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Behavior

牛の異なる感情回路を評価するための伝統的な恐怖試験の使用

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

ここでは、感情を評価するために設計された牛の様々な行動検査を行うプロトコルを提示します。行動テストのバッテリー(オープンフィールドテスト、驚くべきテスト、ウシゼロ迷路、出口速度、ペンスコア、シュートスコア)を行い、動物気質の異なる成分を評価しました。

Abstract

動物の気質は複雑で、生産性と経済性に影響を与えます。異なる刺激に対する動物の反応を定量化することは、繁殖の選択を促進し、特定の管理戦略に適した動物を特定する可能性があります。牛の気質(例えば、出口速度、シュートスコア、ペンスコア、オープンフィールドテスト、驚くべきテスト、牛ゼロ迷路)を評価するために複数のテストが開発されていますが、これらのテストのそれぞれは、異なる刺激(例えば、孤立、新しい環境、驚くべき、囲まれた領域に入る意欲)に対する動物の反応を評価します。牛の気質は、時間の経過とともに比較的安定であることが観察されている。しかし、気質の評価は、現在の状況、以前の経験、および観察者バイアスの影響を受ける可能性があります。これらの気質テストの多くは、不適切に恐怖テストとして分類されており、また、主観的であると批判されています。本論文は、牛の行動検査を標準化するためのフレームワークを提供し、これらの異なる評価が動物の全体的な気質の異なる側面を評価することを示唆している。

Introduction

動物の気質は、探索的行動や大胆さ11、22などの行動特性にリンクされており、時間の経過とともに、コンテキスト33、44を越えて一貫性を発揮することができます。しかし、気質は、一緒に働く複数の感情的なシステムで構成されています。動物は身体的および心理的なストスタを経験し、両方のタイプに対する感情的な反応を評価することは困難です。感情状態は、動物が刺激を知覚する方法(例えば、認知バイアス)に影響を与えることができ、動物の福祉5の重要な要素である。心理的ストレッサー(例えば、コミングリング、引き分け、ストックパーソンの変化)に対する個人の振る舞い方を理解することは、動物管理者に心理的ストレッサーに対処するスキルを持つ動物を特定する際に追加の選択基準を提供する。

感情は脳内の7つのコア感情システムによって制御される(表1)6.これらのシステムには、肯定的な感情を制御する4つが含まれます:1)シーキング(探検)、2)欲望(性的興奮)、3)CARE(育成)、4)PLAY(社会的喜び)。3つのシステムは、否定的な感情を制御します 1) 恐怖 (不安), 2) 怒り (怒り), 3) パニック/悲しみ (分離苦痛).これらの情動的なシステムは遺伝性7であり、収益性に影響を与え、動物福祉の重要な要素である。

試験のバッテリーは、牛の気質(例えば、出口速度、シュートスコア)を評価するために開発されました。しかし、気質の評価は、現在の状況、以前の経験、および観察者バイアスの影響を受ける可能性があります。これらの行動評価の多くは一般的に恐怖テストと呼ばれていますが、FEAR以外の気質の異なる感情的成分を定量化している可能性があります。さらに、これらのテストの実施方法のばらつきにより、異なる評価の比較は困難になります。したがって、これらの行動評価の間の関係を理解する必要があるだけでなく、これらの気質評価のための標準化されたプロトコルを持っている必要があります。

この記事の目的は、牛に使用されるさまざまな恐怖テストを視覚的に文書化することです。これらの異なるテストから生成されたデータの種類を提示します。これらのテストの再現性、妥当性、信頼性を評価する。これらのテストからキャプチャされた動作間の関係を評価する方法を示します。各テストでどの感情回路を評価できるかを提案する。

Protocol

ここに記載されているすべての方法は、テキサスA&M大学の施設動物のケアと使用委員会(IACUC)によって承認されています (IACUC2016-0356). 1. 動物と住宅 ハウス年1/4 Bosインディカスx 3/4ボストーラスステア(n = 32)は、テスト開始前7日間、2つのドライロットペン(n = 16ステア/ペン)で同じ群れから操縦します。研究の開始時に、ステアは270.9 ± 14.8 kgの重量を量り、研究を通じて同じ標準的な成長度を与えられた。 日常的な畜産プラクティスの一環として、毎日ステアを視覚的に評価します。研究期間中、ステアは治療を受けられなかった。 2. テストの説明 テスト1:終了速度 電子タイマをハンドリングシュートの前に置き、開始点と停止点の間の距離が1.8 mになるようにします。これらのタイマーは、動物が最初の電子ビームを壊し、動物が第二の電子ビームを壊したときに停止するタイミングを開始するように設計されています。 扱い設備を通して牛を移動します。 シュートのヘッドゲートで各動物をキャッチし、10 sのためにそれを拘束し続けます。 10sの後、動物をヘッドゲートから解放する。 電子タイマーで、動物がシュートから1.8メートルを横断するのにかかる時間を記録します。 動物がヘッドゲートとシュートから放出した後、1.8 mを横断するのにかかった時間で1.8 mを割って、シュートを出るときに動物の速度を計算します。注 : 他のパブリケーションでは、このデータ収集方針8、9、10、11を使用しています。 テスト2:シュートスコア 牛を取扱い設備を通して移動します。 その体に圧力をかけることなく、10 sのためのシュートのヘッドゲートで各動物をキャッチ。 拘束しながら牛を観察し、2019年牛肉改善プログラム第9版(表2)に従って各動物にスコアを割り当てます。 10sの後、動物をヘッドゲートとシュートから放出する。注 : 他のパブリケーションでは、このデータ収集方針12、13、1413を14使用しています。12 テスト3:ペンスコア 5頭の牛のグループをペンに入れなさい(7.3 m W x 7.3 m L x 2.4 m H)。 牛に知られていない単一の人間の観察者が徒歩でペンに入り、ペンに入った後にゲートを閉じます。 観察者に牛の群れに向かって二つのステップを踏まえてもらいます。 観察者に反応して、各動物の行動を視覚的に観察する。 ペンに入る30のs以内に、各動物に均一牛肉改善プログラムのための2019牛肉改善連盟ガイドライン第9版(表3)に従ってスコアを割り当てる。 動物のグループの間に尿や便からテストアリーナをきれいにします。注 : このデータ収集戦略10、11を使用している他のパブリケーション 。 テスト4:牛ゼロ迷路 牛ゼロ迷路(BZM)を構築します。 牛パネルを使用して幅1.6mの円形トラックを作成し、内径と外径はそれぞれ6.6mと8.2mを測定します(図1)。 BZMを2つの対向する開いた象限と2つの反対の閉じた象限で同じ長さの4つの象限に分け、パネルは日陰の布で覆われ、日陰の布は迷路の内側と外側のリングを横切って伸ばされ、迷路の閉じた部分の上に屋根を作ります。 屋外でテストを行う場合、影による変動を最小限に抑えるために、迷路の閉じた部分が南北に向くようにBZMを向け、試験日の正午ごろに試験を行う。 アリーナ全体をキャプチャするためにビデオカメラをマウントします。カメラの電源を入れ、録画を開始します。 低ストレス処理の手法を使用して、迷路の開いた部分に単一の動物を移動し、動物は10分間アリーナを探索することができます。 10分の観察期間の終わりに、動物を自宅のペンに戻します。 動物の間の尿や便から試験場をきれいにします。 ステップの周波数と遅延、脱出の試み、キック、排尿、排便、発声、立っている時間、歩行に費やす時間、閉じた領域に入る待ち時間、閉じた/開いた部分の時間、開いた/閉じた腕の間の遷移の数のビデオ録画を解読します。メトリックは、以前に公開された作品15に基づいて識別されました。 テスト5:個々の驚異テストとグループの驚異試験 植生や肥料のない固体の均一な地表を有するアリーナ(7.3 m W x 7.3 m L x 2.4 m H)と、アリーナの反対側に2本の閉じた傘を建設する(図2)。傘はボタンを押すので突然開くように設計する必要があります。 アリーナの側面が固体であるか、合板またはシェードクロスで覆われていることを確認して、動物がアリーナの外を見ることができないことを確認します。 傘が貫通するために、アリーナの反対側にある牛の頭の高さおよそ穴を切ります。 アリーナ全体をキャプチャするためにビデオカメラをマウントします。ビデオカメラの電源を入れ、録画を開始します。 低ストレス処理のプラクティスを使用して、テストの場に単一の動物を移動します。群驚くべき試験のためにおよそ4匹の動物の小さいグループを導入する。 動物が60sのためにアリーナにあった後、同時に2つの傘を開きます。 傘が開いたら、動物をアリーナに4分間放置します。 検査の合間に尿や便から試験場を清掃します。 ステップの周波数と遅延のビデオ録画をデコードし、脱出の試み、傘、キック、排尿、排便、発声、立ち戦い、立って過ごした時間、テストの最初の60秒のステップ、および各動物のために傘が開かれた後の60 sのステップに触れる。メトリックは、以前に公開された作品16に基づいて識別されました。 テスト 6: オープンフィールドテスト 植生や肥料のない固体、均一な地面を持つ正方形のアリーナ(7.3 m W x 7.3 m L x 2.4 m H)を建設します。アリーナの側面は、動物がアリーナの外を見ることができないことを確認するために、固体または合板またはシェードクロスで覆われている必要があります。 アリーナ全体をキャプチャするためにビデオカメラをマウントします。ビデオカメラの電源を入れ、録画を開始します。 低ストレス処理のプラクティスを使用して、単一の動物を堅実なオープンフィールドテストアリーナの中心に移動します。 動物をアリーナに10分間放置します。 10分後、動物を自宅のペンに戻します。 動物の間の尿や便から試験場をきれいにします。 最初のステップへの周波数と待ち時間のビデオ録画をデコード、エスケープの試み、キック、排尿、排便、発声、立ち上がり、立って過ごした時間、歩行の時間、歩行の回数、テストの最初の60秒の間に取られたステップの数。メトリックは、以前に公開された作品17、 18、,19に基づいて識別されました。18 3. 統計分析 ピアソンの相関(PROC CORR)とクロンバックのアルファ(PROC CORR)を使用して計算した信頼性を使用して、テスト間およびテスト中の再現性を評価します。回帰分析(PROC REG)を使用して、平均日次ゲイン(ADG)に関連して応答変数の有効性を実施します。 変数 (PROC STANDARD) を標準化した後、クラスター分析 (PROC VARCLUS) を使用して、さまざまなテスト内および異なるテスト間の変数間の関係を識別します。これらの変数の多くは、これらのテストと生産性の間に牛の行動間の生産関連の関係を識別するために、生産メトリックに対して後退する可能性があります。

Representative Results

これらの結果の使用は、さまざまなタイプの刺激に対する牛の行動責任を特徴付けるのに役立ち、この情報は個人の保持および繁殖選択決定に影響を与える可能性がある。一般に、これらのテストは、動物が彼らの行動20に対する以前の経験の影響を最小限に抑えるために若いときに行われるべきである。これらの異なる行動テスト間の関係は、他のテストにおける行動の予測と動物の生産性との予測である可能性があります。これらのテストの再現性も変化しますが、一部のテストは時間の経過と共に比較的一貫性がありますが、他のテストは異なります。 各テストについて、その特定のテストで収集されたメトリックの再現性、妥当性、および信頼性を提示します。各テストの長所と短所を見て、どのような感情的な回路が評価される可能性があるかを議論します。次に、すべてのテストで実行されるステップ数に関するサンプルの主成分分析を提示します。 出口速度 (EV)EVは、動物の年齢に伴ってわずかに減少するが9、9、10、2110,21の比較的安定したままになります。高い再現性(R = 0.72;p<0.0001)があり、ADGとの関係の妥当性は状況(R2 = 0.12、p = 0.03)に依存していました。信頼性は受け入れられませんでした (ICC = 0.41)。EVテストは、短いテスト時間、客観的な応答変数、反復可能かつ有効であるが、機器の投資を必要とし、取扱設備と評価者の以前の経験によって影響を受けることができ、信頼性が低い。感情的な回路:恐怖 ペンスコア(PS)PSは再現性が低く(R = 0.35;p= 0.05)、ADGとの関係に関する妥当性は状況(R2 = 0.12、p = 0.03)に依存していた。信頼性は受け入れられませんでした (ICC = 0.33)。PSテストは短いテスト時間を有し、複数の動物を同時に評価することができる。しかし、それは主観的です。それは人間によって処理される以前の否定的な経験の影響を受けることができます。評価者の外観やボディランゲージの影響を受ける可能性があり、評価者にとって危険です。再現性と信頼性が低い。感情的な回路:パニック シュートスコア(CS)CSはわずかな再現性(R = 0.15、p = 0.42)を有し、ADGとの関係との有効性は有用とは考えが低かった(R2 = -0.03、p= 0.67)。信頼性が悪かった(ICC = 0.60)。CSは短時間の試験時間(10s/動物)を有するが、主観的応答変数である。これは、機器/インフラストラクチャと評価者の以前の経験によって影響を受ける可能性があります。油圧がきつすぎると発声を起こし、ヘッドゲート引っ張りの量が変わる可能性があります。施設に関する以前の否定的な経験は、人為的にスコアを膨らませる可能性があります。動物が年を取ったり重くなったりすると、スコアは減少します。感情的な回路: RAGE EV、PS、CS、および ADG 間の関係図 3 は、これら 4 つの変数の関係を示しています。ADGが増加するにつれて、EV(恐怖;R = -0.41;p = 0.02) および PS (パニック;R = -0.42;p = 0.02) 減少しました。ADGとCS(RAGE)の間には関係は認められなかった。PS(パニック)とEV(FEAR)の間には正の関係(R = 0.45;p = 0.01)が認められた。CS(RAGE)とEVの間、またCS(RAGE)とPS(パニック)との間の関係は認められなかった。 牛ゼロ迷路(BZM)BZM(シーク、パニック)での行動応答を表4に示します。このテストは反復可能な22ではないので、繰り返しテスト中の牛の行動は、即時刺激に対する牛の責任度の正確な指標ではないかもしれませんが、コア情動状態(不安など)をより示している可能性があります。 多くのステップの再現性が高い(R = 0.71,p=0.005)。立ち吹き(R = -0.61)の数と最初のスタンディングバウト(R = 0.61)への待ち時間は、最初のテスト中のEVに対して有効な指標でした。最初のテストでの合計時間は ADG の有効なメトリックでした。いくつかのステップは、許容できない信頼性を持っていました (ICC = 0.42).BZM には、いくつかの繰り返し可能なステップがあります。立っている時間は ADG の有効なメトリックであり、立ち上がり動作は EV と ADG のプロキシになることができます。幅広い変数が評価されます。牛の行動は人間の干渉なしに観察される。応答メトリックは客観的です。しかし、迷路を構築し、テスト(テストのみの10分/動物)を行うには、リソース、時間、労力が多く、ビデオデコードが必要です。感情的な回路:シーク、パニック 個別の驚異試験驚くべきテストは反復可能であるが、牛はグループ23に入っているときと比較して個別に評価されるとき、驚くべきテスト中に異なる動作をする。個々の驚くべきテストの間に、牛は孤立したストレスを経験するかもしれません。したがって、PANIC および SEEKING システムの活動化は、任意の FEAR システムのアクティベーションをオーバーライドする可能性があります。歩数 (R = 0.62, p = 0.0008) および傘が開いた後の最初の 60 s 内のステップ数 (R = 0.60, p = 0.001) は適度な反復性を持っていました。ADGとの関係との妥当性は、ADGの有用な(R2 = 0.07)指標である可能性は低かった。テスト期間全体のいくつかのステップ(ICC = -0.06)は、許容できない信頼性を持っていました。しかし、傘が開いた後の最初の60s以内のステップ数(ICC = 0.70)は許容できる信頼性を持っていました。 個々の驚くべき検定には、反復可能で信頼性の高いいくつかのメトリックがあり、幅広い変数が評価されます。牛の行動は人間の干渉なしに観察される。応答メトリックは客観的です。しかし、迷路を構築し、テストを行うリソース、時間、労力がかかります(テストのためだけに5分/動物)。ビデオデコードが必要であり、分離ストレスによって混乱する可能性があります。個々の驚くべきテストのための感情的な回路:パニック、シークグループ驚くべきテストのための感情的な回路:恐怖 オープンフィールドテストステップ数(R = 0.67、P = 0.0001)は適度な再現性を有していた。ADG との関係に関する有効性は、いくつかのステップ (R2 = 0.03) が役に立つ可能性が低いため、危険にさらされます。多くのステップ (ICC = 0.26) は、許容できない信頼性を持っていました。オープンフィールドテストには、評価される変数の広い範囲があります。テスト中の一部のステップは繰り返し可能です。牛の行動は人間の干渉なしに観察される。応答メトリックは客観的です。しかし、迷路を構築し、テスト(テストのためだけに10分/動物)を行うには、リソース、時間、労力が多く、ビデオデコードが必要です。感情的な回路:パニック、シーク 多変量解析クラスター分析では、データ内の 3 つの主要クラスター (FEAR、RAGE、およびパニック/シーク) を特定しました (図 4)。ADG と EV (FEAR) がクラスター化されたグループ驚きテスト (FEAR) のステップ数。BZM(パニック/シーク)、OFT(パニック/シーク)、および個人驚異テスト(パニック/シーク)のステップ数が一緒に集結した。CS(RAGE)は、他の変数のいずれにもクラスタ化しませんでした。 感情的なシステム システム活性化を検出するための行動試験の提案 求めて オープンフィールドテスト、新規オブジェクトテスト、ウシゼロ迷路、ペンスコア 欲望 性欲評価 ケア 母親の行動、引き渡しを取り巻く苦痛 再生 未定 恐怖 驚くべきテスト、出口速度 怒り シュートスコア、子孫保護 パニック/悲しみ 社会的隔離テスト、牛ゼロ迷路、ペンスコア 表1:脳内の異なる感情系の活性化を特定する行動評価。 スコア ラベル 説明 1 従順 軽度の処分。穏やかで、容易に扱われる。処理中は立ち上がり、ゆっくりと動きます。邪魔されず、落ち着き、やや退屈。シュート中にヘッドゲートを引っ張りません。落ち着いてシュートを出る 2 落ち着き 平均よりも静かですが、処理中に頑固である可能性があります。シュートから戻るか、ヘッドゲートを引き戻そうとするかもしれません。尾のいくつかのフリック。速やかにシュートを出ます。 3 神経 典型的な気質は管理可能ですが、神経質でせっかちです。苦労、動き、尾のフリックの適度な量。ヘッドゲートを繰り返し押したり引っ張り出したりします。シュートをきびきびと出る。 4 フライト(ワイルド) びくびくして手に負えない、震え、激しく闘う。口の中で腹を立てて泡立ちます。必死にフェンスラインを実行し、個別にペニングしたときにジャンプする可能性があります。長距離飛行距離を示し、激しくシュートを出ます。 5 積極的 スコア4に似ていますが、攻撃的な行動、恐ろしさ、極端な動揺、シュート中のジャンプや腹を立てるなど、連続的な動きを加えています。必死にシュートを出て、単独で扱うと攻撃行動を示す可能性があります。 6 非常に積極的 非常に積極的な気質。小さくて狭い場所に閉じ込められたら、激しく叩いたり、激しく攻撃したりする。顕著な攻撃の動作。 表2:シュートスコア(牛肉改善連盟)に対する評価による牛の行動の説明 スコア ラベル 説明 1 非攻撃的(おとなしい) ゆっくりと歩き、人間や施設に興奮せず、人間に近づくことができます 2 少し攻撃的 フェンスに沿って走り、人間が離れて滞在する場合は、コーナーに立って、フェンスをペースすることができます 3 適度に攻撃的 フェンスに沿って走り、頭を上げ、人間が近くに移動した場合に実行され、ゲートやフェンスにぶつかる前に停止し、人間を避けます 4 積極的 実行は、グループの後ろに滞在し、頭が高く、人間を非常に意識し、ある程度の距離でもフェンスやゲートに遭遇する可能性があり、ペンで一人でいる場合はフェンスに遭遇する可能性があります 5 非常に積極的 興奮し、フェンスに走り、人間や道の他の何かを走る、「クレイジー」 表3:ペンスコア(牛肉改善連盟)に対して評価された牛の行動の説明 動作のパフォーマンスの頻度 平均値 ± SEM マックス・ミン ステップ (カウント) 244.11 ± 29.19 594 – 34 エスケープ試行回数 (カウント) 9 ± 1.48 29 – 0 キック (カウント) 8.67 ± 1.17 25 – 1 排尿 (カウント) 0.32 ± 0.13 3 – 0 排便 (カウント) 1 ± 0.29 6 – 0 発声(カウント) 0.96 ± 0.3 6 – 0 スタンディング・バウト (カウント) 10.61 ± 1.06 25 – 0 立って過ごす時間の期間(複数可) 200.23 ± 22.59 456.32 – 0 テストの最初の 60 秒間のステップ (カウント) 32.18 ± 5.31 106 – 0 牛ゼロ迷路に入った後に動作を実行するためのレイテンシ 平均値 ± SEM マックス・ミン 最初のステップ (複数可) までの待機時間 18.32 ± 8.36 228.7 – 0.03 最初のエスケープ試行までの待機時間 (複数可) 165.67 ± 38.31 600 – 1.6 ラネシーから第一方向の変化(複数可) 76.05 ± 14.43 290.96 – 2.87 最初の排尿までの待機時間 (s) 520.31 ± 31.64 600 – 42.3 最初の排便への遅延(複数可) 325.63 ± 52.13 600 – 0 最初の発声までのレイテンシ(s) 437.03 ± 45.69 600 – 1.7 最初の立ち戦いに対する待ち時間 (複数可) 68.72 ± 23.6 600 – 0.54 表 4: 牛が牛ゼロ迷路にあるときに観察される動作を実行する頻度と遅延。 個別の驚異試験 グループ・スタートル・テスト テスト中の動作の頻度 平均値 ± SEM マックス・ミン 平均値 ± SEM マックス・ミン 傘が開く時間 63.27 ± 0.35 68.34 – 60.09 61.2 ± 0.08 62.16 – 60.33 ステップ (カウント) 318.5 ± 37.52 948 – 65 126.72 ± 12.68 312 – 25 エスケープの試行 (カウント) 0 ± 0 0 – 0 0 ± 0 0 – 0 タッチ傘(カウント) 2.27 ± 0.53 11 – 0 0.03 ± 0.03 1 – 0 キック (カウント) 0.16 ± 0.09 3 – 0 0 ± 0 0 – 0 排尿 (カウント) 0.19 ± 0.07 1 – 0 0.13 ± 0.07 2 – 0 排便 (カウント) 0.72 ± 0.12 3 – 0 0.72 ± 0.15 3 – 0 発声(カウント) 0.44 ± 0.29 10 – 0 0.03 ± 0.03 1 – 0 スタンディング・バウト (カウント) 7.91 ± 0.56 15 – 0 8.66 ± 0.52 14 – 3 立っている期間(息子) 140.87 ± 13.77 316.25 – 0 188.94 ± 9.91 299 – 64.74 テストの最初の 60 秒のステップ (カウント) 62.44 ± 8.92 248 – 6 33.84 ± 3.11 81 – 6 傘が開いた後の60秒のステップ(カウント) 72.52 ± 10.1 295 – 6 27.09 ± 3.76 92 – 0 個別の驚異試験 グループ・スタートル・テスト 動作を実行するための待機時間 平均値 ± SEM マックス・ミン 平均値 ± SEM マックス・ミン 最初のステップ (複数可) までの待機時間 4.14 ± 1.46 36.98 – 0.11 2.61 ± 0.88 28.65 – 0.11 最初のエスケープ試行までの待機時間 (複数可) – – – – 最初の傘タッチへのレイテンシ(複数可) 94.79 ± 14.74 282.84 – 11.64 157.76 ± 157.76 157.76 – 157.755 最初のキックまでのレイテンシ(複数可) 137.29 ± 16.78 167.2 – 93.47 – – 最初の排尿までの待機時間 (s) 135.47 ± 38.38 293.79 – 29.74 52.87 ± 9.39 69.66 – 37.17 最初の排便への遅延(複数可) 104.18 ± 23 271.98 – 3.35 62.44 ± 13.74 196.76 – 15.11 最初の発声までのレイテンシ(s) 67.32 ± 41.27 226.89 – 3.83 68.15 ± 0.00 68.15 – 68.15 最初の立ち戦いに対する待ち時間 (複数可) 26.52 ± 7.1 193.48 – 0.44 11.43 ± 1.76 45.4 – 1.12 傘が開いた後の最初のステップへの待ち時間(複数可) 63.2 ± 1.77 84.19 – 6.36 65.94 ± 5.09 167.34 – 6.96 傘を開いた後の最初のエスケープ試行への待ち時間(複数可) – – – – 傘が開いた後、傘の最初のタッチへの待ち時間(複数可) 110.2 ± 16.38 282.84 – 11.64 – 157.76 – 0 傘が開いた後の最初のキックへのレイテンシ(複数可) 137.29 ± 16.78 167.2 – 93.47 – – 傘が開いた後の最初の排尿への待ち時間(複数可) 152.34 ± 40.79 293.79 – 29.74 67.94 ± 1.72 69.66 – 66.21 傘が開いた後の最初の排便への待ち時間(複数可) 160.57 ± 26.49 271.98 – 1 90.03 ± 21.26 196.76 – 17.39 傘が開いた後の最初の発声への待ち時間(複数可) 100.91 ± 44.77 226.89 – 11.47 – 68.15 – 0 傘が開いた後の最初の立ち戦いに対する待ち時間(複数可) 85.59 ± 10.32 297.33 – 1.27 76.91 ± 5.33 182.69 – 15.47 表 5: 牛が個人の驚異テストとグループの驚異テストにあるときに観察される動作を実行する頻度と遅延。 テスト中の動作の頻度 平均値 ± SEM マックス・ミン ステップ (カウント) 464.28 ± 42.65 1607 – 91 エスケープ試行回数 (カウント) 0.06 ± 0.04 2 – 0 キック (カウント) 0.16 ± 0.06 2 – 0 排尿 (カウント) 0.14 ± 0.04 1 – 0 排便 (カウント) 0.44 ± 0.08 2 – 0 発声(カウント) 1.91 ± 0.7 32 – 0 スタンディング・バウト (カウント) 13.75 ± 0.84 40 – 4 立って過ごす時間の期間(複数可) 294.94 ± 17.85 562.98 – 48.72 テストの最初の 60 秒間のステップ (カウント) 69.36 ± 7.72 297 – 0 動作を実行する待機時間 平均値 ± SEM マックス・ミン 最初のステップ (複数可) までの待機時間 5.9 ± 2.42 148.18 – 0.11 最初のエスケープ試行までの待機時間 (複数可) 357.81 ± 158.26 563.23 – 45.56 最初のキックまでのレイテンシ(複数可) 355.95 ± 53.7 584.58 – 66.51 最初の排便への遅延(複数可) 135.38 ± 31.51 486.29 – 1.98 最初の発声までのレイテンシ(s) 162.67 ± 49.87 742 – 8.8 最初の立ち戦いに対する待ち時間 (複数可) 28.11 ± 6.06 255.97 – 0.35 表 6: 牛がオープンフィールドテスト中に観察される動作を実行する頻度と遅延。 図1:牛ゼロ迷路の3次元表現。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。 図2:オープンフィールドテスト、ペンスコア、およびスタートルテストのアリーナの3次元表現。マルーン円は、スタートルテストのみの傘の配置を示します。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。 図3:ボスインディカスの影響を受けたステアにおける出口速度、ペンスコア、シュートスコア、生産性の関係(n = 32)。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。 図4:様々な恐怖試験に対する牛の行動応答の代表的なクラスター分析。この図では、牛ゼロ迷路(BZM)、個別の驚異テスト、オープンフィールドテスト(OFT)、グループ驚異テストの間に実行されたステップの数をシュートスコア、ペンスコア、終了速度、および平均1日のゲインで評価しました。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。 補足資料1:動物は、原稿に記載されている異なるスコアで振る舞う。このファイルを表示するには、ここをクリックしてください (右クリックしてダウンロードしてください)。 補足資料2:ゼロ迷路を構築するタイムラプスビデオ。このファイルを表示するには、ここをクリックしてください (右クリックしてダウンロードしてください)。

Discussion

出口速度とシュートスコア
EVとCSは、動物がハンドリングシュートを介して処理されている間に評価されます。同じシナリオでEVとCSの両方の牛の行動が定量化されますが、これら2つのテストに対する行動応答は24に関連していません。これは、EV(例えば、拘束から逃れる)およびCS(例えば、永続的な拘束)が評価されるシナリオが、牛によって異なって認識され、その後異なる感情系を評価することを示唆している。EVは、拘束から逃れながら牛の挙動を評価し、CSがRAGEを評価する可能性がある間、FEARシステムを評価すると考えられている。CSは、ハンドリングシュート(表2)で拘束されている間に牛の挙動を評価し、従ってRAGE感情システムの良い代理となり得る。

EVと生産、健康、行動特性の関係について、多くの研究が行われています。EVは動物の経験に影響される可能性がありますが、この客観的な指標は、EVと健康、生産性、繁殖、行動との間の実質的な関係が特定されているとして、FEARシステムの定量化に有効である可能性があります。より速いEVを有する牛は、14の増殖速度を低下させ、貧しい死体の質11、25、25減少した免疫機能20、および取り扱い中の高いコルチゾールレベルを10に減少させた。11EVはホームペン13のステップカウントと正の相関を持つため、この測定はホームペンの動作に関する情報を提供することができます。動物管理の観点から、より速いEVを持つ牛は扱いにくく、動物管理者に大きなリスクを提示し、群れの行動に影響を与える可能性があります。EVはFEARを評価するための良い指標かもしれませんが、すべての感情的なシステムを測定するわけではありません。したがって、生産と福祉に影響を与えるすべての感情的なシステムを評価するために追加のテストが必要です。

ペンスコア
PSは、人間が接近する牛の意欲を主観的に評価し、PANICシステムの評価に有用である可能性がある。しかし、PSは客観性の欠如のために批判されているが、異なる評価者は行動の解釈が異なる可能性があり、いくつかの主観的評価は、レート間の信頼性が悪い26に苦しんでいる。

驚くべきテスト
不安は、すべての獲物種で高度に進化しています。恐怖の高レベルは、痛みから動物を保護するのに役立ち、知覚された危険に対する戦いや飛行とストレス応答の一部として、交感神経副腎および視床下部下垂体副腎軸を活性化する。驚異の試験は、突然の新しい刺激に対する動物の反応を評価し、ブタの異なる遺伝的株間の行動の違いを同定する上で有効な測定として同定された27。驚くべきテストは、活性化されたときに産生関連の結果を有し、FEARシステムへの洞察を提供することができる交感神経副腎系の感受性および反応性を評価するのに有効であり得る。

オープンフィールドテスト
OFT は、最も一般的に使用されるテストです。OFTはもともと、個々の動物の大胆さ、またはオープンアリーナに入る意欲、動物の生存に危険で危険であると認識される可能性のある環境を評価するように設計されました。OFTは、本能的に避難所を求め、げっ歯類、鶏、七面鳥16などのオープンスペースを避ける種について検証されています。

牛は開かれた分野に住むために進化し、したがってOFTは恐怖に関連する行動および生理学的応答を誘発しない可能性があり、社会的孤立(パニック/悲しみ)または探査(SEEKING)を評価するのに適している可能性がある。また、OFTは個々の動物を評価し、かつ牛は貪欲な群れ動物であるため、OFTの経験は恐怖以外の感情的反応を引き出している可能性がある。OFTは他のFEAR検定との強い相関関係を欠き、その結果は解釈が難しい(すなわち、多くの因子が同じ活性につながる可能性がある)。したがって、OFTは牛16の一般的な恐怖試験として推奨されておらず、牛の恐怖システムの包括的な理解を提供しない可能性があります。しかし、OFTは、パニックまたは牛のSEEKINGシステムのいずれかを定量化するのに有用なツールである可能性があります。

動物が生存に必要な資源を獲得するためには、SEEKINGシステムが不可欠です。高いSEEKINGレベルは、強烈な、永続的な熱狂的な探査、前菜と予想興奮、および学習を引き起こします。このシステムは、動物がその周囲を探索する動機付けとして前方移動をもたらすことができます。SEEKING は、肯定的な感情と否定的な感情の両方で役割を果たすことができます。正の SEEKING は目的意識を生み出す可能性がありますが、負の SEEKING は安全28に関連する行動を引き起こす可能性があります。範囲の大部分を探索し探索するのにより多くの時間を費やし(例えば、SEEKINGのより強い活性化)は、閉じ込めている間に速く食べられ、より重い離乳重量、閉じ込め中のより高いコルチゾール濃度、およびエストラス29への短い産後間隔を有する子牛を有していた。したがって、SEEKINGシステムは生産と福祉に影響を与える可能性があります。SEEKINGシステムの高い活性化を持つ動物を同定することは、個人および生殖適性が動物の資源および避難所を見つける能力に依存する広範な範囲の環境でより成功するかもしれない。しかし、SEEKINGシステムの高い活性化を有する動物は、閉じ込め中に高いレベルのストレスおよび欲求不満を経験する可能性がある。

牛ゼロ迷路
げっ歯類における抗不安および抗うつ薬の開発の有効性を評価するように設計された生物医学研究で一般的に使用される試験は、上昇プラス迷路(EPM)および上昇ゼロ迷路(EZM)3030である。これらのテストは、げっ歯類の本能的な行動とその暗い閉じた場所に対する自然な傾向を利用して、本質的に恐ろしい環境を探求したり、不安を誘発したりする環境を定量化します。これらの試験の指標は、迷路の暗くなった腕を離れる待ち時間、迷路の開いた腕と閉じた腕の時間の持続時間、および試験期間中の2つの環境間の遷移の数、ならびに動物の行動(例えば、発声、排尿、排便、脱出の試み)を含むことができる。

EPMとEZMはともにげっ歯類15、31,31の恐怖/不安を定量化するための十分に検証されたテストです。修飾されたEPMは豚32におけるFEAR応答を定量化するために使用されてきたが、反する動物では利用されていない。しかし、EPMは迷路の中央広場での行動に関する解釈のあいまいさで批判されています。したがって、EZM は EPM と同じメトリックを評価するように設計されていますが、あいまいさのない探索を中断させることが可能です。牛の恐怖/不安とシークを評価するテストを特定する場合、EZMは論理的なモデルでした。EZMは、本能的に円形のパターンで移動し、彼らが来た領域に戻る傾向を持っているので、牛の自然な行動に役立ちます。

解釈の逆でEZMに似た原理を適用することにより、牛ゼロ迷路33は、牛の恐怖、パニック/悲しみ、およびSEEKINGシステムを評価するために開発されました。牛はオープンスペースに住むために進化しました。したがって、恐怖とパニック/GRIEFシステムの活性化を減らした牛は、迷路の暗い部分よりもBZMの開放部分で時間を過ごすことを喜んで、迷路の閉じた部分に入る可能性が低くなり、より多くの脱出の試みを行います。

複数の評価で牛の行動を定量化すると、経済的意義を持ち、容易に測定され、繁殖選択の取り組みに含めることができる複雑な感情的な関係を特定することができます。PLAY、LUST、およびCAREの感情的な回路は、この研究では評価されなかった。

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

テキサスA&M大学動物行動福祉研究所の学生が、牛の行動のビデオ録画を解読する支援をしてくれたこと、動物科学教育研究センターの職員の支援に感謝しています。このプロジェクトは、テキサスA&M大学動物科学研究科ミニグラントプログラムによって支援されました。

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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