使用传统恐惧测试来评估牛的不同情绪回路
Summary
在这里，我们提出一个协议，在牛中进行各种行为测试，这些测试旨在评估情绪。进行了一系列行为测试（开放场测试、惊艳试验、牛零迷宫、退出速度、笔分和斜槽分数），以评估动物气质的不同成分。
Abstract
动物气质复杂，对生产力和经济盈利能力有影响。量化动物对不同刺激的反应可能促进繁殖选择，并确定更适合特定管理策略的动物。已经开发了多个测试来评估牛的气质（例如，退出速度，滑槽得分，笔分，开放场测试，惊艳测试，牛零迷宫），但每个测试评估动物对不同刺激的反应（例如，隔离，新环境，启动，愿意进入封闭区域）。随着时间的推移，牛的气质相对稳定。然而，对气质的评价有可能受到当前条件、以往经历和观察者偏见的影响。许多气质测试被不当归类为恐惧测试，也因主观性而受到批评。本文为规范牛的行为测试提供了一个框架，并建议这些不同的评价评估动物整体气质的不同方面。
Introduction
动物气质与行为特征有关，如探索行为和大胆31、2，2并可以随时间和上下文13、44表现出一致性。然而，气质是由多个情感系统共同工作。动物体验身体和心理压力，评估对这两种类型的情绪反应是具有挑战性的。情绪状态可以影响动物对刺激的感知方式（例如认知偏差），是动物福利5的重要组成部分。了解个人在应对心理压力（例如，混合、松和、换股）时会如何行为，将为动物管理者在识别具有应对心理压力能力技能的动物时提供额外的选择标准。
情绪由大脑中的七个核心情感系统控制（表1）6。6这些系统包括四个控制积极情绪：1）探索（探索），2）LUST（性兴奋），3）CARE（培育），4）游戏（社交快乐）。三种系统控制负面情绪 1） 恐惧（焦虑），2） 愤怒（愤怒）和 3） PANIC/GRIEF（分离窘迫）。这些情感系统可能是可成的，影响盈利能力，是动物福利的重要组成部分。
已经开发了一系列测试来评估牛的气质（例如，退出速度，斜槽得分）。然而，对气质的评价有可能受到当前条件、以往经历和观察者偏见的影响。虽然许多这种行为评估通常被称为恐惧测试，但它们可能正在量化除了FEAR以外的气质的不同情感成分。此外，这些测试的进行方式各不相同，使得不同评价的比较具有挑战性。因此，有必要了解这些行为评估之间的关系，并为这些气质评估提供标准化协议。
本文的目标是直观地记录用于牛的不同恐惧测试;显示从这些不同的测试中生成的数据类型;评估这些测试的可重复性、有效性和可靠性;演示如何评估从这些测试中捕获的行为之间的关系;并建议每个测试可以评估哪些情绪回路。
Protocol
此处描述的所有方法均已获得德克萨斯A&M大学机构动物护理和使用委员会（IACUC）的批准（IACUC2016-0356）。 1. 动物和住房 房子一年 1/4 博斯阴极 x 3/4 博斯金牛座在测试开始前 7 天从同一一个杂地笔（n = 16 个转向/笔）中从同一个一代（n = 16 个转向/笔）中引导（n = 32）。在研究开始时，舵重达270.9~14.8公斤，在整个研究过程中都得到相同的标准生长配给。 作为日常饲养实践的一部分，每天直观地评估转向。在整个研究期间，没有引导者接受治疗。 2. 测试说明 测试 1：退出速度 将电子计时器放在处理槽前面，以便起始点和停止点之间的距离为 1.8 米。这些计时器设计用于在动物打破第一个电子光束时开始计时，并在动物打破第二个电子束时停止。 将牛群移过处理设施。 抓住每个动物在滑道的头门，并保持它克制10s。 10s后，从头门释放动物。 使用电子计时器，记录动物从滑道穿过 1.8 米所需的时间。 计算动物离开滑道时的速度，除以1.8米，然后将动物从头门和斜槽释放后穿越1.8米。注：其他出版物已使用此数据收集策略88、9、10、119,10,11。 测试 2：斜槽分数 将牛群移过处理设施。 抓住滑道头门中的每个动物10s，而不对其身体施加压力。 请有人观察10s的牛，并根据2019年牛肉改良联合会统一牛肉改良计划第9版（表2）的指南，根据其被限制的行为，给每只动物分配一个分数。 10s后，从头门和滑槽释放动物。注：其他出版物也使用了这种数据收集策略12、13、14。,1412, 测试 3：笔分 将一组五头牛放入笔中（7.3 米 W x 7.3 m L x 2.4 m H）。 让一个未知的人类观察者，牛进入笔步行和关闭门后进入笔。 让观察者对牛群采取两个步骤。 视觉观察每个动物的行为，以回应观察者。 在进入笔后的30秒内，根据2019年牛肉改良联合会统一牛肉改良计划第9版指南（表3），给每只动物分配一个分数。 从动物群之间的尿液和粪便中清洁测试场。注： 使用此数据收集策略10，,11的其他出版物。 测试4：牛零迷宫 构建牛零迷宫 （BZM）。 使用牛板创建一个宽1.6米的圆形轨道，内径和外径分别为6.6米和8.2米（图1）。 将 BZM 划分为四个长度相等的象限，两个相反的开象限和两个相对的闭合象限，面板被遮阳布覆盖，遮阳布被拉伸在迷宫的内圈和外圈上，在迷宫的封闭部分上建造屋顶。 如果测试是在室外进行的，为了尽量减少阴影引起的变化，将 BZM 定向，使迷宫的封闭部分面向南北，并在每个测试日中午左右进行测试。 安装摄像机以捕获整个竞技场。打开相机并开始录制。 使用低应力处理方法，将单个动物移动到迷宫的空地，并允许动物探索竞技场 10 分钟。 在10分钟的观察期结束时，将动物送回自己的家笔。 从动物之间的尿液和粪便中清洁测试场。 解码视频录像的频率和延迟的步骤， 逃生企图， 踢， 排尿， 排泄， 发声， 站立回合， 停留的时间， 花的时间步行， 延迟进入封闭区域， 动物进入封闭区域的次数， 关闭/开放部分的时间， 开放/关闭的手臂之间的转换次数.指标是根据先前发表的作品15确定的。 测试 5：单个启动测试和组启动测试 建造一个竞技场（7.3 m W x 7.3 m L x 2.4 m H），该竞技场具有固体、均匀的地面，没有植被或粪便，并在竞技场的两端设有两把封闭式伞（图2）。雨伞的设计应该，以便他们突然打开，按下一个按钮。 确保竞技场的两侧是实心的或覆盖着胶合板或遮阳布，以确保动物在竞技场外看不到。 在竞技场的对面，在大约牛头高度处切一个洞，让伞穿透。 安装摄像机以捕获整个竞技场。打开摄像机并开始录制。 使用低应力处理方法，将单个动物移入测试场。对于小组启动测试引入一小群大约四只动物。 动物在竞技场上60后，同时打开两把伞。 伞打开后，将动物留在竞技场上4分钟。 在测试之间从尿液和粪便中清洁测试场地。 解码视频录制步骤的频率和延迟，逃生尝试，触摸伞，踢，小便，排便，发声，站立回合，站立时间，步骤在前60年代的测试，并在60年代的步骤后，伞打开每个动物。指标是根据先前发表的作品16确定的。 测试 6：开放字段测试 建造一个方形竞技场（7.3 m W x 7.3 m L x 2.4 m H），该场场具有固体、均匀的地面，没有植被或粪便。竞技场的两侧应坚固或用胶合板或遮阳布覆盖，以确保动物在竞技场外看不到。 安装摄像机以捕获整个竞技场。打开摄像机并开始录制。 使用低应力处理实践，将单个动物移动到实心面开放现场测试场的中心。 把动物留在竞技场上10分钟。 10分钟后，把动物送回家里的钢笔。 从动物之间的尿液和粪便中清洁测试场。 解码视频录制的频率和延迟到第一步，逃避尝试，踢，排尿，排便，发声，站立回合，站立时间，步行时间，采取的步骤数，在前60年代测试期间采取的步骤数。指标是根据先前发表的作品17、18、1918,19确定。17 3. 统计分析 使用 Pearson 的关联 （PROC CORR） 评估测试间和测试内可重复性，以及使用克朗巴赫的 α （PROC CORR） 计算的可靠性。使用回归分析 （PROC REG） 执行与平均日收益 （ADG） 相关的响应变量的有效性。 标准化变量 （PROC STANDARD） 后，使用聚类分析 （PROC VARCLUS） 从不同测试内部和不同测试之间标识变量之间的关系。其中许多变量可能会根据生产指标回归，以确定这些测试期间牛行为与生产相关的关系和生产率。
Representative Results
使用这些结果可以帮助描述牛对不同类型的刺激行为责任，这些信息可能会影响个人保留和育种选择决策。一般来说，这些测试应在动物年轻时进行，以尽量减少以往经验对其行为的影响20。这些不同行为测试之间的关系可能是对其他测试中的行为和动物的生产力的预测。这些测试的可重复性也各不相同，因为某些测试随时间相对一致，而其他测试则不一致。 对于每个测试，我们将介绍该特定测试中收集的指标的可重复性、有效性和可靠性。我们将看到每个测试的优缺点，并讨论可以评估哪些情绪回路。然后，我们将介绍所有测试中执行的步骤数的原则组件分析示例。 退出速度 （EV）EV可能会随着动物年龄的轻微下降，但将保持相对稳定的9，10，21。10,21可重复性高（R = 0.72;p < 0.0001），与 ADG 相关的有效性取决于情况（R2 = 0.12，p = 0.03）。可靠性是不可接受的（ICC = 0.41）。EV测试测试时间短，响应变量客观，可重复有效，但需要设备投资，可受处理设施和评估员以往经验的影响，可靠性差。情感电路：恐惧 笔分 （PS）PS 的重复性较低（R = 0.35;p = 0.05），其与 ADG 相关的有效性取决于情况（R2 = 0.12，p = 0.03）。可靠性是不可接受的（ICC = 0.33）。PS 测试测试时间短，可以同时评估多个动物。然而，这是主观的。它可以通过先前的负面经验来影响人类处理。它受到评价者的外观和肢体语言的影响，对评价者有风险。可重复性和可靠性较低。情感回路：PANIC 斜槽分数 （CS）CS 具有轻微的可重复性（R = 0.15，p = 0.42），其与 ADG 相关的有效性不太可能有用（R2 = -0.03，p = 0.67）。可靠性差（ICC = 0.60）。CS 具有较短的测试时间（10 s/动物），但它是一个主观反应变量。它可能受设备/基础设施和评估员以前的经验的影响。如果液压装置太紧，则可能导致发声并更改头门拉拔量。以前与设施的负面经验可能会人为地夸大分数。随着动物年龄越来越大或变重，分数就会降低。情感回路：RAGE EV、PS、CS 和 ADG 之间的关系图 3说明了这四个变量之间的关系。随着 ADG 的增加，EV（恐惧;R = -0.41;p = 0.02）和 PS（PANIC;R = -0.42;p = 0.02） 下降。未观察到 ADG 和 CS （RAGE） 之间的关系。在PS （PANIC） 和 EV （FEAR） 之间观察到正关系（R = 0.45;p = 0.01）。CS （RAGE） 和 EV 之间以及 CS （RAGE） 和 PS （PANIC） 之间均未观察到任何关系。 牛零迷宫 （BZM）在 BZM 中的行为响应（查找、PANIC）显示在表 4中。由于此测试不可重复22，在重复测试期间，牛的行为可能不是牛对立即刺激的准确指标，但它可能更表明核心情感状态（例如焦虑）。 许多步骤具有高可重复性（R = 0.71，p = 0.005）。仅在初始测试期间，站立回合数 （R = -0.61） 和第一个站立回合 （R = 0.61） 的延迟数是 EV 的有效指标。在第一次测试期间的总时间是 ADG 的有效指标。几个步骤的可靠性令人无法接受（ICC = 0.42）。BZM 有几个可重复的步骤。站立时间的持续时间是 ADG 的有效指标，站立行为可以是 EV 和 ADG 的代理。计算了各种变量。牛的行为在不受人为干扰的情况下被观察到。响应指标是客观的。但是，构建迷宫并进行测试（仅测试 10 分钟/动物）是资源、时间和劳动密集型的，并且需要视频解码。情感回路：寻找，PANIC 单个启动测试虽然疯牛病测试是可重复的，但当牛在吓了一队测试期间，与在组23中时相比，它们单独评估时的行为会有所不同。在个别的启动测试中，牛可能经历隔离压力;因此，PANIC 和查找系统的激活可能会覆盖任何 FEAR 系统激活。伞打开后前 60 秒内的步骤数（R = 0.62、p = 0.0008）和步数（R = 0.60，p = 0.001）具有中等的可重复性。与ADG相关的有效性不太可能是ADG的有用（R2 = 0.07）指标。整个测试期间的几个步骤（ICC = -0.06）具有不可接受的可靠性。但是，伞打开后前 60 秒内的步骤数（ICC = 0.70）具有可接受的可靠性。 单个启动测试具有多个可重复和可靠的指标，并计算了各种变量。牛的行为在不受人为干扰的情况下被观察到。响应指标是客观的。然而，建造迷宫并进行测试（5 分钟/动物仅用于测试）是资源、时间和劳动密集型的。它需要视频解码，并且可能被隔离应力所迷惑。个人惊吓测试的情绪回路：PANIC，寻求团体惊恐测试的情绪回路：FEAR 开放字段测试步数（R = 0.67，P = 0.0001）具有中等的可重复性。由于几个步骤（R2 = 0.03）不太可能有用，因此与 ADG 相关的有效性会受到影响。许多步骤（ICC = 0.26）具有不可接受的可靠性。开放字段测试具有广泛的变量计算。测试期间的某些步骤是可重复的。牛的行为在不受人为干扰的情况下被观察到。响应指标是客观的。但是，构建迷宫并进行测试（10 分钟/动物仅用于测试）是资源、时间和劳动密集型的，需要视频解码。情感回路：PANIC，寻求 多变量分析聚类分析在数据中确定了三个主要群集（恐惧、愤怒和 PANIC/从前）（图 4）。组启动测试 （FEAR） 中与 ADG 和 EV （FEAR） 群集的步骤数。BZM（PANIC/寻求）、OFT（PANIC/寻求）和单个启动测试（PANIC/寻求）中聚集的步数。CS （RAGE） 未与任何其他变量进行聚类。 情感系统 建议检测系统激活的行为测试 寻求 开放场测试，新颖的物体测试，牛零迷宫，笔分 欲望 利比多评估 护理 产妇行为，周围心疼的性， 玩 待定 恐惧 启动测试，退出速度 愤怒 斜槽分数，后代保护 恐慌/悲伤 社会隔离测试，牛零迷宫，笔分 表1：可能识别大脑中不同情绪系统的激活的行为评估。 得分 标签 描述 1 温顺 轻度处置。温和且易于处理。在加工过程中站立并缓慢移动。不受干扰，安定下来，有些沉闷。在滑槽中时，不要拉头门。平静地退出滑道 2 不安 比一般人安静，但在处理过程中可能很顽固。可能尝试从滑道中后退或拉回头门。一些轻拂尾巴。迅速退出滑道。 3 紧张 典型的气质是可控的，但紧张和不耐烦。适度的挣扎，运动和尾巴闪烁。重复推拉头门。轻快地退出斜槽。 4 飞（野生） 跳跃和失控，颤抖和斗争暴力。可能在嘴里波纹和泡沫。疯狂地运行围栏线，并可能跳时单独笔下。展示长途飞行距离，并疯狂地出口滑道。 5 积极 可能类似于分数 4，但增加了攻击性行为、恐惧、极度激动和连续运动，其中可能包括在滑道中跳跃和吼叫。疯狂地退出滑道，当单独处理时，可能会表现出攻击行为。 6 非常有侵略性 极具攻击性的气质。当限制在狭小、狭小的地方时，会疯狂地攻击或攻击。发音的攻击行为。 表2：对丘特分数（牛肉改良联合会）评估的牛行为的描述。 得分 标签 描述 1 非攻击性（温顺） 行走缓慢，可以密切接近人类，而不是由人类或设施兴奋 2 略带攻击性 沿着栅栏跑，将站在角落里，如果人类远离，可能步伐围栏 3 中等攻击性 沿着栅栏跑，抬头，如果人类走近，在撞到大门和栅栏之前停下来，避开人类，就会跑 4 积极 跑步，留在组的后面，头部高，非常了解人类，可能会运行到栅栏和大门，即使有一定的距离，可能会遇到栅栏，如果单独在笔 5 非常有侵略性 兴奋，运行到栅栏，跑过人类和任何其他在路径，”疯狂” 表 3：对笔分数（牛肉改良联合会）评估的牛行为的描述。 行为性能频率 均值 = SEM 最大最小值 步骤（计数） 244.11 × 29.19 594 – 34 逃生尝试（计数） 9 × 1.48 29 – 0 踢（计数） 8.67 × 1.17 25 – 1 排尿（计数） 0.32 × 0.13 3 – 0 排便（计数） 1 × 0.29 6 – 0 发声（计数） 0.96 × 0.3 6 – 0 站立回合（计数） 10.61 × 1.06 25 – 0 站立时间（s） 200.23 × 22.59 456.32 – 0 测试前 60 秒内的步骤（计数） 32.18 × 5.31 106 – 0 进入牛零迷宫后执行行为的延迟 均值 = SEM 最大最小值 延迟到第一步 （s） 18.32 × 8.36 228.7 – 0.03 首次转义尝试的延迟 165.67 × 38.31 600 – 1.6 拉特内西到第一方向变化 （s） 76.05 × 14.43 290.96 – 2.87 首次排尿的延迟 520.31 = 31.64 600 – 42.3 首次排便的延迟 325.63 × 52.13 600 – 0 首次发声的延迟 437.03 × 45.69 600 – 1.7 延迟到第一站回合 （s） 68.72 × 23.6 600 – 0.54 表 4：在牛在牛零迷宫中时执行观察到的行为的频率和延迟。 单个启动测试 组启动测试 测试期间的行为频率 均值 = SEM 最大最小值 均值 = SEM 最大最小值 雨伞打开的时间 63.27 × 0.35 68.34 – 60.09 61.2 × 0.08 62.16 – 60.33 步骤（计数） 318.5 × 37.52 948 – 65 126.72 × 12.68 312 – 25 逃生尝试（计数） 0 × 0 0 – 0 0 × 0 0 – 0 触摸伞（计数） 2.27 × 0.53 11 – 0 0.03 × 0.03 1 – 0 踢（计数） 0.16 × 0.09 3 – 0 0 × 0 0 – 0 排尿（计数） 0.19 × 0.07 1 – 0 0.13 × 0.07 2 – 0 排便（计数） 0.72 × 0.12 3 – 0 0.72 × 0.15 3 – 0 发声（计数） 0.44 × 0.29 10 – 0 0.03 × 0.03 1 – 0 站立回合（计数） 7.91 ± 0.56 15 – 0 8.66 × 0.52 14 – 3 持续时间站立（子） 140.87 × 13.77 316.25 – 0 188.94 × 9.91 299 – 64.74 测试前 60 秒的步骤（计数） 62.44 × 8.92 248 – 6 33.84 × 3.11 81 – 6 打开雨伞后 60 秒内的步骤（计数） 72.52 × 10.1 295 – 6 27.09 × 3.76 92 – 0 单个启动测试 组启动测试 执行行为的延迟 均值 = SEM 最大最小值 均值 = SEM 最大最小值 延迟到第一步 （s） 4.14 × 1.46 36.98 – 0.11 2.61 ± 0.88 28.65 – 0.11 首次转义尝试的延迟 – – – – 延迟到第一伞触摸 （s） 94.79 × 14.74 282.84 – 11.64 157.76 × 157.76 157.76 – 157.755 延迟到第一次踢 （s） 137.29 × 16.78 167.2 – 93.47 – – 首次排尿的延迟 135.47 × 38.38 293.79 – 29.74 52.87 × 9.39 69.66 – 37.17 首次排便的延迟 104.18 × 23 271.98 – 3.35 62.44 × 13.74 196.76 – 15.11 首次发声的延迟 67.32 × 41.27 226.89 – 3.83 68.15 × 0.00 68.15 – 68.15 延迟到第一站回合 （s） 26.52 × 7.1 193.48 – 0.44 11.43 × 1.76 45.4 – 1.12 伞打开后第一步的延迟 63.2 × 1.77 84.19 – 6.36 65.94 × 5.09 167.34 – 6.96 伞打开后首次转义尝试的延迟 – – – – 伞打开后首次触摸伞的延迟 110.2 × 16.38 282.84 – 11.64 – 157.76 – 0 伞打开后第一次踢的延迟 （s） 137.29 × 16.78 167.2 – 93.47 – – 伞打开后首次排尿延迟 （s） 152.34 × 40.79 293.79 – 29.74 67.94 × 1.72 69.66 – 66.21 伞打开后首次排便延迟 （s） 160.57 × 26.49 271.98 – 1 90.03 × 21.26 196.76 – 17.39 伞打开后首次发声的延迟（s） 100.91 × 44.77 226.89 – 11.47 – 68.15 – 0 伞打开后首次站立的延迟 （s） 85.59 × 10.32 297.33 – 1.27 76.91 × 5.33 182.69 – 15.47 表 5：在牛处于单个启动测试和组启动测试中时执行观察到的行为的频率和延迟。 测试期间的行为频率 均值 = SEM 最大最小值 步骤（计数） 464.28 × 42.65 1607 – 91 逃生尝试（计数） 0.06 × 0.04 2 – 0 踢（计数） 0.16 × 0.06 2 – 0 排尿（计数） 0.14 × 0.04 1 – 0 排便（计数） 0.44 × 0.08 2 – 0 发声（计数） 1.91 × 0.7 32 – 0 站立回合（计数） 13.75 × 0.84 40 – 4 站立时间（s） 294.94 × 17.85 562.98 – 48.72 测试前 60 秒内的步骤（计数） 69.36 × 7.72 297 – 0 执行行为的延迟 均值 = SEM 最大最小值 延迟到第一步 （s） 5.9 × 2.42 148.18 – 0.11 首次转义尝试的延迟 357.81 ± 158.26 563.23 – 45.56 延迟到第一次踢 （s） 355.95 × 53.7 584.58 – 66.51 首次排便的延迟 135.38 × 31.51 486.29 – 1.98 首次发声的延迟 162.67 × 49.87 742 – 8.8 延迟到第一站回合 （s） 28.11 × 6.06 255.97 – 0.35 表 6：在牛处于开放现场测试中执行观察到的行为的频率和延迟。 图1：牛零迷宫的三维表示。请点击此处查看此图形的较大版本。 图 2：开放场测试、笔分和启动测试竞技场的三维表示。马龙圈表示仅为启动测试放置雨伞。请点击此处查看此图形的较大版本。 图 3：退出速度、笔分、斜槽分数和博斯支德中生产力之间的关系（n = 32）。请点击此处查看此图形的较大版本。 图4：代表类分析牛对各种恐惧测试的行为反应。在此图中，使用 Chute 分数、笔分数、退出速度和平均每日增益评估在牛零迷宫 （BZM）、单个启动测试、开放场测试 （OFT） 和组启动测试期间执行的步骤数。请点击此处查看此图形的较大版本。 补充材料1：动物的行为在手稿中描述的不同分数。请点击此处查看此文件（右键单击以下载）。 补充材料2：构建零迷宫的延时视频。请点击此处查看此文件（右键单击以下载）。
Discussion
退出速度和斜槽分数
当动物通过处理滑槽进行处理时，对EV和CS进行评估。虽然EV和CS的牛行为在同一情况下被量化，但对这两个测试的行为反应与24无关。这表明，对EV（例如，逃避约束）和CS（例如，持久克制）进行评估的情景可能因牛的不同而得到不同，并随后评估不同的情绪系统。EV 评估牛的行为，因为它们正在逃避约束，因此被认为是评估 FEAR 系统，而 CS 可以评估 RAGE。CS评估牛的行为，而被限制在处理斜槽（表2），因此可能是一个很好的代理RAGE情绪系统。
对EV与生产、健康和行为特征之间的关系进行了大量研究。虽然EV可能受动物以前经验的影响，但此客观指标在量化恐惧系统方面可能有效，因为 EV 与健康、生产力、育种和行为之间存在实质性关系。EV更快的牛有14个生长率降低，尸体质量差11，25，,25免疫功能降低20，在处理10时皮质醇水平较高。此测量可以提供有关家庭笔中的行为信息，因为 EV 与主笔13中的步进计数呈正相关。从动物管理的角度来看，EV更快的牛更难处理，给动物管理者带来更大的风险，并且可能会影响畜群的行为。虽然 EV 可能是评估 FEAR 的一个很好的指标，但它并不衡量所有情绪系统。因此，需要额外的测试来评估影响生产和福利的所有情绪系统。
笔分数
PS主观地评估牛的意愿，由人类接触（表3），可能有助于评估PANIC系统。然而，PS一直批评缺乏客观性，因为不同的评价者可能对行为有不同的解释，一些主观评价受到评价者可靠性差26。
启动测试
焦虑在所有猎物物种中都高度进化。高水平的恐惧有助于保护动物免受疼痛，并激活共生肾上腺和下脑垂体-肾上腺轴作为战斗或飞行和对感知危险的压力反应的一部分。吓了一次试验评估了动物对突然的、新颖的刺激的反应，并被确定为识别猪不同遗传菌株行为差异的有效测量方法。启动测试可能有效地评估对肾上腺系统的灵敏度和反应性，该系统在激活时会产生与生产相关的后果，并可能提供对 FEAR 系统的洞察。
开放字段测试
OFT 是最常用的测试。OFT最初旨在评估单个动物的大胆性，或进入开放竞技场的意愿，这种环境可能被认为对动物的生存有危险和危险。OFT已经验证了本能地寻求避难所和避免开放空间的物种，如啮齿动物，鸡和火鸡16。
牛进化为生活在开阔的田野中，因此OFT可能不会诱发与FEAR相关的行为和生理反应，可能更适合评估社会孤立（PANIC/GRIEF）或探索（探索）。此外，OFT评估单个动物，由于牛是群居畜，OFT的经验可能会引起情绪反应，而不是恐惧。OFT 缺乏与其他 FEAR 测试的强相关，结果难以解释（即，许多因素可能导致相同的活动）。因此，不建议OFT作为牛16的一般恐惧测试，可能无法提供对牛的FEAR系统的全面理解。然而，OFT可能是量化PANIC或牛的搜索系统的有用工具。
寻求系统对于动物获得生存所需的资源至关重要。高追求水平激起强烈、执着的热情探索、开胃和预想的兴奋和学习。这个系统可以导致向前运动，因为动物的动机是探索其周围环境。寻求可以在积极情绪和负面情绪中发挥作用;积极寻求可能产生目的感，而消极的查找可能导致与安全相关的行为28。牛在分娩期间花更多的时间探索和探索较大比例的范围（例如，更强烈的”探索”激活）吃得更快，有较重的松香重量、在分娩期间皮质醇浓度较高的小牛，以及产后间隔缩短到29分。因此，求职制度可以对生产和福利产生影响。在个体和生殖适应性取决于动物寻找资源和住所的能力的广泛环境中，识别高度激活的发现系统的动物可能更为成功。然而，在监禁期间，具有高激活状态的动物可能会经历更高的压力和挫折感。
牛零迷宫
生物医学研究中常用的测试，旨在评估抗焦虑和抗抑郁药药物开发在啮齿动物的疗效是高架加迷宫（EPM）和高架零迷宫（EZM）30。这些测试利用啮齿动物的本能行为及其自然倾向的黑暗，封闭的地方，以量化他们愿意探索环境，将本质上恐惧或诱发焦虑。这些测试的指标可以包括离开迷宫变暗的手臂的延迟、迷宫张开臂和闭合臂的持续时间、测试期间两个环境之间的转换次数以及动物在测试期间的行为（例如发声、排尿、排便、逃生尝试）。
EPM和EZM都是经过充分验证的测试，用于量化啮齿动物15、31,31中的恐惧/焦虑。一种经过改进的EPM用于量化猪32中的FEAR反应，但未用于反胃动物。然而，EPM因其对迷宫中央广场行为的解释含糊不清而受到批评。因此，EZM 旨在评估与 EPM 相同的指标，但允许不间断的探索，而不会造成歧义。在确定评估牛的FEAR/焦虑和查找的测试时，EZM 是一个逻辑模型。EZM有利于牛的自然行为，因为它们本能地以圆形模式移动，并倾向于返回它们来自的地区。
通过应用与EZM类似的原理，并采用相反的解释，开发了一个牛零迷宫33，以评估牛的FEAR、PANIC/GRIEF和寻找系统。牛进化到生活在开阔的空间;因此，与迷宫变暗部分相比，减少恐惧和PANIC/GRIEF系统的激活减少的牛将更愿意花时间在BZM的开放部分，进入迷宫的封闭部分的可能性较小，并且将执行更多的逃生尝试。
通过多种评估量化牛的行为可以识别复杂的情感关系，这些关系可能具有经济意义，易于测量，并可包含在育种选择中。在这项研究中，没有评估PLAY、LUST和CARE的情绪回路。
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
我们感谢得克萨斯A&M大学动物行为和福利实验室的学生协助解码牛行为的录像，并感谢动物科学教学和研究中心的人员协助该项目。该项目得到了得克萨斯A&M大学动物科学系研究生研究迷你资助计划的支持。
Materials
| Electronic timers | FarmTek, Wylie, TX | ||
| Priefert Cattle Panels | Priefert Rodeo & Ranch Equipment, Mount Pleasant, TX, USA | ||
| Shade Cloth | Windscreen4less, San Bernardino, CA, USA | Heavy Duty Privacy Screen Fence in Color Solid Black | |
| SILENCER Commerical Pro | Silencer Hydraulic Chutes, Stapleton, NE | ||
| Umbrella | WinCraft | Model# A04852, Winona, Minnesota | |
| Video Camera | Canon | Canon VIXIA HF R800 HD, Mellville, NY, USA |
References
- Kurvers, R. H., et al. Personality predicts the use of social information. Ecology Letters. 13 (7), 829-837 (2010).
- Stöwe, M., et al. Novel object exploration in ravens (Corvus corax): effects of social relationships. Behavioural processes. 73 (1), 68-75 (2006).
- Réale, D., Reader, S. M., Sol, D., McDougall, P. T., Dingemanse, N. J. Integrating animal temperament within ecology and evolution. Biological Reviews. 82 (2), 291-318 (2007).
- Sih, A., Bell, A. M., Johnson, J. C., Ziemba, R. E. Behavioral syndromes: an integrative overview. The Quarterly Review of Biology. 79 (3), 241-277 (2004).
- Mendl, M., Burman, O. H., Parker, R. M., Paul, E. S. Cognitive bias as an indicator of animal emotion and welfare: Emerging evidence and underlying mechanisms. Applied Animal Behaviour Science. 118 (3-4), 161-181 (2009).
- Panksepp, J. A critical role for” affective neuroscience” in resolving what is basic about basic emotions. Psychological Review. 99 (3), 554-560 (1992).
- Panksepp, J. Emotional endophenotypes in evolutionary psychiatry. Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. 30 (5), 774-784 (2006).
- Bruno, K., Vanzant, E., Vanzant, K., McLeod, K. Relationships of a novel objective chute score and exit velocity with growth performance of receiving cattle. Journal of Animal Science. 94 (11), 4819-4831 (2016).
- Burdick, N., et al. Evolution of exit velocity in suckling Brahman calves. Journal of Animal Science. 89 (1), 233-236 (2011).
- Curley, K., Paschal, J., Welsh, T., Randel, R. Exit velocity as a measure of cattle temperament is repeatable and associated with serum concentration of cortisol in Brahman bulls. Journal of Animal Science. 84 (11), 3100-3103 (2006).
- King, D., et al. Influence of animal temperament and stress responsiveness on the carcass quality and beef tenderness of feedlot cattle. Meat Science. 74 (3), 546-556 (2006).
- Hall, N. L., et al. Working chute behavior of feedlot cattle can be an indication of cattle temperament and beef carcass composition and quality. Meat Science. 89 (1), 52-57 (2011).
- MacKay, J., Turner, S., Hyslop, J., Deag, J., Haskell, M. Short-term temperament tests in beef cattle relate to long-term measures of behavior recorded in the home pen. Journal of Animal Science. 91 (10), 4917-4924 (2013).
- Voisinet, B., Grandin, T., Tatum, J., O’Connor, S., Struthers, J. Feedlot cattle with calm temperaments have higher average daily gains than cattle with excitable temperaments. Journal of Animal Science. 75 (4), 892-896 (1997).
- Shepherd, J. K., Grewal, S. S., Fletcher, A., Bill, D. J., Dourish, C. T. Behavioural and pharmacological characterisation of the elevated “zero-maze” as an animal model of anxiety. Psychopharmacology. 116 (1), 56-64 (1994).
- Forkman, B., Boissy, A., Meunier-Salaün, M. C., Canali, E., Jones, R. A critical review of fear tests used on cattle, pigs, sheep, poultry and horses. Physiology & Behavior. 92 (3), 340-374 (2007).
- Boivin, X., Le Neindre, P., Chupin, J., Garel, J., Trillat, G. Influence of breed and early management on ease of handling and open-field behaviour of cattle. Applied Animal Behaviour Science. 32 (4), 313-323 (1992).
- Kilgour, R. J., Melville, G. J., Greenwood, P. L. Individual differences in the reaction of beef cattle to situations involving social isolation, close proximity of humans, restraint and novelty. Applied Animal Behaviour Science. 99 (1-2), 21-40 (2006).
- Redbo, I. Relations between oral stereotypies, open-field behavior, and pituitary-adrenal system in growing dairy cattle. Physiology & Behavior. 64 (3), 273-278 (1998).
- Burdick, N., Randel, R., Carroll, J., Welsh, T. Interactions between temperament, stress, and immune function in cattle. International Journal of Zoology. 2011, (2011).
- Gibbons, J. M., Lawrence, A. B., Haskell, M. J. Consistency of flight speed and response to restraint in a crush in dairy cattle. Applied Animal Behaviour Science. 131 (1-2), 15-20 (2011).
- Mathias, A., Forehand, L., Carstens, G., Daigle, C. Quantifying Stress and Anxiety: Development and Validation of a Novel Fear Test for Cattle. Journal of Animal Science. 96, 19 (2018).
- Mathias, A., Daigle, C. L. Safety in numbers: Social isolation increases behavioral responses of cattle during startle tests. Journal of Animal Science. 97, 18 (2019).
- Lee, C., et al. Anxiety influences attention bias but not flight speed and crush score in beef cattle. Applied Animal Behaviour Science. 205, 210-215 (2018).
- Voisinet, B., Grandin, T., O’Connor, S., Tatum, J., Deesing, M. Bos indicus-cross feedlot cattle with excitable temperaments have tougher meat and a higher incidence of borderline dark cutters. Meat science. 46 (4), 367-377 (1997).
- Czycholl, I., et al. Test-retest reliability of the Welfare Quality animal welfare assessment protocol for growing pigs. Animal Welfare. 25 (4), 447-459 (2016).
- Lawrence, A., Terlouw, E., Illius, A. Individual differences in behavioural responses of pigs exposed to non-social and social challenges. Applied Animal Behaviour Science. 30 (1-2), 73-86 (1991).
- Panksepp, J., Biven, L. . The archaeology of mind: Neuroevolutionary origins of human emotions. , (2012).
- Goodman, L. E., et al. Temperament affects rangeland use patterns and reproductive performance of beef cows. Rangelands. 38 (5), 292-296 (2016).
- Walf, A. A., Frye, C. A. The use of the elevated plus maze as an assay of anxiety-related behavior in rodents. Nature Protocols. 2 (2), 322 (2007).
- Hogg, S. A review of the validity and variability of the elevated plus-maze as an animal model of anxiety. Pharmacology Biochemistry and Behavior. 54 (1), 21-30 (1996).
- Janczak, A. M., Andersen, I. L., Bøe, K. E., Færevik, G., Bakken, M. Factor analysis of behaviour in the porcine and murine elevated plus-maze models of anxiety. Applied Animal Behaviour Science. 77 (2), 155-166 (2002).
- Hubbard, A. J., Carstens, G. C., Forehand, L., Daigle, C. L. The Bovine Zero Maze: Development of a novel fear test for cattle. Applied Animal Behaviour Science. , 104865 (2019).
Cite This Article
Daigle, C. L., Hubbard, A. J., Grandin, T. The Use of Traditional Fear Tests to Evaluate Different Emotional Circuits in Cattle. J. Vis. Exp. (158), e60641, doi:10.3791/60641 (2020).