William M. S. Russell và Rex L. Burch được biết đến là tác giả của cuốn sách “Nguyên tắc của Kỹ thuật Thí nghiệm Nhân đạo” lần đầu tiên trình bày các khái niệm về “Ba chữ R” (Russell & Burch, 1959). Mặc dù cuốn sách được xuất bản vào năm 1959, tuy nhiên các nguyên tắc về 3R đã không được chấp nhận rộng rãi trong hơn 30 năm. Giờ đây, 3R là cơ sở cho các hướng dẫn và quy định quản lý việc sử dụng động vật thí nghiệm trên toàn thế giới. Ba R đại diện cho sự thay thế, giảm thiểu và cải tiến việc sử dụng động vật thí nghiệm (Clark và cộng sự, 2012).
(i) Thay thế (Replacement): gồm thay thế tuyệt đối và thay thế tương đối. Thay thế tuyệt đối là việc sử dụng vật liệu không có tri giác (in vitro, mô hình toán học hoặc mô hình máy tính) để thay thế cho phương pháp sử dụng động vật bậc cao, có ý thức. Thay thế tương đối có nghĩa là thay thế bất kỳ loài động vật có xương sống nào đó bằng một loại động vật không xương sống hoặc loài thấp hơn trên thang phát sinh loài (ví dụ: thay thế khỉ bằng chuột)
(Tannenbaum & Bennett, 2015).
(ii) Giảm thiểu (Reduce): Giảm thiểu được hiểu là các phương pháp giảm thiểu số lượng động vật sử dụng cho mỗi thí nghiệm hoặc nghiên cứu. Tuy nhiên, việc giảm thiểu số lượng này vẫn thu được đầy đủ dữ liệu, kết quả hoặc thu được nhiều thông tin hơn từ một số lượng động vật nhất định. Việc giảm phụ thuộc vào thiết kế thử nghiệm thích hợp và sử dụng số liệu thống kê thích hợp trong phân tích dữ liệu (MacArthur và cộng sự, 2012).
(iii) Sàng lọc (Refinement): liên quan đến các phương pháp giảm thiểu hoặc loại bỏ đau đớn, đau khổ và cải thiện sức khỏe của động vật. Các phương pháp này bao gồm sử dụng thuốc gây mê, giảm đau thích hợp, chăm sóc, giám sát thú y và thiết lập điều kiện môi trường để thúc đẩy phát triển hành vi cụ thể của loài (MacArthur và cộng sự, 2012).