Baragli P1, Paoletti E1, Gazzano A1, Bergero D2, Sighieri C.1
1
Dipartimento di Scienze Fisiologiche, Università di Pisa
2
Centro Internazionale del Cavallo “La Venaria Reale”, Druento (TO)
SUMMARY - In the last years heart rate variability is undergoing scientific word’s interests
about studying animals emotion’s in welfare researches. Heart rate variability is define like the distance between the R wave in electrocardiographic registration (measured in ms) during a define period of time. In fact, the heart rate is a result of the interaction between simphatic and parasympathic nervous activity. Aim of our study was to fit out a behavioural test to monitoring heart rate variability in relationship to behaviour in a familiar horse’s environment. Seven horses of the “Il Torrione” equine center were used. The horses were individually tested. The equipment were positioned in the box and the horse was left alone for 2 min to accustom to the new object. Then a ballon were inflated in the box and we started to register behaviour (attention and esploration) of the horse toward balloon using a webcam placed near the balloon, while a heart-rate meter (Polar RS800) register R-R peaks. Horses that showed a higher percentage duration of attention’s behaviours had a shorter RR distance (Spearman's rank correlation coefficient, r = -0,821; P = 0,028). Heart rate variability analysis in animals presents some practical problems, anyway our results show that some horse’s behaviour acting-out in response of a new environmental stimulation causes a change in some physiological parameters like R-R distance.
INTRODUZIONE - E’ stato suggerito che la Teoria della Valutazione, sviluppata in
psicologia cognitiva, possa fornire uno schema adeguato per studiare le emozioni negli animali. Questa teoria suggerisce che le emozioni derivano dalla valutazione individuale degli eventi ambientali, valutazione eseguita attraverso una serie di criteri individuali: la caratteristica intrinseca dello stimolo da valutare (comparsa improvvisa, familiarità, piacevolezza…), il suo significato in relazione ai bisogni dell’individuo (compresa la conformità con le aspettative dell’animale) e come lo stimolo soddisfa le norme sociali ed evolutive (1). Molte ricerche hanno confermato che mammiferi ed uccelli mostrano risposte emotive ad eventi non familiari ed improvvisi e queste risposte sono evidenti a livello comportamentale e fisiologico (2). Nei processi di valutazione dello stimolo, dal punto di vista comportamentale, sarebbero molto importanti i comportamenti legati alla funzione cognitiva (3); mentre, per quanto riguarda i parametri fisiologici, ha acquisito un notevole importanza lo studio della variabilità cardiaca (4). In condizioni fisiologiche l’attività cardiaca è regolata dall’attività del nodo seno-atriale, che è sotto il controllo del sistema nervoso simpatico (SNS) e del sistema nervoso parasimpatico (SNP). Essenzialmente la funzione cardiaca, in condizioni normali, è caratterizzata da intervalli temporali irregolari fra battiti cardiaci consecutivi e questa variabilità è il risultato della ritmica oscillazione del SNS e del SNP, che ne regolano l’attività (4). Ciò è funzionale a mantenere l’attività cardiaca in un preciso range, richiesto dall’omeostasi di una certa condizione fisiologica. In soggetti sani l’attività cardiaca istantanea è data dall’interazione fra il SNP (che riduce la frequenza cardiaca) ed il SNS (che aumenta la frequenza cardiaca). A riposo la regolazione vagale è dominante, mentre l’aumento dell’attività fisica è caratterizzato dalla diminuzione dell’attività vagale e dall’aumento dell’influenza simpatica; perciò un aumento della frequenza cardiaca è,
di solito, dovuto all’aumento dell’attività del SNS, ma può essere anche conseguente alla riduzione di attività vagale, oppure essere il risultato di modifiche simultanee di entrambi i sistemi (4). Gli effetti separati delle due branche del sistema nervoso autonomo non possono, quindi, essere considerate come la semplice sottrazione o somma delle singole attività; perciò le due branche non hanno una funzione continua nel regolare l’attività cardiaca, ma hanno la capacità di comportarsi in maniera sincrona o indipendentemente l’una dall’altra. Esistono diversi metodi per valutare la variabilità cardiaca, il più utilizzato è quello che prende in considerazione il dominio temporale, cioè la distanza in millisecondi fra due consecutivi battiti cardiaci (4). Nell’ultima decade, questo parametro è stato applicato nelle ricerche in campo veterinario e comportamentale, per investigare i cambiamenti nel bilanciamento simpato-vagale, in relazione a condizioni patologiche, stress, disfunzioni comportamentali, pratiche di gestione, regimi di addestramento, temperamento e stati emotivi in diverse specie di animali (2). Perciò la variabilità cardiaca può essere usata come un possibile indicatore fisiologico dello stato emotivo dell’animale e la sua registrazione causa, di norma, poca interferenza con l’animale studiato, rispetto ad altre misure più invasive. Lo scopo del presente lavoro è stato la messa a punto di un test comportamentale da eseguire in un ambiente familiare al cavallo, per valutare le variazioni dell'andamento della RR in funzione della risposta comportamentale in seguito alla comparsa improvvisa di un oggetto sconosciuto.
MATERIALI E METODI - Il test messo a punto nel presente lavoro si svolge all’interno
del box dove è ospitato il cavallo. Per questa indagine preliminare sono stati impiegati 7 cavalli (5 femmine e 2 castroni, età media 12 ± 3 anni) ospiti presso il Centro Ippico “il Torrione” (Tortona, AL). L’apparato per il test è stato posizionato all’interno del box e ed il cavallo è stato quindi lasciato tranquillo per 2 minuti, dopo questo tempo di adattamento un palloncino è stato fatto gonfiare dall’apparato posizionato all'interno del box. La raccolta dei dati (comportamentali e fisiologici) è stata quindi effettuata nei 5 minuti successivi alla comparsa del palloncino. Mediante una webcam, posizionata in prossimità del palloncino, è stata fatta una registrazione video che è stato poi analizzata con il programma Observer (Noldus) per acquisire i dati relativi a comportamenti di attenzione ed esplorazione, manifestati dal cavallo nei confronti del palloncino, espressi in percentuale sul tempo totale del test. A ciascun cavallo è stato posizionato un cardiofrequenzimetro (Polar RS800) che ha permesso la registrazione della variabilità cardiaca nel dominio temporale (distanza R-R fra due successivi battiti cardiaci, espressa in millisecondi).
RISULTATI - In tabella sono riportati, per ciascun cavallo, i valori medi della distanza R – R
fra due successivi battiti cardiaci, registrata nei 5 minuti successivi alla comparsa del palloncino nel box dell’animale. Si riportano inoltre la frequenza cardiaca ed i comportamenti di attenzione ed esplorazione. I cavalli sono ordinati in tabella secondo i valori decrescenti della distanza R – R. Cavalli R – R (media ± DS, ms) Frequenza Cardiaca (media ± DS, batt/min) Attenzione (%) Esplorazione (%) Frangia 1755 ± 261 35 ± 6 36,9 6,4 Lola 1684 ± 259 37 ± 6 27,0 14,5 Fiore 1660 ± 419 39 ± 14 34,8 15,0 Brocco 1604 ± 314 39 ± 9 48,5 26,9 Fomelia 1505 ± 228 41 ± 9 45,5 12,1 Keneke 1441 ± 266 43 ± 8 79,7 5,5 Alf 1435 ± 243 43 ± 8 61,6 18,5
Alla diminuzione della R – R media corrisponde un aumento proporzionale del tempo di attenzione che i cavalli dedicano al palloncino (coefficiente di correlazione di Spearman: n = 7; r = -0,821; P = 0,028), mentre nessuna variazione significativa è stata registrata per il comportamento di esplorazione (coefficiente di correlazione di Spearman: n = 7; r = -0,143; P = 0,721).
DISCUSSIONE - I risultati ottenuti hanno dimostrato la fattibilità del test messo a punto, con
i cavalli che non hanno mostrato segni di insofferenza o di eccessiva reazione alla comparsa del palloncino. Ci sembra rilevante sottolineare come a valori più bassi della distanza R – R corrisponde una maggior durata del comportamento di attenzione, manifestato dai cavalli nei confronti del palloncino. L’attenzione fa parte dei meccanismi cognitivi degli animali (6), è un processo molto importante per valutare uno stimolo e dirigere la conseguente risposta comportamentale (7) ed è manifestata di fronte a stimoli avversivi o neutri (5). Nei nostri risultati i cavalli mostrano una notevole variabilità individuale, sia nella distanza R – R che nell’uso dell’attenzione durante il test, tuttavia ad una più bassa R – R, indice di un aumento dell’attività simpatica (od una riduzione dell’inibizione vagale), si associa un incremento della percentuale del comportamento di attenzione. Potremo quindi affermare come, nel nostro caso, il comportamento di attenzione sia da associarsi probabilmente ad una reazione emotiva negativa, nel momento in cui uno stimolo sconosciuto compare nell’ambiente familiare del cavallo. Ciò sottolinea come la variabilità cardiaca sia un parametro fisiologico molto importante nello studio delle emozioni dei cavalli, che sembrano essere un elemento fondamentale per l’adattamento agli stimoli ambientali.
CONCLUSIONI - Appare fondamentale, negli studi sul benessere animale, concentrarsi
sulle modalità con cui gli animali percepiscono e valutano gli stimoli ambientali e questa via può essere percorsa, attraverso lo studio delle risposte emotive, mediante l’analisi comparata di parametri fisiologici e comportamentali. Ciò può essere fatto mediante la messa a punto di semplici test, come quello proposto nel presente lavoro, i cui risultati devono però essere inseriti e letti in funzione dell’ambiente in cui l’animale è tenuto e non semplicemente tramite una valutazione “a posteriori” dei risultati medesimi.
BIBLIOGRAFIA - 1. Greiveldinger L. et al (2007) Physiol. Behav. 92:675-683. 2. Boissy A.
et al (2007) Physiol. Behav. 92:375-397. 3. Mendl M. et al (2009) Appl. Anim. Behav. Sci. 118:161-181. 4. von Borell E. et al (2007) Physiol. Behav. 92 293-316. 5. Paul E.S. et al (2005) Neurosci. Biobehav. Rev. 29:469-491. 6. Washburn D.A. e Tagliatatela, L.A. (2005) In: E.A. Wasserman and T.R. Zentall (editors), Comparative cognition: experimental explorations of animal intelligence, Oxford University Press, capt. II/6:127-142. 7. Zentall T.R. (2005) Behav. Process. 69:1-15.
Gli Autori ringraziano il Centro Ippico “Il Torrione” (Tortona, AL) per aver messo a disposizione i cavalli.
INFLUENZA DELLE CONDIZIONI DI MANAGEMENT SUI LIVELLI DI