Wissenschaftliche und medizinische Forschung mit Tieren als Testobjekten hat zu vielen Durchbrüchen beigetragen. Tiere sind für solche Forschungen nützlich, weil viele Experimente, an denen sie beteiligt sind, am Menschen nicht ethisch vertretbar wären und weil bestimmte Tiere eine körperliche und sogar psychische Verfassung aufweisen, die der unseren ähnelt. Dennoch ist solche Experimentierung nicht unumstritten.
Forscher sind an ethische Richtlinien gebunden, wenn sie Tiere für jegliche Art von Tests einsetzen. Beispielsweise verlangt die Experimental Psychology Society, dass folgende Bedingungen erfüllt sein müssen. Ein Experiment darf nicht mit anderen Techniken (wie Computertechnologie) oder menschlichen Probanden durchgeführt werden. Forscher müssen die geringstmögliche Anzahl an Tieren verwenden und körperliche oder seelische Schäden auf ein absolutes Minimum beschränken, soweit dies die Forschungsziele erfordern. Zudem muss die Forschung einen legitimen wissenschaftlichen Wert oder einen potenziellen gesellschaftlichen Nutzen aufweisen.
Tiere wurden eingesetzt, um die psychologischen Mechanismen hinter Drogensucht zu untersuchen. In solchen Studien beobachten Forscher Labormäuse oder Affen, denen süchtig machende Substanzen verabreicht werden, und verfolgen, wie sich dies auf ihre Psychologie auswirkt. Eine Studie aus dem Jahr 1969 trainierte Affen, sich selbst Substanzen wie Kokain und Morphin zu spritzen. Viele der Tiere entwickelten traumatische psychische Probleme.
Die Erforschung der Sozialpsychologie von Tieren – wie sie miteinander und mit anderen Arten interagieren – hilft zu verstehen, wie sie sich in der Natur verhalten könnten, und lässt sich auch auf die menschliche Gesellschaft übertragen. Eine berühmte Studie von Harry Harlow zur „mütterlichen Deprivation“ war so strukturiert, dass junge Affen von ihren Müttern getrennt und von Puppen-Attrappen „aufgezogen“ wurden. Die Studie verdeutlichte die Bedeutung mütterlicher Kontakte bei Primaten.
Die Durchführung psychologischer Forschung an Tieren bleibt umstritten. Kritiker werfen der Forschung vor, manipulativ oder sogar destruktiv zu sein, und tatsächlich haben einige psychologische Versuche ihre Tierteilnehmer dauerhaft geschädigt. Kritiker behaupten zudem, dass Tiere für Studien zur menschlichen Psychologie schlecht geeignet seien, da sie die komplexen familiären und kulturellen Dynamiken der menschlichen Gesellschaft nicht duplizieren können.

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