Sığırlarda Farklı Duygusal Devreleri Değerlendirmek Için Geleneksel Korku Testlerinin Kullanımı
Summary
Burada, sığırlarda duyguları değerlendirmek üzere tasarlanmış çeşitli davranış testleri yapmak için bir protokol sıyoruz. Hayvan mizacının farklı bileşenlerini değerlendirmek için bir dizi davranış testi (açık alan testi, ürkme testi, büyükbaş sıfır labirenti, çıkış hızı, kalem skoru ve oluk skoru) yapılmıştır.
Abstract
Hayvan mizacı karmaşıktır ve üretkenlik ve ekonomik karlılık üzerinde etkileri vardır. Bir hayvanın farklı uyaranlara verdiği tepkinin ölçülmesi, üreme seçimlerini kolaylaştırabilir ve belirli yönetim stratejilerine daha uygun hayvanları tanımlayabilir. Sığır mizacını değerlendirmek için birden fazla test geliştirilmiştir (örneğin, çıkış hızı, oluk skoru, kalem puanı, açık alan testi, ürkme testi, büyükbaş sıfır labirent), ancak bu testlerin her biri hayvanın farklı uyaranlara verdiği yanıtı (örn. izolasyon, yeni çevre, ürkret, kapalı alana girme isteği) değerlendirir. Sığır mizacının zaman içinde nispeten stabil olduğu gözlenmiştir. Ancak, mizaç değerlendirmesi mevcut koşullar, önceki deneyimler ve gözlemci önyargısı etkilenecek potansiyele sahiptir. Bu mizaç testlerinin çoğu yanlış korku testleri olarak kategorize edilmiş ve aynı zamanda öznel olduğu için eleştirilmiştir. Bu makale, sığırlar için davranış testlerini standartlaştırmak için bir çerçeve sağlar ve bu farklı değerlendirmelerin hayvanın genel mizacının farklı yönlerini değerlendirmesini önermektedir.
Introduction
Hayvan mizaç gibi araştırmacı davranış ve cesaret 11,2 gibi davranışsal özellikleri ile bağlantılı olmuştur ve zaman içinde tutarlılıklar sergileyebilir ve bağlamlar arasında3,4. Ancak, mizaç birlikte çalışan birden fazla duygusal sistemden oluşur. Hayvanlar fiziksel ve psikolojik stres yaşarlar ve her iki türe verilen duygusal tepkiyi değerlendirmek zordur. Duygusal durum hayvanların uyaranları nasıl algılayışlarını etkileyebilir (örn. bilişsel önyargı) ve hayvan refahının kritik bir bileşenidir5. Bir bireyin psikolojik strese (örneğin, iletişim kurma, sütten verme, stok tasnifte değişim) tepki olarak nasıl bir davranışta bulunacağını anlamak, psikolojik stresle başa çıkabilecek becerilere sahip hayvanları tanımlarken hayvan yöneticilerine ek seçim kriterleri sağlayacaktır.
Duygular beyin içinde yedi temel duygusal sistemler tarafından kontrol edilir(Tablo 1)6. Bu sistemler, olumlu duyguları kontrol eden dört sistemi içerir: 1) ARAYIŞ (keşif), 2) ŞEHVET (cinsel heyecan), 3) BAKIM (beslenme) ve 4) PLAY (sosyal sevinç). Üç sistem kontrol olumsuz duygular 1) FEAR (anksiyete), 2) RAGE (öfke), ve 3) PANIC /GRIEF (ayrılık sıkıntısı). Bu duygusal sistemler kalıtsal olabilir7, etkisi karlılık, ve hayvan refahı kritik bir bileşenidir.
Sığır mizacını (örn. çıkış hızı, oluk skoru) değerlendirmek için bir dizi test geliştirilmiştir. Ancak, mizaç değerlendirmesi mevcut koşullar, önceki deneyimler ve gözlemci önyargısı etkilenecek potansiyele sahiptir. Bu davranışsal değerlendirmelerin çoğu yaygın korku testleri olarak adlandırılır iken, onlar FEAR dışında mizaç farklı duygusal bileşenleri nicel olabilir. Buna ek olarak, bu testlerin nasıl yapıldığındaki değişim, farklı değerlendirmeler arasında karşılaştırmaları zorlaştırır. Bu nedenle, bu davranışsal değerlendirmeler arasındaki ilişkileri anlamak ve bu mizaç değerlendirmeleri için standart bir protokole sahip olmak gerekir.
Bu makalenin amacı, sığırlar için kullanılan farklı korku testlerini görsel olarak belgelemektir; bu farklı testlerden oluşturulan veri türünü sunmak; bu testlerin tekrarlanabilirliğini, geçerliliğini ve güvenilirliğini değerlendirmek; bu testlerden yakalanan davranışlar arasındaki ilişkilerin nasıl değerlendirileceklerini göstermek; ve her testte hangi duygusal devrenin değerlendirilebileceğini önerin.
Protocol
Representative Results
Discussion
Çıkış Hızı ve Oluk Skoru
Hayvan bir taşıma oluğu ile işlenirken EV ve CS hem değerlendirilir. Hem EV hem de CS için sığır davranışları aynı senaryo da ölçülse de, bu iki testin davranışsal yanıtları24ile ilişkili değildir. Bu, EV’in (örneğin, kısıtlamadan kaçan) ve CS’nin (örn. kalıcı kısıtlama) değerlendirildiği senaryonun sığırlar tarafından farklı algılanabileceğini ve daha sonra farklı duygusal sistemleri değerlendirebileceğini göstermektedir. EV, sığırların kısıtlamadan kaçarken davranışlarını değerlendirir ve bu nedenle CS RAGE’i değerlendirirken FEAR sistemini değerlendirdikleri düşünülür. CS işleme oluk(Tablo 2)dizginlenirken sığır davranışlarını değerlendirir ve böylece RAGE duygusal sistemi için iyi bir vekil olabilir.
Önemli araştırma EV ve üretim, sağlık ve davranışözellikleri arasındaki ilişki üzerinde yapılmıştır. EV bir hayvanın önceki deneyiminden etkilenebilirken, EV ve sağlık, verimlilik, üreme ve davranış arasındaki önemli ilişkiler tespit edildiğinden, bu nesnel metrik FEAR sisteminin ölçülmesinde etkili olabilir. Daha hızlı EV ile Sığır büyüme oranları14azalttı , kötü karkas kalitesi11,25, azaltılmış bağışıklık fonksiyonu20, ve taşıma sırasında daha yüksek kortizol düzeyleri10. EV evkalem13adım sayıları ile olumlu ilişkili olduğundan bu ölçüm, ev kalem davranışı hakkında bilgi sağlayabilir. Hayvan yönetimi açısından bakıldığında, daha hızlı EV ile sığır işlemek için daha zordur, hayvan yöneticileri için daha fazla risk mevcut, ve sürü arkadaşlarının davranışını etkileyebilir. EV FEAR değerlendirmek için iyi bir metrik olsa da, tüm duygusal sistemleri ölçmek değildir. Bu nedenle, üretim ve refahı etkileyen tüm duygusal sistemleri değerlendirmek için ek testler gereklidir.
Kalem Puanı
PS, sığırların bir insan tarafından yaklaşılma isteğini öznel olarak değerlendirir(Tablo 3) ve PANIK sisteminin değerlendirilmesinde yararlı olabilir. Ancak, FARKLı değerlendiriciler davranış farklı yorumları olabilir, çünkü PS, objektiflik eksikliği için eleştirildi ve çeşitli öznel değerlendirmeler kötü inter-rater güvenilirlik26muzdarip.
Ürktme Testi
Anksiyete tüm av türlerinde çok gelişmiştir. KORKU yüksek düzeyde ağrı hayvan korumaya yardımcı olur ve algılanan bir tehlikeye mücadele veya uçuş ve stres tepkisi bir parçası olarak sempatio-adrenal ve hipotalamik-hipofiz-adrenal eksenleri aktive. Ürkme testi, bir hayvanın ani, yeni uyaranlara verdiği yanıtı değerlendirir ve domuzların farklı genetik suşları arasındaki davranış farklılıklarını belirlemede etkili bir ölçüm olarak tanımlanmışve27. Ürktü testi, semptoo-adrenal sistemin duyarlılığını ve reaktivitesini değerlendirmede etkili olabilir, bu da aktive edildiğinde üretimle ilgili sonuçlardoğurabilir ve FEAR sistemine ışık gösterebilir.
Açık Alan Testi
OFT en sık kullanılan testtir. OFT başlangıçta bireysel hayvan cesaretini değerlendirmek için tasarlanmıştır, ya da açık bir arenaya girmek için istekli, tehlikeli ve hayvanın hayatta kalması için riskli olarak algılanabilir bir ortam. OFT içgüdüsel barınak aramak ve kemirgenler, tavuklar ve hindi16gibi açık alanlarda, önlemek türler için doğrulanmıştır.
Sığır açık alanlarda yaşamak için gelişti, böylece OFT FEAR ile ilişkili davranışsal ve fizyolojik tepkiler neden olmayabilir ve daha iyi sosyal izolasyon değerlendirmek için uygun olabilir (PANIC / GRIEF) veya keşif (SEEKING). Ayrıca, OFT bireysel hayvanları değerlendirir ve sığırlar sürü hayvanları olduğundan, OFT’nin deneyimi FEAR dışında duygusal bir tepki ortaya çıkarabilirsin. OFT diğer FEAR testleri ile güçlü bir korelasyon yoksun ve sonuçları yorumlamak zordur (yani, birçok faktör aynı aktiviteye yol açabilir). Bu nedenle, OFT sığır16 için genel bir FEAR testi olarak tavsiye edilmez ve sığır FEAR sistemleri kapsamlı bir anlayış sağlamayabilir. OFT, ancak, ya PANIC veya sığır ARAMA sistemleri nin sayısallaştırılmasında yararlı bir araç olabilir.
SEEKING sistemi hayvanların hayatta kalmak için gerekli kaynakları elde etmek için gereklidir. Yüksek ARAYIŞ düzeyleri yoğun, sürekli coşkulu keşif, iştah açıcı ve beklentisel heyecan ve öğrenme kışkırtmak. Bu sistem, hayvan Çevresini keşfetmeye motive olduğu için ileri hareketle sonuçlanabilir. ARAYIŞ hem olumlu hem de olumsuz duygularda rol oynayabilir; pozitif ARAYIŞ bir amaç duygusu doğurabilirken, negatif ARAYIŞ güvenlikle ilişkili davranışlara neden olabilir28. Keşfetmek için daha fazla zaman geçirdim ve aralığın daha büyük bir bölümünü araştırdı inekler (örneğin, SEEKING güçlü aktivasyonu) hapsedilirken daha hızlı yemek, ağır sütten kaldırma ağırlıkları ile buzağılar vardı, hapsi sırasında yüksek kortizol konsantrasyonları, ve estrus için kısa doğum sonrası aralıkları29. Bu nedenle, SEEKING sistemi üretim ve refah etkileri olabilir. ARAYIŞ sisteminin yüksek aktivasyonu ile hayvanların belirlenmesi, bireysel ve üreme uygunluğunun hayvanın kaynak ve barınak bulma kapasitesine bağlı olduğu geniş kapsamlı ortamlarda daha başarılı olabilir. Ancak, SEEKING sisteminin yüksek aktivasyonu olan hayvanlar hapsedilme sırasında stres ve hayal kırıklığı daha yüksek düzeyde karşılaşabilir.
Büyükbaş Sıfır Labirent
Kemirgenlerde anti-anksiyete ve anti-depresan ilaç gelişiminin etkinliğini değerlendirmek için tasarlanmış biyomedikal araştırmalarda yaygın olarak kullanılan testler yüksek artı labirent (EPM) ve yüksek sıfır labirent (EZM)30vardır. Bu testler kemirgenin içgüdüsel davranışını ve doğal olarak korkuya yol açacak ya da anksiyeteye neden olacak ortamları keşfetme ye istekliliklerini ölçmek için karanlık, kapalı yerlere olan doğal eğilimini kullanır. Bu testlerden elde edilen ölçümler, labirentin karanlık kolunu terk etme gecikmesini, labirentin açık ve kapalı kollarındaki süreyi ve test süresi boyunca iki ortam arasındaki geçiş lerin sayısını ve test31sırasında hayvanın davranışını (örn. seslendirme, işeme, dışkılama, kaçma girişimleri) içerebilir.
EPM ve EZM kemirgenler15,,31FEAR / ANKSIYETE ölçmek için hem de doğrulanmış testlerdir. Değiştirilmiş bir EPM domuz32 FEAR yanıtı ölçmek için kullanılmıştır ama ruminantlar kullanılmamıştır. Ancak EPM, labirentin orta meydanındaki davranışlarla ilgili yorum belirsizliği nedeniyle eleştirilmiştir. Bu nedenle, EZM EPM ile aynı ölçümleri değerlendirmek için tasarlanmıştır, ancak belirsizlik olmadan kesintisiz keşif sağlar. Sığırlarda FEAR/ANXIETY ve SEEKING’yi değerlendirmek için bir test tanımlanırken EZM mantıksal bir modeldi. EZM sığırların doğal davranışlarına elverişlidir, çünkü içgüdüsel olarak dairesel desenler halinde hareket ederler ve geldikleri bölgelere geri dönme eğilimine sahiptirler.
EZM’e benzer ilkeler yoruma aykırı olarak uygulanarak, sığırlarda KORKU, PANİk/KEDER ve ARAYIŞ sistemlerini değerlendirmek için bir Sığır Sıfır Labirent33 geliştirilmiştir. Sığırlar açık alanlarda yaşamak için evrimleştiler; bu nedenle, FEAR ve PANIC/GRIEF sistemlerinin aktivasyonu azalmış sığırlar, labirentin karanlık kısımlarına göre BZM’nin açık kısımlarında zaman geçirmeye daha istekli olacak, labirentin kapalı kısımlarına girme olasılıkları daha az olacak ve daha fazla kaçış denemesi gerçekleştirecektir.
Birden fazla değerlendirme de sığır davranışı nın ölçülmesi, ekonomik öneme sahip, kolayca ölçülebilen ve üreme seçim çabalarına dahil edilebilen karmaşık duygusal ilişkileri belirleyebilir. Bu çalışmada PLAY, LUST ve CARE’in duygusal devreleri değerlendirilmemiştir.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Texas A&M Üniversitesi Hayvan Davranışı ve Refahı Laboratuvarı’ndaki öğrencilere, sığır davranışlarının video kayıtlarının çözülmesinde yardımcı oldukları için ve Hayvan Bilimi Eğitim ve Araştırma Merkezi personeline bu projedeki yardımları için müteşekkiriz. Bu proje Texas A&M Üniversitesi Hayvan Bilimleri Bölümü Lisansüstü Öğrenci Araştırma Mini-Grant programı tarafından desteklenmiştir.
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).
