattile) e nutrizionale
(Bloomsmith 1991-Young 200)
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Le condizioni standard di stabulazione forniscono un
ambiente limitato rispetto quello naturale (complesso
e ricco di stimoli)
I dati acquisiti dimostrano chiaramente come un
ambiente “sterile”, che non tiene conto della storia
naturale dell’animale, può portare ad alterazioni
nello sviluppo, nella fisiologia e nel comportamento.
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Tutti gli ambienti, compreso quello naturale, includono dei
fattori di stress
In natura gli animali hanno evoluto meccanismi di
adattamento (comportamentali, ormonali, immunitari)
agli stress
In cattività se l’ambiente “sterile” non consente adeguate
risposte di adattamento o risposte esagerate
Stress
rottura dell’omeostasi
distress
Es. topo (TNZ 26 – 34 °C)
Stabulato 20-24° + nido = Benessere
Stabulato 20-24° senza nido = stress
L’AB da agli animali la possibilità di un certo grado di
controllo del loro ambiente che consente di far fronte
meglio alle condizioni stressanti
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Gli animali in natura ricercano il cibo, costruiscono il
nido, difendono il proprio territorio e socializzano.
In condizioni di laboratorio gli individui possono non
avere o hanno una minore possibilità di manifestare tali
comportamenti questo influisce sul benessere e la
fisiologia degli animali.
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Essenziale modificare l’ambiente di laboratorio al fine di
consentire agli animali di esprimere un’ ampio range di
comportamenti naturali.
In tutte le specie le strategie di AB devono permettere la
socializzazione, l’esplorazione, la possibilità di
nascondersi, l’accesso ad oggetti manipolabili.
Microambiente stimolante
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
L’AB non solo promuove un comportamento normale,
ma anche riduce i comportamenti anormali, come le
stereotipie, l’eccessiva aggressività e i danni autoinflitti.
Stereotipie: comportamenti ripetitivi causati da
frustrazione o disfunzioni del SNC
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Roditori
stereotipie
Topi
Barbering, aumento di aggressività
(ferite o morte), morsicatura delle sbarre della
gabbia, salti ripetuti nell’angolo della gabbia,
movimenti in circolo
Ratti
descritti pochi comportamenti
stereotipati: morsicatura delle sbarre della gabbia,
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI
SUGLI ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Barbering (tricotillomania)
disordine
complesso (dominanza, background genetico,
dieta, noia) più frequente nelle femmine può
essere osservato in tutti i ceppi di topi e ratti,
ma i topi C57BL/6 sono particolarmente proni
a questo problema
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI
SUGLI ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Generalmente un solo individuo (barber) che
esprime tale comportamento verso i
conspecifici
comune manifestazione è la perdita delle
vibrisse e dei peli del muso e del dorso, ma
anche autoinflitto (regione dell’addome)
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
foto
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Si è dibattuto, specialmente per il topo e il
ratto, se la domesticazione e l’inbreeding
hanno cambiato il comportamento dei roditori
da laboratorio, arrivando ad affermare che
non necessitano più di molte delle
caratteristiche ambientali che sono
importanti per gli animali in natura.
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Se non è in discussione che i roditori, come tante
altre specie, possono adattarsi bene alle
condizioni di laboratorio, questo non significa
che le similarità fra roditori tenuti in
laboratorio e quelli in natura possono essere
ignorate
i roditori sono stati tenuti
cattività per almeno un secolo e nonostante
questo essi mantengono molte delle loro
caratteristiche naturali e istintive dei loro
progenitori selvatici
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Molti studi (topo, ratto e coniglio) hanno
mostrato che il comportamento naturale è innato
nonostante la domesticazione (comportamento
sociale e antipredatorio, l’ordine gerarchico,
costruzione del nido)
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Nella valutazione dell’AB, ci sono tre importanti aspetti da
considerare:
1. Animale
soddisfare le esigenze della specie e del
ceppo
migliora il BA? o può causare effetti
indesiderati (sostanze tossiche, estremità taglienti,
aggressività, stress, paura o ansia) ?
2. Aspetto scientifico
può avere un impatto sulla
validità dei dati sperimentali ?
3. Costi
disponibilità di risorse finanziarie?
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
NON UTILIZZARE FORME DI AB IN MODO
CASUALE NELLA SPERNZA CHE L’ANIMALE
NE POSSA TRARRE UN BENEFICIO
La strategia di successo nell’ambito dell’AB è il lavoro
di squadra tra veterinario, responsabile del progetto,
responsabile del benessere animale, tecnici di
stabulario e stabularisti.
L’implementazione dell’AB è un processo dinamico:
letteratura, altri stabilimenti, convegni,
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Valutazione dell’AB
1. Analisi del comportamento (nel modo più
obiettivo possibile uno dei metodi più utilizzati è
l’etogramma: elenco di comportamenti e il tempo
che l’animale utilizza per le differenti attività ).
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
2. test di preferenza: scelta fra due o più
ambienti, gabbia standard versus gabbia
arricchita o due tipi di arricchimento. La
preferenza dell’animale è un’importante via per
valutare l’AB (visto che la scelta fatta
dall’animale indica ciò che realmente vuole)
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
3. Test di motivazione: consente di rilevare
quanto è importante avere l’opzione preferita
l’animale sceglie “pagando un prezzo”
(es. sollevare una barriera fisica pesante, per
avere acceso a qualcosa che vuole )
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Una volta accertato che l’AB rappresenta un beneficio
per l’animale bisogna considerare il danno fisico e il
possibile impatto sui dati sperimentali
Documentato un caso
coniglio NZW arricchito con
una palla di plastica vuota con fori sulla superficie
per l’attività ludica Intrappolamento degli incisivi
nei fori della palla
Topi nudi atimici arricchiti con materiale a base di
cotone
congiuntivite dopo 2 settimane di
esposizione
animali senza ciglia
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Danno
Potenziale presenza di estrogeni naturali
in differenti tipi di legno
Uno studio ha dimostrato che la carta velina può essere un
fattore di confondimento per studi sull’asma allergico nei topi
Balb/c (aumento, rispetto agli animali senza arricchimento,
del numero totale di cellule, numero di eosinofili e la
concentrazione di IL-13)
Topi arricchiti con batuffoli di cotone
danno epatico e
induzione del gene P4501A1 (cyp1A1)
danno osservato
generalmente all’esposizione della diossina
possibile
contaminazione del cotone da diossina legati al processo di
produzione e sbiancatura
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
AB e aspetti neurologici
I cambiamenti morfologici sono tra gli effetti meglio
conosciuti dell’AB sui roditori: aumento della massa
cerebrale, aumento dello spessore corticale.
Aumento delle arborizzazioni dendritiche, delle
connessioni sinaptiche, e della dimensione delle
cellule neuronali sono state evidenziate nei roditori
stabulati in un ambiente arricchito (oggetti inanimati)
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
L’espressione genica cerebrale
nei topi è
stato documentato un effetto dell’AB (aumento
della complessità della gabbia con vari oggetti:
scatole, blocchi di legno, ruota)
espressione di diversi geni che regolano la
struttura neuronale, la plasticità sinaptica e la
neurotrasmissione
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ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
La memoria è l’apprendimento riflettono i
cambiamenti che possono verificarsi nel
cervello dei roditori concomitanti alle modifiche
anatomiche documentate
topi e ratti
stabulati in ambiente arricchito mostrano di
apprendere più rapidamente rispetto agli
animali tenuti in condizioni standard
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ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Esempi di effetti benefici dell’AB in modelli con danni
cerebrali e funzioni motorie alterate
Ratti sottoposti a danno traumatico cerebrale
mostravano, in un ambiente arricchito (con diversi tipi
di oggetti), un periodo di latenza più breve nel trovare
la piattaforma in Morris Water maze comparati ai
ratti operati, stabulati in condizioni standard e un
ricovero facilitato di alcune funzioni cognitive a
seguito dell’esposizione all’arricchimento.
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ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Ratti sottoposti a legatura dell’arteria
cerebrale media e tenuti in un ambiente
arricchito (oggetti vari: assi di legno, pedane,
tronchetti di legno) mostravano un
miglioramento delle funzioni motorie con un
recupero più rapido rispetto ai controlli.
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ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Topi transgenici in ambiente arricchito
(sociale e inanimato)
R6/1 e RS/2,
modelli della malattia di Huntington, mostrano
un minor declino in determinate task funzionali
motorie con ritardo nella perdita del volume
cerebrale.
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ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Può pertanto l’AB viziare i risultati
sperimentali? Considerato che l’ambiente
arricchito è più vicino a quello naturale, è
probabile che le condizioni standard di
stabulazione portino ad una riduzione delle
capacità cerebrali degli animali da laboratorio
ponendo il quesito circa la validità delle
ricerche sull’apprendimento e la memoria
fatte su animali alloggiati in modo
tradizionale
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Inoltre le condizioni di alloggiamento standard
possono aumentare l’incidenza di comportamenti
anormali, di stress, di paura e di ansia che
possono influire negativamente sulla qualità dei
dati.
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ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Sebbene i possibili effetti dell’AB sui dati, gli animali
mantenuti in un ambiente arricchito sono molto
probabilmente da considerarsi “più normali” e individui
sperimentali migliori con un sistema somatosensoriale e
delle capacità cognitive che non state arrestate da una
stabulazione inadeguata
Un ambiente sterile interferisce con lo sviluppo e le
funzioni cerebrali e le funzioni comportamentali.
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
La scienza al momento non può fornire risposte
definitive!
I possibili impatti dell’AB sui dati sperimentali sono
aspetti che devono essere esplorati per verificare se
rappresentano un problema reale: ricerche
bibliografiche e/o studi pilota
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Variabilità e AB
Ci possono essere preoccupazioni legate al fatto che
l’uso di differenti AB possano ridurre la
standardizzazione fra le diverse realtà di laboratorio
riducendo la precisione e la riproducibilità dei dati.
perturbazione delle condizioni ambientali standart
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ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Tuttavia le condizioni di stabulazione standard
non possono essere considerate
particolarmente standardizzate visto le
differenze nelle tipologie di gabbie, di
materiali, di procedure di stabulazione in uso
fra laboratori.
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Alcuni scienziati hanno sollevato la preoccupazione
che l’AB possa compromettere la standardizzazione
sperimentale introducendo una variabilità (diversità
del repertorio comportamentale e variazioni delle
risposte ai trattamenti sperimentali) all’interno dello
studio.
I lavori scientifici hanno prodotto risultati diversi:
aumento di variabiltà, riduzione della variabilità o
nessun effetto.
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
L’analisi globale di questi studi sembra indicare che non ci
sono evidenti effetti di variabilità
Nel topo non sono emerse evidenze a sostegno di questa
visione
Gli effetti dell’AB sono simili a quelli di altre componenti
ambientali:
-In alcuni casi, non c’è un impatto sull’animale o sulla
ricerca,
-- in altri casi ci possono essere effetti sull’animale e sulla
ricerca che potrebbero essere positivi e negativi
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
TOPO
tipologie di arricchimento:
1. Sociale diretto
complesso, nuovo e stimolante
consente una stimolazione mentale degli animali
supporto sociale nelle condizioni stressanti
sociale- sensoriale indiretto visivo, olfattivo, tattile
2.Occupazionale
(stimola quei comportamenti che
normalmente in natura impegnano gli animali ad
investire gran parte del tempo a loro disposizione)
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Materiale per la costruzione del nido (importante
per la termoregolazione - il topo spende 10 – 20 %
del tempo nel manipolare il materiale di nidificazione)
questa specie mostra di preferire questo tipo di
arricchimento rispetto ad altre forme di arricchimento
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
1.Esistono delle differenze nella preferenza dei materiali fra
ceppi
Crinkled paper, lana di legno, cotone (lesioni oculari
nei topi nudi e danno ai cuccioli e quello molto compresso è
risultato difficoltoso per le specie “poor nest building” es.
C57BL/6, DBA), carta substrato appropriato per stimolare il
comportamento
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
2. Alcuni tipi di materiali (es. cartoccio del mais) riduce
l’aggressività nei topi BALB/c e non con la lana di
legno nei BALB/c e C57BL/6J
3. Nei topi Balb/c e CD-1 riduzione dello stress
attraverso fornitura di materiale di nidificazione e se
questo è trasferito nelle operazioni di cambio
4. Riduzione della mortalità pre-svezzamento (topo e
ratto)
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
5. La fornitura di materiale naturale, rispetto ai
sostituti meno naturali, consente al topo di
laboratorio di costruire un nido più complesso e con
molti strati simile a quello osservato in natura.
Foraggiamento: in natura il topo percorre grandi
distanze per la ricerca del cibo, in condizioni di
laboratorio mantiene tale comportamento che
dovrebbe essere soddisfatto attraverso ad es.
la
dispersione del cibo sulla lettiera
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Materiale da rosicchiare
vista la crescita
continua degli incisivi questi animali hanno bisogno
di rosicchiare continuamente
bastoncini o
trucioli di legno.
3. Fisico o strutturale
Aumento della complessità della gabbia
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ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
a) rifugi di plastica (aumento di aggressività in maschi di
ceppi altamente aggressivi e rottura della gerarchia sociale),
b) tubi o tunnel (tubi di cartone, osservata una riduzione del
comportamento stereotipato di rosicchiamento delle sbarre
della gabbia nei topi ICR)
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
La presa dei topi con un tubo, anziché per la coda,
risulta indurre minore ansia all’animale
Approccio volontario del topo all’operatore e
accettazione maggiore della presa fisica
Arricchimento fisico
Miglioramento
dell’apprendimento, della memoria, dell’immunità
e ridotta crescita tumorale.
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
4. Nutrizionale
Naturale (semi, grano
altamente graditi dal topo) o di sintesi (pellet
aromatizzati e gelatine generalmente a base di
zucchero)
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
RATTO
1. Sociale diretto
crea situazioni nuove e imprevedibili
nelle quali l’animale reagisce
Sociale indiretto: visivo, olfattivo e tattile
2. Occupazionale
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Substrati per scavare
in natura costruisce un
sistema di gallerie connesse con diverse camere
Sebbene tale comportamento sia uno dei più
caratteristici comportamenti del ratto selvatico,
poco si conosce su questo tipo di arricchimento
nelle condizioni di laboratorio
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Materiale da nidificazione
il ratto selvatico
costruisce il nido all’interno delle gallerie e in
laboratorio sia il maschio che la femmina
costruiscono il nido
1. La motivazione nella costruzione del nido varia in
relazione al ceppo, stato (es. gravidanza), temperatura
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
2. Comportamento innato, ma con una componente
acquisita
preferisce materiali a fibra lunga e
sembra ignorare la carta soffice, truccioli di segatura e
il cottone compresso
Crinkled paper si è dimostrata un buon materiale per la
costruzione del nido
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
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Materiale da rossichiare
Il ratto da laboratorio
spende in media il 6% del tempo a rosicchiare quando
è disponibile un substrato Legnetti di legno
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3. Fisico o strutturale
Rifugi
preferito rispetto al materiale di
nidificazione, ma l’appaiamento di rifugi + materiale
di nidificazione è risultato essere particolarmente
gradito dal ratto e secondo la lettura recente questo
abbinamento rappresenta molto probabilmente una
delle migliori forme di AB
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Tubi
dati contrastanti sulla preferenza del ratto
a questa forma di AB
4. Nutrizionale
fruttati o gelatine
Semi, frutta, vegetali, pellet
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CONIGLIO
Sociale diretto o indiretto
Le forme più comuni di arricchimento sono rappresentate
da supplementi di cibo e/o una varietà di oggetti
manipolabili
1. Supplementi di cibo (fieno) sono comunemente utilizzati per
arricchire l’ambiente di stabulazione e il tempo di
interazione cibo-animale è maggiore rispetto ad altre
forme di arricchimento
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Il fieno ha mostrato diminuire il mordicchiamento delle
sbarre e del pelo
2. Oggetti manipolabili
manubri e palle (scelti con
attenzione in termini di composizione al fine di evitare
danni a seguito del rosicchiamento) e blocchetti di
legno
3. Piattaforme rialzate che consentono agli animali di
ritirasi se disturbati
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ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
OPOSSUM
Il materiale di nidificazione è essenziale per entrambi
i sessi, sia i maschi che le femmine spendono molte
ore del giorno ad assemblare fasci di materiale
attraverso l’arricciamento della coda attorno al
fascio e portandolo in giro per la gabbia.
Spesso costruiscono un nido elaborato intrecciando
fasci di materiale (strisce di carta 5 mm x 18 cm) o
meno complesso utilizzando fogli di carta che
portano spesso all’interno di un tubo di cartone
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Xenopus
L’AB è largamente impiegato nei mammiferi con uno
sviluppo minore per altre classi animali come gli
anfibi e i pesci
E’ stato visto che lo Xenopus preferisce un ambiente
arricchito rispetto ad uno microambiente sterile e gli
arricchimenti pensati per questa specie possono
essere forniti senza alcun effetto sulla produzione o
sulla qualità delle uova.
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
1.
Nascondigli e rifugi
lo xenopus è una specie preda
ed è importante fornirgli loro rifugi per nascondersi
vasi di argilla, tubi di plastica, oggetti galleggianti,
2.
Sassi o rocce naturali o in plastica
Il materiale utilizzato per l’AB non deve rilasciare
sostanze tossiche e deve avere delle superfici lisce ed
estremità arrotondate
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Zebrafish
Dibattito aperto sul reale beneficio dell’ AB per questa
specie.
E’ stato anche sostenuto che essa si mostra indifferente
alla modificazione del microambiente.
ARRICCHIMENTO AMBIENTALE: EFFETTI BENEFICI SUGLI
ANIMALI E IMPATTO SUI DATI SPERIMENTALI
Studi sul campo (la gran parte degli habitat
di questa specie sono caratterizzati dalla
presenza di vegetazione) e in laboratorio
(test di preferenza : 99 % del tempo occupato
in aree con piante ) hanno evidenziato che lo
Zebrafish preferisce ambienti con la
presenza di vegetazione.
