Oliver Sturman, Marcel Schmutz, Tom Lorimer, Runzhong Zhang, Mattia Privitera, Fabienne K. Roessler, Justine Leonardi, Rebecca Waag, Alina-Mariuca Marinescu, Clara Bekemeier, Katharina Hohlbaum & Johannes Bohacek

ZUSAMMENFASSUNG

Die Überwachung von Schmerzen und Wohlbefinden ist für ethische Tierversuche unerlässlich, doch die derzeitigen Bewertungen am Käfig sind qualitativ und subjektiv. Hier stellen wir GrimACE vor, ein vollständig standardisiertes und automatisiertes Überwachungsinstrument für Mäuse – die in der Forschung am häufigsten verwendeten Versuchstiere –, das direkt am Käfig eingesetzt wird. GrimACE nutzt Computer Vision, um eine automatisierte Bewertung anhand der „Mouse Grimace Scale“ (MGS) sowie eine Haltungserkennung in einer sicheren, abgedunkelten Umgebung zu ermöglichen. Wir haben das System validiert, indem wir den Schmerz nach Gehirnoperationen (Kraniotomien) mit Kopfimplantaten unter zwei Analgesie-Regimen analysierten. Die MGS-Werte von menschlichen Experten und die automatisierten MGS-Werte zeigten eine sehr hohe Korrelation (Pearson’sr = 0,87). Sowohl die Experten- als auch die automatisierten Bewertungen zeigten, dass bis zu 48 Stunden nach den Operationen ein moderater Anstieg der Schmerzen festgestellt werden kann, dass jedoch sowohl eine Einzeldosis Meloxicam (5 mg/kg subkutan) als auch drei Dosen Buprenorphin (0,1 mg/kg) + Meloxicam (5 mg/kg subkutan) eine angemessene und vergleichbare Schmerzbehandlung bieten. Die gleichzeitige Posenschätzung zeigte, dass Mäuse, die Buprenorphin + Meloxicam erhielten, 4 Stunden nach der Operation eine erhöhte Bewegungsaktivität zeigten, was auf Hyperaktivität hindeutet, eine bekannte Nebenwirkung der Opioidbehandlung. In der Buprenorphin + Meloxicam-Behandlungsgruppe wurde im Vergleich zur Gruppe, die nur Meloxicam erhielt, zudem ein signifikanter Gewichtsverlust festgestellt. Darüber hinaus deuten eine detaillierte BehaviorFlow-Analyse und die automatisierte MGS-Bewertung der Kontrolltiere darauf hin, dass eine Gewöhnung an GrimACE nicht erforderlich ist und dass die Messungen mehrfach wiederholt werden können, was eine standardisierte Überwachung der postoperativen Genesung gewährleistet.