Summary
Här presenterar vi ett protokoll för att genomföra en mängd olika beteendetester hos nötkreatur som har utformats för att utvärdera känslor. Ett batteri av beteendetester (öppet fälttest, startle test, nötkreatur noll labyrint, utgång hastighet, penna poäng och ränna poäng) genomfördes för att utvärdera olika komponenter av djur temperament.
Abstract
Djurtemperitet är komplext och har konsekvenser för produktiviteten och den ekonomiska lönsamheten. Att kvantifiera ett djurs svar på olika stimuli kan underlätta urval av avel och identifiera djur som är bättre lämpade för specifika förvaltningsstrategier. Flera tester har utvecklats för att utvärdera boskapstemperest (t.ex. utgångshastighet, ränna poäng, penna poäng, öppet fält test, startle test, nötkreatur noll labyrint), men var och en av dessa tester utvärderar djurets svar på olika stimuli (t.ex. isolering, ny miljö, skrämma, vilja att komma in i ett slutet område). Boskap temperament har observerats vara relativt stabil över tiden. Utvärderingen av temperament har dock potential att påverkas av nuvarande förhållanden, tidigare erfarenheter och observatörsbias. Många av dessa temperament tester har felaktigt kategoriseras som rädsla tester och har också kritiserats för att vara subjektiva. Detta dokument ger en ram för att standardisera beteendetester för nötkreatur och föreslår att dessa olika utvärderingar bedöma olika aspekter av djurets övergripande temperament.
Introduction
Djur temperament har kopplats till beteendemässiga egenskaper såsom undersökande beteende och djärvhet1,2 och kan uppvisa konsekvens över tiden och över sammanhang3,4. Men temperament består av flera känslomässiga system som arbetar tillsammans. Djur upplever fysiska och psykiska stressfaktorer, och utvärdera den känslomässiga reaktionen på båda typerna är utmanande. Emotionellt tillstånd kan påverka hur djur uppfattar stimuli (t.ex. kognitiv bias) och är en kritisk komponent i djurens välbefinnande5. Att förstå hur en individ kommer att bete sig som svar på psykiska stressfaktorer (t.ex. kommingling, avvänjning, förändring i djurförvaltarna ytterligare urvalskriterier när de identifierar djur som har kompetens att hantera psykiska stressfaktorer.
Känslor styrs av sju centrala affektiva system i hjärnan (tabell 1)6. Dessa system inkluderar fyra som styr positiva känslor: 1) SÖKER (utforskning), 2) LUST (sexuell spänning), 3) CARE (nurturance), och 4) PLAY (social glädje). Tre system styr negativa känslor 1) FEAR (ångest), 2) RAGE (ilska), och 3) PANIC / GRIEF (separation nöd). Dessa affektiva system kan vara ärftliga7,påverka lönsamheten, och är en viktig del av djurens välbefinnande.
Ett batteri av tester har utvecklats för att utvärdera boskap temperament (t.ex. utgångshastighet, ränna poäng). Utvärderingen av temperament har dock potential att påverkas av nuvarande förhållanden, tidigare erfarenheter och observatörsbias. Medan många av dessa beteendemässiga utvärderingar brukar kallas rädsla tester, de kan kvantifiera olika känslomässiga komponenter av temperament än rädsla. Dessutom gör variationen i hur dessa tester har genomförts jämförelser mellan olika utvärderingar utmanande. Således finns det ett behov av att förstå relationerna mellan dessa beteendemässiga utvärderingar samt ha ett standardiserat protokoll för dessa temperament utvärderingar.
Målet med denna artikel är att visuellt dokumentera de olika skräcktester som används för nötkreatur; presentera vilken typ av data som har genererats från dessa olika tester, utvärdera dessa testers repeterbarhet, giltighet och tillförlitlighet, visa hur du utvärderar relationerna mellan de beteenden som fångas upp från dessa tester; och föreslå vilken känslomässig krets som skulle kunna utvärderas med varje test.
Protocol
Alla metoder som beskrivs här har godkänts av Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) vid Texas A&M University (IACUC2016-0356).
1. Djur och bostäder
- Husår 1/4 Bos indicus x 3/4 Bos taurus styr (n = 32) från samma hjord i två drylot pennor (n = 16 stutar/penna) i 7 dagar före provstart. I början av studien vägde stutar 270,9 ± 14,8 kg och utfodrades med samma standardväxande ranson under hela studien.
- Visuellt utvärdera styr dagligen som en del av rutinmässig djurhållning praxis. Inga stutar fick medicinsk behandling under hela studien.
2. Beskrivning av provningarna
- Test 1: Utgångshastighet
- Placera elektroniska timers framför en hanteringsränna så att avståndet mellan start- och stopppunkterna är 1,8 m. Dessa timers är utformade för att starta timing när djuret bryter den första elektroniska strålen och stannar när djuret bryter den andra elektroniska strålen.
- Flytta boskap genom hanteringsanläggningen.
- Fånga varje djur i huvudluckan på rännet och hålla den fastspänd i 10 s.
- Efter 10 s, släpp djuret från huvudluckan.
- Med den elektroniska timern, registrera den tid det tar för djuret att korsa 1,8 m från rännet.
- Beräkna djurets hastighet när det lämnar rännet genom att dividera 1,8 m med den tid det tog för djuret att korsa 1,8 m efter utsläpp från huvudporten och rännstenen.
OBS: Andra publikationer har använt denna strategi för insamling av uppgifter8,,9,,10,11.
- Test 2: Ränna poäng
- Flytta boskapen genom hanteringsanläggningen.
- Fånga varje djur i huvudluckan på rännan i 10 s utan att utöva tryck på sin kropp.
- Har någon observera boskap för 10 s och tilldela varje djur en poäng enligt 2019 Beef Improvement Federation Riktlinjer för enhetliga nötkött förbättringsprogram 9th Edition(Tabell 2) baserat på dess beteende samtidigt som den är återhållsamma.
- Efter 10 s, släpp djur från huvudluckan och ränna.
OBS: Andra publikationer har använt denna strategi för insamling av uppgifter12,,13,14.
- Test 3: Penna poäng
- Placera en grupp på fem nötkreatur i en penna (7,3 m W x 7,3 m L x 2,4 m H).
- Ha en enda mänsklig observatör som är okänd för boskapen in i pennan till fots och stäng grinden efter att ha kommit in i pennan.
- Låt observatören ta två steg mot gruppen av nötkreatur.
- Visuellt observera varje djurs beteende som svar på observatören.
- Inom 30 s för att komma in i pennan, tilldela varje djur en poäng enligt 2019 Beef Improvement Federation Guidelines for Uniform Beef Improvement Programs 9th Edition (Tabell 3).
- Rengör testarenan från urin och avföring mellan grupper av djur.
Obs: Andra publikationer som har använt denna datainsamlingsstrategi10,11.
- Test 4: Bovin noll labyrint
- Konstruera en bovin noll labyrint (BZM).
- Använd boskapspaneler för att skapa ett cirkulärt spår 1,6 m brett, med inner- och ytterdiametrar som mäter 6,6 m respektive 8,2 m (figur 1).
- Dela BZM i fyra kvadranter av samma längd med två motsatta öppna kvadranter och två motsatta slutna kvadranter där panelerna är täckta med skugga tyg och skugga trasa sträcks över de inre och yttre ringarna i labyrinten för att göra ett tak över de slutna delarna av labyrinten.
- Om testet utförs utomhus, för att minimera variationen på grund av skuggor, orientera BZM så att de slutna delarna av labyrinten står norr och söder och utför tester vid ungefär middagstid varje testdag.
- Montera en videokamera för att fånga hela arenan. Slå på kameran och börja spela in.
- Använd låg stresshantering praxis, flytta ett enda djur i en öppen del av labyrinten, och låt djuret att utforska arenan i 10 min.
- I slutet av 10 min observationsperioden, returnera djuret till sin hempenna.
- Rengör testarenan från urin och avföring mellan djur.
- Avkoda videoinspelningar för frekvens och latens av steg, flyktförsök, sparkar, urineringar, avföring, läten, stående anfall, varaktighet av tid som spenderas stående, varaktighet av tid som spenderas gå, latens att komma in stängda områden, antal gånger djuret kommer in stängda områden, tid i slutna / öppna portioner, antal övergångar mellan öppna / slutna armar. Mått identifierades baserat på tidigare publicerat arbete15.
- Konstruera en bovin noll labyrint (BZM).
- Test 5: Individuellt startletest och gruppstarttestet
- Konstruera en arena (7,3 m W x 7,3 m L x 2,4 m H) som har en fast, enhetlig markyta fri från vegetation eller gödsel, och två stängda paraplyer i motsatta ändar av arenan (figur 2). Paraplyerna bör utformas så att de öppnas plötsligt genom att trycka på en knapp.
- Se till att sidorna av arenan är fasta eller täckta med plywood eller skärmduk för att säkerställa att djuret inte kan se utanför arenan.
- Skär ett hål på ungefär boskap huvudhöjd på motsatta sidor av arenan för paraplyet att tränga igenom.
- Montera en videokamera för att fånga hela arenan. Slå på videokameran och börja spela in.
- Med hjälp av låg stresshantering praxis, flytta ett enda djur till testning arenan. För gruppstartletestet introducerar en liten grupp på cirka fyra djur.
- Efter att djuret/djuren har varit på arenan i 60-årsåldern, öppna de två paraplyerna samtidigt.
- Lämna djuret i arenan i 4 min efter paraplyerna har öppnats.
- Rengör testarenan från urin och avföring mellan testerna.
- Avkoda videoinspelningar för frekvens och latens av steg, fly försök, röra paraplyer, sparkar, urineringar, avföring, läten, stående anfall, varaktighet av tid stående, steg i de första 60 s av testning, och steg i 60 s efter paraplyer öppnades för varje djur. Mått identifierades baserat på tidigare publicerat arbete16.
- Konstruera en arena (7,3 m W x 7,3 m L x 2,4 m H) som har en fast, enhetlig markyta fri från vegetation eller gödsel, och två stängda paraplyer i motsatta ändar av arenan (figur 2). Paraplyerna bör utformas så att de öppnas plötsligt genom att trycka på en knapp.
- Test 6: Öppet fälttest
- Konstruera en fyrkantig arena (7,3 m W x 7,3 m L x 2,4 m H) som har en fast, enhetlig markyta fri från vegetation eller gödsel. Sidorna av arenan bör vara fast eller täckt med plywood eller skärmduk för att säkerställa att djuret inte kan se utanför arenan.
- Montera en videokamera för att fånga hela arenan. Slå på videokameran och börja spela in.
- Använd låg stresshantering praxis, flytta ett enda djur till mitten av en solid sidsida öppna fält testning arena.
- Lämna djuret i arenan i 10 min.
- Efter 10 min, returnera djuret till sin hempenna.
- Rengör testarenan från urin och avföring mellan djur.
- Avkoda videoinspelningar för frekvens och latens till första steget, flyktförsök, sparkar, urinering, avföring, vocalization, stående anfall, varaktighet av stående tid, varaktighet av promenader, antal åtgärder som vidtagits, antal åtgärder som vidtagits under de första 60 s testning. Mått identifierades baserat på tidigare publicerat verk17,18,19.
3. Statistisk analys
- Utvärdera repeterbarhet mellan och inom test med hjälp av en Pearsons Korrelation (PROC CORR) och tillförlitlighet beräknad med Cronbachs alfa (PROC CORR). Utför en giltighet av svarsvariabler med relation till genomsnittlig daglig vinst (ADG) med hjälp av en regressionsanalys (PROC REG).
- När variablerna har standardiserats (PROC STANDARD) använder du en klusteranalys (PROC VARCLUS) för att identifiera relationer mellan variabler inifrån och mellan olika tester. Många av dessa variabler kan gå tillbaka mot produktionsmått för att identifiera produktionsrelevanta relationer mellan boskapsbeteende under dessa tester och produktivitet.
Representative Results
Användningen av dessa resultat kan bidra till att karakterisera beteendemässiga responsivitet av nötkreatur till olika typer av stimuli, och denna information kan påverka enskilda lagring och avel urvalsbeslut. I allmänhet bör dessa tester utföras när djuren är unga för att minimera effekterna av tidigare erfarenheter på deras beteende20. Relationerna mellan dessa olika beteendetester kan vara prediktiva för beteenden i andra tester och med djurets produktivitet. Repeterbarheten av dessa tester varierar också, eftersom vissa tester är relativt konsekventa över tiden, medan andra tester inte är det.
För varje test presenterar vi repeterbarheten, giltigheten och tillförlitligheten för de mätvärden som samlas in i det specifika testet. Vi kommer att beskriva för-och nackdelar med varje test som vi ser dem och diskutera vilka känslomässiga krets kan utvärderas. Vi kommer sedan att presentera en provprincipkomponentanalys av antalet steg som utförs i alla tester.
Utgångshastighet (EV)
EV kan minska något som djur ålder, men kommer att förbli relativt stabil9,10,21. Det fanns hög repeterbarhet (R = 0,72; p < 0,0001) och giltigheten med relation till ADG berodde på omständigheterna (R2 = 0,12, p = 0,03). Tillförlitligheten var oacceptabel (ICC = 0,41). EV-testet har en kort testtid, en objektiv svarsvariabel, är repeterbar och giltig, men kräver investeringar i utrustning, kan påverkas av hanteringsanläggningen och utvärderarens tidigare erfarenhet och har dålig tillförlitlighet.
Emotionell krets: RÄDSLA
Pennpoäng (PS)
PS hade låg repeterbarhet (R = 0,35; p = 0,05) och dess giltighet med relation till ADG berodde på omständigheterna (R2 = 0,12, p = 0,03). Tillförlitligheten var oacceptabel (ICC = 0,33). PS-testet har en kort testtid och flera djur kan utvärderas samtidigt. Men det är subjektivt. Det kan påverkas av tidigare negativa erfarenheter till att hanteras av människor. Det kan påverkas av utvärderarens utseende och kroppsspråk och är riskabelt för utvärderaren. Det finns låg repeterbarhet och tillförlitlighet.
Emotionell krets: PANIK
Ränna Betyg (CS)
CS hade liten repeterbarhet (R = 0,15, p = 0,42) och dess giltighet med relation till ADG var osannolikt att vara användbar (R2 = -0,03, p = 0,67). Tillförlitligheten var dålig (ICC = 0,60). CS har en kort testtid (10 s/djur), men det är en subjektiv responsvariabel. Den kan påverkas av utrustning/infrastruktur och utvärderarens tidigare erfarenheter. Om hydrauliken är för tät, kan det orsaka en vocalization och ändra mängden headgate dra. Tidigare negativa erfarenheter med anläggningen kan artificiellt blåsa upp poängen. När djuren blir äldre eller tyngre, kommer poängen att minska.
Emotionell krets: RAGE
Relationer mellan EV, PS, CS och ADG
Figur 3 illustrerar sambanden mellan dessa fyra variabler. Som ADG ökade, EV (RÄDSLA; R = -0,41; p = 0,02) och PS (PANIK; R = -0,42; p = 0,02) minskade. Inget samband observerades mellan ADG och CS (RAGE). Ett positivt förhållande (R = 0,45; p = 0,01) observerades mellan PS (PANIC) och EV (FEAR). Inget samband observerades mellan CS (RAGE) och EV eller mellan CS (RAGE) och PS (PANIC).
Bovin noll Labyrint (BZM)
Beteendemässiga svar medan i BZM (SÖKER, PANIK) presenteras i tabell 4. Eftersom detta test inte är repeterbara22, boskap beteende under upprepade tester kanske inte är en korrekt indikator på nötkreaturansvar för en omedelbar stimulans, men det kan vara mer vägledande för en kärna affektiva tillstånd (t.ex. ångest).
Ett antal steg hade hög repeterbarhet (R = 0,71, p = 0,005). Antalet stående skjutningar (R = -0,61) och latens till den första stående skjutningen (R = 0,61) var giltiga mått för EV under endast det första testet. Den totala tiden som stod under det första testet var ett giltigt mått för ADG. Flera steg hade oacceptabel tillförlitlighet (ICC = 0,42). BZM har flera repeterbara steg. Varaktigheten av den tid som ägnas åt stående är ett giltigt mått för ADG och stående beteende kan vara en proxy för EV och ADG. Ett brett spektrum av variabler utvärderas. Boskapsbeteende observeras utan mänsklig inblandning. Svarsmått är objektiva. Det är dock resurs, tid och arbetskrävande att konstruera labyrinten och genomföra testet (10 min / djur för testning bara), och det kräver video avkodning.
Emotionell krets: SÖKER, PANIK
Individuellt startletest
Även om startletestet kan upprepas kommer nötkreatur att bete sig annorlunda under startletestet när de utvärderas individuellt jämfört med när de tillhör en grupp23. Under det individuella startletestet kan nötkreatur uppleva isoleringsstrest. Därför kan aktiveringen av PANIC- och SEEKING-systemen åsidosätta alla FEAR-systemaktivering. Antalet steg (R = 0,62, p = 0,0008) och antal steg inom de första 60 s efter paraplyet öppnas (R = 0,60, p = 0,001) hade måttlig repeterbarhet. Giltigheten med relationen till ADG var osannolikt att vara en användbar indikator (R2 = 0,07) på ADG. Flera steg (ICC = -0,06) under hela testperioden hade oacceptabel tillförlitlighet. Antalet steg inom de första 60 s efter paraplyet öppnas (ICC = 0,70) hade acceptabel tillförlitlighet.
Det enskilda startletestet har flera mått som är repeterbara och tillförlitliga, och ett brett utbud av variabler utvärderas. Boskapsbeteende observeras utan mänsklig inblandning. Svarsmått är objektiva. Det är dock resurs, tid och arbetskrävande att konstruera labyrinten och genomföra testet (5 min /djur enbart för testning). Det kräver video avkodning och kan blandas ihop av isolering stress.
Emotionell krets för individuellt startle test: PANIK, SÖKER
Emotionell krets för grupp startle test: FEAR
Öppna fälttest
Antalet steg (R = 0,67, P = 0,0001) hade måttlig repeterbarhet. Dess giltighet med relation till ADG äventyras eftersom flera steg (R2 = 0,03) är osannolikt att vara användbara. Ett antal steg (ICC = 0,26) hade oacceptabel tillförlitlighet. Det öppna fälttestet har utvärderat ett brett spektrum av variabler. Vissa steg under testet kan upprepas. Boskapsbeteende observeras utan mänsklig inblandning. Svarsmått är objektiva. Det är dock resurs, tid och arbetskrävande att konstruera labyrinten och genomföra testet (10 min / djur enbart för testning), och det kräver video avkodning.
Emotionell krets: PANIK, SÖKER
Multivariata analyser
Klusteranalyser identifierade tre primära kluster (FEAR, RAGE och PANIC/SEEKING) i datan (figur 4). Antalet steg i gruppstartletestet (FEAR) som grupperas med ADG och EV (FEAR). Antalet steg i BZM (PANIC / SEEKING), OFT (PANIC / SEEKING), och Individuella startle test (PANIC / SEEKING) klustrade tillsammans. CS (RAGE) klustrade inte med någon av de andra variablerna.
| Emotionellt system | Beteendetest föreslås för att upptäcka systemaktivering |
| Söker | öppet fälttest, test av nya objekt, bovin noll labyrint, penna poäng |
| LUST | libido utvärdering |
| Vård | moderns beteende, ångest kring avvänjning |
| Spela | Tbd |
| Rädsla | starteltest, utgångshastighet |
| Rage | ränna poäng, avkomma skydd |
| PANIK/SORG | social isolering test, nötkreatur noll labyrint, penna poäng |
Tabell 1: Beteendemässiga utvärderingar som kan identifiera aktivering av olika emotionella system i hjärnan.
| Poäng | Etikett | Beskrivning |
| 1 | Fogliga | Mild disposition. Skonsam och lätthanterad. Står och rör sig långsamt under bearbetningen. Ostörd, fast, något tråkig. Dra inte i nacken när du är i ränna. Utgångar ränna lugnt |
| 2 | Rastlös | Tystare än genomsnittet, men kan vara envis under bearbetning. Kan försöka backa ur ränna eller dra tillbaka på nacken. Några snärtande av svans. Utgångar rännan omgående. |
| 3 | Nervös | Typiskt temperament är hanterbart, men nervöst och otåligt. En måttlig mängd kämpar, rörelse och svans flicking. Upprepade trycka och dra huvudgate. Utgångar ränna raskt. |
| 4 | Flighty (vild) | Nervös och utom kontroll, skälver och kämpar våldsamt. Må bälga och skum vid munnen. Frenetiskt kör staket linje och kan hoppa när skriven individuellt. Ställer ut långa flygsträcka och utgångar ränna vilt. |
| 5 | Aggressiv | Kan likna Betyg 4, men med lagt aggressivt beteende, rädsla, extrem agitation, och kontinuerlig rörelse som kan innefatta hoppning och bellowing medan i ränna. Utgångar ränna frenetiskt och kan uppvisa attack beteende när de hanteras ensam. |
| 6 | Mycket aggressiv | Extremt aggressivt temperament. Thrashes om eller attacker vilt när de är instängda i små, trånga platser. Uttalat attackbeteende. |
Tabell 2: Beskrivning av boskapsbeteende som utvärderats för Chute Scores (Beef Improvement Federation).
| Poäng | Etikett | Beskrivning |
| 1 | Icke-aggressiv (foglig) | Promenader långsamt, kan närmas nära av människor, inte upphetsad av människor eller anläggningar |
| 2 | Något aggressiv | Rinner längs staket, kommer att stå i hörnet om människor hålla sig borta, kan takten staket |
| 3 | Måttligt aggressiv | Rinner längs staket, huvudet upp och kommer att köra om människor rör sig närmare, stannar innan du slår grindar och staket, undviker människor |
| 4 | Aggressiv | Körningar, stannar i baksidan av gruppen, huvudet högt och mycket medveten om människor, kan stöta på staket och grindar även med visst avstånd, kommer sannolikt att stöta på staket om ensam i pennan |
| 5 | Mycket aggressiv | Upphetsad, springer in i staket, kör över människor och allt annat i vägen, "galen" |
Tabell 3: Beskrivning av boskapsbeteende som utvärderats för Pen Score (Beef Improvement Federation).
| Prestandafrekvens för beteende | Medelvärde ± SEM | Max-Min |
| Steg (antal) | 244,11 ± 29,19 | 594 - 34 |
| Flyktförsök (antal) | 9 ± 1,48 | 29 - 0 |
| Sparkar (antal) | 8,67 ± 1,17 | 25 - 1 |
| Urineringar (antal) | 0,32 ± 0,13 | 3 - 0 |
| Defecations (räkning) | 1 ± 0,29 | 6 - 0 |
| Vocalizations (räkning) | 0,96 ± 0,3 | 6 - 0 |
| Stående skjutningar (antal) | 10,61 ± 1,06 | 25 - 0 |
| Varaktighet av den tid som lagts stående (er) | 200,23 ± 22,59 | 456.32 - 0 |
| Steg (antal) under de första 60 sekunderna av testningen | 32,18 ± 5,31 | 106 - 0 |
| Latens för att utföra beteende efter att ha angett Bovin Noll Maze | Medelvärde ± SEM | Max-Min |
| Svarstid till första steget (er) | 18,32 ± 8,36 | 228.7 - 0.03 |
| Latens till första flyktförsök (s) | 165,67 ± 38,31 | 600 - 1.6 |
| Latnecy till första riktningsändring (s) | 76,05 ± 14,43 | 290.96 - 2.87 |
| Latens till första urinering (s) | 520,31 ± 31,64 | 600 - 42.3 |
| Latens till första avföring (s) | 325,63 ± 52,13 | 600 - 0 |
| Latens till första vocalization (s) | 437,03 ± 45,69 | 600 - 1.7 |
| Latens till första stående skjutningen (s) | 68,72 ± 23,6 | 600 - 0.54 |
Tabell 4: Frekvens och latens för att utföra beteenden som observerats medan nötkreatur är i Bovin Noll Maze.
| Individuellt startletest | Grupp startle test | |||
| Beteendefrekvens under test | Medelvärde ± SEM | Max-Min | Medelvärde ± SEM | Max-Min |
| Tid då paraplyer öppnas | 63,27 ± 0,35 | 68.34 - 60.09 | 61,2 ± 0,08 | 62.16 - 60.33 |
| Steg (antal) | 318,5 ± 37,52 | 948 - 65 | 126,72 ± 12,68 | 312 - 25 |
| Flyktförsök (antal) | 0 ± 0 | 0 - 0 | 0 ± 0 | 0 - 0 |
| Berör paraply (räkna) | 2,27 ± 0,53 | 11 - 0 | 0,03 ± 0,03 | 1 - 0 |
| Sparkar (antal) | 0,16 ± 0,09 | 3 - 0 | 0 ± 0 | 0 - 0 |
| Urineringar (antal) | 0,19 ± 0,07 | 1 - 0 | 0,13 ± 0,07 | 2 - 0 |
| Defecations (räkning) | 0,72 ± 0,12 | 3 - 0 | 0,72 ± 0,15 | 3 - 0 |
| Vocalizations (räkning) | 0,44 ± 0,29 | 10 - 0 | 0,03 ± 0,03 | 1 - 0 |
| Stående skjutningar (antal) | 7,91 ± 0,56 | 15 - 0 | 8,66 ± 0,52 | 14 - 3 |
| Varaktighet stående (sonds) | 140,87 ± 13,77 | 316.25 - 0 | 188,94 ± 9,91 | 299 - 64.74 |
| Steg under de första 60 sekunderna av testning (antal) | 62,44 ± 8,92 | 248 - 6 | 33,84 ± 3,11 | 81 - 6 |
| Steg i 60 sekunder efter paraplyer öppnas (räkna) | 72,52 ± 10,1 | 295 - 6 | 27,09 ± 3,76 | 92 - 0 |
| Individuellt startletest | Grupp startle test | |||
| Svarstid för att utföra beteenden | Medelvärde ± SEM | Max-Min | Medelvärde ± SEM | Max-Min |
| Svarstid till första steget (er) | 4,14 ± 1,46 | 36.98 - 0.11 | 2,61 ± 0,88 | 28.65 - 0.11 |
| Latens till första flyktförsök (s) | - | - | - | - |
| Latens till första paraplytouch (s) | 94,79 ± 14,74 | 282.84 - 11.64 | 157,76 ± 157,76 | 157.76 - 157.755 |
| Latens till första kick (s) | 137,29 ± 16,78 | 167.2 - 93.47 | - | - |
| Latens till första urinering (s) | 135,47 ± 38,38 | 293.79 - 29.74 | 52,87 ± 9,39 | 69.66 - 37.17 |
| Latens till första avföring (s) | 104.18 ± 23 | 271.98 - 3.35 | 62,44 ± 13,74 | 196.76 - 15.11 |
| Latens till första vocalization (s) | 67,32 ± 41,27 | 226.89 - 3.83 | 68,15 ± 0,00 | 68.15 - 68.15 |
| Latens till första stående skjutningen (s) | 26,52 ± 7,1 | 193.48 - 0.44 | 11,43 ± 1,76 | 45.4 - 1.12 |
| Latens till första steget efter paraply öppnas (s) | 63,2 ± 1,77 | 84.19 - 6.36 | 65,94 ± 5,09 | 167.34 - 6.96 |
| Latens till första flyktförsök efter paraply öppen (s) | - | - | - | - |
| Latens till första handen av paraplyet efter paraplyerna öppna (s) | 110,2 ± 16,38 | 282.84 - 11.64 | - | 157.76 – 0 |
| Latens till första kick efter paraply öppnas (s) | 137,29 ± 16,78 | 167.2 - 93.47 | - | - |
| Latens till första urinering efter paraply öppnas (s) | 152,34 ± 40,79 | 293.79 - 29.74 | 67,94 ± 1,72 | 69.66 - 66.21 |
| Latens till första avföring efter paraply öppnas (s) | 160,57 ± 26,49 | 271.98 – 1 | 90,03 ± 21,26 | 196.76 - 17.39 |
| Latens till första vocalization efter paraply öppnas (s) | 100,91 ± 44,77 | 226.89 - 11.47 | - | 68.15 – 0 |
| Latens till första stående skjutningen efter paraply öppnar (s) | 85,59 ± 10,32 | 297.33 - 1.27 | 76,91 ± 5,33 | 182.69 - 15.47 |
Tabell 5: Frekvens och latens för att utföra observerade beteenden medan nötkreatur är i det individuella startletestet och gruppstarttestet.
| Frekvensen av beteenden under testet | Medelvärde ± SEM | Max-Min |
| Steg (antal) | 464,28 ± 42,65 | 1607 - 91 |
| Flyktförsök (antal) | 0,06 ± 0,04 | 2 - 0 |
| Sparkar (antal) | 0,16 ± 0,06 | 2 - 0 |
| Urineringar (antal) | 0,14 ± 0,04 | 1 - 0 |
| Defecations (räkning) | 0,44 ± 0,08 | 2 - 0 |
| Vocalizations (räkning) | 1,91 ± 0,7 | 32 - 0 |
| Stående skjutningar (antal) | 13,75 ± 0,84 | 40 - 4 |
| Varaktighet av den tid som lagts stående (er) | 294,94 ± 17,85 | 562.98 - 48.72 |
| Steg (antal) under de första 60 sekunderna av testningen | 69,36 ± 7,72 | 297 - 0 |
| Svarstid för att utföra beteende | Medelvärde ± SEM | Max-Min |
| Svarstid till första steget (er) | 5,9 ± 2,42 | 148.18 - 0.11 |
| Latens till första flyktförsök (s) | 357,81 ± 158,26 | 563.23 - 45.56 |
| Latens till första kick (s) | 355,95 ± 53,7 | 584.58 - 66.51 |
| Latens till första avföring (s) | 135,38 ± 31,51 | 486.29 - 1.98 |
| Latens till första vocalization (s) | 162,67 ± 49,87 | 742 - 8.8 |
| Latens till första stående skjutningen (s) | 28,11 ± 6,06 | 255.97 - 0.35 |
Tabell 6: Frekvens och latens för att utföra beteenden som observerats när nötkreatur är i Open Field Test.
Figur 1: Tredimensionell representation av Bovinn nolllabyrinten. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2: Tredimensionell representation av arenan för Open Field Test, Pen Score och Startle Test. Maroon cirklar indikerar placering av paraplyer för Startle Test bara. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 3: Relationer mellan utgångshastighet, pennpoäng, rännapoäng och produktivitet i Bos indicus påverkade styr (n = 32). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 4: Representativ klusteranalys av beteendemässiga reaktioner hos nötkreatur på en mängd olika rädsla tester. I den här siffran utvärderades antalet steg som utfördes under Bovinn noll maze (BZM), det individuella startletestet, open field test (OFT) och gruppstarttestet med rännanspoäng, penpoäng, utgångshastighet och genomsnittlig daglig vinst. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Supplemental Material 1: Djur beter sig på de olika poängen som beskrivs i manuskriptet. Klicka här för att se den här filen (Högerklicka för att ladda ner).
Supplemental Material 2: Time-lapse video för att bygga noll labyrint. Klicka här för att se den här filen (Högerklicka för att ladda ner).
Discussion
Exit Velocity och ränna Betyg
Ev och CS utvärderas båda medan djuret bearbetas genom en hanteringsränna. Även om nötkreatur beteende för både EV och CS kvantifieras under samma scenario, beteendemässiga svar på dessa två tester är inte relaterade24. Detta tyder på att det scenario där ev (t.ex. att fly från återhållsamhet) och CS (t.ex. varaktig återhållsamhet) bedöms på olika sätt av nötkreatur och därefter utvärdera olika emotionella system. EV utvärderar beteendet hos nötkreatur som de flyr från återhållsamhet och är därför tänkt att utvärdera FEAR systemet medan CS kan utvärdera RAGE. CS utvärderar beteendet hos nötkreatur samtidigt som den hålls tillbaka i hanteringsrännan (tabell 2), och kan därför vara en bra proxy för RAGE känslomässiga systemet.
Omfattande forskning har bedrivits om förhållandet mellan EV och produktion, hälsa och beteendemässiga egenskaper. Medan EV kan påverkas av ett djurs tidigare erfarenheter, kan detta objektiva mått vara effektivt för att kvantifiera FEAR-systemet, eftersom betydande samband mellan EV och hälsa, produktivitet, avel och beteende har identifierats. Nötkreatur med snabbare EV har minskat tillväxttakten14,dålig slaktkropp kvalitet11,,25,nedsatt immunförsvar20,och högre kortisolnivåer under hantering10. Denna mätning kan ge information om beteende i hempennan, eftersom EV är positivt korrelerad med steg räknas i hem penna13. Ur ett djurhanteringsperspektiv, nötkreatur med snabbare EV är svårare att hantera, utgör större risk för djur chefer, och kan påverka beteendet hos besättningen-kompisar. Medan EV kan vara ett bra mått för att utvärdera RÄDSLA, mäter det inte alla känslomässiga system. Därför krävs ytterligare tester för att utvärdera alla de emotionella system som påverkar produktion och välfärd.
Penna Betyg
PS utvärderar subjektivt boskapens vilja att kontaktas av en människa (tabell 3) och kan vara användbart vid utvärderingen av PANIC-systemet. Emellertid har PS kritiserats för brist av objectivity, därför att olika utvärderare kan ha olika tolkningar av uppförande, och flera subjektiva utvärderingar har led från dålig inter-rater pålitlighet26.
Startle Test
Ångest är högt utvecklats i alla bytesarter. Höga nivåer av rädsla hjälpa till att skydda djuret från smärta och aktiverar sympatho-adrenal och hypotalamus-hypofys-adrenal axlar som en del av kampen eller flykt och stress svar på en upplevd fara. Startletestet utvärderar ett djurs svar på plötsliga, nya stimuli, och har identifierats som en effektiv mätning för att identifiera beteendemässiga skillnader mellan olika genetiska stammar av svin27. Startletestet kan vara effektivt vid utvärdering av känsligheten och reaktiviteten hos sympatho-adrenal-systemet, som har produktionsrelevanta konsekvenser när det aktiveras och kan ge insikt i FEAR-systemet.
Öppna fälttest
OFT är det vanligaste testet. OFT var ursprungligen utformad för att utvärdera enskilda djur djärvhet, eller vilja att komma in i en öppen arena, en miljö som kan uppfattas som farlig och riskabelt för djurets överlevnad. OFT har validerats för arter som instinktivt söker skydd och undvika öppna ytor, såsom gnagare, kycklingar och kalkoner16.
Nötkreatur utvecklats för att leva i öppna fält, alltså OFT kan inte framkalla beteendemässiga och fysiologiska reaktioner i samband med rädsla och kan vara bättre lämpade att utvärdera social isolering (PANIK / SORG) eller prospektering (SÖKER). Vidare utvärderar OFT enskilda djur, och eftersom nötkreatur är sällskapliga flockdjur, kan erfarenheten av OFT framkalla en annan känslomässig reaktion än rädsla. OFT saknar en stark korrelation med andra FEAR-tester och resultaten är svåra att tolka (dvs. många faktorer kan leda till samma aktivitet). Därför rekommenderas OFT inte som ett allmänt FEAR-test för nötkreatur16 och får inte ge en heltäckande förståelse av FEAR-systemen hos nötkreatur. OFT kan dock vara ett användbart verktyg för att kvantifiera antingen PANIC eller SEEKING-systemen hos nötkreatur.
SEEKING-systemet är nödvändigt för att djuren ska kunna få de resurser som behövs för att överleva. Höga SEEKING nivåer provocera intensiv, ihållande entusiastisk utforskning, aptitretande och föregripande spänning, och lärande. Detta system kan resultera i framåt förflyttning som djuret är motiverat att utforska sin omgivning. SÖKER kan spela en roll i både positiva och negativa känslor; positiv söker kan framkalla en känsla av syfte medan negativa söker kan resultera i beteenden i samband med säkerhet28. Kor som tillbringade mer tid att utforska och utforskade en större del av intervallet (t.ex. starkare aktivering av SÖKER) åt snabbare medan i fångenskap, hade kalvar med tyngre avvänjning vikter, högre kortisol koncentrationer under förlossningen, och kortare postpartum intervall till estrus29. Därför kan SEEKING-systemet få produktions- och välfärdskonsekvenser. Identifiera djur med hög aktivering av SÖKER systemet kan vara mer framgångsrik i omfattande olika miljöer där individuella och reproduktiva lämplighet är beroende av djurets förmåga att hitta resurser och skydd. Djur med hög aktivering av SEEKING-systemet kan dock uppleva högre nivåer av stress och frustration under inneslutning.
Nötkreatur Noll Maze
Vanliga tester inom biomedicinsk forskning som är utformade för att utvärdera effekten av ångestdämpande och anti-depressiva läkemedelsutveckling hos gnagare är den förhöjda plus labyrinten (EPM) och den förhöjda nolllabyrinten (EZM)30. Dessa tester utnyttja instinktiva beteende gnagare och dess naturliga benägenhet för mörka, slutna platser för att kvantifiera deras vilja att utforska miljöer som skulle vara till sin natur rädd eller framkalla ångest. Mått från dessa tester kan inkludera latensen att lämna den mörka armen av labyrinten, varaktighet av tid i den öppna och slutna armar i labyrinten, och antalet övergångar mellan de två miljöerna under testperioden samt beteendet hos djuret (t.ex. vocalization, urinering, avföring, flyktförsök) under testet31.
EPM och EZM är båda väl validerade tester för att kvantifiera RÄDSLA /ÅNGEST hos gnagare15,31. Ett modifierat EPM har använts för att kvantifiera FEAR-svaret hos svin32 men har inte använts i idisslare. EPM har dock kritiserats för sin tvetydighet tolkning om beteende i den centrala torget i labyrinten. Därför har EZM utformats för att utvärdera samma mått som EPM men tillåter oavbruten utforskning utan tvetydighet. När du identifierar ett test för att utvärdera RÄDSLA / ÅNGEST och söker hos nötkreatur, ezm var en logisk modell. EZM bidrar till boskapens naturliga beteende, eftersom de instinktivt rör sig i cirkulära mönster och har en benägenhet att återvända till de områden från vilka de kom.
Genom att tillämpa principer som liknar EZM med en invers av tolkning, en Bovin Zero Maze33 har utvecklats för att utvärdera rädsla, panik / sorg, och söker system hos nötkreatur. Nötkreatur utvecklats för att leva i öppna utrymmen; Därför kommer nötkreatur med minskad aktivering av FEAR och PANIC / GRIEF system vara mer villiga att spendera tid i de öppna delarna av BZM än de mörka delarna av labyrinten, kommer att vara mindre benägna att komma in i den slutna delar av labyrinten, och kommer att utföra fler flyktförsök.
Kvantifiera boskap beteende över flera utvärderingar kan identifiera komplexa känslomässiga relationer som kan ha ekonomisk betydelse, är lätta att mäta, och kan ingå i avel urval insatser. De känslomässiga kretsarna i PLAY, LUST och CARE utvärderades inte i denna studie.
Disclosures
Författarna har inget att avslöja.
Acknowledgments
Vi är tacksamma mot studenterna i Animal Behavior and Welfare Laboratory vid Texas A & M University för deras hjälp med avkodning videoinspelningar av boskap beteende och personalen vid Animal Science Teaching and Research Center för deras hjälp med detta projekt. Detta projekt stöddes av 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).
