Abstract Traditionally, in biomedical animal research, laboratory rodents are individually examined in test apparatuses outside their home cages at selected time points. However, the outcome of such tests can be influenced by the novel environment, the time of day, separation from the social group, or the presence of an experimenter. Moreover, valuable information may be missed when the animals are only monitored in short periods. These issues can be overcome by longitudinal monitoring mice and rats in their home cages. To shed light on the development of home cage monitoring (HCM) and the current state of the art, a systematic review was carried out on 521 publications retrieved through PubMed and Web of Science. Both the absolute (∼ ×26) and relative (∼ ×7) number of HCM-related publications increased from 1974 to 2020. In both mice and rats, there was a clear bias towards males and individually housed animals, but during the past decade (2011–2020), an increasing number of studies used both sexes and group housing. More than 70 % of the studies did not involve a disease model, but the percentage of studies using disease models increased since the 2000s. In most studies, animals were kept for short (up to 4 weeks) length periods in the HCM systems; intermediate length periods (4–12 weeks) increased in frequency in the years between 2011 and 2020. Before the 2000s, HCM techniques were predominantly applied for less than 12 hours, while 24-hour measurements have been more frequently since the 2000s. The systematic review demonstrated that manual monitoring is decreasing but still relevant. Until (and including) the 1990s, most techniques were applied manually but have been progressively replaced by automation since the 2000s. Independent of the publication year, the main behavioral parameters measured were locomotor activity, feeding, and social behaviors; the main physiological parameters were heart rate and electrocardiography. External appearance-related parameters were rarely examined in the home cages. Due to technological progress and application of artificial intelligence, more refined and detailed behavioral parameters could be investigated in the home cage in recent times. Over the period covered in this study, techniques for HCM of mice and rats has improved considerably. This development is ongoing and further progress and validation of HCM systems will extend the applications to allow for continuous, longitudinal, non-invasive monitoring of an increasing range of parameters in group-housed small rodents in their home cages.

Abstract The objective was to exploit the raw data output from a scalable home cage (type IIL IVC) monitoring (HCM) system (DVC®), to characterize pattern of undisrupted rest and physical activity (PA) of C57BL/6J mice. The system’s tracking algorithm show that mice in isolation spend 67% of the time in bouts of long rest (≥40s) and 59 % of the time was interpreted as sleep. Twenty percent is physical activity (PA), split equally between local movements and locomotion. Decomposition revealed that a day contains ∼6500 discrete bouts of short and long rest, local and locomotor movements. Mice travel ∼330m per day, mainly during the dark hours, while travelling speed is similar through the light-dark cycle. Locomotor bouts are usually <0.2m and <1% are >1m. Tracking revealed also fits of abnormal behaviour. The starting positions of the bouts showed no preference for the rear over the front of the cage floor, while there was a strong bias for the peripheral (75%) over the central floor area. The composition of bouts has a characteristic circadian pattern, however, intrusive husbandry routines increased bout fragmentation by ∼40%. Extracting electrode activations density (EAD) from the raw data yielded results close to those obtained with the tracking algorithm, with 59% of time in long rest (<1 EAD s -1 ) and 20% in PA. We confirm that EAD correlates closely with movement distance (r s >0.95) and the data agreed in ∼96% of the file time. Thus, albeit EAD being less informative it may serve as a proxy for PA and rest, enabling monitoring group housed mice. The data show that a change in housing density from one to two, and up to three mice had the same effect size on EAD (∼2) with no difference between sexes. The EAD deviated significantly from this stepwise increase with 4 mice per cage, suggesting a crowdedness stress inducing sex specific adaptations. We conclude that informative metrics on rest and PA can be automatically extracted from the raw data flow in near-real time (< 1 hrs). These metrics relay useful longitudinal information to those that use or care for the animals.

Abstract Using 14-20 months of cumulative 24/7 home-cage activity recorded with a non-intrusive technique and a data driven analytical approach, we here provide evidence for the existence of a circannual oscillation (1-2 SD of the mean, on average 65% higher during peak of highs than lows; P=7E-50) in spontaneous activity of male and female C57BL/6 mice held under constant barrier conditions (dark-light cycle 12/12 h (DL), temperature 21±1°C, humidity 40-60%). The periodicity of the season-like oscillation is in the range of 2-4 months (on average 97 days across cohorts of cages) and off-sets also responses to environmental stimuli but does not significantly alter the preference for activity during the dark hours of this nocturnal mouse strain (P=0.11 difference between highs and lows). The significance of this hitherto not recognized slow rhythmic alteration in spontaneous activity is further substantiated by its co-variation with the feeding behaviour of the mice. The absence of coordination within and between cohorts of cages or synchronization to the seasons of the year, suggests that the oscillation of in-cage activity and behavioural responses is generated by a free-running intrinsic oscillator devoid of synchronization with an out-of-cage environmental time-keeper. Since the variation over time has such a magnitude and correlate with the feeding behaviour it is likely that it will impact a range of long term experiments conducted on laboratory mice if left unrecognized.