Name: 使用传统恐惧测试来评估牛的不同情绪回路 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-04-22T13:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 8 s
Description: 了解传统恐惧测试在牛情绪回路评估中的应用，包括开阔场地测试、惊吓测试、牛用零迷宫、出栏速度、围栏评分和通道评分等行为学方法。该研究通过聚类分析优化行为指标，为动物福利和畜牧业管理提供科学依据。

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我们感谢德克萨斯农工大学动物行为与福利实验室的学生们&amp;感谢#38;M大学在解码牛行为视频记录方面的协助，以及感谢动物科学教学与研究中心工作人员在本项目中的支持。本项目由德克萨斯农工大学（Texas A&amp;#38;M大学动物科学系研究生研究小型资助项目

此处所述所有方法均已获得德克萨斯农工大学机构动物护理与使用委员会（IACUC）的批准&amp;#38;M 大学（IACUC2016-0356）。
1. 动物与饲养
<ol>
	<li>在试验开始前7天，将来自同一牛群的32头1岁大、品种组成为¼瘤牛（Bos indicus）与¾牛（Bos taurus）杂交的阉牛，平均分配至两个干饲栏（每栏16头）中进行饲养。试验开始时，阉牛平均体重为270.9 ± 14.8 kg，在整个研究期间饲喂相同的标准化生长期日粮。</li>
	<li>作为常规饲养管理操作的一部分，每天对阉牛进行目视评估。在整个研究期间，未对任何阉牛进行医疗处理。</li>
</ol>
2. 测试描述
<ol>
	<li>测试1：出栏速度
	<ol>
		<li>在处理通道前方放置电子计时器，使起始点与停止点之间的距离为1.8 m。这些计时器设计为当动物穿过第一个电子光束时开始计时，穿过第二个电子光束时停止计时。</li>
		<li>将牛群通过处理设施。</li>
		<li>将每头动物固定在通道的头部夹具中，并保持约束10秒。</li>
		<li>10秒后，从头部夹具中释放动物。</li>
		<li>使用电子计时器记录动物从通道释放后行进1.8 m所需的时间。</li>
		<li>通过将1.8 m除以动物从头部夹具和通道释放后行进1.8 m所需的时间，计算动物离开通道时的速度。 
		注：其他出版物已采用此数据采集策略8,9,10,11。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>测试2：通道评分
	<ol>
		<li>将牛群通过处理设施。</li>
		<li>将每头动物在通道的头部夹具中固定10秒，期间不对动物身体施加压力。</li>
		<li>安排一名观察者在10秒内观察牛只行为，并根据2019年牛肉改良联合会《统一牛肉改良项目指南》第9版（表2）对每头动物在约束期间的行为进行评分。</li>
		<li>10秒后，从头部夹具和通道中释放动物。 
		注：其他出版物已采用此数据采集策略12,13,14。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>测试3：圈舍评分
	<ol>
		<li>将五头牛组成一组放入一个圈舍（7.3 m 宽 × 7.3 m 长 × 2.4 m 高）。</li>
		<li>安排一名牛群不熟悉的人员步行进入圈舍，并在进入后关闭门。</li>
		<li>该观察者向牛群方向迈出两步。</li>
		<li>目视观察每头动物对观察者的反应行为。</li>
		<li>在进入圈舍后30秒内，根据2019年牛肉改良联合会《统一牛肉改良项目指南》第9版（表3）为每头动物评分。</li>
		<li>每组动物测试结束后，清理圈舍中的尿液和粪便。 
		注：其他出版物已采用此数据采集策略10,11。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>测试4：牛只零迷宫
	<ol>
		<li>构建一个牛只零迷宫（BZM）。
		<ol>
			<li>使用牛栏板构建一个宽1.6 m的环形通道，内径和外径分别为6.6 m和8.2 m（图1）。</li>
			<li>将BZM均分为四个等长象限，其中两个相对的象限为开放区，另两个相对的象限为封闭区；封闭区的栏板需覆盖遮阳布，并将遮阳布拉伸覆盖在迷宫的内环和外环上方，形成封闭区域的顶棚。</li>
			<li>若测试在室外进行，为尽量减少阴影带来的变异，应将迷宫的封闭部分朝向南北方向，并在每天测试日的中午左右进行测试。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>安装摄像机以完整拍摄整个测试区域。打开摄像机并开始录像。</li>
		<li>采用低应激处理方法，将单头动物引入迷宫的开放区域，允许其在测试区域内自由探索10分钟。</li>
		<li>10分钟观察期结束后，将动物送回其原圈舍。</li>
		<li>每头动物测试结束后，清理测试区域中的尿液和粪便。</li>
		<li>分析视频录像，记录步数频率和潜伏期、逃逸尝试次数、踢腿次数、排尿次数、排便次数、发声次数、站立持续次数、站立总时长、行走总时长、进入封闭区域的潜伏期、进入封闭区域的次数、在封闭/开放区域停留的时间、在开放/封闭臂之间转换的次数。所用指标基于先前已发表的研究15。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>测试5：个体惊吓测试与群体惊吓测试
	<ol>
		<li>构建一个测试区域（7.3 m 宽 × 7.3 m 长 × 2.4 m 高），地面应坚实、均匀，无植被或粪便，并在区域两端相对位置设置两个封闭的雨伞装置（图2）。雨伞应设计为可通过按钮瞬间打开。
		<ol>
			<li>确保测试区域的侧壁为实心结构，或用胶合板或遮阳布覆盖，以防止动物看到区域外部。</li>
			<li>在测试区域相对两侧、约牛头部高度处开孔，以便雨伞穿过。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>安装摄像机以完整拍摄整个测试区域。打开摄像机并开始录像。</li>
		<li>采用低应激处理方法，将单头动物引入测试区域；进行群体惊吓测试时，引入约四头动物组成的小群体。</li>
		<li>动物进入测试区域60秒后，同时打开两个雨伞。</li>
		<li>雨伞打开后，让动物在测试区域内停留4分钟。</li>
		<li>每次测试之间，清理测试区域中的尿液和粪便。</li>
		<li>分析视频录像，记录每头动物的步数频率和潜伏期、逃逸尝试次数、触碰雨伞次数、踢腿次数、排尿次数、排便次数、发声次数、站立持续次数、站立总时长、测试前60秒内的步数、雨伞打开后60秒内的步数。所用指标基于先前已发表的研究16。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>测试6：开放场测试
	<ol>
		<li>构建一个方形测试区域（7.3 m 宽 × 7.3 m 长 × 2.4 m 高），地面应坚实、均匀，无植被或粪便。测试区域的侧壁应为实心结构，或用胶合板或遮阳布覆盖，以防止动物看到区域外部。</li>
		<li>安装摄像机以完整拍摄整个测试区域。打开摄像机并开始录像。</li>
		<li>采用低应激处理方法，将单头动物置于侧壁封闭的开放场测试区域中心。</li>
		<li>让动物在测试区域内停留10分钟。</li>
		<li>10分钟后，将动物送回其原圈舍。</li>
		<li>每头动物测试结束后，清理测试区域中的尿液和粪便。</li>
		<li>分析视频录像，记录首次迈步的频率和潜伏期、逃逸尝试次数、踢腿次数、排尿次数、排便次数、发声次数、站立持续次数、站立总时长、行走总时长、总步数、测试前60秒内的步数。所用指标基于先前已发表的研究17,18,19。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 统计分析
<ol>
	<li>使用皮尔逊相关性分析（PROC CORR）评估测试间和测试内的重复性，并通过克朗巴赫α系数（PROC CORR）计算信度。采用回归分析（PROC REG）评估反应变量与平均日增重（ADG）之间的有效性。</li>
	<li>在对变量进行标准化处理（PROC STANDARD）后，使用聚类分析（PROC VARCLUS）识别不同测试内部及之间变量的相互关系。其中许多变量可对生产指标进行回归分析，以确定这些测试中牛只行为与生产性能之间的生产相关性关系。</li>
</ol>

<ol><li>Kurvers, R. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Personality+predicts+the+use+of+social+information%5BTitle%5D)+AND+%22Ecology+Letters%22%5BJournal%5D)">Personality predicts the use of social information.</a> Ecology Letters. 13 (7), 829-837 (2010).</li>
<li>Stöwe, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+object+exploration+in+ravens+%28Corvus+corax%29%3A+effects+of+social+relationships%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+processes%22%5BJournal%5D)">Novel object exploration in ravens (Corvus corax): effects of social relationships.</a> Behavioural processes. 73 (1), 68-75 (2006).</li>
<li>Réale, D., Reader, S. M., Sol, D., McDougall, P. T., Dingemanse, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrating+animal+temperament+within+ecology+and+evolution%5BTitle%5D)+AND+%22Biological+Reviews%22%5BJournal%5D)">Integrating animal temperament within ecology and evolution.</a> Biological Reviews. 82 (2), 291-318 (2007).</li>
<li>Sih, A., Bell, A. M., Johnson, J. C., Ziemba, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavioral+syndromes%3A+an+integrative+overview%5BTitle%5D)+AND+%22The+Quarterly+Review+of+Biology%22%5BJournal%5D)">Behavioral syndromes: an integrative overview.</a> The Quarterly Review of Biology. 79 (3), 241-277 (2004).</li>
<li>Mendl, M., Burman, O. H., Parker, R. M., Paul, E. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cognitive+bias+as+an+indicator+of+animal+emotion+and+welfare%3A+Emerging+evidence+and+underlying+mechanisms%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Animal+Behaviour+Science%22%5BJournal%5D)">Cognitive bias as an indicator of animal emotion and welfare: Emerging evidence and underlying mechanisms.</a> Applied Animal Behaviour Science. 118 (3-4), 161-181 (2009).</li>
<li>Panksepp, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+critical+role+for%22+affective+neuroscience%22+in+resolving+what+is+basic+about+basic+emotions%5BTitle%5D)+AND+%22Psychological+Review%22%5BJournal%5D)">A critical role for" affective neuroscience" in resolving what is basic about basic emotions.</a> Psychological Review. 99 (3), 554-560 (1992).</li>
<li>Panksepp, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emotional+endophenotypes+in+evolutionary+psychiatry%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Neuro-Psychopharmacology+and+Biological+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Emotional endophenotypes in evolutionary psychiatry.</a> Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. 30 (5), 774-784 (2006).</li>
<li>Bruno, K., Vanzant, E., Vanzant, K., McLeod, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relationships+of+a+novel+objective+chute+score+and+exit+velocity+with+growth+performance+of+receiving+cattle%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Animal+Science%22%5BJournal%5D)">Relationships of a novel objective chute score and exit velocity with growth performance of receiving cattle.</a> Journal of Animal Science. 94 (11), 4819-4831 (2016).</li>
<li>Burdick, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evolution+of+exit+velocity+in+suckling+Brahman+calves%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Animal+Science%22%5BJournal%5D)">Evolution of exit velocity in suckling Brahman calves.</a> Journal of Animal Science. 89 (1), 233-236 (2011).</li>
<li>Curley, K. Jr, Paschal, J., Welsh, T. Jr, Randel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exit+velocity+as+a+measure+of+cattle+temperament+is+repeatable+and+associated+with+serum+concentration+of+cortisol+in+Brahman+bulls%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Animal+Science%22%5BJournal%5D)">Exit velocity as a measure of cattle temperament is repeatable and associated with serum concentration of cortisol in Brahman bulls.</a> Journal of Animal Science. 84 (11), 3100-3103 (2006).</li>
<li>King, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+animal+temperament+and+stress+responsiveness+on+the+carcass+quality+and+beef+tenderness+of+feedlot+cattle%5BTitle%5D)+AND+%22Meat+Science%22%5BJournal%5D)">Influence of animal temperament and stress responsiveness on the carcass quality and beef tenderness of feedlot cattle.</a> Meat Science. 74 (3), 546-556 (2006).</li>
<li>Hall, N. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Working+chute+behavior+of+feedlot+cattle+can+be+an+indication+of+cattle+temperament+and+beef+carcass+composition+and+quality%5BTitle%5D)+AND+%22Meat+Science%22%5BJournal%5D)">Working chute behavior of feedlot cattle can be an indication of cattle temperament and beef carcass composition and quality.</a> Meat Science. 89 (1), 52-57 (2011).</li>
<li>MacKay, J., Turner, S., Hyslop, J., Deag, J., Haskell, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Short-term+temperament+tests+in+beef+cattle+relate+to+long-term+measures+of+behavior+recorded+in+the+home+pen%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Animal+Science%22%5BJournal%5D)">Short-term temperament tests in beef cattle relate to long-term measures of behavior recorded in the home pen.</a> Journal of Animal Science. 91 (10), 4917-4924 (2013).</li>
<li>Voisinet, B., Grandin, T., Tatum, J., O'Connor, S., Struthers, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Feedlot+cattle+with+calm+temperaments+have+higher+average+daily+gains+than+cattle+with+excitable+temperaments%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Animal+Science%22%5BJournal%5D)">Feedlot cattle with calm temperaments have higher average daily gains than cattle with excitable temperaments.</a> Journal of Animal Science. 75 (4), 892-896 (1997).</li>
<li>Shepherd, J. K., Grewal, S. S., Fletcher, A., Bill, D. J., Dourish, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavioural+and+pharmacological+characterisation+of+the+elevated+%22zero-maze%22+as+an+animal+model+of+anxiety%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology%22%5BJournal%5D)">Behavioural and pharmacological characterisation of the elevated "zero-maze" as an animal model of anxiety.</a> Psychopharmacology. 116 (1), 56-64 (1994).</li>
<li>Forkman, B., Boissy, A., Meunier-Salaün, M. C., Canali, E., Jones, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+critical+review+of+fear+tests+used+on+cattle%2C+pigs%2C+sheep%2C+poultry+and+horses%5BTitle%5D)+AND+%22Physiology+%26+Behavior%22%5BJournal%5D)">A critical review of fear tests used on cattle, pigs, sheep, poultry and horses.</a> Physiology & Behavior. 92 (3), 340-374 (2007).</li>
<li>Boivin, X., Le Neindre, P., Chupin, J., Garel, J., Trillat, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+breed+and+early+management+on+ease+of+handling+and+open-field+behaviour+of+cattle%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Animal+Behaviour+Science%22%5BJournal%5D)">Influence of breed and early management on ease of handling and open-field behaviour of cattle.</a> Applied Animal Behaviour Science. 32 (4), 313-323 (1992).</li>
<li>Kilgour, R. J., Melville, G. J., Greenwood, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Individual+differences+in+the+reaction+of+beef+cattle+to+situations+involving+social+isolation%2C+close+proximity+of+humans%2C+restraint+and+novelty%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Animal+Behaviour+Science%22%5BJournal%5D)">Individual differences in the reaction of beef cattle to situations involving social isolation, close proximity of humans, restraint and novelty.</a> Applied Animal Behaviour Science. 99 (1-2), 21-40 (2006).</li>
<li>Redbo, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relations+between+oral+stereotypies%2C+open-field+behavior%2C+and+pituitary-adrenal+system+in+growing+dairy+cattle%5BTitle%5D)+AND+%22Physiology+%26+Behavior%22%5BJournal%5D)">Relations between oral stereotypies, open-field behavior, and pituitary-adrenal system in growing dairy cattle.</a> Physiology & Behavior. 64 (3), 273-278 (1998).</li>
<li>Burdick, N., Randel, R., Carroll, J., Welsh, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interactions+between+temperament%2C+stress%2C+and+immune+function+in+cattle%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Zoology%22%5BJournal%5D)">Interactions between temperament, stress, and immune function in cattle.</a> International Journal of Zoology. 2011, (2011).</li>
<li>Gibbons, J. M., Lawrence, A. B., Haskell, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Consistency+of+flight+speed+and+response+to+restraint+in+a+crush+in+dairy+cattle%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Animal+Behaviour+Science%22%5BJournal%5D)">Consistency of flight speed and response to restraint in a crush in dairy cattle.</a> Applied Animal Behaviour Science. 131 (1-2), 15-20 (2011).</li>
<li>Mathias, A., Forehand, L., Carstens, G., Daigle, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantifying+Stress+and+Anxiety%3A+Development+and+Validation+of+a+Novel+Fear+Test+for+Cattle%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Animal+Science%22%5BJournal%5D)">Quantifying Stress and Anxiety: Development and Validation of a Novel Fear Test for Cattle.</a> Journal of Animal Science. 96, 19(2018).</li>
<li>Mathias, A., Daigle, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Safety+in+numbers%3A+Social+isolation+increases+behavioral+responses+of+cattle+during+startle+tests%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Animal+Science%22%5BJournal%5D)">Safety in numbers: Social isolation increases behavioral responses of cattle during startle tests.</a> Journal of Animal Science. 97, 18(2019).</li>
<li>Lee, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anxiety+influences+attention+bias+but+not+flight+speed+and+crush+score+in+beef+cattle%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Animal+Behaviour+Science%22%5BJournal%5D)">Anxiety influences attention bias but not flight speed and crush score in beef cattle.</a> Applied Animal Behaviour Science. 205, 210-215 (2018).</li>
<li>Voisinet, B., Grandin, T., O'Connor, S., Tatum, J., Deesing, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bos+indicus-cross+feedlot+cattle+with+excitable+temperaments+have+tougher+meat+and+a+higher+incidence+of+borderline+dark+cutters%5BTitle%5D)+AND+%22Meat+science%22%5BJournal%5D)">Bos indicus-cross feedlot cattle with excitable temperaments have tougher meat and a higher incidence of borderline dark cutters.</a> Meat science. 46 (4), 367-377 (1997).</li>
<li>Czycholl, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Test-retest+reliability+of+the+Welfare+Quality+animal+welfare+assessment+protocol+for+growing+pigs%5BTitle%5D)+AND+%22Animal+Welfare%22%5BJournal%5D)">Test-retest reliability of the Welfare Quality animal welfare assessment protocol for growing pigs.</a> Animal Welfare. 25 (4), 447-459 (2016).</li>
<li>Lawrence, A., Terlouw, E., Illius, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Individual+differences+in+behavioural+responses+of+pigs+exposed+to+non-social+and+social+challenges%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Animal+Behaviour+Science%22%5BJournal%5D)">Individual differences in behavioural responses of pigs exposed to non-social and social challenges.</a> Applied Animal Behaviour Science. 30 (1-2), 73-86 (1991).</li>
<li>Panksepp, J., Biven, L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPanksepp%2C+J+%22The+archaeology+of+mind%3A+Neuroevolutionary+origins+of+human+emotions%22">The archaeology of mind: Neuroevolutionary origins of human emotions</a>. , WW Norton & Company. (2012).</li>
<li>Goodman, L. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temperament+affects+rangeland+use+patterns+and+reproductive+performance+of+beef+cows%5BTitle%5D)+AND+%22Rangelands%22%5BJournal%5D)">Temperament affects rangeland use patterns and reproductive performance of beef cows.</a> Rangelands. 38 (5), 292-296 (2016).</li>
<li>Walf, A. A., Frye, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+the+elevated+plus+maze+as+an+assay+of+anxiety-related+behavior+in+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Protocols%22%5BJournal%5D)">The use of the elevated plus maze as an assay of anxiety-related behavior in rodents.</a> Nature Protocols. 2 (2), 322(2007).</li>
<li>Hogg, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+the+validity+and+variability+of+the+elevated+plus-maze+as+an+animal+model+of+anxiety%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmacology+Biochemistry+and+Behavior%22%5BJournal%5D)">A review of the validity and variability of the elevated plus-maze as an animal model of anxiety.</a> Pharmacology Biochemistry and Behavior. 54 (1), 21-30 (1996).</li>
<li>Janczak, A. M., Andersen, I. L., Bøe, K. E., Færevik, G., Bakken, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Factor+analysis+of+behaviour+in+the+porcine+and+murine+elevated+plus-maze+models+of+anxiety%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Animal+Behaviour+Science%22%5BJournal%5D)">Factor analysis of behaviour in the porcine and murine elevated plus-maze models of anxiety.</a> Applied Animal Behaviour Science. 77 (2), 155-166 (2002).</li>
<li>Hubbard, A. J., Carstens, G. C., Forehand, L., Daigle, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Bovine+Zero+Maze%3A+Development+of+a+novel+fear+test+for+cattle%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Animal+Behaviour+Science%22%5BJournal%5D)">The Bovine Zero Maze: Development of a novel fear test for cattle.</a> Applied Animal Behaviour Science. , 104865(2019).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

出栏速度与通道评分 
出栏速度（EV）和通道评分（CS）均在动物通过保定通道时进行评估。尽管EV和CS的牛只行为是在相同情境下量化的，但这两项测试的行为反应之间并无关联24。这表明，牛只对EV（例如从束缚中逃脱）和CS（例如忍受束缚）所处的情境可能存在不同的感知，因而可能反映了不同的情绪系统。EV用于评估牛只在摆脱束缚时的行为，因此被认为可反映恐惧（FEAR）系统；而CS则可能反映暴怒（RAGE）系统。CS是在牛只被限制于保定通道内时评估其行为（表2），因此可能是评估暴怒情绪系统的良好替代指标。
关于逃逸速度（EV）与生产性能、健康状况及行为特征之间的关系，已有大量研究开展。尽管EV可能受到动物既往经历的影响，但作为一种客观的量化指标，EV在评估恐惧系统方面可能具有有效性，因为已有研究证实EV与健康、生产力、繁殖及行为之间存在显著关联。逃逸速度较快的牛只具有较低的增重速率14、较差的胴体品质11,25、免疫功能下降20，以及在操作过程中皮质醇水平升高10。该指标还可反映动物在饲养栏内的行为表现，因为EV与饲养栏内的步数呈正相关13。从动物管理的角度来看，逃逸速度较快的牛只更难以操作，对饲养管理人员构成更高的安全风险，并可能影响同群个体的行为。尽管EV可能是评估恐惧系统的一个良好指标，但它并不能测量所有情绪系统。因此，仍需结合其他测试方法，以全面评估影响生产性能与动物福利的各种情绪系统。
圈养评分 
该评分（PS）用于主观评估牛只接近人类的意愿（表3），可能有助于评估PANIC系统。然而，由于不同评估者对行为的解释可能存在差异，且多项主观评估的评分者间一致性较差，PS因缺乏客观性而受到批评26。
惊跳测试 
焦虑在所有被捕食物种中均高度进化。高水平的恐惧有助于保护动物免受伤害，并在感知到危险时激活交感-肾上腺系统和下丘脑-垂体-肾上腺轴，作为“战斗或逃跑”及应激反应的一部分。惊跳测试用于评估动物对突然、新异刺激的反应，已被确认为识别不同遗传品系猪之间行为差异的有效测量方法27。该测试可能有效评估交感-肾上腺系统的敏感性和反应性，而该系统的激活对生产具有相关影响，并可为理解恐惧系统提供线索。
旷场实验 
旷场实验（OFT）是最常用的测试方法。该实验最初设计用于评估单个动物的胆量，即动物进入开阔区域的意愿，因为这种环境可能被动物视为对其生存具有危险性和风险。OFT 已被验证适用于本能地寻求庇护并回避开阔空间的物种，如啮齿类动物、鸡和火鸡16。
牛在进化过程中适应了在开阔草场上生活，因此开放旷场实验（OFT）可能无法有效诱发与恐惧（FEAR）相关的行为和生理反应，而更适合用于评估社会隔离（PANIC/GRIEF）或探索行为（SEEKING）。此外，OFT 通常针对个体动物进行测试，而牛是群居性动物，因此在 OFT 中的经历可能引发除恐惧之外的其他情绪反应。OFT 与其他恐惧测试之间缺乏强相关性，且结果较难解释（例如，多种因素可能导致相似的活动水平）。因此，OFT 不被推荐作为牛恐惧反应的通用检测方法16，可能无法全面反映牛的恐惧系统。然而，OFT 或可用于量化牛的 PANIC 系统或 SEEKING 系统，仍具有一定应用价值。
探索系统（SEEKING系统）对动物获取生存所需资源至关重要。高水平的探索活动会引发强烈而持久的兴奋性探索行为、趋近性动机以及预期性兴奋，并促进学习。该系统可促使动物产生向前运动的行为，因其被激励去探索周围环境。探索系统在积极和消极情绪中均可能发挥作用：积极的探索可能带来目标感，而消极的探索则可能导致与寻求安全相关的行为28。研究发现，花更多时间探索且探索范围更广的母牛（例如，探索系统激活程度更强），在圈养条件下采食速度更快，其后代断奶体重更重，圈养期间皮质醇浓度更高，且产后到发情的间隔时间更短29。因此，探索系统可能对生产性能和动物福利具有重要影响。在资源和庇护所依赖个体寻找能力的广阔放牧环境中，识别出探索系统激活水平较高的动物，可能有助于筛选出生殖适应性更强的个体。然而，探索系统激活水平较高的动物在圈养条件下可能经历更高水平的应激和挫败感。
牛零迷宫 
在生物医学研究中，常用于评估抗焦虑和抗抑郁药物在啮齿类动物中疗效的实验方法包括高架十字迷宫（EPM）和高架零迷宫（EZM）30。这些实验利用啮齿类动物天生倾向于躲避于黑暗、封闭空间的本能行为，来量化其探索本应引起恐惧或焦虑的开放环境的意愿。这些实验的测量指标可包括动物离开迷宫暗臂的潜伏期、在迷宫开臂和闭臂中停留的时间、测试期间在两种环境之间穿梭的次数，以及动物在测试过程中的行为表现（例如发声、排尿、排便、逃跑尝试）等31。
高架十字迷宫（EPM）和高架零迷宫（EZM）均为经过充分验证的用于量化啮齿类动物恐惧/焦虑的检测方法15,31。改良型EPM已被用于量化猪的恐惧反应32，但尚未在反刍动物中应用。然而，EPM因对迷宫中央区域行为的解释存在歧义而受到批评。因此，EZM被设计用于评估与EPM相同的指标，但可实现无中断的探索，避免了解读上的模糊性。在选择用于评估牛恐惧/焦虑和探索行为的测试方法时，EZM成为一个合理的选择。EZM符合牛的自然行为特征，因为牛具有本能的环形运动倾向，并倾向于返回其出发区域。
通过应用与 EZM 相似但解释方式相反的原理，已开发出一种牛零迷宫33，用于评估牛的恐惧（FEAR）、恐慌/悲恸（PANIC/GRIEF）和探索寻求（SEEKING）系统。牛在进化过程中适应了开阔的生活环境；因此，恐惧系统和恐慌/悲恸系统激活程度较低的牛，会更愿意停留在牛零迷宫的开放区域而非遮蔽区域，较少进入迷宫的封闭区域，并表现出更多的逃逸尝试行为。
在多次评估中量化牛的行为，可能识别出具有经济意义、易于测量且可纳入育种选择的复杂情感关系。本研究未评估与“玩耍”（PLAY）、“欲望”（LUST）和“关怀”（CARE）相关的情感神经回路。

动物性情与探索行为和大胆性等行为特征相关1,2，并且在时间和不同情境下表现出一定的稳定性3,4。然而，性情是由多种情绪系统协同作用构成的。动物会经历生理和心理上的应激源，评估其对这两类应激源的情绪反应具有挑战性。情绪状态会影响动物对刺激的感知方式（例如认知偏倚），是动物福利的关键组成部分5。了解个体动物在面对心理应激源（如混群、断奶、饲养人员变更）时的行为反应，将为动物管理者提供额外的选择依据，以识别出具备应对心理应激能力的个体。
情绪由大脑内的七个核心情感系统控制（表1）6。这些系统包括四个控制积极情绪的系统：1）寻求系统（探索行为）、2）性欲系统（性兴奋）、3）照料系统（养育行为）和4）游戏系统（社交愉悦）。另有三个系统控制消极情绪：1）恐惧系统（焦虑）、2）暴怒系统（愤怒）和3）悲痛/分离哀伤系统（分离痛苦）。这些情感系统可能具有遗传性7，影响生产效益，并且是动物福利的关键组成部分。
已开发出一系列测试方法用于评估牛只性情（例如出栏速度、保定栏评分）。然而，性情评估结果可能受到当前环境条件、既往经历以及观察者偏倚的影响。尽管这些行为评估方法常被称为恐惧测试，但它们所量化的情绪成分可能并非仅仅是“恐惧”这一单一情绪。此外，由于这些测试在实施方式上存在差异，导致不同评估结果之间的比较十分困难。因此，有必要明确这些行为评估方法之间的相互关系，并建立标准化的性情评估操作规程。
本文旨在直观记录用于牛的不同恐惧测试方法；展示从这些不同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获取的行为之间的相互关系；并建议每种测试可评估的情绪回路。

<table><tbody><tr><td>电子计时器</td><td>FarmTek, Wylie, TX</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Priefert 牛栏板</td><td>Priefert Rodeo &amp;amp; Ranch Equipment, Mount Pleasant, TX, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>遮阳布</td><td>Windscreen4less, San Bernardino, CA, USA</td><td>重型隐私遮挡网，颜色：纯黑色</td><td></td></tr><tr><td>SILENCER Commerical Pro</td><td>Silencer Hydraulic Chutes, Stapleton, NE</td><td></td><td></td></tr><tr><td>遮阳伞</td><td>WinCraft</td><td>型号# A04852, Winona, Minnesota</td><td></td></tr><tr><td>摄像机</td><td>Canon</td><td>Canon VIXIA HF R800 HD, Mellville, NY, USA</td><td></td></tr></tbody></table>

利用传统恐惧测试评估牛的不同情绪神经回路

The Use of Traditional Fear Tests to Evaluate Different Emotional Circuits in Cattle

动物性情复杂，影响生产性能和经济效益。量化动物对不同刺激的反应有助于选育决策，并识别出更适应特定管理策略的个体。目前已开发出多种用于评估牛只性情的测试方法（例如出栏速度、保定架评分、圈舍评分、开放场测试、惊吓测试、牛类零迷宫），但每种测试仅评估动物对特定刺激的反应（例如隔离、新环境、惊吓、进入封闭区域的意愿）。研究发现，牛只性情在时间推移中相对稳定。然而，性情评估可能受到当前环境条件、既往经历以及观察者偏倚的影响。许多此类性情测试曾被错误地归类为恐惧测试，且因主观性强而受到批评。本文提出了一套标准化牛只行为测试的框架，并指出这些不同的评估方法实际上衡量的是动物整体性情的不同方面。

本文介绍了一种用于在牛中开展多种行为测试的方案，这些测试旨在评估动物的情绪状态。通过一系列行为测试（开放场测试、惊吓测试、牛零迷宫测试、出栏速度、圈舍评分和保定架评分），评估动物性情的不同组成部分。

动物性情复杂，对生产性能和经济效益具有重要影响。量化动物对不同刺激的反应……

好的，我们已经讨论了这些不同的评分系统是如何获取不同类型的数据，你也通过非常出色的统计学和聚类分析展示了其工作原理。对于所有正在观看的观众来说，能够清楚地解释这一点将非常有帮助。当然。我们需要以一种通俗易懂的方式来说明其运作机制。是的，我们在不同的情境下测量了这些动物的各种行为反应，而这些情境的设计旨在诱发特定的情绪反应。例如，我们观察了动物在被处理后离开通道的速度，即“出仓速度”，从而获得一个量化数值。使用 chute 评分时，你观察的是动物在 chute 中被限制时反应或挣扎的强烈程度。它们会挣扎。是的，它们会挣扎。因此，我们使用了一种沿用数十年的评分系统，可以据此给予它们1到5分的评分。此外，还有笔式评分系统，即将动物放入一个围栏中，与几只同种动物共同饲养。随后有人进入围栏，并对动物进行驱赶移动，在此过程中同样可采用相应的评分系统，记录该动物对人员驱赶行为的反应情况。接着我们还提出，可以考察一下在不同科学领域中使用的其他气质测试方法。因此，我们简要地查阅了一些生物医学研究中的相关测试。在生物医学研究中，常用的一种测试是开放旷场实验，即设置一个开放的围栏，将动物放入其中，任其自由探索，然后我们记录动物的行为表现。有些动物会停留在围栏边缘附近，而另一些则会向中央区域探索。我们通过该实验观察动物探索环境的胆量、探索性以及意愿程度，这在很大程度上反映了其“寻求新奇”的特质。是的，我认为那里正在进行大量的探索。我们研究的其他测试包括改进了高架零迷宫，这种迷宫通常用于生物医学研究，以评估抗焦虑药物的效果。因此，我们制作了一个适用于牛体型的版本。因此我们考虑，不妨观察一下它们在这些测试中的行为表现，以及在牛零迷宫、旷场实验、圈评分、通道评分和出栏速度等测试中所表现出的行为特征，它们之间是如何相互关联的。我们进行的另一项测试是惊吓反应测试，即将动物放入圈栏中，然后突然在其面前打开一把雨伞，就像这样。因此，该方法的核心思路是先使动物受到一定程度的惊吓，随后量化其在惊吓事件中表现出的行为。为了识别一种能够有效评估不同情绪神经回路的行为学方法，并更深入地理解传统的性情测试，研究采用了一种通常用于满足市场营销和商业需求的变量降维聚类分析建模方法。研究分析了开放场测试中的步数、个体惊吓测试、群体惊吓测试以及牛零迷宫（bovine zero maze）的行为数据，同时结合出栏速度、圈评分、通道评分和平均日增重等指标，旨在最小化开展牛只性情综合评估所需的行为学测量指标数量，并探究不同情境下的行为反应与生产性能之间的潜在关联。聚类分析识别出组内变量之间尽可能高度相关，而与其他聚类中的变量尽可能不相关的变量组。该算法首先将所有变量置于单个聚类中，一旦该聚类中第二高的特征值达到主导性阈值，该聚类即被分割。此过程重复进行，直至该值达到默认值1为止。演示该操作程序的是来自我们实验室的博士生 Amanda Hubbard。为测试动物离开速度反应，将电子计时器放置在处理通道前方，使启动点与停止点之间的距离为 1.8 米。计时器就位后，驱赶牛群通过处理设施，并在通道的头部栏中逐头固定每头动物，持续 10 秒。当动物被释放后，使用计时器记录该动物通过滑道离开1.8米所需的时间。为确定滑道评分，需将每头动物在滑道的头部栏中固定10秒，期间不对其身体施加压力，并根据《2019年牛肉改良联合会统一牛肉改良项目指南（第九版）》中的标准，在约束状态下观察并评分其行为表现。观察期结束后，从头部栏和滑道中释放该动物。为了评估栏内评分，将五头牛放入一个7.3米×7.3米×2.4米的栏内，由一名牛群不熟悉的人员步行进入栏内，并在进入后关闭栏门。观察者向牛群方向迈出两步，目视监测每头牛对观察者的反应行为，并在观察者进入栏内后的30秒内为每头牛分配一个行为评分。为了进行牛零迷宫测试，首先构建一个宽1.6米的环形通道，内径为6.6米，外径为8.2米。安装视频摄像机以记录整个实验区域。当迷宫准备就绪后，采用低应激操作方法，将一只动物放入迷宫的开放区域，让其自由探索10分钟。探索期结束后，将动物放回其原饲养笼，并对视频记录中指定的行为进行解码分析。进行个体和群体惊吓测试时，在动物围栏相对的两侧放置可通过按钮突然打开的雨伞。进行个体惊吓测试时，采用低应激操作方法，将单只动物移入测试区域。进行群体惊吓测试时，引入约四只动物组成的群体。动物在实验区域中适应60秒后，同时打开两把伞。随后让动物在区域内停留4分钟，之后将其送回原饲养栏，并根据表格对它们的行为视频进行解码。进行敞箱实验时，采用低应激的抓取方法将单只动物放置于饲养栏的中央位置，让该动物在实验区域内单独停留10分钟，之后将其送回原饲养栏。然后使用与惊吓测试相同的标准对动物行为视频进行解码。在这些代表性实验中，生长速率增加，而出口速度和圈评分降低。生长速率与通道评分之间未观察到相关性。笔评分与出栏速度之间存在正相关关系。出栏速度与驱赶道评分之间，以及驱赶道评分与笔评分之间均未观察到相关性。聚类分析在数据中识别出三个主要聚类。群体惊吓试验中的迈步次数与生长速率和出口速度呈聚类关系。由于在群体惊吓试验中，牛只是以群体形式进行评估，因此评估过程中不存在社会隔离这一额外应激源。正因如此，当动物不再经历由社会隔离引发的恐慌/寻求应激时，它们可能能够真实地表达出恐惧的信号。这种模式表明，主导的情绪反应受到评估时所处情境的影响。在牛零迷宫、开放场实验和个体惊吓实验中的步数相互聚集在一起。栏评分实验与开放场实验、牛零迷宫以及个体惊吓实验中的步数聚为一类，这三项实验均因测试过程中需要社会隔离，可模拟恐慌/寻求反应。由于圈评分相较于旷场实验、牛零迷宫和个体惊吓实验更容易采集，因此圈评分可能是评估恐慌/寻求反应的一种合理测试方法。然而，通道评分并未与其他任何变量聚类。我们并未试图单独分析通道评分与圈评分之间的关系，而是决定将所有变量综合起来进行聚类分析。通过这种方法，我们发现当这些变量作为一个整体进行评估时，生长性能与出栏速度之间存在许多关联，同时生长性能、出栏速度与惊吓测试中的行为表现之间也存在大量关联。我们注意到，与我们认为与暴怒相关的过道评分有关的数据并未与其他任何参数聚类，因此它基本上是独立存在的，并且与其他测试中测量的任何其他参数均未表现出显著的相关性。我想指出的一点是，在查阅有关出栏速度（即动物离开时的速度）以及如何通过电子方式测量其在挤压过道中挣扎程度的文献时，我们发现这些指标大约从十年前开始出现分歧。如今我们已经持续选育低恐惧反应的牛群达15年之久。哦，很有意思，是的，因此你完全可以做出一些育种选择，从而影响它们在这些不同测试中的表现。如果你真的要使用这些测试方法，就需要准备一些练习用的牛，这些牛不能纳入你的研究，因为你需要协调很多人共同参与测试，必须先用这些练习牛来熟悉测试流程，掌握操作方法，之后再对实验牛进行正式测试，因为你不能用实验牛来练习，否则它们就会产生学习记忆。是的，动物会做出一些你根本想象不到的事情。例如，有些牛会把头偏向迷宫的一侧，然后顶着迷宫走开。因此，你需要对这些问题进行一些排查，以便在真正开始收集数据时，能够解决这些可能影响数据采集的问题，避免因这些因素而无法获得有效数据。

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Research

科研

JoVE Journal

Behavior

行为

使用传统恐惧测试来评估牛的不同情绪回路

在完全沉浸式虚拟现实环境中，采用经典恐惧条件反射范式对人类受试者进行了研究。通过辨别范式，利用皮肤电导反应来测量对动态虚拟蛇和蜘蛛（条件刺激）的条件性恐惧、线索和情境记忆保持以及消退情况，实验在两个不同的虚拟情境中进行。...

在完全沉浸式三维虚拟现实中进行的人类恐惧条件反射实验

由脑肿瘤放射治疗引起的认知功能障碍是一种临床上难以解决的病症，会严重影响患者的生活质量。要有效评估可能缓解辐射所致认知减退的干预措施，最终依赖于能否对认知功能进行严格的定量评估。...

量化颅脑放射治疗引起认知功能下降

我们描述了一种创伤后应激障碍（PTSD）的大鼠模型，该模型揭示了神经内分泌功能的持续性改变以及延迟出现的长期过度恐惧反应，这些特征与PTSD患者的表现一致。本文所述的动物模型和方法可用于关联脑核团中的生物标志物（具有机制性意义但无法在患者中检测）与外周白细胞中的生物标志物（可检测）。...

用于揭示创伤后应激障碍神经、血液学及行为相关性的动物模型中的生物标志物

本文介绍了一种利用视频分析系统评估小鼠恐惧学习与记忆的场景性和提示性恐惧条件反射实验方案。...

使用视频分析系统对小鼠进行情境与线索性恐惧条件反射测试

在以下实验中，我们描述了一种小鼠痕迹性恐惧条件反射的实验方案。这种类型的联想记忆包含一个将中性刺激与非条件刺激分隔开的痕迹间隔期。...

小鼠痕迹性恐惧条件反射实验

本方案提供了利用旷场迷宫评估实验小鼠模型的一般运动活性、焦虑及情绪行为的方法。...

利用旷场迷宫检测小鼠的运动能力和焦虑样行为

本文详细描述了在大鼠和小鼠中开展应激增强恐惧学习（SEFL）实验所需的方法学，该模型是一种创伤后应激障碍的临床前模型。该模型结合了经典条件性恐惧训练的要素，并以啮齿类动物的僵直行为作为恐惧增强的指标。...

压力增强型恐惧学习：一种可靠的啮齿类动物创伤后应激障碍模型

我们描述了一种扩展的恐惧条件化方案，可在大鼠中诱导过度训练和恐惧孵育。该方案包括一次包含25次声刺激-电击配对（即过度训练）的训练阶段，并在训练后48小时（短期）和6周（长期）分别比较在环境和线索测试中的条件性僵直反应。...

使用延长恐惧条件化方案的大鼠恐惧孵育

防御性行为反应取决于威胁的强度、接近程度以及暴露的情境。基于这些因素，我们建立了一种经典条件反射范式，可在单个受试个体内引发条件性僵直与逃跑行为之间的明显转换。该模型对于理解焦虑症、恐慌症及创伤后应激障碍相关病理机制至关重要。...

一种研究僵直与逃跑行为的新型巴甫洛夫恐惧条件反射范式

观察性恐惧范式通过检测啮齿类动物的替代性僵直行为来评估情感共情。该实验流程包括使观察者啮齿类动物接触接受厌恶足底电击的同种示范者，以诱发共情相关的僵直反应。通过采用观察性恐惧检测方法，研究人员能够探究情感共情背后的神经机制。...

小鼠中作为情感共情模型的观察性恐惧

了解传统恐惧测试在牛情绪回路评估中的应用，包括开阔场地测试、惊吓测试、牛用零迷宫、出栏速度、围栏评分和通道评分等行为学方法。该研究通过聚类分析优化行为指标，为动物福利和畜牧业管理提供科学依据。

利用传统恐惧测试评估牛的不同情绪神经回路

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