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Behavior

Der Einsatz traditioneller Angsttests zur Bewertung verschiedener emotionaler Schaltkreise bei Rindern

Published: April 22, 2020
doi:
10.3791/60641
, ,
1Animal Behavior & Welfare Laboratory, Department of Animal Science,Texas A&M University, 2Department of Animal Sciences,Colorado State University

Summary

Hier stellen wir ein Protokoll zur Durchführung einer Vielzahl von Verhaltenstests bei Rindern vor, die entwickelt wurden, um Emotionen zu bewerten. Eine Batterie von Verhaltenstests (Open Field Test, Starttest, Rinder-Null-Labyrinth, Ausstiegsgeschwindigkeit, Stift-Score und Rutschen-Score) wurden durchgeführt, um verschiedene Komponenten des tierischen Temperaments zu bewerten.

Abstract

Das tierische Temperament ist komplex und hat Auswirkungen auf Produktivität und wirtschaftliche Rentabilität. Die Quantifizierung der Reaktion eines Tieres auf unterschiedliche Reize kann die Zuchtauswahl erleichtern und Tiere identifizieren, die für bestimmte Bewirtschaftungsstrategien besser geeignet sind. Es wurden mehrere Tests entwickelt, um das Temperament von Rindern zu bewerten (z. B. Ausstiegsgeschwindigkeit, Rutsche-Score, Stift-Score, Open-Field-Test, Starttest, Rinder-Null-Labyrinth), aber jeder dieser Tests bewertet die Reaktion des Tieres auf verschiedene Reize (z. B. Isolation, neuartige Umgebung, Erprobung, Bereitschaft, einen geschlossenen Bereich zu betreten). Das Temperament der Rinder ist im Laufe der Zeit relativ stabil. Die Beurteilung des Temperaments hat jedoch das Potenzial, von aktuellen Bedingungen, früheren Erfahrungen und Beobachtervoreingenommenheit beeinflusst zu werden. Viele dieser Temperamenttests wurden fälschlicherweise als Angsttests kategorisiert und auch als subjektiv kritisiert. Dieses Papier bietet einen Rahmen für die Standardisierung von Verhaltenstests für Rinder und schlägt vor, dass diese verschiedenen Bewertungen verschiedene Aspekte des Gesamttemperaments des Tieres bewerten.

Introduction

Tierisches Temperament wurde mit Verhaltensmerkmalen wie explorativem Verhalten und Kühnheit1,2 verknüpft und kann Konsistenzen im Laufe der Zeit und in kontextuellen Kontextenaufweisen 3,4. Temperament besteht jedoch aus mehreren emotionalen Systemen, die zusammenarbeiten. Tiere erleben körperliche und psychische Stressoren, und die Bewertung der emotionalen Reaktion auf beide Arten ist eine Herausforderung. Emotionaler Zustand kann beeinflussen, wie Tiere Reize wahrnehmen (z. B. kognitive Voreingenommenheit), und ist ein kritischer Bestandteil des Tierschutzes5. Wenn man versteht, wie sich eine Person als Reaktion auf psychische Stressoren verhält (z. B. Komming, Entwöhnung, Bestandswechsel), werden Tiermanager n. Chr. zusätzliche Auswahlkriterien bei der Identifizierung von Tieren, die über die Fähigkeiten verfügen, mit psychischen Stressoren fertig zu werden, verfügen.

Emotionen werden von sieben affektiven Kernsystemen im Gehirn gesteuert (Tabelle 1)6. Diese Systeme umfassen vier, die positive Emotionen steuern: 1) SEEKING (Exploration), 2) LUST (sexuelle Erregung), 3) CARE (Nurturance) und 4) PLAY (soziale Freude). Drei Systeme steuern negative Emotionen 1) FEAR (Angst), 2) RAGE (Anger) und 3) PANIC/GRIEF (Trennungsnot). Diese affektiven Systeme können vererbbar sein7, Auswirkungen Rentabilität, und sind ein kritischer Bestandteil des Tierschutzes.

Eine Reihe von Tests wurde entwickelt, um das Temperament von Rindern zu bewerten (z. B. Ausstiegsgeschwindigkeit, Rutschenwert). Die Beurteilung des Temperaments hat jedoch das Potenzial, von aktuellen Bedingungen, früheren Erfahrungen und Beobachtervoreingenommenheit beeinflusst zu werden. Während viele dieser Verhaltensbewertungen gemeinhin als Angsttests bezeichnet werden, können sie verschiedene emotionale Komponenten des Temperaments außer FEAR quantifizieren. Darüber hinaus stellt die unterschiedliche Art und Weise, wie diese Tests durchgeführt wurden, Vergleiche zwischen verschiedenen Bewertungen vor. Daher ist es notwendig, die Beziehungen zwischen diesen Verhaltensbewertungen zu verstehen und ein standardisiertes Protokoll für diese Temperamentbewertungen zu haben.

Das Ziel dieses Artikels ist es, die verschiedenen Angsttests für Rinder visuell zu dokumentieren; die Art der Daten, die aus diesen verschiedenen Tests generiert wurden; Bewertung der Wiederholbarkeit, Gültigkeit und Zuverlässigkeit dieser Tests; zeigen, wie die Beziehungen zwischen den aus diesen Tests erfassten Verhaltensweisen ausgewertet werden. und schlagen vor, welcher emotionale Schaltkreis mit jedem Test ausgewertet werden könnte.

Protocol

Alle hier beschriebenen Methoden wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) der Texas A&M University (IACUC2016-0356) genehmigt. 1. Tier und Gehäuse Hausjährig 1/4 Bos indicus x 3/4 Bos taurus lenkt (n = 32) aus der gleichen Herde in zwei Trockenloten (n = 16 Ochsen/Stift) für 7 Tage vor Testbeginn. Zu Beginn der Studie wogen die Ochsen 270,9 x 14,8 kg und wurden während der gesamten Studie mit der gleichen Standard-Anbauration gefüttert. Visuelle Bewertung von Steuerungen täglich als Teil der routinemäßigen Haltungspraktiken. Während der gesamten Dauer der Studie wurden keine Ochsen medizinisch behandelt. 2. Beschreibung der Prüfungen Test 1: Ausstiegsgeschwindigkeit Stellen Sie elektronische Timer vor eine Handling-Rutsche, so dass der Abstand zwischen Start- und Haltepunkt 1,8 m beträgt. Diese Timer sind so konzipiert, dass sie das Timing beginnen, wenn das Tier den ersten elektronischen Strahl bricht und anhält, wenn das Tier den zweiten elektronischen Strahl bricht. Bewegen Sie Rinder durch die Umschlagsanlage. Fangen Sie jedes Tier in der Kopfklappe der Rutsche und halten Sie es für 10 s zurückgehalten. Nach 10 s, lassen Sie das Tier aus der Kopfklappe. Zeichnen Sie mit dem elektronischen Timer die Zeit auf, die das Tier benötigt, um 1,8 m von der Rutsche zu durchqueren. Berechnen Sie die Geschwindigkeit des Tieres, wenn es die Rutsche verlässt, indem Sie 1,8 m durch die Zeit dividieren, die es für das Tier brauchte, um die 1,8 m nach der Freisetzung von Kopftor und Rutsche zu durchqueren.HINWEIS: Andere Veröffentlichungen haben diese Datenerhebungsstrategie8,9,10,11verwendet. Test 2: Chute-Punktzahl Bewegen Sie das Vieh durch die Umschlagsanlage. Fangen Sie jedes Tier in der Kopfklappe der Rutsche für 10 s, ohne Druck auf seinen Körper. Lassen Sie jemanden das Vieh für die 10 s beobachten und jedem Tier eine Punktzahl gemäß den 2019 Beef Improvement Federation Guidelines for Uniform Beef Improvement Programs 9th Edition (Tabelle 2) basierend auf seinem Verhalten zuweisen, während es zurückhaltend ist. Nach 10 s, lassen Sie Tier aus der Kopfklappe und Rutsche.HINWEIS: Andere Veröffentlichungen haben diese Datenerhebungsstrategieverwendet 12,13,14. Test 3: Stiftpunktzahl Legen Sie eine Gruppe von fünf Rindern in einen Stift (7,3 m B x 7,3 m L x 2,4 m H). Lassen Sie einen einzigen menschlichen Beobachter, der dem Vieh unbekannt ist, den Stift zu Fuß betreten und das Tor schließen, nachdem Sie den Stift betreten haben. Lassen Sie den Beobachter zwei Schritte in Richtung der Rindergruppe machen. Beobachten Sie visuell das Verhalten jedes Tieres als Reaktion auf den Beobachter. Innerhalb von 30 s nach dem Betreten des Stifts, weisen Sie jedem Tier eine Punktzahl gemäß den 2019 Beef Improvement Federation Guidelines for Uniform Beef Improvement Programs 9th Edition (Tabelle 3). Reinigen Sie die Testarena von Urin und Kot zwischen Tiergruppen.HINWEIS: Andere Publikationen, die diese Datenerhebungsstrategie verwendet haben10,11. Test 4: Rinder-Null-Labyrinth Baue ein Bovine Zero Maze (BZM). Verwenden Sie Rinderpaneele, um eine 1,6 m breite Rundbahn mit innen- und außendurchmessern von 6,6 m bzw. 8,2 m zu erstellen (Abbildung 1). Teilen Sie das BZM in vier Gleichlängenquadranten mit zwei gegenüberliegenden offenen Quadranten und zwei gegenüberliegenden geschlossenen Quadranten auf, bei denen die Paneele mit Einem Schattentuch bedeckt sind und das Schattentuch über die inneren und äußeren Ringe des Labyrinths gespannt ist, um ein Dach über den geschlossenen Teilen des Labyrinths zu bilden. Wenn der Test im Freien durchgeführt wird, um Variationen durch Schatten zu minimieren, richten Sie das BZM so aus, dass die geschlossenen Abschnitte des Labyrinths nach Norden und Süden ausgerichtet sind, und führen Sie jeden Testtag um ca. 12 Uhr Tests durch. Montieren Sie eine Videokamera,(n) , um die gesamte Arena zu erfassen. Schalten Sie die Kamera ein und beginnen Sie mit der Aufnahme. Mit Hilfe von Verfahren zur Handhabung mit geringem Stress, bewegen Sie ein einzelnes Tier in einen offenen Teil des Labyrinths und lassen Sie das Tier die Arena für 10 min erkunden. Am Ende der 10-min-Beobachtungszeit kehren Sie das Tier in seinen Heimatstall zurück. Reinigen Sie die Testarena von Urin und Kot zwischen den Tieren. Entschlüsseln Sie die Videoaufzeichnungen für Frequenz und Latenz von Schritten, Fluchtversuche, Tritte, Urinierungen, Defäkationen, Vokalisationen, Stehkämpfe, Dauer des Stehens, Dauer des Gehens, Latenz, um geschlossene Bereiche zu betreten, Anzahl der Male, die das Tier in geschlossene Bereiche eintritt, die Menge der Zeit in geschlossenen/offenen Abschnitten, die Anzahl der Übergänge zwischen offenen/geschlossenen Armen. Metriken wurden auf der Grundlage zuvor veröffentlichter Arbeiten15identifiziert. Test 5: Einzelstarttest und Gruppenstarttest Bauen Sie eine Arena (7,3 m B x 7,3 m L x 2,4 m H), die eine feste, gleichmäßige Bodenfläche frei von Vegetation oder Gülle hat, und zwei geschlossene Sonnenschirme an den gegenüberliegenden Enden der Arena(Abbildung 2). Die Schirme sollten so gestaltet sein, dass sie sich plötzlich auf Knopfdruck öffnen. Stellen Sie sicher, dass die Seiten der Arena fest oder mit Sperrholz oder Schattentuch bedeckt sind, um sicherzustellen, dass das Tier nicht außerhalb der Arena sehen kann. Schneiden Sie ein Loch in etwa Rinderkopfhöhe auf gegenüberliegenden Seiten der Arena für den Schirm durchdringen. Montieren Sie eine Videokamera,(n) , um die gesamte Arena zu erfassen. Schalten Sie die Videokamera ein und beginnen Sie mit der Aufnahme. Mit Verfahren zur Handhabung mit geringem Stress können Sie ein einzelnes Tier in die Testarena bringen. Für die Gruppe Starttest stellen Sie eine kleine Gruppe von etwa vier Tieren. Nachdem die Tiere 60 s in der Arena waren, öffnen Sie die beiden Schirme gleichzeitig. Lassen Sie die Tiere in der Arena für 4 min, nachdem die Sonnenschirme geöffnet haben. Reinigen Sie die Testarena von Urin und Kot zwischen den Tests. Entschlüsseln Sie die Videoaufzeichnungen für die Frequenz und Latenz von Schritten, Fluchtversuche, Berühren der Regenschirme, Tritte, Urinierungen, Defäkationen, Vokalisationen, Stehende Kämpfe, Dauer des Stehens, Schritte in den ersten 60 s des Testens und Schritte in den 60er Jahren, nachdem die Schirme für jedes Tier geöffnet wurden. Metriken wurden auf der Grundlage zuvor veröffentlichter Arbeiten identifiziert16. Test 6: Offener Feldtest Bauen Sie eine quadratische Arena (7,3 m B x 7,3 m L x 2,4 m H), die eine feste, gleichmäßige Bodenfläche frei von Vegetation oder Gülle hat. Die Seiten der Arena sollten fest oder mit Sperrholz oder Schattentuch bedeckt sein, um sicherzustellen, dass das Tier nicht außerhalb der Arena sehen kann. Montieren Sie eine Videokamera,(n) , um die gesamte Arena zu erfassen. Schalten Sie die Videokamera(n) ein und beginnen Sie mit der Aufnahme. Mit Verfahren zur Handhabung mit geringer Belastung wird ein einzelnes Tier in die Mitte einer soliden offenen Feldtestarena gebracht. Lassen Sie das Tier für 10 min in der Arena. Nach 10 min, kehren Sie das Tier in seinen Heimatstall zurück. Reinigen Sie die Testarena von Urin und Kot zwischen den Tieren. Entschlüsseln Sie die Videoaufzeichnungen für die Frequenz und Latenz, um den ersten Schritt, Fluchtversuche, Tritte, Wasserlassen, Defäkation, Vocalisierung, Stehkämpfe, Dauer der Dauer des Stehens, Dauer des Gehens, Anzahl der Schritte während der ersten 60 s des Tests unternommen. Metriken wurden anhand der zuvor veröffentlichten Arbeiten17,18,19identifiziert. 3. Statistische Analyse Bewerten Sie die Wiederholbarkeit von Zwischen- und Intratests anhand einer Pearson-Korrelation (PROC CORR) und Zuverlässigkeit, die mit Cronbachs Alpha (PROC CORR) berechnet wurde. Führen Sie eine Gültigkeit von Antwortvariablen im Verhältnis zum durchschnittlichen Tagesgewinn (ADG) mithilfe einer Regressionsanalyse (PROC REG) durch. Verwenden Sie nach der Standardisierung der Variablen (PROC STANDARD) eine Clusteranalyse (PROC VARCLUS), um Beziehungen zwischen Variablen von innen und zwischen verschiedenen Tests zu identifizieren. Viele dieser Variablen können anhand von Produktionsmetriken zurückgeführt werden, um produktionsrelevante Beziehungen zwischen Rinderverhalten während dieser Tests und Produktivität zu identifizieren.

Representative Results

Die Verwendung dieser Ergebnisse kann dazu beitragen, die Verhaltensverantwortung von Rindern gegenüber verschiedenen Arten von Reizen zu charakterisieren, und diese Informationen können individuelle Retentions- und Zuchtauswahlentscheidungen beeinflussen. Im Allgemeinen sollten diese Tests durchgeführt werden, wenn die Tiere jung sind, um die Auswirkungen früherer Erfahrungen auf ihr Verhalten zu minimieren20. Die Beziehungen zwischen diesen verschiedenen Verhaltenstests können Vorhersagen über Verhaltensweisen in anderen Tests und mit der Produktivität des Tieres sein. Die Wiederholbarkeit dieser Tests variiert ebenfalls, da einige Tests im Laufe der Zeit relativ konsistent sind, während andere Tests dies nicht sind. Für jeden Test stellen wir die Wiederholbarkeit, Gültigkeit und Zuverlässigkeit der in diesem speziellen Test gesammelten Metriken vor. Wir werden die Vor- und Nachteile für jeden Test skizzieren, während wir sie sehen und diskutieren, welche emotionale Schaltung bewertet werden kann. Anschließend stellen wir eine Analyse der Beispielprinzipkomponentenanalyse zur Anzahl der Schritte vor, die in allen Tests durchgeführt wurden. Exit Velocity (EV)EV kann leicht abnehmen, wenn die Tiere älter werden, bleibt aber relativ stabil9,10,21. Es gab eine hohe Wiederholbarkeit (R = 0,72; p < 0,0001) und die Gültigkeit in Bezug auf ADG hing von den Umständen ab (R2 = 0,12, p = 0,03). Die Zuverlässigkeit war nicht akzeptabel (ICC = 0,41). Der EV-Test hat eine kurze Testzeit, eine objektive Antwortvariable, ist wiederholbar und gültig, erfordert aber Investitionen in die Ausrüstung, kann durch die Handhabungseinrichtung und die bisherigen Erfahrungen des Evaluators beeinflusst werden und hat eine schlechte Zuverlässigkeit.Emotionaler Kreislauf: FEAR Stift-Score (PS)Die PS hatte eine geringe Wiederholbarkeit (R = 0,35; p = 0,05) und ihre Gültigkeit in Bezug auf ADG hing von den Umständen ab (R2 = 0,12, p = 0,03). Die Zuverlässigkeit war nicht akzeptabel (ICC = 0,33). Der PS-Test hat eine kurze Testzeit und mehrere Tiere können gleichzeitig ausgewertet werden. Es ist jedoch subjektiv. Es kann durch frühere negative Erfahrungen beeinflusst werden, um von Menschen behandelt zu werden. Es kann durch das Aussehen und die Körpersprache des Gutachters beeinflusst werden und ist für den Bewerter riskant. Es gibt eine geringe Wiederholbarkeit und Zuverlässigkeit.Emotionaler Schaltkreis: PANIC Chute Score (CS)CS hatte eine leichte Wiederholbarkeit (R = 0,15, p = 0,42) und seine Gültigkeit in Bezug auf ADG war unwahrscheinlich nützlich (R2 = -0,03, p = 0,67). Die Zuverlässigkeit war schlecht (ICC = 0,60). CS hat eine kurze Testzeit (10 s/Tier), ist aber eine subjektive Antwortvariable. Sie kann durch Die Ausrüstung/Infrastruktur und die bisherigen Erfahrungen des Bewerters beeinflusst werden. Wenn die Hydraulik zu eng ist, kann dies zu einer Stimmbildung führen und die Höhe des Kopfklappenziehens ändern. Frühere negative Erfahrungen mit der Anlage können die Partituren künstlich aufblähen. Wenn die Tiere älter oder schwerer werden, werden die Werte abnehmen.Emotionale Schaltung: RAGE Beziehungen zwischen EV, PS, CS und ADGAbbildung 3 zeigt die Beziehungen zwischen diesen vier Variablen. Als ADG zunahm, wurde EV (FEAR; R = -0,41; p = 0,02) und PS (PANIC; R = -0,42; p = 0,02) verringert. Es wurde keine Beziehung zwischen ADG und CS (RAGE) beobachtet. Zwischen PS (PANIC) und EV (FEAR) wurde eine positive Beziehung (R = 0,45; p = 0,01) beobachtet. Es wurde keine Beziehung zwischen CS (RAGE) und EV oder zwischen CS (RAGE) und PS (PANIC) beobachtet. Rinder-Null-Labyrinth (BZM)Verhaltensreaktionen im BZM (SEEKING, PANIC) sind in Tabelle 4dargestellt. Da dieser Test nicht wiederholbar ist22, Rinder Verhalten während wiederholter Tests kann nicht ein genauer Indikator für die Resonsivität der Rinder auf einen unmittelbaren Reiz, aber es kann mehr Anzeichen für einen Kern affektiven Zustand (z. B. Angst). Eine Reihe von Schritten hatte eine hohe Wiederholgenauigkeit (R = 0,71, p = 0,005). Die Anzahl der stehenden Kämpfe (R = -0,61) und die Latenz bis zum ersten stehenden Kampf (R = 0,61) waren gültige Metriken für EV nur während des ersten Tests. Die Gesamtzeit, die während des ersten Tests stand, war eine gültige Metrik für ADG. Mehrere Schritte hatten eine inakzeptable Zuverlässigkeit (ICC = 0,42). Das BZM hat mehrere wiederholbare Schritte. Die Dauer des Stehens ist eine gültige Metrik für ADG und stehendes Verhalten kann ein Proxy für EV und ADG sein. Eine Vielzahl von Variablen wird ausgewertet. Das Verhalten von Rindern wird ohne menschliche Eingriffe beobachtet. Antwortmetriken sind objektiv. Es ist jedoch ressourcen-, zeit- und arbeitsintensiv, das Labyrinth zu konstruieren und den Test durchzuführen (nur 10 min/Tier für Tests), und es erfordert Videodekodierung.Emotionaler Kreislauf: SEEKING, PANIC Individueller StarttestObwohl der Erlauftest wiederholbar ist, verhalten sich Rinder während des Starttests anders, wenn sie einzeln bewertet werden, als wenn sie sich in einer Gruppe23befinden. Während des individuellen Erschrecktentests können Rinder Isolationsstress haben; Daher kann die Aktivierung der PANIC- und SEEKING-Systeme jede FEAR-Systemaktivierung außer Kraft setzen. Die Anzahl der Schritte (R = 0,62, p = 0,0008) und die Anzahl der Schritte innerhalb der ersten 60 s nach öffnung des Schirms (R = 0,60, p = 0,001) hatten eine moderate Wiederholgenauigkeit. Die Gültigkeit in Bezug auf ADG war unwahrscheinlich, ein nützlicher (R2 = 0,07) Indikator für ADG zu sein. Mehrere Schritte (ICC = -0,06) für den gesamten Testzeitraum hatten eine inakzeptable Zuverlässigkeit. Die Anzahl der Schritte innerhalb der ersten 60 s nach dem Öffnen des Regenschirms (ICC = 0,70) hatte jedoch eine akzeptable Zuverlässigkeit. Der einzelne Starttest verfügt über mehrere Metriken, die wiederholbar und zuverlässig sind, und es werden eine Vielzahl von Variablen ausgewertet. Das Verhalten von Rindern wird ohne menschliche Eingriffe beobachtet. Antwortmetriken sind objektiv. Es ist jedoch ressourcen-, zeit- und arbeitsintensiv, das Labyrinth zu konstruieren und den Test durchzuführen (5 min/Tier nur zum Testen). Es erfordert Video-Dekodierung und kann durch Isolationsstress verwirrt werden.Emotionaler Schaltkreis für individuellen Starttest: PANIC, SEEKINGEmotionaler Schaltkreis für Gruppenstarttest: FEAR Open Field-TestDie Anzahl der Schritte (R = 0,67, P = 0,0001) hatte eine moderate Wiederholbarkeit. Seine Gültigkeit in Bezug auf ADG ist gefährdet, da mehrere Schritte (R2 = 0,03) unwahrscheinlich sind. Eine Reihe von Schritten (ICC = 0,26) hatte eine inakzeptable Zuverlässigkeit. Der Offene Feldtest hat eine Vielzahl von Variablen ausgewertet. Einige Schritte während des Tests sind wiederholbar. Das Verhalten von Rindern wird ohne menschliche Eingriffe beobachtet. Antwortmetriken sind objektiv. Es ist jedoch ressourcen-, zeit- und arbeitsintensiv, das Labyrinth zu konstruieren und den Test durchzuführen (10 min/Tier nur zum Testen), und es erfordert Videodekodierung.Emotionaler Kreislauf: PANIC, SEEKING Multivariate AnalysenClusteranalysen identifizierten drei primäre Cluster (FEAR, RAGE und PANIC/SEEKING) in den Daten (Abbildung 4). Die Anzahl der Schritte im Group Startle Test (FEAR), gruppiert mit ADG und EV (FEAR). Die Anzahl der Schritte im BZM (PANIC/SEEKING), OFT (PANIC/SEEKING) und Individual startle test (PANIC/SEEKING) gruppiert. CS (RAGE) hat keine der anderen Variablen gruppiert. Emotionales System Verhaltenstest zur Erkennung der Systemaktivierung vorgeschlagen Suchen Offenes Feldtest, neuartiger Objekttest, Rinder-Null-Labyrinth, Stift-Score LUST libido-Bewertung Pflege mütterliches Verhalten, Not um Entwöhnung Spielen Tbd Angst Starttest, Ausstiegsgeschwindigkeit Wut Rutschen-Score, Nachwuchsschutz PANIK/TRAUER sozial Isolationstest, Rinder-Null-Labyrinth, Stift-Score Tabelle 1: Verhaltensbewertungen, die die Aktivierung verschiedener emotionaler Systeme im Gehirn identifizieren können. Ergebnis Etikett Beschreibung 1 Fügsam Milde Disposition. Sanft und einfach zu handhaben. Steht und bewegt sich langsam während der Verarbeitung. Ungestört, sesshaft, etwas stumpf. Zieht nicht auf Kopftor, wenn in Rutsche. Ausgänge rutschen ruhig 2 Unruhig Ruhiger als der Durchschnitt, kann aber während der Verarbeitung hartnäckig sein. Kann versuchen, sich aus der Rutsche zurückzuziehen oder sich an der Kopfklappe zurückzuziehen. Einige Streichelschwanz. Verlässt die Rutsche prompt. 3 Nervös Typisches Temperament ist überschaubar, aber nervös und ungeduldig. Eine moderate Menge an Kämpfen, Bewegung und Schwanz flicken. Wiederholtes Drücken und Ziehen der Kopfklappe. Verlässt rutschig die Rutsche. 4 Flighty (wild) Jumpy und außer Kontrolle, zittern und kämpfen heftig. Mai Balg und Schaum am Mund. Frantically läuft Zaunlinie und kann springen, wenn einzeln geschrieben. Zeigt lange Flugdistanz und Ausfahrten rutschen wild. 5 Aggressiv Kann ähnlich wie Score 4 sein, aber mit zusätzlichem aggressivem Verhalten, Angst, extremer Erregung und kontinuierlicher Bewegung, die springen und bellen können, während in der Rutsche. Verlässt die Rutsche hektisch und kann Angriffsverhalten zeigen, wenn er allein behandelt wird. 6 Sehr aggressiv Extrem aggressives Temperament. Thrashes über oder Angriffe wild, wenn an kleinen, engen Orten eingesperrt. Ausgesprochenes Angriffsverhalten. Tabelle 2: Beschreibung des Rinderverhaltens in der Bewertung für Chute Scores (Beef Improvement Federation). Ergebnis Etikett Beschreibung 1 Nicht aggressiv (gefügig) Geht langsam, kann von Menschen eng angefahren werden, nicht von Menschen oder Einrichtungen angeregt 2 Leicht aggressiv Läuft entlang Zäune, wird in der Ecke stehen, wenn Menschen weg bleiben, kann Schritt Zaun 3 Mäßig aggressiv Läuft entlang Zäune, Kopf nach oben und läuft, wenn Menschen näher kommen, stoppt vor dem Schlagen von Toren und Zäunen, vermeidet Menschen 4 Aggressiv Läufe, bleibt im Rücken der Gruppe, Kopf hoch und sehr bewusst menschenbewusst, kann in Zäune und Tore laufen, auch mit einiger Entfernung, wird wahrscheinlich in Zäune laufen, wenn allein in Stift 5 Sehr aggressiv Aufgeregt, läuft in Zäune, läuft über Menschen und alles andere im Weg, “verrückt” Tabelle 3: Beschreibung des Rinderverhaltens in der für Pen Score (Beef Improvement Federation) bewerteten Verhaltensbeschreibung. Häufigkeit der Verhaltensleistung Mittelwert – SEM Max-Min Schritte (Anzahl) 244,11 € 29,19 594 – 34 Fluchtversuche (Anzahl) 9 x 1,48 29 – 0 Kicks (Anzahl) 8,67 € 1,17 25 – 1 Urinationen (Anzahl) 0,32 € 0,13 3 – 0 Defecations (Anzahl) 1 x 0,29 6 – 0 Vokalisationen (Anzahl) 0,96 x 0,3 6 – 0 Stehende Kämpfe (Anzahl) 10,61 € 1,06 25 – 0 Dauer der Dauer des Stehenden (s) 200,23 € 22,59 456.32 – 0 Schritte (Anzahl) während der ersten 60 Sekunden des Tests 32,18 € 5,31 106 – 0 Latenz zum Verhalten nach dem Betreten des Bovine Zero Maze Mittelwert – SEM Max-Min Latenz bis zum ersten Schritt (s) 18,32 € 8,36 228.7 – 0.03 Latenz bis zum ersten Fluchtversuch (s) 165,67 bei 38,31 600 – 1.6 Latnecy zur ersten Richtungsänderung (s) 76,05 € 14,43 290.96 – 2.87 Latenz zum ersten Wasserlassen (s) 520,31 € 31,64 600 – 42.3 Latenz bis zur ersten Defäkation (s) 325,63 € 52,13 600 – 0 Latenz bis zur ersten Vokalisation (s) 437,03 € 45,69 600 – 1.7 Latenz bis zum ersten stehenden Kampf (s) 68,72 bei 23,6 600 – 0.54 Tabelle 4: Häufigkeit und Latenz, um Verhaltensweisen durchzuführen, die beobachtet werden, während Sich Rinder im Bovine Zero Maze befinden. Individueller Starttest Gruppenstarttest Häufigkeit des Verhaltens während des Tests Mittelwert – SEM Max-Min Mittelwert – SEM Max-Min Zeit, in der Sichschirme öffnen 63,27 bei 0,35 68.34 – 60.09 61,2 € 0,08 62.16 – 60.33 Schritte (Anzahl) 318,5 € 37,52 948 – 65 126,72 bei 12,68 312 – 25 Fluchtversuch (Anzahl) 0 x 0 0 – 0 0 x 0 0 – 0 Berührungen Regenschirm (Anzahl) 2,27 x 0,53 11 – 0 0,03 € 0,03 1 – 0 Kicks (Anzahl) 0,16 € 0,09 3 – 0 0 x 0 0 – 0 Urinationen (Anzahl) 0,19 € 0,07 1 – 0 0,13 € 0,07 2 – 0 Defecations (Anzahl) 0,72 € 0,12 3 – 0 0,72 € 0,15 3 – 0 Vokalisationen (Anzahl) 0,44 € 0,29 10 – 0 0,03 € 0,03 1 – 0 Stehende Kämpfe (Anzahl) 7,91 x 0,56 15 – 0 8,66 € 0,52 14 – 3 Dauer stehend (sonds) 140,87 € 13,77 316.25 – 0 188,94 € 9,91 299 – 64.74 Schritte in den ersten 60 Sekunden des Testens (Anzahl) 62,44 € 8,92 248 – 6 33,84 € 3,11 81 – 6 Schritte in den 60 Sekunden nach dem Öffnen der Regenschirme (Zählung) 72,52 € 10,1 295 – 6 27,09 € 3,76 92 – 0 Individueller Starttest Gruppenstarttest Latenz zum Ausführen von Verhaltensweisen Mittelwert – SEM Max-Min Mittelwert – SEM Max-Min Latenz bis zum ersten Schritt (s) 4,14 x 1,46 36.98 – 0.11 2,61 bis 0,88 28.65 – 0.11 Latenz bis zum ersten Fluchtversuch (s) – – – – Latenz bis zum ersten Schirm touch (s) 94,79 € 14,74 282.84 – 11.64 157,76 € 157,76 157.76 – 157.755 Latenz zum ersten Kick (s) 137,29 € 16,78 167.2 – 93.47 – – Latenz zum ersten Wasserlassen (s) 135,47 bei 38,38 293.79 – 29.74 52,87 € 9,39 69.66 – 37.17 Latenz bis zur ersten Defäkation (s) 104,18 € 23 271.98 – 3.35 62,44 € 13,74 196.76 – 15.11 Latenz bis zur ersten Vokalisation (s) 67,32 € 41,27 226.89 – 3.83 68,15 € 0,00 68.15 – 68.15 Latenz bis zum ersten stehenden Kampf (s) 26,52 € 7,1 193.48 – 0.44 11,43 € 1,76 45.4 – 1.12 Latenz bis zum ersten Schritt nach dem Öffnen des Regenschirms (s) 63,2 € 1,77 84.19 – 6.36 65,94 € 5,09 167.34 – 6.96 Latenz zum ersten Fluchtversuch nach Regenschirm geöffnet (s) – – – – Latenz, um die ersten Berührungen des Regenschirms, nachdem die Schirme öffnen (s) 110,2 € 16,38 282.84 – 11.64 – 157.76 – 0 Latenz zum ersten Kick nach Regenschirm öffnet (s) 137,29 € 16,78 167.2 – 93.47 – – Latenz zum ersten Urinieren nach Öffnen des Regenschirms (s) 152,34 € 40,79 293.79 – 29.74 67,94 € 1,72 69.66 – 66.21 Latenz bis zur ersten Defäkation nach Öffnung des Regenschirms (s) 160,57 € 26,49 271.98 – 1 90,03 € 21,26 196.76 – 17.39 Latenz bis zur ersten Vokalisierung nach Regenschirmöffnung (s) 100,91 € 44,77 226.89 – 11.47 – 68.15 – 0 Latenz bis zum ersten Stehenden kampf nach Regenschirm öffnet (s) 85,59 bei 10,32 297.33 – 1.27 76,91 € 5,33 182.69 – 15.47 Tabelle 5: Häufigkeit und Latenz, um Verhaltensweisen auszuführen, die beobachtet werden, während sich Rinder im Einzelstarttest und im Gruppenstarttest befinden. Häufigkeit der Verhaltensweisen während des Tests Mittelwert – SEM Max-Min Schritte (Anzahl) 464,28 € 42,65 1607 – 91 Fluchtversuche (Anzahl) 0,06 € 0,04 2 – 0 Kicks (Anzahl) 0,16 € 0,06 2 – 0 Urinationen (Anzahl) 0,14 € 0,04 1 – 0 Defecations (Anzahl) 0,44 € 0,08 2 – 0 Vokalisationen (Anzahl) 1,91 x 0,7 32 – 0 Stehende Kämpfe (Anzahl) 13,75 € 0,84 40 – 4 Dauer der Dauer des Stehenden (s) 294,94 € 17,85 562.98 – 48.72 Schritte (Anzahl) während der ersten 60 Sekunden des Tests 69,36 € 7,72 297 – 0 Latenz zum Ausführen von Verhalten Mittelwert – SEM Max-Min Latenz bis zum ersten Schritt (s) 5,9 x 2,42 148.18 – 0.11 Latenz bis zum ersten Fluchtversuch (s) 357,81 € 158,26 563.23 – 45.56 Latenz zum ersten Kick (s) 355,95 € 53,7 584.58 – 66.51 Latenz bis zur ersten Defäkation (s) 135,38 bei 31,51 486.29 – 1.98 Latenz bis zur ersten Vokalisation (s) 162,67 € 49,87 742 – 8.8 Latenz bis zum ersten stehenden Kampf (s) 28,11 € 6,06 255.97 – 0.35 Tabelle 6: Häufigkeit und Latenz, um Verhaltensweisen auszuführen, die beobachtet werden, während Sich Rinder im Open Field Test befinden. Abbildung 1: Dreidimensionale Darstellung des Bovine Zero Maze. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen. Abbildung 2: Dreidimensionale Darstellung der Arena für Open Field Test, Pen Score und Startle Test. Maroon-Kreise zeigen die Platzierung von Regenschirmen nur für den Startle-Test an. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen. Abbildung 3: Beziehungen zwischen Austrittsgeschwindigkeit, Stiftpunktzahl, Rutschenpunktzahl und Produktivität in Bos indicus beeinflussten Ochsen (n = 32). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen. Abbildung 4: Repräsentative Clusteranalyse der Verhaltensreaktionen von Rindern auf eine Vielzahl von Angsttests. In dieser Abbildung wurde die Anzahl der Schritte, die während des Bovine Zero Maze (BZM), des Individual Startle Test, des Open Field Test (OFT) und des Gruppenstarttests ausgeführt wurden, mit dem Chute Score, Pen Score, Exit Velocity und Average Daily Gain ausgewertet. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen. Ergänzendes Material 1: Tiere verhalten sich an den verschiedenen Partituren, die im Manuskript beschrieben sind. Bitte klicken Sie hier, um diese Datei anzuzeigen (Rechtsklick zum Herunterladen). Ergänzendes Material 2: Zeitraffer-Video zum Erstellen des Nulllabyrinths. Bitte klicken Sie hier, um diese Datei anzuzeigen (Rechtsklick zum Herunterladen).

Discussion

Exit Velocity und Chute Score
Der EV und das CS werden beide ausgewertet, während das Tier durch eine Handhabungsrutsche verarbeitet wird. Obwohl das Verhalten von Rindern sowohl für den EV als auch für die CS im selben Szenario quantifiziert wird, sind Verhaltensreaktionen auf diese beiden Tests nicht verwandt24. Dies deutet darauf hin, dass das Szenario, in dem der EV (z. B. Flucht vor Zurückhaltung) und das CS (z. B. dauerhafte Zurückhaltung) beurteilt werden, von Rindern unterschiedlich wahrgenommen werden kann und anschließend verschiedene emotionale Systeme bewertet. Der EV bewertet das Verhalten von Rindern, wie sie der Zurückhaltung entfliehen und wird daher gedacht, um das FEAR-System zu bewerten, während die CS RAGE bewerten kann. Die CS wertet das Verhalten von Rindern aus, während sie in der Handhabungderrutsche zurückgehalten wird (Tabelle 2), und kann somit ein guter Stellvertreter für das RAGE-Emotionssystem sein.

Erhebliche Forschung wurde über die Beziehung zwischen EV und Produktion, Gesundheit, und Verhaltensmerkmale durchgeführt. Während EV durch die bisherigen Erfahrungen eines Tieres beeinflusst werden kann, kann diese objektive Metrik bei der Quantifizierung des FEAR-Systems wirksam sein, da wesentliche Beziehungen zwischen EV und Gesundheit, Produktivität, Zucht und Verhalten identifiziert wurden. Rinder mit schnellerem EV haben reduzierte Wachstumsraten14, schlechte Schlachtkörperqualität11,25, reduzierte Immunfunktion20, und höhere Cortisolspiegel während der Handhabung10. Diese Messung kann Informationen über das Verhalten im Home-Stift liefern, da EV positiv mit Schrittzahlen im Home-Stift13korreliert ist. Aus Sicht der Tierhaltung sind Rinder mit schnellerem EV schwieriger zu handhaben, stellen ein größeres Risiko für Tiermanager dar und können das Verhalten von Herdenkameraden beeinflussen. Während EV eine gute Metrik für die Bewertung von FEAR sein kann, misst es nicht alle emotionalen Systeme. Daher sind zusätzliche Tests erforderlich, um alle emotionalen Systeme zu bewerten, die die Produktion und das Wohlergehen beeinflussen.

Pen-Score
Die PS bewertet subjektiv die Bereitschaft des Rinders, von einem Menschen angesprochen zu werden (Tabelle 3) und kann bei der Bewertung des PANIC-Systems nützlich sein. Allerdings wurde die PS wegen mangelnder Objektivität kritisiert, da verschiedene Evaluatoren unterschiedliche Verhaltensinterpretationen haben können und mehrere subjektive Bewertungen unter schlechter Inter-Rater-Zuverlässigkeit gelitten haben26.

Startle Test
Angst ist bei allen Beutearten hoch entwickelt. Hohe FEAR-Werte schützen das Tier vor Schmerzen und aktivieren die sympatho-nebenrenalen und hypothalamischen Hypophysen-Nebennierenäxen als Teil des Kampfes oder der Flucht und Stressreaktion auf eine wahrgenommene Gefahr. Der Erlauftest wertet die Reaktion eines Tieres auf plötzliche, neuartige Reize aus und wurde als wirksame Messung bei der Identifizierung von Verhaltensunterschieden zwischen verschiedenen genetischen Stämmen von Schweinen identifiziert27. Der Schrecktest kann bei der Beurteilung der Empfindlichkeit und Reaktivität des Sympatho-Nebennierensystems wirksam sein, was produktionsrelevante Folgen hat, wenn er aktiviert wird und Einen Einblick in das FEAR-System geben kann.

Open Field-Test
Der OFT ist der am häufigsten verwendete Test. Das OFT wurde ursprünglich entwickelt, um die Kühnheit einzelner Tiere oder die Bereitschaft, eine offene Arena zu betreten, zu bewerten, eine Umgebung, die als gefährlich und riskant für das Überleben des Tieres angesehen werden kann. Die OFT wurde für Arten validiert, die instinktiv Schutz suchen und offene Räume wie Nagetiere, Hühner und Puten16vermeiden.

Rinder entwickelten sich, um auf offenen Feldern zu leben, daher kann das OFT nicht die Verhaltens- und physiologischen Reaktionen im Zusammenhang mit FEAR induzieren und möglicherweise besser geeignet sind, soziale Isolation (PANIC/GRIEF) oder Exploration (SEEKING) zu bewerten. Darüber hinaus bewertet das OFT einzelne Tiere, und da Rinder gierige Herdentiere sind, kann die Erfahrung des OFT eine andere emotionale Reaktion als FEAR hervorrufen. Das OFT hat keine starke Korrelation mit anderen FEAR-Tests und die Ergebnisse sind schwer zu interpretieren (d.h. viele Faktoren können zu derselben Aktivität führen). Daher wird das OFT nicht als allgemeiner FEAR-Test für Rinder16 empfohlen und bietet möglicherweise kein umfassendes Verständnis der FEAR-Systeme bei Rindern. Die OFT kann jedoch ein nützliches Instrument zur Quantifizierung des PANIC- oder des SEEKING-Systems bei Rindern sein.

Das SEEKING-System ist für die Tiere von wesentlicher Bedeutung, um die für das Überleben erforderlichen Ressourcen zu erwerben. Hohe SEEKING-Levels provozieren intensive, anhaltend enthusiastische Erkundung, appetitliche und vorausschauende Aufregung und Lernen. Dieses System kann zu Vorwärtsbewegung führen, da das Tier motiviert ist, seine Umgebung zu erkunden. SEEKING kann sowohl bei positiven als auch bei negativen Emotionen eine Rolle spielen; positive SEEKING kann einen Sinn für Zweck erzeugen, während negatives SEEKING zu Verhaltensweisen führen kann, die mit Sicherheit verbunden sind28. Kühe, die mehr Zeit damit verbrachten, einen größeren Teil des Bereichs zu erforschen und zu erforschen (z. B. stärkere Aktivierung von SEEKING), aatten schneller während der Gefangenschaft, hatten Kälber mit schwereren Entwöhnungsgewichten, höhere Cortisolkonzentrationen während der Einschließung und kürzere postpartale Intervalle auf Estrus29. Daher kann das SEEKING-System Auswirkungen auf Produktion und Wohlfahrt haben. Die Identifizierung von Tieren mit hoher Aktivierung des SEEKING-Systems kann in weitläufigen Umgebungen, in denen die individuelle und reproduktive Fitness von der Fähigkeit des Tieres abhängt, Ressourcen und Schutz zu finden, erfolgreicher sein. Bei Tieren mit hoher Aktivierung des SEEKING-Systems kann es jedoch zu höheren Belastungen und Frustrationen während der Gefangenschaft kommen.

Bovine Zero Maze
Häufig verwendete Tests in der biomedizinischen Forschung, die entwickelt wurden, um die Wirksamkeit von Anti-Angst und Antidepressiva Entwicklung bei Nagetieren zu bewerten sind die erhöhte Plus Labyrinth (EPM) und die erhöhte Null Labyrinth (EZM)30. Diese Tests nutzen das instinktive Verhalten des Nagers und seine natürliche Neigung zu dunklen, geschlossenen Orten aus, um ihre Bereitschaft zu quantifizieren, Umgebungen zu erforschen, die von Natur aus ängstlich wären oder Angst auslösen würden. Metriken aus diesen Tests können die Latenz zum Verlassen des abgedunkelten Arms des Labyrinths, die Dauer der Zeit in den offenen und geschlossenen Armen des Labyrinths und die Anzahl der Übergänge zwischen den beiden Umgebungen während des Testzeitraums sowie das Verhalten des Tieres (z. B. Vokalisierung, Urinieren, Defäkation, Fluchtversuche) während des Tests31umfassen.

Das EPM und das EZM sind beide gut validierte Tests zur Quantifizierung von FEAR/ANXIETY bei Nagetieren15,31. Ein modifiziertes EPM wurde verwendet, um die FEAR-Antwort beiSchweinen 32 zu quantifizieren, wurde aber nicht bei Wiederkäuern verwendet. Allerdings wurde die EPM für ihre Mehrdeutigkeit der Interpretation in Bezug auf das Verhalten im zentralen Quadrat des Labyrinths kritisiert. Daher wurde das EZM entwickelt, um die gleichen Metriken wie das EPM zu bewerten, ermöglicht aber eine ununterbrochene Exploration ohne Mehrdeutigkeit. Bei der Identifizierung eines Tests zur Bewertung von FEAR/ANXIETY und SEEKING bei Rindern war das EZM ein logisches Modell. Das EZM ist förderlich für das natürliche Verhalten von Rindern, da sie sich instinktiv in kreisförmigen Mustern bewegen und eine Neigung haben, in die Gebiete zurückzukehren, aus denen sie kamen.

Durch die Anwendung von Prinzipien, die dem EZM mit einer Umkehrung der Interpretation ähneln, wurde ein Bovine Zero Maze33 entwickelt, um die Systeme FEAR, PANIC/GRIEF und SEEKING bei Rindern zu bewerten. Rinder entwickelten sich, um in offenen Räumen zu leben; Daher werden Rinder mit reduzierter Aktivierung der FEAR- und PANIC/GRIEF-Systeme eher bereit sein, Zeit in den offenen Teilen des BZM zu verbringen als die abgedunkelten Teile des Labyrinths, werden weniger wahrscheinlich in die geschlossenen Teile des Labyrinths eindringen und mehr Fluchtversuche durchführen.

Die Quantifizierung des Rinderverhaltens über mehrere Bewertungen hinweg kann komplexe emotionale Beziehungen identifizieren, die wirtschaftliche Bedeutung haben können, leicht messbar sind und in die Zuchtauswahlbemühungen einbezogen werden können. Die emotionalen Schaltkreise von PLAY, LUST und CARE wurden in dieser Studie nicht bewertet.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Wir danken den Studenten des Animal Behavior and Welfare Laboratory der Texas A&M University für ihre Unterstützung bei der Entschlüsselung von Videoaufzeichnungen von Rinderverhalten und dem Personal des Animal Science Teaching and Research Center für ihre Unterstützung bei diesem Projekt. Dieses Projekt wurde vom Texas A&M University Department of Animal Science Graduate Student Research Mini-Grant Programm unterstützt.

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
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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).
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