Effects of environmental enrichment on social cohesion, aggressive behavior and telencephalon cell proliferation in Atlantic salmon parr

Abstract

Much is known about the life cycle and growth of the Atlantic salmon, but there has been less focus on the behaviour and neurobiology of these animals in captivity and how they interact with each other and their environment. Salmon in aquaculture rearing tanks are normally kept in confinement in a homogenous environment without any enrichments, which raises both ethical as well as welfare related questions. Therefore, this study aimed to delve into the potential of different commercially applicable enrichments to increase welfare. The study explored the hypothesis that bubbles, increased water current and stones would each contribute to improved welfare by comparison with rearing in unenriched standard rearing tanks (the control treatment), as measured by increased social cohesion, reduced aggression, and increased cell proliferation in the telencephalon. There were 30 salmon randomly distributed in each of 12, 100-litre tanks where 3 of the tanks were Controls, whilst the rest of the tanks were evenly distributed among the enrichments Bubbles, Current and Stones, all followed for 6 weeks. The enrichment treatments used were Bubbles (intermittent release of small air bubbles in the tank), Current (increased current around the wall of the tank), and Stones (structural enrichment with 6 stones at the bottom of the tank). Videos from Control and enriched tanks were made on one day per week over a 6-week period. To assess social cohesion, snapshots were taken at two time points per 15-min video (1 min after the start of the video and 1 min after the start of bubbles in the Bubbles treatment and corresponding time points in the other treatments). From each photograph, distances between the snouts of each individual in a tank were calculated to find the average distance as a measure of social cohesion. Additionally, numbers of aggressive attacks in each tank were counted during two 5-min periods per video (0-5 min at the video start, and 10-15 min at the end of the video). Telencephalon cell proliferation was measured after 6 weeks on the treatments, by running an immunohistochemistry procedure on stained telencephalon tissue sections and, thereafter, analysing the sections computationally to find the number of stained nuclei.

Our findings showed that social cohesion was similar across treatments but declined with increasing age (p = 0.012). Bubbles triggered more aggression than observed in the Control tanks (p = 0.001), whereas the other treatments had an aggression level comparable to that of the Control group. Aggression increased over the 6-week study in all treatments, but more in the Control treatment than in the others. Analysis of cell proliferation showed that there were significant differences between the brain regions, with the dorsomedial and ventral region of the ventral telencephalon having lower stained cell counts compared to the dorsolateral region. There were also differences between the treatments in the different brain regions (p < 0.001). The findings support that the environmental enrichment treatments evaluated did have some effects on behaviour and cell proliferation in the telencephalon that could influence salmon welfare.

Det er mye som er kjent med livssyklusen til atlantisk laks, men det er likevel lite fokus på adferden og nevrobiologien av disse dyrene i fangenskap og hvordan de interagerer med hverandre og med deres miljø. Oppdrettslaks er vanligvis satt i et homogent miljø uten miljøberikelser, noe som både stiller etiske så vel som velferdsmessige spørsmål. Derfor ønsker vi ved dette studiet å ta et dypdykk i potensialet av tilsettingen av kommersielt tilgjengelige miljøberikelser som kan øke dyrevelferden. Studien utforsket hypotesen som omhandler hvorvidt bobler, økt strøm og steiner vil hver bidra til økt velferd i forhold til oppdrett i ikke-berikede standardtanker (kontrollbehandling) målt i økt sosial samhørighet, redusert aggresjon og indikert av økt celleproliferasjon i telencephalon. Det var 30 laks som ble tilfeldig distribuert i 12 ulike, 100-liters tanker hvor tre av disse fungerte som en uberiket kontrolltank, mens resterende av tankene var jevnt fordelt med berikelsene bobler, strøm og steiner. Fiskene ble fulgt i 6 uker. Miljøberikelsene som var brukt var Bobler (intermittert utløsning av små luftbobler i tanken), Strøm (varierende strøm tvers rundt veggene av tanken), og Steiner (strukturelle berikelser av 6 steiner på bunnen av tanken). Videoer fra Kontroll- og miljøberikede tanker var tatt én dag per uke over en 6-ukers periode. For å vurdere sosial samhørighet ble skjermdumper tatt ved to tidspunkter per 15-minutter video (1 min etter start av videoen samt 1 minutt etter start av boblene i boblebehandlingen og tilsvarende tidspunkter i de andre behandlingene). Fra hvert bilde ble avstander mellom snutene av hvert individ i tanken kalkulert for å finne den gjennomsnittlige avstanden som et mål på sosial samhørighet. I tillegg ble antall aggressive angrep i hver tank telt i løpet av to 5- minutters perioder per video (0-5 minutter ved videostart og 10-15 minutter ved videoslutt). Telencephalon celleproliferasjon var målt etter 6 uker i behandling ved å gjennomføre en immunohistokjemiprosedyre på fargede telencephalonvev og deretter ble vevseksjonene analysert digitalt beregningsmessig for å finne antall fargede cellekjerner. Våre funn viste at sosial samhørighet var likt i de ulike behandlingene, men ble redusert ved økt alder (p = 0.012). Bobler trigget mer aggresjon enn observert i kontrolltankene (p = 0.001) og de andre behandlingene hadde et aggresjonsnivå som var sammenliknbart med Kontrollgruppen. Aggresjonen økte likevel mest i 6-ukers perioden i Kontrollbehandlingen, i forhold til de andre behandlingene. Analyse av celleproliferasjon viste at det var signifikante forskjeller mellom hjerneregionene, hvor den dorsomediale og ventrale regionen av ventrale telencecphalon hadde lavere antall fargede celler i forhold til den dorsolaterale regionen. Det var også signifikante forskjeller mellom behandlingene i de ulike hjerneregionene (p <0.001). Funnene støtter at de miljøberikelsene som ble evaluert hadde noe effekt på lakseadferden og celleproliferasjon i telencephalon, som kan påvirke laksevelferd.