Beschrijf de doelstellingen van het project (bijvoorbeeld het aanpakken van bepaalde wetenschappelijke onduidelijkheden, of wetenschappelijke of klinische behoeften).
In tegenstelling tot knaagdieren, weten we verrassend weinig over geurverwerking bij primaten, inclusief mensen. Welke gebieden in primatenhersenen verwerken geuren? Om deze vraag te beantwoorden, zullen we functionele beeldvorming gebruiken en het vermogen van elk gebied identificeren om verschillende geurstoffen te classificeren. Vervolgens zullen we, op basis van de hersenantwoorden, de grootte van representatieruimtes voor geuren identificeren en deze vergelijken tussen gezonde mensen en patiënten met reukstoornissen, en tussen mens en aap. We voorspellen een grotere representatieruimte voor geuren bij apen dan mensen, omdat wij tijdens de evolutie meer reukreceptorgenen verloren. Bovendien zal deze representatieruimte bij patiënten het kleinst zijn, wat hun verminderde reukperceptie weerspiegelt. Ten derde zullen we de stabiliteit van geurrepresentaties onderzoeken, geïnspireerd door verrassend sterke drift in geurrepresentaties bij muizen. Ten slotte zullen we onze functionele beeldvormingsresultaten aanvullen met metingen van de activiteit van individuele neuronen bij apen om de hemodynamische resultaten op vlak van geurrepresentaties te relateren aan de elektrofysiologische literatuur over reukzin - die wordt gedomineerd door knaagdieronderzoek. Dus, we willen een grote stap voorwaarts maken in ons fundamentele begrip van geurrepresentaties in primatenhersenen, wat ook relevant is voor ziekten waarbij de reukzin wordt aangetast.
Welke potentiële voordelen kan dit project opleveren? Leg uit hoe de wetenschap vooruit kan worden geholpen of mensen, dieren of het milieu uiteindelijk voordeel kunnen hebben bij het project. Maak, waar van toepassing, een onderscheid tussen voordelen op korte termijn (binnen de looptijd van het project) en voordelen op lange termijn (die mogelijk pas worden bereikt nadat het project is afgerond).
De verwerking van geursignalen in het reuksysteem van primaten is aanzienlijk minder bestudeerd in vergelijking met visuele, auditieve en tactiele signalen. Hoewel het reuksysteem bij primaten minder ontwikkeld is dan bij veel andere zoogdieren, zoals knaagdieren, wordt het sterk beïnvloed door verschillende hersenziektes, waaronder neurodegeneratieve aandoeningen en virale infecties (denk maar aan een groot aantal COVID-19 patiënten met een verlies aan reukzin). Daarom kan een beter fundamenteel begrip van de neuronale mechanismen die ten grondslag liggen aan de reukzin in de hersenen van primaten belangrijke translationele implicaties hebben.
In welke procedures worden de dieren gewoonlijk gebruikt (bijvoorbeeld injecties, chirurgische procedures)? Vermeld het aantal en de duur van deze procedures.
Alle dieren zullen getraind worden in taken door middel van positieve beloning. Meer specifiek zullen ze worden getraind om naar een scherm te kijken terwijl we geurprikkels aanbieden en om met hun handen twee knoppen te bedienen. Oogbewegingen worden met een camera geregistreerd en handbewegingen met optische vezels. Omdat het noodzakelijk is om het hoofd te immobiliseren gedurende de metingen, wordt bij alle dieren eenmalig een implantaat op het hoofd bevestigd. Dit implantaat veroorzaakt geen pijn en kan op het einde van het experiment verwijderd worden. De dieren bepalen volledig zelf hoe lang ze werken en hoeveel ze drinken tijdens de testen. Deze tijdsduur varieert van dier tot dier, omdat ze dit zelf bepalen, en kan verschillende uren bedragen. Registraties van de elektrische impulsen verstuurd door de zenuwcellen - door middel van micro-elektrodes -, en functionele magnetische beeldvorming (fMRI) – d.m.v. scanners - zijn pijnloos.
De dieren worden intensief getraind voor aanvang van de fMRI sessies. De dieren worden elke week 2-3 keer gescand (terwijl ze worden blootgesteld aan 10 geurstoffen), gedurende een maand en daarna nog eenmaal na 26 weken. Dezelfde geurstoffen worden in dit onderzoek trouwens ook aan gezonde mensen en patiënten met geurverlies aangeboden. Deze procedure kan enkele malen herhaald worden met andere geurstoffen. De fMRI experimenten worden gespreid over een 1-2 jaar. We zullen ongeveer 30 sessies per dier nodig hebben voor de fMRI experimenten. Daarna, worden de elektrofysiologische experimenten aangevat. We zullen ~30-40 elektrofysiologie sessies uitvoeren (per dier). Onder verdoving wordt een opening in de schedel aangebracht, daarna worden ofwel acuut of chronisch micro-elektrodes in de hersenen aangebracht om activiteit van hersencellen te meten. Dit is pijnloos vermits de hersenen geen pijnreceptoren bevatten.
Wat zijn de verwachte gevolgen/nadelige effecten voor de dieren, bijvoorbeeld pijn, gewichtsverlies, inactiviteit/verminderde mobiliteit, stress, abnormaal gedrag, en wat is de duur van die effecten?
Na de operaties, zoals het plaatsen van een implantaat om het hoofd te verankeren tijdens experimenten en het maken van een opening in de schedel voor het inbrengen van micro-elektrodes, worden de dieren behandeld met pijnstillers en indien nodig met antibiotica om postoperatief ongemak te verminderen. Dit is vergelijkbaar met de zorg die patiënten na een operatie ontvangen. Het hoofd moet tijdelijk worden vastgezet omdat beweging de metingen van functionele beeldvormingssignalen en elektrische signalen (elektrofysiologie) sterk kan verstoren.
Net zoals bij mensen kan er bij nieuwe situaties en het aanleren van nieuwe taken enige stress optreden, zoals bij de gewenning aan de experimentele opstelling. Ervaring leert echter dat deze stress snel verdwijnt. Tijdens de experimenten wordt het hoofd van de dieren verankerd. Zodra de prestaties tijdens een sessie afnemen, worden de experimenten gestopt. De meeste dieren werken echter urenlang en blijven rustig en geconcentreerd hun taken uitvoeren, wat onmogelijk zou zijn bij overmatig ongemak of stress. Zoals eerder vermeld, wordt de vochtopname tussen de experimentele sessies gereguleerd, maar tijdens de sessies krijgen de dieren zoveel vocht als ze zelf willen.
Welke soorten en aantallen dieren zullen naar verwachting worden gebruikt? Wat zijn de verwachte ernstgraden en de aantallen dieren in elke ernstcategorie (per soort)?
Soort:
Totaal aantal
Geraamde aantallen naar ernstgraad
Terminaal
Licht
Matig
Ernstig
Rhesusapen (Macaca mulatta)
3
Wat gebeurt er met de dieren die aan het einde van de procedure in leven worden gehouden?
Soort:
Geraamd aantal te hergebruiken, in het habitat-/houderijsysteem terug te plaatsen of voor adoptie vrij te geven dieren
Hergebruikt
Teruggeplaatst
Geadopteerd
Rhesusapen (Macaca mulatta)
Geef de redenen voor het geplande lot van de dieren na de procedure.
Indien de hersenen niet nodig zijn voor histologische controle, worden de dieren ofwel opnieuw gebruikt in andere experimenten ofwel met pensioen gestuurd, in overleg met de veterinaire staf. Histologische controle kan in sommige gevallen worden vereist door onafhankelijke beoordelaars van publicaties, maar dit kan niet van tevoren worden gepland. Daarom zullen we, tenzij we verplicht zijn door de beoordelaars van publicatiesn, geen histologisch onderzoek uitvoeren en zullen alle dieren worden hergebruikt of met pensioen gaan.
1. Vervanging
Beschrijf welke diervrije alternatieven op dit gebied voorhanden zijn en waarom zij niet voor het project kunnen worden gebruikt.
Dit project betreft een vergelijkend onderzoek tussen normale proefpersonen, patiënten met een verlies aan geurzin en apen. Om alle onderzoeksvragen te kunnen beantwoorden zijn invasieve technieken noodzakelijk die niet bij de mensen kunnen gebruikt worden.
Reageerbuis of celcultuur onderzoek kan deze vragen ook niet beantwoorden gezien de onderzochte functie(s) een hersennetwerk veronderstelt. We hebben nog te weinig kennis over hoe dat de hersenen deze functies ondersteunen om een volledig computermodel te maken.
2. Vermindering
Leg uit hoe de aantallen dieren voor dit project zijn bepaald. Beschrijf de stappen die zijn genomen om het aantal te gebruiken dieren te verminderen en de beginselen die zijn gebruikt bij het opzetten van de studies. Beschrijf, waar van toepassing, de praktijken die gedurende het hele project zullen worden toegepast om het aantal dieren die in overeenstemming met de wetenschappelijke doelstellingen werden gebruikt, tot een minimum te beperken. Deze praktijken kunnen bijvoorbeeld bestaan uit proefprojecten, computermodellen, het delen van weefsel en hergebruik.
Het aantal dieren dat we zullen gebruiken is het minimum aantal. We gebruiken maximaal drie dieren voor het functionele beeldvorming experiment, die gevolgd worden door de elektrofysiologische experimenten in dezelfde dieren. Bij elk dier zullen herhaalde metingen gedaan worden en indien ze consistent zijn tussen de dieren zijn twee dieren voldoende en zullen we het derde (geplande) dier niet gebruiken
3. Verfijning
Geef voorbeelden van de specifieke maatregelen (bv. verscherpte monitoring, postoperatieve behandeling, pijnbestrijding, training van dieren) die in verband met de procedures moeten worden genomen om de welzijnskosten (schade) voor de dieren tot een minimum te beperken. Beschrijf de mechanismen om gedurende de looptijd van het project nieuwe verfijningstechnieken in gebruik te nemen.
We gebruiken dezelfde postoperatieve zorg als bij de mens en de experimenten zelf zijn pijnloos. Tijdens en na operaties behandelen we de dieren met antibiotica en pijnstillers. Registraties van activiteit wordt gedaan met methoden waarbij vele zenuwcellen tegelijkertijd kunnen gemeten worden hetgeen de totale duur van de experimentele sessies verkort. De functionele beeldvorming is uitermate efficiënt geworden, waardoor we minder lang moeten meten per experiment en veel meer condities binnen 1 dier kunnen vergelijken. De gebieden waarvan geregistreerd wordt, worden vooraf bepaald met beeldvorming hetgeen de efficiëntie van de experimenten verhoogt en de duur ervan verkort. Tenslotte worden alle dieren sociaal gehuisvest in groepen van 2 tot 5 individuen, waarbij kooiverrijking aanwezig is.
Licht de keuze van de soorten en de bijbehorende levensstadia toe
De functionele organisatie van het olfactief systeem bij knaagdieren is fundamenteel verschillend van dat van de primaat. Dit zijn immers dieren die zeer sterk afhankelijk zijn van hun reukzin, in tegenstelling tot primaten (inclusief de mens). Nochtans is reukzin nog wel degelijk belangrijk bij primaten, o.a. bij smaakperceptie en detecteren van (potentieel gevaarlijke) chemische substanties. Reukzin wordt trouwens vaak in een vroeg stadium aangetast bij neurodegeneratieve ziektes en na virale infecties. Dus hoewel de verwerking van geursignalen bij knaagdieren intensief onderzocht wordt, is er relatief weinig geweten van geurverwerking in de hersenen van primaten (dus ook mensen).
We zullen jong volwassen of volwassen dieren gebruiken. De specifieke leeftijd en geslacht is afhankelijk van welke dieren aangeboden kunnen worden door de leverancier.
Project geselecteerd voor BA?
ja
Termijn voor BA
01-03-2030
Reden voor de beoordeling achteraf
Bevat ernstige procedures
Maakt gebruik van niet-menselijke primaten
Toelichting van de andere reden voor de beoordeling achteraf
vereist volgens regelgeving