Summary
Her præsenterer vi en protokol til at gennemføre en række adfærdsmæssige tests i kvæg, der er designet til at evaluere følelser. Et batteri af adfærdsmæssige tests (åben felt test, startle test, kvæg nul labyrint, exit hastighed, pen score, og faldskærm score) blev udført for at evaluere forskellige komponenter af dyrs temperament.
Abstract
Dyrs temperament er komplekst og har konsekvenser for produktiviteten og den økonomiske rentabilitet. Kvantificering af et dyrs reaktion på forskellige stimuli kan lette avlsudvælgelsen og identificere dyr, der er bedre egnede til specifikke forvaltningsstrategier. Der er udviklet flere test til vurdering af kvægtemperament (f.eks. udgangshastighed, sliskescore, pennescore, åben felttest, startletest, bovin nul labyrint), men hver af disse test evaluerer dyrets reaktion på forskellige stimuli (f.eks. isolation, nyt miljø, startle, villighed til at komme ind i et lukket område). Kvæg temperament er blevet observeret for at være relativt stabil over tid. Men evalueringen af temperament har potentiale til at blive påvirket af de nuværende forhold, tidligere erfaringer, og observatør bias. Mange af disse temperament test er blevet forkert kategoriseret som frygt test og er også blevet kritiseret for at være subjektive. Dette papir giver en ramme for standardisering adfærdsmæssige test for kvæg og tyder på, at disse forskellige evalueringer vurdere forskellige aspekter af dyrets overordnede temperament.
Introduction
Dyrs temperament har været forbundet med adfærdsmæssige egenskaber såsom sonderende adfærd og dristighed1,2 og kan udvise konsistenser over tid og på tværs af sammenhænge3,4. Men temperament er sammensat af flere følelsesmæssige systemer, der arbejder sammen. Dyr oplever fysiske og psykiske stressfaktorer, og det er en udfordring at evaluere den følelsesmæssige reaktion på begge typer. Følelsesmæssig tilstand kan påvirke, hvordan dyr opfatter stimuli (f.eks kognitiv bias), og er en kritisk del af dyrevelfærd5. Forståelse af, hvordan en person vil opføre sig som reaktion på psykologiske stressfaktorer (f.eks, sammenblanding, fravænning, ændring i stockperson) vil give dyreledere yderligere udvælgelseskriterier, når de identificerer dyr, der har færdigheder til at håndtere psykologiske stressfaktorer.
Følelser styres af syv centrale affektive systemer i hjernen (Tabel 1)6. Disse systemer omfatter fire, der styrer positive følelser: 1) SØGER (udforskning), 2) LUST (seksuel spænding), 3) CARE (næring), og 4) PLAY (social glæde). Tre systemer styrer negative følelser 1) FEAR (angst), 2) RAGE (vrede), og 3) PANIC / GRIEF (adskillelse nød). Disse affektive systemer kan være arvelige7, indvirkning rentabilitet, og er en kritisk komponent i dyrevelfærd.
Der er udviklet et batteri af test til vurdering af kvægtemperament (f.eks. udgangshastighed, sliskescore). Men evalueringen af temperament har potentiale til at blive påvirket af de nuværende forhold, tidligere erfaringer, og observatør bias. Mens mange af disse adfærdsmæssige evalueringer er almindeligvis omtales som frygt test, kan de kvantificere forskellige følelsesmæssige komponenter af temperament andre end FRYGT. Desuden gør variationen i, hvordan disse test er blevet udført, sammenligninger på tværs af forskellige evalueringer udfordrende. Således er der behov for at forstå forholdet mellem disse adfærdsmæssige evalueringer samt have en standardiseret protokol for disse temperament evalueringer.
Målet med denne artikel er visuelt at dokumentere de forskellige frygt test, der anvendes til kvæg; præsentere den type data, der er genereret fra disse forskellige test vurdere disse prøvningers repeterbarhed, gyldighed og pålidelighed demonstrere, hvordan relationerne mellem adfærden er registreret fra disse test; og foreslå, hvilke følelsesmæssige kredsløb kunne evalueres med hver test.
Protocol
Alle metoder, der er beskrevet her, er blevet godkendt af Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) fra Texas A&M University (IACUC2016-0356).
1. Dyr og opstaldning
- Hus længsel 1/4 Bos indicus x 3/4 Bos taurus stude (n = 32) fra samme besætning i to drylot penne (n = 16 stude / pen) i 7 dage før test påbegyndelse. Ved forsøgets begyndelse vejede studerne 270,9 ± 14,8 kg og fik samme standardvækstration gennem hele forsøget.
- Visuelt evaluere stude dagligt som en del af rutinemæssige husdyrbrug praksis. Ingen stude fik medicinsk behandling under hele studiets varighed.
2. Beskrivelse af prøvningerne
- Test 1: Udgangshastighed
- Placer elektroniske timere foran en håndteringsskakt, så afstanden mellem start- og bremsepunkterne er 1,8 m. Disse timere er designet til at starte timing, når dyret bryder den første elektroniske stråle og stoppe, når dyret bryder den anden elektroniske stråle.
- Flyt kvæg gennem håndteringsanlægget.
- Fange hvert dyr i hovedporten af slidsken og holde det fastholdt i 10 s.
- Efter 10 s, slip dyret fra hovedporten.
- Med den elektroniske timer, registrere den tid, det tager for dyret at krydse 1,8 m fra slidsken.
- Dyrets hastighed beregnes, når det forlader skakten, ved at dividere 1,8 m med den tid, det tog for dyret at krydse de 1,8 m efter frigivelse fra hovedporten og skakten.
BEMÆRK: Andre publikationer har anvendt denne dataindsamlingsstrategi8,9,10,11.
- Test 2: Chute score
- Flyt kvæget gennem håndteringsanlægget.
- Fange hvert dyr i hovedporten af slidsken i 10 s uden at lægge pres på sin krop.
- Har nogen observere kvæg for 10 s og tildele hvert dyr en score i henhold til 2019 Beef Improvement Federation retningslinjer for Uniform Beef Improvement Programs 9th Edition (Tabel 2) baseret på sin adfærd, mens de holdes tilbage.
- Efter 10 s, frigive dyr fra hovedporten og skakt.
BEMÆRK: Andre publikationer har anvendt denne dataindsamlingsstrategi12,13,14.
- Test 3: Pennescore
- Anbring en gruppe på fem kreaturer i en pen (7,3 m W x 7,3 m L x 2,4 m H).
- Har en enkelt menneskelig observatør, der er ukendt for kvæget ind i pennen til fods og lukke porten efter indtastning af pennen.
- Få observatøren til at tage to skridt mod gruppen af kvæg.
- Visuelt observere hvert dyrs adfærd som svar på observatøren.
- Inden for 30 s for at komme ind i pennen, tildele hvert dyr en score i henhold til 2019 Beef Improvement Federation retningslinjer for Uniform Beef Improvement Programs 9th Edition (Tabel 3).
- Rengør testarenaen fra urin og afføring mellem grupper af dyr.
BEMÆRK: Andre publikationer , der har anvendt denne dataindsamlingsstrategi10,11.
- Test 4: Kvæg nul labyrint
- Konstruere en Kvæg Zero Maze (BZM).
- Brug kvægpaneler til at skabe et cirkulært spor, der er 1,6 m bredt, og de indvendige og ydre diametre måler henholdsvis 6,6 m og 8,2 m (figur 1).
- Opdel BZM i fire kvadranter af samme længde med to modsatrettede åbne kvadranter og to modsatrettede lukkede kvadranter, hvor panelerne er dækket med skygge klud og skyggen klud er strakt over de indre og ydre ringe i labyrinten for at gøre et tag over de lukkede dele af labyrinten.
- Hvis testen udføres udendørs, for at minimere variation på grund af skygger, orientere BZM således, at de lukkede dele af labyrinten vender mod nord og syd og udføre test ved ca middag hver testdag.
- Monter et eller flere videokameraer for at optage hele arenaen. Tænd for kameraet, og begynd at optage.
- Brug lav stress håndtering praksis, flytte et enkelt dyr ind i en åben del af labyrinten, og lad dyret til at udforske arenaen i 10 min.
- Efter 10 min observationsperiode skal dyret returneres til sin hjemmepen.
- Rengør testarenaen fra urin og afføring mellem dyr.
- Afkod videooptagelserne for frekvens og latenstid af trin, flugtforsøg, spark, urinations, afføringer, vokaliseringer, stående anfald, varighed af tid brugt stående, varighed af tid brugt gå, latenstid at indtaste lukkede områder, antal gange dyret kommer ind lukkede områder, mængden af tid i lukket / åben dele, antal overgange mellem åbne / lukkede arme. Målinger blev identificeret på grundlag af tidligere offentliggjort arbejde15.
- Konstruere en Kvæg Zero Maze (BZM).
- Test 5: Individuel startletest og gruppestarttesten
- Byg en arena (7,3 m W x 7,3 m L x 2,4 m H), der har en solid, ensartet jordoverflade fri for vegetation eller gødning, og to lukkede paraplyer i hver sin ende af arenaen (Figur 2). Paraplyerne skal være konstrueret således, at de åbner pludseligt ved et tryk på en knap.
- Sørg for, at siderne af arenaen er solide eller dækket med krydsfiner eller skyggeklud for at sikre, at dyret ikke kan se uden for arenaen.
- Skær et hul på ca kvæg hoved højde på modsatte sider af arenaen for paraplyen at trænge igennem.
- Monter et eller flere videokameraer for at optage hele arenaen. Tænd videokameraet, og begynd at optage.
- Brug lav stress håndtering praksis, flytte et enkelt dyr ind i test arena. For gruppestarttesten indføres en lille gruppe på ca. fire dyr.
- Når dyret har været i arenaen i 60'erne, skal du åbne de to parasoller samtidigt.
- Lad dyret (dyrene) være i arenaen i 4 minutter, efter at paraplyerne er åbnet.
- Rengør testarenaen fra urin og afføring mellem test.
- Afkod videooptagelserne for frekvensen og latenstiden af trin, flugtforsøg, berøring af paraplyer, spark, urinationer, afføringer, vokaliseringer, stående anfald, varighed en stående, trin i de første 60 s af test, og trin i 60'erne efter paraplyer blev åbnet for hvert dyr. Målinger blev identificeret på grundlag af tidligere offentliggjort arbejde16.
- Byg en arena (7,3 m W x 7,3 m L x 2,4 m H), der har en solid, ensartet jordoverflade fri for vegetation eller gødning, og to lukkede paraplyer i hver sin ende af arenaen (Figur 2). Paraplyerne skal være konstrueret således, at de åbner pludseligt ved et tryk på en knap.
- Test 6: Åben felttest
- Byg en firkantet arena (7,3 m W x 7,3 m L x 2,4 m H), der har en solid, ensartet jordoverflade fri for vegetation eller gødning. Siderne af arenaen skal være fast eller dækket med krydsfiner eller skyggeklud for at sikre, at dyret ikke kan se uden for arenaen.
- Monter et eller flere videokameraer for at optage hele arenaen. Tænd videokameraet/videokameraet/-kameraerne, og begynd at optage.
- Brug lav stress håndtering praksis, flytte et enkelt dyr til midten af en solid sidet åbent felt test arena.
- Efterlad dyret i arenaen i 10 min.
- Efter 10 min, returnere dyret til sit hjem pen.
- Rengør testarenaen fra urin og afføring mellem dyr.
- Afkode videooptagelser for frekvens og latenstid til første skridt, flugt forsøg, spark, vandladning, afføring, vokalisering, stående anfald, varighed af tid brugt stående, varighed af walking, antal skridt taget, antallet af skridt taget i løbet af de første 60 s af test. Målinger blev identificeret på baggrund af tidligere offentliggjort arbejde17,18,19.
3. Statistisk analyse
- Vurder repeterbarhed mellem og intra test ved hjælp af en Pearsons korrelation (PROC CORR) og pålidelighed beregnet ved hjælp af Cronbachs alfa (PROC CORR). Udfør en gyldighed af responsvariabler i forhold til den gennemsnitlige daglige gevinst (ADG) ved hjælp af en regressionsanalyse (PROC REG).
- Når variablerne (PROC STANDARD er standardiseret), skal du bruge en CLUSTER Analysis (PROC VARCLUS) til at identificere relationer mellem variabler indefra og mellem forskellige test. Mange af disse variabler kan være regressed mod produktion målinger til at identificere produktionsrelevante relationer mellem kvæg adfærd under disse tests og produktivitet.
Representative Results
Brugen af disse resultater kan hjælpe med at karakterisere adfærdsmæssige responsivitet af kvæg til forskellige typer af stimuli, og disse oplysninger kan påvirke individuelle opbevaring og avl udvælgelse beslutninger. Generelt bør disse test udføres, når dyrene er unge for at minimere virkningen af tidligere erfaringer på deres adfærd20. Forholdet mellem disse forskellige adfærdsmæssige tests kan være prædiktiv for adfærd i andre tests og med dyrets produktivitet. Repeterbarheden af disse test varierer også, da nogle tests er relativt konsistente over tid, mens andre test ikke er.
For hver test præsenterer vi repeterbarheden, gyldigheden og pålideligheden for de målinger, der indsamles i den specifikke test. Vi vil skitsere fordele og ulemper ved hver test, som vi ser dem, og diskutere, hvad følelsesmæssige kredsløb kan evalueres. Vi vil derefter præsentere en stikprøve princip komponent analyse af antallet af trin udført på tværs af alle tests.
Exit Velocity (EV)
Ev kan falde en smule, efterhånden som dyrene ældes, men vil forblive relativtstabil9,10,21. Der var stor repeterbarhed (R = 0,72; p < 0,0001), og gyldigheden i forhold til ADG afhang af omstændighederne (R2 = 0,12, p = 0,03). Pålideligheden var uacceptabel (ICC = 0,41). EV-testen har en kort testtid, en objektiv responsvariabel, er repeterbar og gyldig, men kræver investeringer i udstyr, kan påvirkes af håndteringsanlægget og evaluatorens tidligere erfaring og har dårlig pålidelighed.
Følelsesmæssige kredsløb: FEAR
Pennescore (PS)
Ps havde lav repeterbarhed (R = 0,35; p = 0,05) og dens gyldighed med relation til ADG afhang af omstændighederne (R2 = 0,12, p = 0,03). Pålideligheden var uacceptabel (ICC = 0,33). PS-testen har en kort testtid, og flere dyr kan evalueres samtidigt. Men det er subjektivt. Det kan være påvirket af tidligere negative erfaringer til at blive håndteret af mennesker. Det kan påvirkes af evaluatorens udseende og kropssprog og er risikabelt for evaluatoren. Der er lav repeterbarhed og pålidelighed.
Følelsesmæssige kredsløb: PANIK
Faldskærmsresultat (CS)
CS havde let repeterbarhed (R = 0,15, p = 0,42), og dets gyldighed i forhold til ADG var usandsynligt, at det var nyttigt (R2 = -0,03, p = 0,67). Pålideligheden var dårlig (ICC = 0,60). CS har en kort testtid (10 s / dyr), men det er en subjektiv respons variabel. Det kan påvirkes af udstyr/infrastruktur og evaluatorens tidligere erfaringer. Hvis hydraulik er for stram, kan det forårsage en vokalisering og ændre mængden af headgate trække. Tidligere negative erfaringer med anlægget kan kunstigt puste score. Efterhånden som dyrene bliver ældre eller tungere, vil scorerne falde.
Følelsesmæssige kredsløb: RAGE
Relationer mellem EV, PS, CS og ADG
Figur 3 illustrerer relationerne mellem disse fire variabler. Som ADG steg, EV (FEAR; R = -0,41; p = 0,02) og PS (PANIC; R = -0,42; p = 0,02) faldt. Der blev ikke observeret nogen forbindelse mellem ADG og CS (RAGE). Der blev observeret et positivt forhold (R = 0,45; p = 0,01) mellem PS (PANIC) og EV (FEAR). Der blev ikke observeret nogen forbindelse mellem CS (RAGE) og EV eller mellem CS (RAGE) og PS (PANIC).
Kvæg Zero Maze (BZM)
Adfærdsmæssige reaktioner, mens i BZM (SØGER, PANIK) er præsenteret i tabel 4. Fordi denne test ikke er repeterbar22, kvæg adfærd under gentagne test kan ikke være en nøjagtig indikator for kvæg responsivitet til en umiddelbar stimulus, men det kan være mere tegn på en kerne affektiv tilstand (f.eks angst).
En række trin havde høj repeterbarhed (R = 0,71, p = 0,005). Antallet af stående anfald (R = -0,61) og ventetid til den første stående kamp (R = 0,61) var gyldige målinger for EV under kun den indledende test. Den samlede tid, der var under den første test, var en gyldig måling for ADG. Flere trin havde uacceptabel pålidelighed (ICC = 0,42). BZM har flere repeterbare trin. Varigheden af den tid, der bruges på at stå, er en gyldig metrikværdi for ADG, og stående adfærd kan være en proxy for EV og ADG. En lang række variabler evalueres. Kvæg adfærd er observeret uden menneskelig indblanding. Svarmålinger er objektive. Men det er ressource, tid og arbejdskrævende at konstruere labyrinten og gennemføre testen (10 min / dyr til test kun), og det kræver video afkodning.
Følelsesmæssige kredsløb: SØGER, PANIK
Individuel startletest
Selv om startletesten kan gentages, vil kvæget opføre sig anderledes under starttesten, når de vurderes individuelt i forhold til, når de er i en gruppe23. Under den individuelle startle test, kvæg kan opleve isolation stress; Derfor kan aktiveringen af PANIC- og SEEKING-systemerne tilsidesætte enhver FEAR-systemaktivering. Antallet af trin (R = 0,62, p = 0,0008) og antallet af trin inden for de første 60 s efter paraplyen åbner (R = 0,60, p = 0,001) havde moderat repeterbarhed. Gyldigheden i forhold til ADG var usandsynligt, at være en nyttig (R2 = 0,07) indikator for ADG. Flere trin (ICC = -0,06) for hele testperioden havde uacceptabel pålidelighed. Men antallet af trin inden for de første 60 s efter paraplyen åbner (ICC = 0,70) havde acceptabel pålidelighed.
Den individuelle startletest har flere målinger, der kan gentages og er pålidelige, og en lang række variabler evalueres. Kvæg adfærd er observeret uden menneskelig indblanding. Svarmålinger er objektive. Men det er ressource, tid og arbejdskrævende at konstruere labyrinten og gennemføre testen (5 min / dyr udelukkende til test). Det kræver video afkodning og kan være forvirret af isolation stress.
Følelsesmæssige kredsløb for individuelle startle test: PANIK, SØGER
Følelsesmæssige kredsløb for gruppe startle test: FEAR
Åbn felttest
Antallet af trin (R = 0,67, P = 0,0001) havde moderat repeterbarhed. Dens gyldighed i forhold til ADG er kompromitteret, fordi flere trin (R2 = 0,03) er usandsynligt, at være nyttige. En række trin (ICC = 0,26) havde uacceptabel pålidelighed. Testen i det åbne felt har evalueret en lang række variabler. Nogle trin under testen kan gentages. Kvæg adfærd er observeret uden menneskelig indblanding. Svarmålinger er objektive. Men det er ressource, tid og arbejdskrævende at konstruere labyrinten og gennemføre testen (10 min / dyr udelukkende til test), og det kræver video afkodning.
Følelsesmæssige kredsløb: PANIK, SØGER
Multivariatanalyser
Klyngeanalyser identificerede tre primære klynger (FEAR, RAGE og PANIC/SEEKING) i dataene (figur 4). Antallet af trin i Fear (Group Startle Test), der er grupperet med ADG og EV (FEAR). Antallet af trin i BZM (PANIC / SEEKING), OFT (PANIC / SEEKING), og Individuelle startle test (PANIC / SEEKING) grupperet sammen. CS (RAGE) ikke klynge med nogen af de andre variabler.
| Følelsesmæssige system | Adfærdstest foreslået til at registrere systemaktivering |
| Søger | åben felt test, roman objekt test, kvæg nul labyrint, pen score |
| Begær | libido evaluering |
| Pleje | moderens adfærd, angst omkring fravænning |
| Spille | Tbd |
| Frygt | startletest, udgangshastighed |
| Rage | sliske score, afkom beskyttelse |
| PANIK/SORG | social isolation test, kvæg nul labyrint, pen score |
Tabel 1: Adfærdsmæssige evalueringer, der kan identificere aktiveringen af forskellige følelsesmæssige systemer i hjernen.
| Score | Etiket | Beskrivelse |
| 1 | Føjelige | Mild disposition. Blid og let håndteres. Står og bevæger sig langsomt under behandlingen. Uforstyrret, fast, noget kedeligt. Trækker ikke på headgate, når i skakt. Afslutter slidsken roligt |
| 2 | Rastløs | Mere støjsvage end gennemsnittet, men kan være stædig under behandlingen. Kan forsøge at bakke ud af faldskærm eller trække sig tilbage på headgate. Nogle svirpende af halen. Afslutter sliske straks. |
| 3 | Nervøs | Typisk temperament er håndterbart, men nervøst og utålmodigt. En moderat mængde af kæmper, bevægelse og hale svirpende. Gentagne skubbe og trække headgate. Udgange sliske rask. |
| 4 | Flyvsk (vild) | Hoppende og ude af kontrol, dirrer og kæmper voldsomt. Må bælg og skum ved munden. Febrilsk løber hegnlinje og kan hoppe, når skrevet individuelt. Udstiller lang flyveafstand og udgange sliske vildt. |
| 5 | Aggressive | Kan svare til Score 4, men med ekstra aggressiv adfærd, frygtsomhed, ekstrem agitation, og kontinuerlig bevægelse, som kan omfatte hoppe og brølende mens i faldskærm. Udgange slidsken febrilsk og kan udstille angreb adfærd, når de håndteres alene. |
| 6 | Meget aggressiv | Ekstremt aggressivt temperament. Thrashes om eller angreb vildt, når begrænset i små, stramme steder. Udtalt angrebsadfærd. |
Tabel 2: Beskrivelse af kvægadfærd som evalueret for Chute Scores (Beef Improvement Federation).
| Score | Etiket | Beskrivelse |
| 1 | Ikke-aggressiv (føjelig) | Går langsomt, kan gribes tæt af mennesker, ikke ophidset af mennesker eller faciliteter |
| 2 | Lidt aggressiv | Løber langs hegn, vil stå i hjørnet, hvis mennesker holde sig væk, kan tempo et hegn |
| 3 | Moderat aggressiv | Løber langs hegn, hovedet op og vil køre, hvis mennesker bevæger sig tættere, stopper før rammer porte og hegn, undgår mennesker |
| 4 | Aggressive | Kører, forbliver i ryggen af gruppen, hovedet højt og meget opmærksomme på mennesker, kan løbe ind i hegn og porte selv med en vis afstand, vil sandsynligvis løbe ind i hegn, hvis alene i pen |
| 5 | Meget aggressiv | Ophidset, løber ind i hegn, løber over mennesker og alt andet på vej, "crazy" |
Tabel 3: Beskrivelse af kvægadfærd som evalueret for Pen Score (Beef Improvement Federation).
| Hyppigheden af adfærdsydeevne | Gennemsnit ± SEM | Max-Min |
| Trin (antal) | 244,11 ± 29,19 | 594 - 34 |
| Flugtforsøg (antal) | 9 ± 1,48 | 29 - 0 |
| Spark (antal) | 8,67 ± 1,17 | 25 - 1 |
| Urinations (antal) | 0,32 ± 0,13 | 3 - 0 |
| Afføring (antal) | 1 ± 0,29 | 6 - 0 |
| Vokaliseringer (antal) | 0,96 ± 0,3 | 6 - 0 |
| Stående kampe (tæller) | 10,61 ± 1,06 | 25 - 0 |
| Varighed af den tid, der bruges på at stå (r) | 200,23 ± 22,59 | 456.32 - 0 |
| Trin (antal) under de første 60 sekunders test | 32,18 ± 5,31 | 106 - 0 |
| Latenstid til at udføre adfærd efter indtastning af Kvæg Zero Maze | Gennemsnit ± SEM | Max-Min |
| Ventetid til første trin (r) | 18,32 ± 8,36 | 228.7 - 0.03 |
| Ventetid for første flugtforsøg (r) | til 165,67 ± 38,31 | 600 - 1.6 |
| Latnecy til første retningsændring (r) | 76,05 ± 14,43 | 290.96 - 2.87 |
| Latenstid til første vandladning (r) | 520,31 ± 31,64 | 600 - 42.3 |
| Latenstid til første afføring (r) | 325,63 ± 52,13 | 600 - 0 |
| Ventetid til første vokalisering (r) | 437,03 ± 45,69 | 600 - 1.7 |
| Latency til første stående kamp (r) | 68,72 ± 23,6 | 600 - 0.54 |
Tabel 4: Hyppighed og latenstid til at udføre adfærd observeret, mens kvæg er i Kvæg Zero Maze.
| Individuel startletest | Test af gruppestart | |||
| Adfærdsfrekvens under testen | Gennemsnit ± SEM | Max-Min | Gennemsnit ± SEM | Max-Min |
| Tidspunkt, hvor paraplyer åbne | 63,27 ± 0,35 | 68.34 - 60.09 | 61,2 ± 0,08 | 62.16 - 60.33 |
| Trin (antal) | 318,5 ± 37,52 | 948 - 65 | 126,72 ± 12,68 | 312 - 25 |
| Flugtforsøg (antal) | 0 ± 0 | 0 - 0 | 0 ± 0 | 0 - 0 |
| Rører paraply (tæller) | 2,27 ± 0,53 | 11 - 0 | 0,03 ± 0,03 | 1 - 0 |
| Spark (antal) | 0,16 ± 0,09 | 3 - 0 | 0 ± 0 | 0 - 0 |
| Urinations (antal) | 0,19 ± 0,07 | 1 - 0 | 0,13 ± 0,07 | 2 - 0 |
| Afføring (antal) | 0,72 ± 0,12 | 3 - 0 | 0,72 ± 0,15 | 3 - 0 |
| Vokaliseringer (antal) | 0,44 ± 0,29 | 10 - 0 | 0,03 ± 0,03 | 1 - 0 |
| Stående kampe (tæller) | 7,91 ± 0,56 | 15 - 0 | 8,66 ± 0,52 | 14 - 3 |
| Varighed stående (sonder) | 140,87 ± 13,77 | 316.25 - 0 | 188,94 ± 9,91 | 299 - 64.74 |
| Trin i de første 60 sekunders test (antal) | 62,44 ± 8,92 | 248 - 6 | 33,84 ± 3,11 | 81 - 6 |
| Trin i 60 sekunder efter paraplyer åbnet (tæller) | 72,52 ± 10,1 | 295 - 6 | 27,09 ± 3,76 | 92 - 0 |
| Individuel startletest | Test af gruppestart | |||
| Ventetid for at udføre funktionsmåder | Gennemsnit ± SEM | Max-Min | Gennemsnit ± SEM | Max-Min |
| Ventetid til første trin (r) | 4,14 ± 1,46 | 36.98 - 0.11 | 2,61 ± 0,88 | 28.65 - 0.11 |
| Ventetid for første flugtforsøg (r) | - | - | - | - |
| Latenstid til første paraply touch (r) | 94,79 ± 14,74 | 282.84 - 11.64 | 157,76 ± 157,76 | 157.76 - 157.755 |
| Ventetid til første spark (r) | 137,29 ± 16,78 | 167.2 - 93.47 | - | - |
| Latenstid til første vandladning (r) | 135,47 ± 38,38 | 293.79 - 29.74 | 52,87 ± 9,39 | 69.66 - 37.17 |
| Latenstid til første afføring (r) | 104,18 ± 23 | 271.98 - 3.35 | 62,44 ± 13,74 | 196.76 - 15.11 |
| Ventetid til første vokalisering (r) | 67,32 ± 41,27 | 226.89 - 3.83 | 68,15 ± 0,00 | 68.15 - 68.15 |
| Latency til første stående kamp (r) | 26,52 ± 7,1 | 193.48 - 0.44 | 11,43 ± 1,76 | 45.4 - 1.12 |
| Ventetid til første skridt efter paraply åbner (r) | 63,2 ± 1,77 | 84.19 - 6.36 | 65,94 ± 5,09 | 167.34 - 6.96 |
| Ventetid til første flugtforsøg efter paraply åben (r) | - | - | - | - |
| Latenstid til første hånd af paraplyen efter paraplyer åbne (r) | 110,2 ± 16,38 | 282.84 - 11.64 | - | 157.76 – 0 |
| Latency til første spark efter paraply åbner (s) | 137,29 ± 16,78 | 167.2 - 93.47 | - | - |
| Latenstid til første vandladning efter paraply åbner (r) | 152,34 ± 40,79 | 293.79 - 29.74 | 67,94 ± 1,72 | 69.66 - 66.21 |
| Latenstid til første afføring efter paraply åbner (r) | 160,57 ± 26,49 | 271.98 – 1 | 90,03 ± 21,26 | 196.76 - 17.39 |
| Ventetid til første vokalisering efter paraply åbner (s) | 100,91 ± 44,77 | 226.89 - 11.47 | - | 68.15 – 0 |
| Latency til første stående kamp efter paraply åbner (s) | 85,59 ± 10,32 | 297.33 - 1.27 | 76,91 ± 5,33 | 182.69 - 15.47 |
Tabel 5: Hyppighed og latenstid til at udføre adfærd observeret, mens kvæg er i den individuelle Startle Test og Gruppen Startle Test.
| Adfærdshyppighed under testen | Gennemsnit ± SEM | Max-Min |
| Trin (antal) | 464,28 ± 42,65 | 1607 - 91 |
| Flugtforsøg (antal) | 0,06 ± 0,04 | 2 - 0 |
| Spark (antal) | 0,16 ± 0,06 | 2 - 0 |
| Urinations (antal) | 0,14 ± 0,04 | 1 - 0 |
| Afføring (antal) | 0,44 ± 0,08 | 2 - 0 |
| Vokaliseringer (antal) | 1,91 ± 0,7 | 32 - 0 |
| Stående kampe (tæller) | 13,75 ± 0,84 | 40 - 4 |
| Varighed af den tid, der bruges på at stå (r) | 294,94 ± 17,85 | 562.98 - 48.72 |
| Trin (antal) under de første 60 sekunders test | 69,36 ± 7,72 | 297 - 0 |
| Ventetid for at udføre funktionsmåde | Gennemsnit ± SEM | Max-Min |
| Ventetid til første trin (r) | 5,9 ± 2,42 | 148.18 - 0.11 |
| Ventetid for første flugtforsøg (r) | 357,81 ± 158,26 | 563.23 - 45.56 |
| Ventetid til første spark (r) | 355,95 ± 53,7 | 584.58 - 66.51 |
| Latenstid til første afføring (r) | 135,38 ± 31,51 | 486.29 - 1.98 |
| Ventetid til første vokalisering (r) | 162,67 ± 49,87 | 742 - 8.8 |
| Latency til første stående kamp (r) | 28,11 ± 6,06 | 255.97 - 0.35 |
Tabel 6: Hyppighed og latenstid til at udføre adfærd observeret, mens kvæg er i Open Field Test.
Figur 1: Tredimensionel repræsentation af Bovin Zero Maze. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2: Tredimensionel repræsentation af arenaen for Open Field Test, Pen Score, og Startle Test. Maroon cirkler angiver placering af paraplyer til Startle Test kun. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 3: Relationer mellem udgangshastighed, pennescore, sliskescore og produktivitet i Bos indicus påvirket stude (n = 32). Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 4: Repræsentativ klynge analyse af adfærdsmæssige reaktioner af kvæg til en række frygt test. I dette tal blev antallet af trin, der blev udført under BZM (Bovine Zero Maze), den individuelle startletest, open field test (OFT) og gruppestarttesten evalueret med Chute Score, Pen Score, Exit Velocity og Average Daily Gain. Klik her for at se en større version af dette tal.
Supplerende materiale 1: Dyr opfører sig på de forskellige scoringer, der er beskrevet i manuskriptet. Klik her for at se denne fil (Højreklik for at downloade).
Supplerende materiale 2: Time-lapse video af konstruere nul labyrint. Klik her for at se denne fil (Højreklik for at downloade).
Discussion
Exit Hastighed og Chute Score
EV og CS evalueres begge, mens dyret forarbejdes gennem en håndteringsskakt. Selv om kvæg adfærd for både EV og CS er kvantificeret i samme scenario, adfærdsmæssige reaktioner på disse to tests er ikke relateret24. Dette tyder på, at det scenario, hvor ev (f.eks. flugt fra tilbageholdenhed) og CS (f.eks. vedvarende fastholdelse) vurderes, kan opfattes forskelligt af kvæg og efterfølgende evaluere forskellige følelsesmæssige systemer. EV evaluerer adfærd kvæg, som de flygter fra tilbageholdenhed og menes derfor at evaluere FEAR system, mens CS kan evaluere RAGE. CS evaluerer kvægets adfærd, samtidig med at de fastholdes i håndteringsskakten (tabel 2), og kan derfor være en god proxy for RAGE-det følelsesmæssige system.
Betydelig forskning er blevet udført på forholdet mellem EV og produktion, sundhed, og adfærdsmæssige træk. Mens EV kan påvirkes af et dyrs tidligere erfaringer, kan denne objektive metrik være effektiv til at kvantificere FEAR-systemet, da væsentlige relationer mellem EV og sundhed, produktivitet, avl og adfærd er blevet identificeret. Kvæg med hurtigere EV har reduceret vækstraterne14, dårlig slagtekropkvalitet11,25, nedsat immunfunktion20og højere kortisolniveauer under håndtering10. Denne måling kan give oplysninger om funktionsmåden i hjemmepennen, fordi EV er positivt korreleret med skridttæller i hjemmepennen13. Fra et dyr forvaltning perspektiv, kvæg med hurtigere EV er vanskeligere at håndtere, udgør større risiko for dyr ledere, og kan påvirke adfærd besætning-hjælpere. Mens EV kan være en god metrisk for evaluering af FEAR, er det ikke måle alle følelsesmæssige systemer. Derfor er der behov for yderligere test for at evaluere alle de følelsesmæssige systemer, der påvirker produktion og velfærd.
Pennescore
Ps subjektivt vurderer kvægets vilje til at blive kontaktet af et menneske (Tabel 3) og kan være nyttige i vurderingen af PANIC-systemet. Men PS er blevet kritiseret for manglende objektivitet, fordi forskellige evaluatorer kan have forskellige fortolkninger af adfærd, og flere subjektive evalueringer har lidt af dårlig inter-rater pålidelighed26.
Startle Test
Angst er højt udviklet i alle byttedyr arter. Høje niveauer af FEAR hjælpe med at beskytte dyret mod smerter og aktiverer sympatho-binyre-og hypothalamic-hypofyse-binyreakser som en del af kampen eller flugt og stress reaktion på en opfattet fare. Startle testen evaluerer et dyrs reaktion på pludselige, nye stimuli, og er blevet identificeret som en effektiv måling i at identificere adfærdsmæssige forskelle mellem forskellige genetiske stammer af svin27. Startletesten kan være effektiv til at vurdere følsomheden og reaktiviteten af sympatibinyresystemet, som har produktionsrelevante konsekvenser, når det aktiveres, og som kan give indsigt i FEAR-systemet.
Åbn felttest
OFT er den mest almindeligt anvendte test. OFT var oprindeligt designet til at evaluere individuelle dyr dristighed, eller vilje til at komme ind i en åben arena, et miljø, der kan opfattes som farlige og risikabelt for dyrets overlevelse. OFT er blevet valideret for arter, der instinktivt søger ly og undgå åbne rum, såsom gnavere, kyllinger og kalkuner16.
Kvæg udviklet sig til at leve i åbne marker, således OFT kan ikke fremkalde adfærdsmæssige og fysiologiske reaktioner forbundet med frygt og kan være bedre egnet til at evaluere social isolation (PANIC / GRIEF) eller udforskning (SØGER). Endvidere evaluerer OFT de enkelte dyr, og fordi kvæg er selskabelige besætningdyr, kan ofts erfaringer fremkalde en følelsesmæssig reaktion ud over FRYGT. OFT mangler en stærk sammenhæng med andre FEAR-test, og resultaterne er vanskelige at fortolke (dvs. mange faktorer kan føre til den samme aktivitet). OFT anbefales derfor ikke som en generel FEAR-test for kvæg16 og giver muligvis ikke en omfattende forståelse af FEAR-systemerne hos kvæg. OFT kan dog være et nyttigt redskab til kvantificering af enten PANIK- eller SEEKING-systemerne hos kvæg.
Seeking-systemet er afgørende for, at dyrene kan erhverve de nødvendige ressourcer til at overleve. Høje søger niveauer provokere intens, vedvarende entusiastisk udforskning, appetitive og foregribende spænding, og læring. Dette system kan resultere i bevægelse fremad, da dyret er motiveret til at udforske sine omgivelser. SØGER kan spille en rolle i både positive og negative følelser; positiv SEEKING kan skabe en følelse af formål, mens negative SEEKING kan resultere i adfærd forbundet med sikkerhed28. Køer, der brugte mere tid på at udforske og udforske en større del af området (f.eks stærkere aktivering af SEEKING) spiste hurtigere, mens i indespærring, havde kalve med tungere fravænning vægte, højere kortisol koncentrationer under indespærring, og kortere postpartum intervaller til estrus29. Derfor kan SEEKING-systemet have produktions- og velfærdskonsekvenser. Identifikation af dyr med høj aktivering af SEEKING-systemet kan være mere vellykket i omfattende lige miljøer, hvor individuelle og reproduktive fitness er afhængig af dyrets evne til at finde ressourcer og husly. Dyr med høj aktivering af SEEKING-systemet kan dog opleve højere niveauer af stress og frustration under indespærring.
Kvæg Zero Maze
Almindeligt anvendte tests i biomedicinsk forskning, der er designet til at vurdere effekten af anti-angst og anti-depressivt lægemiddeludvikling hos gnavere er den forhøjede plus labyrint (EPM) og den forhøjede nul labyrint (EZM)30. Disse tests udnytter gnaverens instinktive adfærd og dens naturlige tilbøjelighed til mørke, lukkede steder for at kvantificere deres villighed til at udforske miljøer, der i sagens natur ville være bange eller fremkalde angst. Målinger fra disse tests kan omfatte latenstid til at forlade den mørke arm af labyrinten, varighed af tid i de åbne og lukkede arme af labyrinten, og antallet af overgange mellem de to miljøer i testperioden samt opførsel af dyret (f.eks vokalisering, vandladning, afføring, flugtforsøg) under testen31.
EPM og EZM er begge godt validerede test til kvantificering af FRYGT/ANGST hos gnavere15,31. Der er anvendt en modificeret EPM til at kvantificere FEAR-responsen hos svin32, men er ikke blevet anvendt i drøvtyggere. EPM er imidlertid blevet kritiseret for sin tvetydighed i fortolkningen vedrørende adfærd i det centrale torv i labyrinten. Derfor blev EZM designet til at evaluere de samme målinger som EPM, men giver mulighed for uafbrudt udforskning uden tvetydighed. Når man identificerer en test til evaluering af FRYGT / ANGST og søger hos kvæg, EZM var en logisk model. EZM er befordrende for den naturlige adfærd af kvæg, da de instinktivt bevæger sig i cirkulære mønstre og har en tilbøjelighed til at vende tilbage til de områder, hvorfra de kom.
Ved at anvende principper svarende til EZM med en omvendt fortolkning, en Kvæg Zero Maze33 er blevet udviklet til at evaluere FEAR, PANIC / GRIEF, og søger systemer hos kvæg. Kvæg udviklet sig til at leve i åbne rum; derfor vil kvæg med reduceret aktivering af FEAR og PANIC / GRIEF systemer være mere villige til at tilbringe tid i de åbne dele af BZM end de mørke dele af labyrinten, vil være mindre tilbøjelige til at komme ind i de lukkede dele af labyrinten, og vil udføre flere flugtforsøg.
Kvantificering kvæg adfærd på tværs af flere evalueringer kan identificere komplekse følelsesmæssige relationer, der kan have økonomisk betydning, er let måles, og kan indgå i avl udvælgelse indsats. De følelsesmæssige kredsløb af PLAY, LUST og CARE blev ikke evalueret i denne undersøgelse.
Disclosures
Forfatterne har intet at afsløre.
Acknowledgments
Vi er taknemmelige for de studerende i Animal Behavior and Welfare Laboratory på Texas A & M University for deres bistand i afkodning videooptagelser af kvæg adfærd og til personalet på Animal Science Teaching and Research Center for deres bistand med dette projekt. Dette projekt blev støttet af Texas A & M University Department of Animal Science Graduate Student Research Mini-Grant program.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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. Jr, Paschal, J., Welsh, T. Jr, 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. , WW Norton & Company. (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).
