La sperimentazione sugli animali (o sperimentazione animale) è la sperimentazione a scopo di studio e ricerca su animali da laboratorio, per esempio in ambito farmacologico, fisiologico, fisiopatologico, biomedico e biologico. A seconda del contesto, gli esperimenti sugli animali possono avere natura molto diversa. I test più diffusi consistono nell'indurre su un campione animale specifiche patologie e verificare la reazione a farmaci e ad altre pratiche terapeutiche. Agli animali possono essere per esempio inoculate sostanze chimiche, batteri o virus; possono essere applicate mutilazioni; possono essere esposti a radiazioni e così via. La pratica generale della sperimentazione sugli animali viene anche spesso indicata, dai suoi detrattori, col termine vivisezione, che strettamente parlando si applicherebbe solo alle sperimentazioni che coinvolgono dissezione o operazioni chirurgiche sugli animali.
Almeno rispetto all'utilità della vivisezione, la posizione della comunità scientifica è spesso di segno opposto. Un episodio della storia recente italiana che illustra questa situazione è una famosa affermazione del premio Nobel Rita Levi Montalcini che, in riferimento a una manifestazione antivivisezionista a cui ebbe modo di assistere, osservò che molti dei manifestanti dovevano la propria vita, indirettamente, proprio alla vivisezione. Anche all'interno della comunità scientifica, tuttavia, esistono voci critiche nei confronti dell'utilità della sperimentazione animale e dell'affidabilità dei suoi risultati. Un esempio tragico di conclusioni fallaci ottenute attraverso sperimentazioni animali è rappresentato dalla vicenda del talidomide, sperimentato con successo sugli animali e in seguito verificatosi estremamente dannoso per gli esseri umani.
Nella maggior parte dei paesi occidentali il tema della vivisezione è oggetto di regolamentazioni legislative che, per esempio, richiedono l'uso di anestesia in tutti quei casi in cui questa non leda l'efficacia dell'esperimento. È pur vero che, in alcuni casi, i controlli per verificare il rispetto di queste regolamentazioni sono esigui o totalmente assenti.
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