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Research unit
FSVO
Project number
2.20.02
Project title
Determining endpoints for loss of consciousness in rodents – Anaesthesia and Euthanasia

Texts for this project

 GermanFrenchItalianEnglish
Key words
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Short description
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Project aims
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Abstract
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Transfer and application
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Publications / Results
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Inserted texts


CategoryText
Key words
(German)

Labortiere, Bewusstein, Anaesthesie, Analgesie, Euthanasie, Tierschutz, Tierverhalten, Kohlendioxid

Key words
(English)

Laboratory animal, Consciousness, Anaesthesia, Analgesia, Euthanasia, Welfare, Behaviour, Carbon dioxide

Short description
(German)

Euthanasie und Anästhesie sollten zu Bewusstlosigkeit führen. Das Erkennen ob ein Tier bewusstlos ist oder nicht, bildet die Grundlage, ob eine Euthanasie- bzw Anästhesiemethode tierschutzkonform ist oder nicht, da nur ein bewusstloses Tier keinen Schmerz spürt1.
Das Erkennen von Bewusstlosigkeit bei Labortieren basiert bisher auf Beobachtungen des Verhaltens in erster Linie dem «loss of righting reflex (LRR)»2,3. Damit kann aber nicht nachgeweisen werden, dass ein Tier bewusstlos ist werden4. Zudem können Methoden zum Herbeiführen von Bewusstlosigkeit bei Mäusen aversiv5,6 oder schmerzhaft1,7 sein.
Dieses Projekt wird die Hirnaktivität messen und mit dem bisherigen Standard für das Feststellen einer Bewusstlosigkeit dem LRR 4,8 korrelieren, einerseits während Mäuse und Ratten bewusstlos werden9 infolge Euthanasie mit CO2, N2 und athmosphärischem Unterdruck oder andrerseits Anästhesie mit Isofluran oder Sevofluran. Wiederholte Isofluran-Anwendung bei Mäusen10 ist aversiv und Sevofluran ev. nicht da geruchsfrei11.

Die Ergebnisse aus diesem Projekt werden dazu beitragen, dass die Euthanasie und die Anästhesie von Mäusen und Ratten substanziell verbessert werden kann (3R-Prinzip ‘Refinement’).

Short description
(English)

Euthanasia and anasthesia should lead to unconsciousness. Determining loss of consciousness (LOC) forms the basis of whether a euthanasia or anaesthesia method conforms with animal welfare, as only an unconscious animal feels no pain1.

 

Recognising LOC in laboratory animals is based on behavioural observations, primarily loss of righting reflex (LRR)2,3, however, this does not prove that an animal is unconscious4. In addition, methods of inducing LOC in mice may be aversive5,6 or painful1,7.

In this project, we propose to investigate the sensory information flow in brain9 in mice and rats during LOC. The changes in brain activity during euthanasia with carbon dioxide (CO2), nitrogen(N2)5 and low atmosphere pressures (LAPS) will be correlated with behaviours (LRR)2,4.

 

Repeated anaesthesia for experiments instead of using multiple mice is promoted in the 3Rs principles (3Rs Reduce). However, repeated isoflurane anaesthesia is aversive10 whereas sevoflurane may be less so11. This raises the question of how best to repeatedly anaesthetise mice and rats. We will compare isoflurane and sevoflurane in the same experimental paradigm.

 

These findings should improve the welfare of laboratory rodents during euthanasia and anaesthesia (3Rs Refine).

Project aims
(English)
  1. Use somatosensory evoked potentials to establish a neurophysiological signal of general anaesthetic, and inert gas (CO2, N2, LAPS) induced LOC in rodents.

  2. Correlate neurophysiological LOC with behavioural changes using a machine learning ethogram.

  3. Determine aversion to repeated exposure of volatile anaesthetic agents in mice.

  4. Establish a regime to offset the accumulation of aversion using premedication.

  5. Compare sevoflurane and isoflurane for general anaesthesia of rodents undergoing craniotomy – including peri-induction distress, intraoperative parameters and post-operative behaviour and cognitive function.

  6. Comparison of lidocaine, mepivacaine and ropivacaine for intraoperative local anaesthesia in mice undergoing craniotomy – intraoperative parameters and post-operative behaviour and cognitive function.

Abstract
(German)
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Abstract
(English)
Related documents
Transfer and application
(German)

These findings should improve the welfare of laboratory rodents during euthanasia and anaesthesia (3Rs Refine).

Publications / Results
(German)
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Publications / Results
(English)

1 Gent, T.; Neurophysiological signatures of escape behaviour. Scientific Reports, (target journal).

2 Steiner, Ar.; Renner, A.; Bettschart-Wolfensberger, R.; Gent, T. Atmospheric effects on anxiety testing in mice. Animals (Basel), (target journal).

3 Schiele, A.; Bettschart-Wolfensberger, R.; Gent, T.; Refining anaesthesia and analgesia for craniotomy in mice; a multimodal approach. Animals (Basel), (manuscript in preparation).

6 Schmidt, D.; English. G.; Gent T.; Yanik, MF; von der Behrens, W.; Electrocorticography based monitoring of anaesthetic depth in mice. Scientific Reports (in submission). Manuscript available online in BioRxiv: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.07.12.452032v1.full