Summary
Her presenterer vi en protokoll for å gjennomføre en rekke atferdstester hos storfe som er designet for å evaluere følelser. Et batteri av atferdstester (åpen felttest, startletest, storfe null labyrint, utgangshastighet, pennscore og chute score) ble utført for å evaluere ulike komponenter av dyretemperament.
Abstract
Dyretemperament et komplekst og har implikasjoner for produktivitet og økonomisk lønnsomhet. Kvantifisere et dyrs respons på ulike stimuli kan lette avlsvalg og identifisere dyr som er bedre egnet til spesifikke forvaltningsstrategier. Flere tester er utviklet for å evaluere storfe temperament (f.eks exit hastighet, chute score, penn score, åpen felttest, startle test, storfe null labyrint), men hver av disse testene evaluerer dyrets svar på forskjellige stimuli (f.eks isolasjon, nytt miljø, startle, vilje til å gå inn i et lukket område). Storfe temperament har blitt observert å være relativt stabil over tid. Evalueringen av temperament har imidlertid potensial til å bli påvirket av nåværende forhold, tidligere erfaringer og observatørbias. Mange av disse temperamentstestene har blitt feilaktig kategorisert som frykttester og har også blitt kritisert for å være subjektive. Dette papiret gir et rammeverk for standardisering atferdstester for storfe og antyder at disse ulike evalueringene vurderer ulike aspekter av dyrets generelle temperament.
Introduction
Animal temperament har vært knyttet til atferdsegenskaper som utforskende atferd og dristighet1,2 og kan vise konsistenser over tid og på tvers av sammenhenger3,4. Temperament består imidlertid av flere emosjonelle systemer som arbeider sammen. Dyr opplever fysiske og psykiske stressfaktorer, og det er utfordrende å evaluere den følelsesmessige responsen på begge typer. Emosjonell tilstand kan påvirke hvordan dyr oppfatter stimuli (f.eks kognitiv bias), og er en kritisk del av dyrevelferd5. Å forstå hvordan en person vil oppføre seg som svar på psykologiske stressfaktorer (f.eks. commingling, avvenning, endring i lagermann) vil gi dyreforvaltere flere utvalgskriterier når man identifiserer dyr som har ferdigheter til å takle psykologiske stressfaktorer.
Følelser styres av syv kjerneaffektive systemer i hjernen (Tabell 1)6. Disse systemene inkluderer fire som kontrollerer positive følelser: 1) SØKER (leting), 2) LUST (seksuell spenning), 3) CARE (næring), og 4) PLAY (sosial glede). Tre systemer kontrollerer negative følelser 1) FRYKT (angst), 2) RASERI (sinne), og 3) PANIKK / SORG (separasjonsnød). Disse affektive systemene kan være arvelige7, påvirke lønnsomheten, og er en kritisk del av dyrevelferd.
Et batteri av tester er utviklet for å evaluere storfe temperament (f.eks exit hastighet, chute score). Evalueringen av temperament har imidlertid potensial til å bli påvirket av nåværende forhold, tidligere erfaringer og observatørbias. Mens mange av disse atferdsevalueringene ofte omtales som frykttester, kan de kvantifisere forskjellige følelsesmessige komponenter av annet temperament enn FEAR. I tillegg gjør variasjonen i hvordan disse testene er gjennomført, sammenligninger på tvers av ulike evalueringer utfordrende. Dermed er det behov for å forstå relasjonene mellom disse atferdsevalueringene, samt ha en standardisert protokoll for disse temperamentsevalueringene.
Målet med denne artikkelen er å visuelt dokumentere de forskjellige frykttestene som brukes for storfe; presentere typen data som ble generert fra disse forskjellige testene; evaluere repeterbarheten, gyldigheten og påliteligheten til disse testene; demonstrere hvordan man evaluerer relasjonene mellom atferden som er tatt opp fra disse testene; og foreslå hvilken emosjonell krets som kan evalueres med hver test.
Protocol
Alle metoder beskrevet her har blitt godkjent av Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) av Texas A&M University (IACUC2016-0356).
1. Dyr og bolig
- Hus yearling 1/4 Bos indicus x 3/4 Bos taurus styrer (n = 32) fra samme flokk i to drylot penner (n = 16 styrer / penn) i 7 dager før teststart. I begynnelsen av studien veide styrene 270,9 ± 14,8 kg og ble matet samme standard voksende rasjon gjennom hele studien.
- Visuelt evaluere styrer daglig som en del av rutinemessig husdyrhold praksis. Ingen styrer fikk medisinsk behandling gjennom hele studien.
2. Beskrivelse av testene
- Test 1: Utgangshastighet
- Plasser elektroniske tidtakere foran en håndteringssjakt slik at avstanden mellom start- og stopppunktene er 1,8 m. Disse tidtakere er designet for å starte timing når dyret bryter den første elektroniske strålen og stopper når dyret bryter den andre elektroniske strålen.
- Flytt storfe gjennom håndteringsanlegget.
- Fang hvert dyr i forspranget på sjakten og hold den behersket i 10 s.
- Etter 10 s, slipp dyret fra headgate.
- Med den elektroniske timeren registrerer du tiden det tar for dyret å krysse 1,8 m fra sjakten.
- Beregn dyrets hastighet når den forlater sjakten ved å dele 1,8 m innen det tok for dyret å krysse 1,8 m etter frigjøring fra headgate og renne.
MERK: Andre publikasjoner har brukt denne datainnsamlingsstrategien8,,9,,10,11.
- Test 2: Chute score
- Flytt kveget gjennom håndteringsanlegget.
- Fang hvert dyr i forspranget på sjakten i 10 s uten å påføre press på kroppen.
- Be noen observere storfe for 10 s og tildele hvert dyr en score i henhold til 2019 Beef Improvement Federation Retningslinjer for Uniform Beef Improvement Programs 9th Edition (Tabell 2) basert på sin oppførsel mens de er behersket.
- Etter 10 s, slipp dyret fra forspranget og sjakten.
MERK: Andre publikasjoner har brukt denne datainnsamlingsstrategien12,,13,14.
- Test 3: Penn score
- Plasser en gruppe på fem storfe i en penn (7,3 m W x 7,3 m L x 2,4 m H).
- Ha en enkelt menneskelig observatør som er ukjent for storfe inn i pennen til fots og lukke porten etter å ha kommet inn i pennen.
- Be observatøren ta to skritt mot gruppen av storfe.
- Observer visuelt hvert dyrs oppførsel som svar på observatøren.
- Innen 30 s av å skrive inn pennen, tildele hvert dyr en score i henhold til 2019 Beef Improvement Federation Retningslinjer for Uniform Beef Improvement Programs 9th Edition(Tabell 3).
- Rengjør testarenaen fra urin og avføring mellom grupper av dyr.
MERK: Andre publikasjoner som har brukt denne datainnsamlingsstrategien10,11.
- Test 4: Storfe null labyrint
- Bygg en storfe Zero Maze (BZM).
- Bruk storfepaneler til å lage et sirkulært spor 1,6 m bredt, med de indre og ytre diametere som måler henholdsvis 6,6 m og 8,2 m (figur 1).
- Del BZM i fire kvadranter av samme lengde med to motstridende åpne kvadranter og to motstridende lukkede kvadranter hvor panelene er dekket med skyggeklut og skyggekluten strekkes over de indre og ytre ringene i labyrinten for å lage et tak over de lukkede delene av labyrinten.
- Hvis testen utføres utendørs, for å minimere variasjon på grunn av skygger, orientere BZM slik at de lukkede delene av labyrinten står overfor nord og sør og gjennomføre tester på omtrent middag hver testdag.
- Monter et videokamera(er) for å fange opp hele arenaen. Slå på kameraet og begynn å ta opp.
- Ved hjelp av lav stresshåndteringspraksis, flytt et enkelt dyr inn i en åpen del av labyrinten, og la dyret utforske arenaen i 10 min.
- På slutten av 10 min observasjonsperioden, returner dyret til sin hjemmepenn.
- Rengjør testarenaen fra urin og avføring mellom dyr.
- Dekode videoopptakene for hyppighet og ventetid av trinn, rømningsforsøk, spark, vannlanasjoner, avføring, vokaliseringer, stående anfall, varighet av tid brukt stående, varighet av tid brukt på å gå, ventetid for å gå inn i lukkede områder, antall ganger dyret kommer inn i lukkede områder, tid i lukkede / åpne deler, antall overganger mellom åpne / lukkede armer. Beregninger ble identifisert basert på tidligere publisert arbeid15.
- Bygg en storfe Zero Maze (BZM).
- Test 5: Individuell starttest og gruppestarttesten
- Konstruer en arena (7,3 m W x 7,3 m L x 2,4 m H) som har en solid, jevn bakkeoverflate fri for vegetasjon eller gjødsel, og to lukkede paraplyer i motsatte ender av arenaen (Figur 2). Paraplyene skal utformes slik at de åpner plutselig ved å trykke på en knapp.
- Sørg for at sidene av arenaen er solide eller dekket med kryssfiner eller skyggeklut for å sikre at dyret ikke kan se utenfor arenaen.
- Klipp et hull på omtrent storfe hodehøyde på motsatte sider av arenaen for paraplyen å trenge gjennom.
- Monter et videokamera(er) for å fange opp hele arenaen. Slå på videokameraet og begynn å ta opp.
- Ved hjelp av lav stresshåndteringspraksis flytter du et enkelt dyr inn i testarenaen. For gruppen starttest innføre en liten gruppe på ca fire dyr.
- Etter at dyret(e) har vært i arenaen i 60-tallet, åpner du de to paraplyene samtidig.
- La dyret(e) ligge i arenaen i 4 min etter at paraplyene har åpnet.
- Rengjør testarenaen fra urin og avføring mellom tester.
- Dekode videoopptakene for hyppigheten og ventetiden av trinn, rømningsforsøk, berøre paraplyer, spark, urinations, avføring, vokaliseringer, stående anfall, varighet av tid brukt stående, trinn i de første 60 s av testing, og trinn i 60-tallet etter paraplyene ble åpnet for hvert dyr. Beregninger ble identifisert basert på tidligere publisert arbeid16.
- Konstruer en arena (7,3 m W x 7,3 m L x 2,4 m H) som har en solid, jevn bakkeoverflate fri for vegetasjon eller gjødsel, og to lukkede paraplyer i motsatte ender av arenaen (Figur 2). Paraplyene skal utformes slik at de åpner plutselig ved å trykke på en knapp.
- Test 6: Åpen felttest
- Konstruer en firkantet arena (7,3 m W x 7,3 m L x 2,4 m H) som har en solid, jevn bakkeoverflate fri for vegetasjon eller gjødsel. Sidene av arenaen skal være solid eller dekket med kryssfiner eller skyggeklut for å sikre at dyret ikke kan se utenfor arenaen.
- Monter et videokamera(er) for å fange opp hele arenaen. Slå på videokameraet(e) og begynn å ta opp.
- Ved hjelp av lav stresshåndteringspraksis flytter du et enkelt dyr til midten av en solid sideside, åpen felttestarena.
- La dyret stå i arenaen i 10 min.
- Etter 10 minutter, returner dyret til sin hjemmepenn.
- Rengjør testarenaen fra urin og avføring mellom dyr.
- Dekode videoopptakene for hyppigheten og ventetiden til første trinn, rømningsforsøk, spark, vannlating, avføring, vokalisering, stående anfall, varighet av tid brukt stående, varighet av å gå, antall skritt tatt, antall skritt tatt i løpet av de første 60 s av testing. Beregninger ble identifisert basert på tidligere publisert arbeid17,18,19.
3. Statistisk analyse
- Evaluer inter- og intra-test repeterbarhet ved hjelp av en Pearsons Korrelasjon (PROC CORR) og pålitelighet beregnet ved hjelp av Cronbachs alfa (PROC CORR). Utfør en gyldighet av responsvariabler med hensyn til gjennomsnittlig daglig gevinst (ADG) ved hjelp av en regresjonsanalyse (PROC REG).
- Når du har standardisert variablene (PROC STANDARD), bruker du en cluster analysis (PROC VARCLUS) til å identifisere relasjoner mellom variabler fra og mellom ulike tester. Mange av disse variablene kan regressed mot produksjonsberegninger for å identifisere produksjonsrelevante relasjoner mellom storfe atferd under disse testene og produktiviteten.
Representative Results
Bruken av disse resultatene kan bidra til å karakterisere atferdsmessig ansvarlighet av storfe til ulike typer stimuli, og denne informasjonen kan påvirke individuelloppbevaring og avl valgbeslutninger. Generelt bør disse testene utføres når dyrene er unge for å minimere virkningen av tidligere erfaring på deres oppførsel20. Forholdet mellom disse ulike atferdstestene kan være prediktive for atferd i andre tester og med dyrets produktivitet. Repeterbarheten av disse testene varierer også, da noen tester er relativt konsekvente over tid, mens andre tester ikke er.
For hver test vil vi presentere repeterbarheten, gyldigheten og påliteligheten for beregningene som samles inn i den spesifikke testen. Vi vil skissere fordeler og ulemper til hver test som vi ser dem og diskutere hva emosjonell krets kan evalueres. Vi vil da presentere en eksempelprinsippkomponentanalyse på antall trinn som utføres på tvers av alle tester.
Utgangshastighet (EV)
EV kan reduseres noe etter hvert som dyr blir eldre, men vil holde seg relativt stabil9,,10,21. Det var høy repeterbarhet (R = 0,72; p < 0,0001) og gyldigheten med forhold til ADG var avhengig av omstendighetene (R2 = 0,12, p = 0,03). Påliteligheten var uakseptabel (ICC = 0,41). EV-testen har en kort testtid, en objektiv responsvariabel, er repeterbar og gyldig, men krever utstyrsinvesteringer, kan påvirkes av håndteringsanlegget og evaluatorens tidligere erfaring, og har dårlig pålitelighet.
Emosjonell krets: FRYKT
Penn score (PS)
PS hadde lav repeterbarhet (R = 0,35; p = 0,05) og dens gyldighet med forhold til ADG var avhengig av omstendighetene (R2 = 0,12, p = 0,03). Påliteligheten var uakseptabel (ICC = 0,33). PS-testen har kort testtid og flere dyr kan evalueres samtidig. Det er imidlertid subjektivt. Det kan påvirkes av tidligere negative erfaringer til å bli håndtert av mennesker. Det kan påvirkes av utseendet og kroppsspråket til evaluatoren og er risikabelt for evaluatoren. Det er lav repeterbarhet og pålitelighet.
Emosjonell krets: PANIKK
Chute Score (CS)
CS hadde liten repeterbarhet (R = 0,15, p = 0,42) og dens gyldighet med forhold til ADG var usannsynlig å være nyttig (R2 = -0,03, p = 0,67). Påliteligheten var dårlig (ICC = 0,60). CS har en kort testtid (10 s/ dyr), men det er en subjektiv responsvariabel. Det kan påvirkes av utstyr/infrastruktur og evaluatorens tidligere erfaring. Hvis hydraulikker er for stramt, kan det føre til en vokalisering og endre mengden av headgate trekking. Tidligere negative erfaringer med anlegget kan kunstig blåse opp poengsummene. Etter hvert som dyrene blir eldre eller tyngre, vil poengsummene reduseres.
Emosjonell krets: RASERI
Relasjoner mellom EV, PS, CS og ADG
Figur 3 illustrerer relasjonene mellom disse fire variablene. Etter hvert som ADG økte, økte EV (FEAR; R = -0,41; p = 0,02) og PS (PANIKK; R = -0,42; p = 0,02) redusert. Det ble ikke observert noen sammenheng mellom ADG og CS (RAGE). Det ble observert et positivt forhold (R = 0,45; p = 0,01) mellom PS (PANIC) og EV (FEAR). Det ble ikke observert noen sammenheng mellom CS (RAGE) og EV eller mellom CS (RAGE) og PS (PANIC).
Storfe Null Labyrint (BZM)
Atferdsresponser mens du er i BZM (SEEKING, PANIC) presenteres i tabell 4. Fordi denne testen ikke kan gjentas22, kan storfe atferd under gjentatt testing ikke være en nøyaktig indikator på storfe ansvarlighet til en umiddelbar stimulans, men det kan være mer indikativ for en kjerne affektiv tilstand (f.eks angst).
En rekke trinn hadde høy repeterbarhet (R = 0,71, p = 0,005). Antallstående kamper (R = -0,61) og ventetid til den første stående kampen (R = 0,61) var gyldige beregninger for EV under bare den første testen. Den totale tiden som ble stående under den første testen var en gyldig beregning for ADG. Flere trinn hadde uakseptabel pålitelighet (ICC = 0,42). BZM har flere repeterbare trinn. Varigheten av tiden brukt stående er en gyldig beregning for ADG og stående atferd kan være en proxy for EV og ADG. Et bredt spekter av variabler evalueres. Storfe atferd observeres uten menneskelig interferens. Svarberegninger er objektive. Det er imidlertid ressurs, tid og arbeidskrevende å konstruere labyrinten og gjennomføre testen (10 min / dyr for testing bare), og det krever videodekoding.
Emosjonell krets: SØKER, PANIKK
Individuell starttest
Selv om startletesten kan gjentas, vil storfe oppføre seg annerledes under startletesten når de evalueres individuelt sammenlignet med når de er i en gruppe23. Under den individuelle startle testen, kan storfe oppleve isolasjon stress; Derfor kan aktiveringen av PANIC- og SEEKING-systemene overstyre enhver FEAR-systemaktivering. Antall trinn (R = 0,62, p = 0,0008) og antall trinn innenfor de første 60 s etter at paraplyen åpnes (R = 0,60, p = 0,001) hadde moderat repeterbarhet. Gyldigheten med hensyn til ADG var usannsynlig å være en nyttig (R2 = 0,07) indikator på ADG. Flere trinn (ICC = -0,06) for hele testperioden hadde uakseptabel pålitelighet. Antall trinn innenfor de første 60-ene etter at paraplyen åpnes (ICC = 0,70) hadde imidlertid akseptabel pålitelighet.
Den individuelle starttest har flere beregninger som er repeterbare og pålitelige, og et bredt spekter av variabler evalueres. Storfe atferd observeres uten menneskelig interferens. Svarberegninger er objektive. Det er imidlertid ressurs, tid og arbeidskrevende å konstruere labyrinten og gjennomføre testen (5 min / dyr utelukkende for testing). Det krever videodekoding og kan bli forvirret av isolasjonstress.
Emosjonell krets for individuell starttest: PANIKK, SØKER
Emosjonell krets for gruppestarttest: FRYKT
Åpne felttest
Antall trinn (R = 0,67, P = 0,0001) hadde moderat repeterbarhet. Gyldigheten med forhold til ADG er kompromittert fordi flere trinn (R2 = 0,03) er usannsynlig å være nyttig. En rekke trinn (ICC = 0,26) hadde uakseptabel pålitelighet. Den åpne felttesten har et bredt spekter av variabler evaluert. Noen trinn under testen kan gjentas. Storfe atferd observeres uten menneskelig interferens. Svarberegninger er objektive. Det er imidlertid ressurs, tid og arbeidskrevende å konstruere labyrinten og gjennomføre testen (10 min / dyr utelukkende for testing), og det krever videodekoding.
Emosjonell krets: PANIKK, SØKER
Multivariate analyser
Klyngeanalyser identifiserte tre primære klynger (FEAR, RAGE og PANIC/SEEKING) i dataene (Figur 4). Antall trinn i gruppestarttesten (FEAR) gruppert med ADG og EV (FEAR). Antall trinn i BZM (PANIC/SEEKING), OFT (PANIC/SEEKING) og Individuell starttest (PANIC/SEEKING) gruppert sammen. CS (RAGE) klynget ikke med noen av de andre variablene.
| Følelsesmessig system | Atferdstest foreslått for å oppdage systemaktivering |
| Søker | åpen felttest, ny objekttest, storfe null labyrint, pennscore |
| Begjær | libido evaluering |
| Omsorg | mors atferd, nød rundt avvenning |
| Spille | Tbd |
| Frykt | starttest, utgangshastighet |
| Raseri | chute score, avkom beskyttelse |
| PANIKK/SORG | sosial isolasjon test, storfe null labyrint, penn score |
Tabell 1: Atferdsevalueringer som kan identifisere aktiveringen av ulike følelsesmessige systemer i hjernen.
| Score | Etiketten | Beskrivelse |
| 1 | Føyelig | Mild disposisjon. Forsiktig og lett håndtert. Står og beveger seg sakte under behandlingen. Uforstyrret, avgjort, noe kjedelig. Trekker ikke i forsegl når den er i sjakten. Utganger chute rolig |
| 2 | Rastløs | Roligere enn gjennomsnittet, men kan være sta under behandlingen. Kan prøve å rygge ut av sjakten eller trekke tilbake på headgate. Litt knips av halen. Avslutter sjakten umiddelbart. |
| 3 | Nervøs | Typisk temperament er håndterbart, men nervøst og utålmodig. En moderat mengde sliter, bevegelse og hale flicking. Gjentatt trykking og trekkhode. Utganger rennet raskt. |
| 4 | Flygende (vill) | Jumpy og ute av kontroll, quivers og sliter voldsomt. Kan bellow og skum på munnen. Febrilsk kjører gjerdelinje og kan hoppe når skrevet individuelt. Viser lang flyavstand og utganger renne vilt. |
| 5 | Aggressiv | Kan være lik Score 4, men med ekstra aggressiv oppførsel, frykt, ekstrem agitasjon, og kontinuerlig bevegelse som kan omfatte hopping og bellowing mens du er i sjakten. Utganger chute febrilsk og kan vise angrep atferd når håndteres alene. |
| 6 | Veldig aggressiv | Ekstremt aggressivt temperament. Thrashes om eller angriper vilt når begrenset i små, trange steder. Uttalt angrepsatferd. |
Tabell 2: Beskrivelse av storfe atferd som evaluert for Chute Scores (Beef Improvement Federation).
| Score | Etiketten | Beskrivelse |
| 1 | Ikke-aggressiv (føyelig) | Går sakte, kan nærmet seg tett av mennesker, ikke begeistret av mennesker eller fasiliteter |
| 2 | Litt aggressiv | Går langs gjerder, vil stå i hjørnet hvis mennesker holder seg unna, kan tempo gjerde |
| 3 | Moderat aggressiv | Går langs gjerder, hodet opp og vil kjøre hvis mennesker beveger seg nærmere, stopper før du treffer porter og gjerder, unngår mennesker |
| 4 | Aggressiv | Runs, forblir på baksiden av gruppen, hodet høyt og veldig klar over mennesker, kan kjøre inn gjerder og porter selv med litt avstand, vil trolig kjøre inn gjerder hvis alene i penn |
| 5 | Veldig aggressiv | Spent, løper inn i gjerder, kjører over mennesker og alt annet i veien, "gal" |
Tabell 3: Beskrivelse av storfe atferd som evaluert for Pen Score (Beef Improvement Federation).
| Hyppigheten av atferdsytelse | Gjennomsnitt ± SEM | Maks-min |
| Trinn (antall) | 244,11 ± 29,19 | 594 - 34 |
| Escape forsøk (antall) | 9 ± 1,48 | 29 - 0 |
| Spark (antall) | 8,67 ± 1,17 | 25 - 1 |
| Urinations (antall) | 0,32 ± 0,13 | 3 - 0 |
| Avføring (antall) | 1 ± 0,29 | 6 - 0 |
| Vokaliseringer (antall) | 0,96 ± 0,3 | 6 - 0 |
| Stående kamper (antall) | 10,61 ± 1,06 | 25 - 0 |
| Varighet av tid brukt stående (er) | 200,23 ± 22,59 | 456.32 - 0 |
| Trinn (antall) i løpet av de første 60 sekundene med testing | 32,18 ± 5,31 | 106 - 0 |
| Ventetid for å utføre atferd etter å ha kommet inn i Bovine Zero Maze | Gjennomsnitt ± SEM | Maks-min |
| Ventetid til første trinn (er) | 18,32 ± 8,36 | 228.7 - 0.03 |
| Ventetid til første rømningsforsøk (er) | 165,67 ± 38,31 | 600 - 1.6 |
| Latnecy til første retningsendring (er) | 76,05 ± 14,43 | 290.96 - 2.87 |
| Ventetid til første vannlating (er) | 520,31 ± 31,64 | 600 - 42.3 |
| Ventetid til første avføring (er) | 325,63 ± 52,13 | 600 - 0 |
| Ventetid til første vokalisering (er) | 437,03 ± 45,69 | 600 - 1.7 |
| Ventetid til første stående kamp (er) | 68,72 ± 23,6 | 600 - 0.54 |
Tabell 4: Frekvens og ventetid for å utføre atferd observert mens storfe er i Storfe Zero Maze.
| Individuell starttest | Gruppe Startle Test | |||
| Hyppigheten av atferd under test | Gjennomsnitt ± SEM | Maks-min | Gjennomsnitt ± SEM | Maks-min |
| Tid der paraplyer åpner | 63,27 ± 0,35 | 68.34 - 60.09 | 61,2 ± 0,08 | 62.16 - 60.33 |
| Trinn (antall) | 318,5 ± 37,52 | 948 - 65 | 126,72 ± 12,68 | 312 - 25 |
| Escape forsøk (antall) | 0 ± 0 | 0 - 0 | 0 ± 0 | 0 - 0 |
| Berører paraply (antall) | 2,27 ± 0,53 | 11 - 0 | 0,03 ± 0,03 | 1 - 0 |
| Spark (antall) | 0,16 ± 0,09 | 3 - 0 | 0 ± 0 | 0 - 0 |
| Urinations (antall) | 0,19 ± 0,07 | 1 - 0 | 0,13 ± 0,07 | 2 - 0 |
| Avføring (antall) | 0,72 ± 0,12 | 3 - 0 | 0,72 ± 0,15 | 3 - 0 |
| Vokaliseringer (antall) | 0,44 ± 0,29 | 10 - 0 | 0,03 ± 0,03 | 1 - 0 |
| Stående kamper (antall) | 7,91 ± 0,56 | 15 - 0 | 8,66 ± 0,52 | 14 - 3 |
| Varighet stående (sonds) | 140,87 ± 13,77 | 316.25 - 0 | 188,94 ± 9,91 | 299 - 64.74 |
| Trinn i de første 60 sekundene av testing (antall) | 62,44 ± 8,92 | 248 - 6 | 33,84 ± 3,11 | 81 - 6 |
| Trinn i 60 sekunder etter paraplyer åpnet (count) | 72,52 ± 10,1 | 295 - 6 | 27,09 ± 3,76 | 92 - 0 |
| Individuell starttest | Gruppe Startle Test | |||
| Ventetid for å utføre virkemåter | Gjennomsnitt ± SEM | Maks-min | Gjennomsnitt ± SEM | Maks-min |
| Ventetid til første trinn (er) | 4,14 ± 1,46 | 36.98 - 0.11 | 2,61 ± 0,88 | 28.65 - 0.11 |
| Ventetid til første rømningsforsøk (er) | - | - | - | - |
| Ventetid til første paraplyberøring (er) | 94,79 ± 14,74 | 282.84 - 11.64 | 157,76 ± 157,76 | 157.76 - 157.755 |
| Ventetid til første spark (er) | 137,29 ± 16,78 | 167.2 - 93.47 | - | - |
| Ventetid til første vannlating (er) | 135,47 ± 38,38 | 293.79 - 29.74 | 52,87 ± 9,39 | 69.66 - 37.17 |
| Ventetid til første avføring (er) | 104,18 ± 23 | 271.98 - 3.35 | 62,44 ± 13,74 | 196.76 - 15.11 |
| Ventetid til første vokalisering (er) | 67,32 ± 41,27 | 226.89 - 3.83 | 68,15 ± 0,00 | 68.15 - 68.15 |
| Ventetid til første stående kamp (er) | 26,52 ± 7,1 | 193.48 - 0.44 | 11,43 ± 1,76 | 45.4 - 1.12 |
| Ventetid til første trinn etter at paraplyen åpnes (er) | 63,2 ± 1,77 | 84.19 - 6.36 | 65,94 ± 5,09 | 167.34 - 6.96 |
| Ventetid til første rømningsforsøk etter paraply åpen (er) | - | - | - | - |
| Ventetid til første innslag av paraplyen etter paraplyene åpne (er) | 110,2 ± 16,38 | 282.84 - 11.64 | - | 157.76 – 0 |
| Ventetid til første spark etter paraplyåpner (er) | 137,29 ± 16,78 | 167.2 - 93.47 | - | - |
| Ventetid til første vannlating etter paraplyåpnes (er) | 152,34 ± 40,79 | 293.79 - 29.74 | 67,94 ± 1,72 | 69.66 - 66.21 |
| Ventetid til første avføring etter paraplyåpner (er) | 160,57 ± 26,49 | 271.98 – 1 | 90,03 ± 21,26 | 196.76 - 17.39 |
| Ventetid til første vokalisering etter paraplyåpner (er) | 100,91 ± 44,77 | 226.89 - 11.47 | - | 68.15 – 0 |
| Ventetid til første stående kamp etter paraplyåpner (er) | 85,59 ± 10,32 | 297.33 - 1.27 | 76,91 ± 5,33 | 182.69 - 15.47 |
Tabell 5: Frekvens og ventetid for å utføre atferd observert mens storfe er i den individuelle startletesten og gruppestarttesten.
| Hyppigheten av atferd under test | Gjennomsnitt ± SEM | Maks-min |
| Trinn (antall) | 464,28 ± 42,65 | 1607 - 91 |
| Escape forsøk (antall) | 0,06 ± 0,04 | 2 - 0 |
| Spark (antall) | 0,16 ± 0,06 | 2 - 0 |
| Urinations (antall) | 0,14 ± 0,04 | 1 - 0 |
| Avføring (antall) | 0,44 ± 0,08 | 2 - 0 |
| Vokaliseringer (antall) | 1,91 ± 0,7 | 32 - 0 |
| Stående kamper (antall) | 13,75 ± 0,84 | 40 - 4 |
| Varighet av tid brukt stående (er) | 294,94 ± 17,85 | 562.98 - 48.72 |
| Trinn (antall) i løpet av de første 60 sekundene med testing | 69,36 ± 7,72 | 297 - 0 |
| Ventetid for å utføre virkemåte | Gjennomsnitt ± SEM | Maks-min |
| Ventetid til første trinn (er) | 5,9 ± 2,42 | 148.18 - 0.11 |
| Ventetid til første rømningsforsøk (er) | 357,81 ± 158,26 | 563.23 - 45.56 |
| Ventetid til første spark (er) | 355,95 ± 53,7 | 584.58 - 66.51 |
| Ventetid til første avføring (er) | 135,38 ± 31,51 | 486.29 - 1.98 |
| Ventetid til første vokalisering (er) | 162,67 ± 49,87 | 742 - 8.8 |
| Ventetid til første stående kamp (er) | 28,11 ± 6,06 | 255.97 - 0.35 |
Tabell 6: Frekvens og ventetid for å utføre atferd observert mens storfe er i Open Field Test.
Figur 1: Tredimensjonal representasjon av Storfe Zero Maze. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2: Tredimensjonal representasjon av arenaen for Åpen felttest, pennepoeng og startletest. Maroon sirkler indikerer plassering av paraplyer kun for Startle Test. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 3: Relasjoner mellom utgangshastighet, pennescore, chute score og produktivitet i Bos indicus påvirket styrer (n = 32). Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 4: Representativ klyngeanalyse av atferdsresponser fra storfe til en rekke frykttester. I dette tallet ble antall trinn utført under Bovine Zero Maze (BZM), individual startletest, Open Field Test (OFT) og Group Startle Test evaluert med Chute Score, Pen Score, Exit Velocity og Average Daily Gain. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Tilleggsmateriale 1: Dyr oppfører seg på de forskjellige poengsummene som er beskrevet i manuskriptet. Vennligst klikk her for å se denne filen (Høyreklikk for å laste ned).
Supplerende materiale 2: Time-lapse video for å konstruere null labyrinten. Vennligst klikk her for å se denne filen (Høyreklikk for å laste ned).
Discussion
Utgangshastighet og chute score
EV og CS evalueres begge mens dyret behandles gjennom en håndteringssjakt. Selv om storfe atferd for både EV og CS er kvantifisert i samme scenario, atferdsrespons er ikke relatert24. Dette tyder på at scenariet der EV (f.eks, rømmer fra tilbakeholdenhet) og CS (f.eks varig tilbakeholdenhet) vurderes kan oppfattes annerledes av storfe, og deretter vurdere ulike følelsesmessige systemer. EV evaluerer oppførselen til storfe som de rømmer fra tilbakeholdenhet og er derfor antatt å evaluere FEAR-systemet mens CS kan evaluere RASERI. CS evaluerer oppførselen til storfe mens de er behersket i håndteringssjakten (Tabell 2), og kan dermed være en god proxy for RAGE emosjonelle systemet.
Det er forsket på forholdet mellom EV og produksjon, helse og atferdstrekk. Selv om EV kan påvirkes av et dyrs tidligere erfaring, kan denne objektive målingen være effektiv for å kvantifisere FEAR-systemet, da betydelige relasjoner mellom EV og helse, produktivitet, avl og atferd er identifisert. Storfe med raskere EV har redusert vekstrater14, dårlig kvalitet11,25, redusert immunforsvar20, og høyere kortisol nivåer under håndtering10. Denne målingen kan gi informasjon om atferd i hjemmepennen, fordi EV er positivt korrelert med trinntellinger i hjemmepennen13. Fra et dyreforvaltningsperspektiv er storfe med raskere EV vanskeligere å håndtere, utgjør større risiko for dyreforvaltere, og kan påvirke oppførselen til flokkkompiser. Selv om EV kan være en god beregning for evaluering av FEAR, måler den ikke alle følelsesmessige systemer. Derfor er det nødvendig med ytterligere tester for å evaluere alle de følelsesmessige systemene som påvirker produksjon og velferd.
Penn Score
PS subjektivt evaluerer storfe vilje til å bli kontaktet av et menneske (Tabell 3) og kan være nyttig i evalueringen av PANIC-systemet. Ps har imidlertid blitt kritisert for mangel på objektivitet, fordi ulike evaluatorer kan ha forskjellige tolkninger av atferd, og flere subjektive evalueringer har lidd av dårlig inter-rater pålitelighet26.
Startle Test
Angst er høyt utviklet i alle byttedyr arter. Høye nivåer av FRYKT bidrar til å beskytte dyret mot smerte og aktiverer sympatho-adrenal og hypothalamus-hypofysen-binyreøkser som en del av kampen eller flyturen og stress respons på en oppfattet fare. Starttesten evaluerer et dyrs respons på plutselige, nye stimuli, og har blitt identifisert som en effektiv måling i å identifisere atferdsforskjeller mellom ulike genetiske stammer av griser27. Starttesten kan være effektiv i evalueringen av følsomheten og reaktiviteten til det sympatho-binyresystemet, som har produksjonsrelevante konsekvenser når den aktiveres og kan gi innsikt i FEAR-systemet.
Åpne felttest
OFT er den mest brukte testen. OFT ble opprinnelig designet for å evaluere individuell emdyrdristighet, eller vilje til å gå inn i en åpen arena, et miljø som kan oppfattes som farlig og risikabelt for dyrets overlevelse. OFT har blitt validert for arter som instinktivt søker ly og unngår åpne områder, for eksempel gnagere, kyllinger og kalkuner16.
Storfe utviklet seg til å leve i åpne felt, og derfor kan OFT ikke indusere atferdsmessige og fysiologiske reaksjoner forbundet med FEAR og kan være bedre egnet til å evaluere sosial isolasjon (PANIKK / SORG) eller leting (SØKER). Videre evaluerer OFT individuelle dyr, og fordi storfe er gregarious flokkdyr, kan opplevelsen av OFT være å fremkalle en følelsesmessig respons annet enn FEAR. OFT mangler en sterk korrelasjon med andre FEAR-tester, og resultatene er vanskelige å tolke (dvs. mange faktorer kan føre til samme aktivitet). Derfor anbefales oft ikke som en generell FEAR test for storfe16 og kan ikke gi en omfattende forståelse av FEAR-systemer i storfe. OFT kan imidlertid være et nyttig verktøy for å kvantifisere enten PANIC eller SEEKING-systemene hos storfe.
SØKER systemet er avgjørende for dyr å skaffe seg de ressursene som trengs for å overleve. Høye søkende nivåer provoserer intens, vedvarende entusiastisk utforskning, appetittvekkende og forventningsfull spenning og læring. Dette systemet kan resultere i fremover bevegelse som dyret er motivert til å utforske sine omgivelser. SØKER kan spille en rolle i både positive og negative følelser; positiv SØKER kan gi en følelse av hensikt mens negativ søker kan resultere i atferd forbundet med sikkerhet28. Kyr som brukte mer tid på å utforske og utforske en større del av området (f.eks sterkere aktivering av SEEKING) spiste raskere mens de var i fangenskap, hadde kalver med tyngre avvenningsvekter, høyere kortisolkonsentrasjoner under innesperring, og kortere postpartumintervaller for å estrus29. Derfor kan SØKER-systemet ha produksjons- og velferdsimplikasjoner. Identifisere dyr med høy aktivering av SEEKING systemet kan være mer vellykket i omfattende miljøer der individuelle og reproduktive fitness er avhengig av dyrets evne til å finne ressurser og ly. Dyr med høy aktivering av SEEKING-systemet kan imidlertid oppleve høyere nivåer av stress og frustrasjon under innesperring.
storfe null labyrint
Vanlige tester i biomedisinsk forskning som er utformet for å evaluere effekten av anti-angst og anti-depressiv legemiddelutvikling hos gnagere er forhøyet pluss labyrint (EPM) og forhøyet null labyrint (EZM)30. Disse testene utnytter gnagerens instinktive oppførsel og dens naturlige tilbøyelighet til mørke, lukkede steder for å kvantifisere sin vilje til å utforske miljøer som ville være iboende fryktinngytende eller indusere angst. Beregninger fra disse testene kan inkludere ventetiden for å forlate den mørke armen av labyrinten, varighet av tid i de åpne og lukkede armene i labyrinten, og antall overganger mellom de to miljøene i testperioden, samt oppførselen til dyret (f.eks. vokalisering, vannlating, avføring, rømningsforsøk) under testen31.
EPM og EZM er begge godt validerte tester for kvantifisering av FEAR/ANXIETY hos gnagere15,31. En modifisert EPM har blitt brukt til å kvantifisere FEAR-responsen isvine32, men har ikke blitt benyttet i drøvtyggere. EPM har imidlertid blitt kritisert for sin tvetydighet av tolkning om atferd i det sentrale torget i labyrinten. Derfor ble EZM designet for å evaluere de samme beregningene som EPM, men tillater uavbrutt utforskning uten tvetydighet. Ved identifisering av en test for å evaluere FRYKT/ANGST og SØK I storfe, var EZM en logisk modell. EZM bidrar til storfeens naturlige oppførsel, da de instinktivt beveger seg i sirkulære mønstre og har en tilbøyelighet til å vende tilbake til områdene de kom fra.
Ved å anvende prinsipper som ligner på EZM med en invers av tolkning, har en Storfe Zero Maze33 blitt utviklet for å evaluere FEAR, PANIC / GRIEF, og SEEKING systemer i storfe. Storfe utviklet seg til å leve i åpne områder; Derfor vil storfe med redusert aktivering av FEAR og PANIC / SORG-systemer være mer villige til å tilbringe tid i de åpne delene av BZM enn de mørke delene av labyrinten, vil være mindre sannsynlig å gå inn i de lukkede delene av labyrinten, og vil utføre flere rømningsforsøk.
Kvantifisere storfe atferd på tvers av flere evalueringer kan identifisere komplekse følelsesmessige relasjoner som kan ha økonomisk betydning, er lett å måle, og kan inkluderes i avl utvalg innsats. De emosjonelle kretsene til PLAY, LUST og CARE ble ikke evaluert i denne studien.
Disclosures
Forfatterne har ingenting å avsløre.
Acknowledgments
Vi er takknemlige til studentene i Animal Behavior and Welfare Laboratory ved Texas A&M University for deres hjelp til å dekode videoopptak av storfeatferd og til personellet ved Animal Science Teaching and Research Center for deres hjelp med dette prosjektet. Dette prosjektet ble støttet 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).
