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环境富集对猪空间辨别任务认知行为的影响

2018年11月09日 浏览量: 评论(0) 来源:Animal Cognition March 2016, Volume 19, Issue 2, pp 271–283 | Cite as 作者:李晓菲译 责任编辑:admin
摘要:本研究采用空间全板实验研究了环境富集对母猪认知能力的影响。从每窝仔猪4周龄时,一只小猪被随机分配到一个贫瘠的环境中,另一只被分配到丰富的环境中。丰富的环境面积是贫瘠环境的两倍,地面覆盖着稻草,一片充满泥炭的生根区,以及每天交换的四个不同的环境富集玩具之一。
摘要:本研究采用空间全板实验研究了环境富集对母猪认知能力的影响。从每窝仔猪4周龄时,一只小猪被随机分配到一个贫瘠的环境中,另一只被分配到丰富的环境中。丰富的环境面积是贫瘠环境的两倍,地面覆盖着稻草,一片充满泥炭的生根区,以及每天交换的四个不同的环境富集玩具之一。从11周龄开始,所有猪在空间全息板辨别任务中进行测试,其中16个孔中有4个被诱饵。此外,在所有试验结束后,测定所有猪的基础唾液皮质醇水平。所有的猪都能获得诱饵洞的模式(获取阶段,40次试验)及对角线镜像模式(反转期,20次试验)。在获取阶段,环境丰富饲养的猪的参考记忆表现比环境不丰富饲养的猪要好,也就是说,它们减少了对空洞组的访问。在反转阶段,富集的猪比不富集的猪具有更好的记忆性能,这通过减少对试验期间已经探查过的洞的重新探查来指示,而不管它们是饵料组还是非饵料组。环境富集的猪也在两个阶段更快地寻找隐藏的诱饵。环境不影响基础唾液皮质醇水平。总之,环境富集略微改善了猪在空间学习任务中的认知能力。.长期的适应和测试全息板充当了部分减少贫瘠环境的影响。
 
关键词:参考记忆  工作记忆  空间板任务  唾液皮质醇  环境富集  猪
 
简介:环境富集可以满足猪探索和觅食的行为需要,并帮助动物适应环境。在贫瘠或丰富的环境中饲养的猪的行为不同,饲养在贫瘠环境中的猪较少活跃,较少探索,表现出较少的玩耍行为。此外,他们的行为方式多样性、针对同伴的口头操纵行为的发展、社会交往中的攻击性程度以及生理上对应激的反应等方面存在差异。生活在贫瘠的环境中对猪来说是很有压力的。在屠宰时,在贫瘠环境中饲养的猪具有较高的肾上腺重量,推测这是由于下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴的慢性激活。已经发现HPA轴的激活增加肾上腺皮质皮质醇的释放。然而,最近的研究发现,慢性应激也会导致皮质醇低下。富集的猪在22周龄时具有较高的基线皮质醇浓度。海马在应激反应中起重要作用。海马含有高浓度的糖皮质激素受体,负责HPA轴的负反馈调节,以恢复同种异型增生。此外,海马还参与了空间导航和长时记忆。应激可能对海马功能产生负面影响。八臂径向迷宫中研究了猪在不同应激条件下的觅食行为。他们发现,即使是轻微的压力也会损害猪的空间性能。环境富集可提高认知功能。一些啮齿动物研究显示,跑步机、攀登材料和玩具带来的丰富能带来更好的空间学习表现。这种作用可能通过海马介导,因为富集也会产生海马改变,例如刺激齿状回的神经发生。本研究的目的是调查猪断奶后在贫瘠或丰富的环境中饲养的的认知表现。猪在空间板鉴别任务中评估其空间学习和记忆能力。这项任务,隐藏的食物奖励,作为食欲刺激,刺激行为类似于自然觅食的猪。从11周龄开始,他们每天接受两次全息板训练,总共进行40次获取试验,随后进行20次反转诱饵孔初始结构的试验。我们使用的富集比以前的研究更为精细,其中富集仅影响工作记忆。我们假设来自富饶环境的猪比在贫瘠环境中的猪,在工作记忆和参考记忆中,在环境中的任务将表现得更好,在研究结束时,他们的唾液皮质醇水平表明,环境贫瘠的猪将经历更多的压力。
 
动物:在断奶前两天,从十个不同的窝中选出20头健康仔猪。十窝仔猪中选择最接近平均体重的两头雌性仔猪。. 每窝仔猪,其中一个是随机分配到一个贫瘠的环境,其他被分配到一个丰富的环境。在4周龄,动物断奶,并转移到实验房。每个条件下的十只动物都被安置在一起。两个环境(贫瘠和富饶)并排位于自然通风的稳定与大天窗自然光下。这两组动物看不见,却能听到和闻到彼此的气味。每天记录稳定温度,温度范围在8℃到20℃之间。收音机每天在7:00至19:00之间播放电台12小时的流行音乐。贫瘠的环境是一层混凝土地面,400×500厘米。. 它有一个有橡皮床垫的130个360公分的猪窝,两个加热灯,一个橡胶咬杆,和一个饮用和喂养的地方。富集环境的比贫瘠环境大两倍,面积850×530cm,生根面积360×270cm,充满泥炭。每周添加新泥炭(150 L)。一层稻草铺盖铺在水泥地面上。每天添加新鲜稻草。此外,还提供了四种不同的玩具之一——木棍、球、黄麻袋和绳子——它们每天都随机变化。有一个稻草的猪窝,还有两个暖灯、两个饮水处、一个喂食处和两个橡皮咬杆。此后,为了增加寻找全息板任务中隐藏诱饵的动机,在试验前大约早上7:30给猪喂1/3日食量,在试验后大约16:00给猪每天喂剩余2/3食物。
 
试验区及纸板装置:环境富集和贫瘠猪舍、试验前用作等待区域的猪舍和试验设备都位于研究室里,通过走廊相连。在测试过程中,猪先进入等待区域,实验组中的最后一只猪的最大等待时间为45分钟,在实验过程中减少到20分钟。当对环境富集猪进行测试时,在等待猪舍里提供不同的富集玩具——木棍、球、黄麻袋和绳子。然后将猪单独带入试验装置。在测试期间,在全息板装置中,一只猪能够听到和闻到同组同伴和其他组的猪的味道,但是看不到。测试设备是一个专门为猪建造的认知全息板。板535×535厘米。它有一个蓝色和灰色板条合成,80厘米高的墙。整个测试装置在地面上方30厘米高。试验场地设有4×4的食物碗矩阵(碗间距95厘米,墙与碗之间的空间73厘米)。每个食物碗都有一个假底部,三个M&M(糖衣巧克力糖果)被放在底部以控制诱饵的味道,这些味道从洞中散发出来,即防止猪根据闻到奖励物来定位诱饵碗。每天更换M&M。防止猪来定位奖励的食物碗,每个碗都覆盖着一个红色的合成球。猪不得不用他们的鼻子抬起球来达到并吃掉食物。当猪缩回头部时,球又回到原来的位置,再次覆盖食物碗。
 
习惯化与行为测试:实验在12周内进行。在4周龄断奶后,猪被允许习惯他们的新同伴和环境。在最初的5天里,猪在它们的舍里不受干扰。然后每个猪舍的猪逐步适应他们的测试者、测试室和测试设备。驯化需要3周,每天两次30分钟。在训练过程中,猪可以自由地和驯兽师呆在一起。一开始,饲养员给猪喂巧克力葡萄干,这些葡萄干很软,很容易吃,以便吸引猪接近饲养员并有机会抚摸猪。5天后,让猪习惯于M&M,以便以后在面板上进行测试。五天后,处理人员停止喂食M&M,并在习惯期间尽可能多地抚摸猪。测试室和测试设备的习惯持续1周,每天两次每次30分钟。然后,为期3周的训练前阶段,猪7周龄。猪被训练来举起球来寻找奖励。在训练前,所有的洞总是得到奖励(M&M)。在最初的3天内,猪习惯于在五只猪的测试装置中停留两次,每次持续30分钟。在第一个训练日,板的所有闸门都打开了。在接下来的两天训练中,只有两个门是开放的(1和3;2和4)。然后将猪成对成对地训练5天,每天两次,共15分钟。在前2天,两门在训练中打开,此后,只有四扇门中的一扇门打开。最后,这些猪被单独训练1周,每天两次,直到所有的奖励都被消耗或者最多10分钟。猪在11周的时候开始在板上进行正式测试。测试分为两个阶段:获取阶段和反转阶段。每个猪被分配到自己的奖励孔的装置。每个配置由16个孔中的四个奖励孔组成。在每一个被奖励的洞里,猪都能找到一个M&M的。20头猪,使用四种不同的配置。每只猪在板任务中上下午各被测试一次。猪进入试验场的顺序在每次试验中随机改变。为每个猪随机选择入口处,在获取阶段,猪在4周内接受了40次试验。在反转阶段,每只猪在2周内进行20次试验。在测试(获取和反转)期间,两个观察者记录了访问孔的顺序,奖励和不奖励孔的访问次数、奖赏和未受奖励的空洞的重回次数、被消耗的M&M的数量、第一次访问的空洞的潜伏期和总的试验持续时间。试验开始时,猪进入测试舞台,试验结束时,猪已经参观了所有四个奖励洞,当5分钟过去后,无论哪个事件先发生。当猪用鼻子拱球时,球和碗之间的开口可以看到。该装置在猪被测试后用水清洗粪便和尿液。
 
唾液获取与基础皮质醇分析:当猪大约119天龄时,收集唾液一次。为了解释昼夜变异性在10:00时猪唾液皮质醇昼夜节律峰值处收集唾液。使用棉棒获取唾液。在实验室中,将唾液样品在400×g下离心10分钟,在-20℃下保存直到分析。使用放射免疫分析试剂盒测定猪唾液皮质醇。为了避免批间差异,所有样品在同一天以一式两份进行检测。
 
结果:空间记忆:在正式训练开始前,在6天训练前对参加不同洞的数量进行评分,所有洞都被诱饵。在这6天内,两组的不同洞数相似。在获取阶段,猪在40次试验中的大约95%发现了所有四种奖励。在反转阶段,猪在20次试验中的大约89%次中发现所有四种奖励。大多数不完全试验,即猪没有找到所有奖励的试验,分别在获得和逆转的早期发生。
 
参考记忆:在获取阶段,环境富集的猪比贫瘠环境的猪有较好的记忆,但在反转阶段未发现。所有猪的参考记忆性能在获取和反转过程中相似地改善。在获取到反转过程中,富集的猪平均具有更好的参考记忆。工作记忆(MW):环境富集对获取阶段的平均WM性能没有影响,对反转阶段的WM性能有改善的趋势。两组的WM表现在获取和反转过程中相似地改善。
 
潜伏期和持续时间:首孔潜伏期(LFV):在获取阶段和反转阶段,环境没有影响LFV,两组在获取阶段LFV增加。相反,它在反转过程中保持稳定。访问间隔(IVI):获取阶段,贫瘠饲养的猪IVI比环境富集猪的IVI长。IVI在获取过程中在试验块上遵循倒U形。试验持续时间(TD):获得阶段和反转阶段的平均TD贫养猪比富养猪长。两组在获取和反转过程中相似地减少了寻找四个诱饵洞所需的时间。
 
生长曲线:两组的平均起始体重相似。富集的猪的生长曲线想比贫瘠猪有一个稍陡的生长曲线。唾液基皮质醇:环境富集猪的平均皮质醇水平低于贫瘠猪。
 
结论:结果表明断奶后在丰富环境中饲养的猪在空间全板任务中比在贫瘠环境中饲养的猪表现出更好的认知能力。两组在获取和反转阶段均改善了RM、WM和GWM性能。在获取阶段,富集的猪表现出更好的参考记忆性能,而在反转阶段,则表现出略好的一般工作记忆性能。在获取和反转阶段,环境富集的猪在洞穴探访更快,并且完成试验所需的时间比贫瘠猪少。板任务是猪空间辨别学习的有效测量工具。然而,尚不清楚全息板测试程序本身在何种程度上可以提供富集,这种富集可能(部分地)抵消了生活在贫瘠环境中猪的影响,并可能导致低估贫瘠环境的影响。因此,使用较长时间的、有食欲动机的复杂测试程序,可能难以测试不同环境对猪认知能力的影响。
 
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