不同產(chǎn)次限位母豬瞳孔光反射與規(guī)癖行為變化分析

于浪潮，尹國安，王 磊，關(guān)立偉

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動物科技學(xué)院，黑龍江大慶 163319）

近些年我國養(yǎng)豬規(guī)?；士焖偬岣撸砸韵尬粰诩s化模式為主，通常限制繁殖母豬的活動以提高空間利用率，導(dǎo)致母豬肢蹄病和繁殖障礙多發(fā)，對母豬心理造成嚴(yán)重的挫敗感[1]，母豬將大量時間用于表現(xiàn)口吻部行為[2-3]，其口吻部行為就會定向發(fā)展成規(guī)癖行為[4]，同時其常伴隨抑郁的心理反應(yīng)[5]，會發(fā)生神經(jīng)生理改變的現(xiàn)象[6]。規(guī)癖行為是指動物以單一、固定的模式不斷重復(fù)表現(xiàn)且沒有明顯生物學(xué)特征的行為[7]。母豬的不適心理近些年逐漸成為動物福利關(guān)注的重點，生理學(xué)和心理學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的加入推動了福利研究的發(fā)展。瞳孔受光刺激而收縮的現(xiàn)象稱為瞳孔光反射（Pupil Light Reflex，PLR），主要受自主神經(jīng)系統(tǒng)的交感/副交感神經(jīng)控制[8]，PLR 特征在一定程度上反映了人或動物心理甚至精神上的變化[9]。然而目前關(guān)于動物特別是豬PLR 與規(guī)癖行為的研究較少，同時由于個體特征的差異性和心理評估的客觀性等問題，導(dǎo)致母豬規(guī)癖行為發(fā)生過程中的精神生理狀態(tài)難以確定。因此，本試驗旨在對限位母豬進(jìn)行瞳孔檢測并分類驗證母豬“逆境”下規(guī)癖行為的表達(dá)次數(shù)，探究瞳孔光反射與所處的環(huán)境條件之間是否存在內(nèi)在關(guān)系，為推動母豬精神生理研究、完善福利理論體系提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗時間及地點 試驗于2019 年4 月—2019 年6月在黑龍江大牧人牧業(yè)有限公司下屬哈爾濱生豬飼養(yǎng)有限公司進(jìn)行。

1.2 試驗動物及管理 試驗選擇初產(chǎn)、三產(chǎn)、六產(chǎn)（大白×長白）二元限位母豬各24 頭，豬舍為限位欄自動飼喂豬舍，母豬從后備階段配種后長期飼養(yǎng)于限位欄環(huán)境（長215 cm、寬65 cm、前高96 cm），在分娩期進(jìn)入產(chǎn)床生產(chǎn)，斷奶后繼續(xù)飼養(yǎng)于限位欄環(huán)境。豬舍為自然采光，試驗期間不額外開啟照明設(shè)備。舍內(nèi)溫度在18～20℃，當(dāng)環(huán)境溫度高于20℃時開啟風(fēng)機(jī)降溫，當(dāng)環(huán)境溫度低于18℃時風(fēng)機(jī)關(guān)閉（風(fēng)機(jī)設(shè)置自動檔），環(huán)境濕度為60%～62%。

采用自動化料線傳輸方式定時定量進(jìn)行投料。每天06:00 對母豬進(jìn)行統(tǒng)一飼喂，每天飼喂1 次，飼喂量為3.0 kg/ 頭，配種-妊娠95 d 飼喂妊娠母豬配合飼料，自由飲水。每天定時進(jìn)行糞污清理，以保證妊娠舍內(nèi)環(huán)境清潔。

1.3 試驗設(shè)計 選擇初產(chǎn)、三產(chǎn)、六產(chǎn)限位妊娠母豬各24 頭進(jìn)行試驗。使用新型便捷式瞳孔檢測儀（NeurOptics PLR-200-Pupillometer）對試驗?zāi)肛i進(jìn)行瞳孔PLR 檢測。建立PLR 評價體系后，通過線性變換將多個檢測指標(biāo)綜合成幾個且能反映總體信息的指標(biāo)，即通過SPSS 主成分分析法對各產(chǎn)次母豬按照主成分綜合評價得分情況進(jìn)行分類：得分小于0，即瞳孔收縮程度以及速度較小、較慢；得分大于0，即瞳孔收縮程度以及速度較大、較快。根據(jù)瞳孔光反射分類情況，最終選擇瞳孔收縮程度小和瞳孔收縮程度大兩類母豬進(jìn)行下一步試驗。

對各產(chǎn)次的不同瞳孔光反射限位母豬進(jìn)行行為跟蹤，觀察口吻部規(guī)癖的發(fā)生次數(shù)。安裝無線攝像機(jī)對其進(jìn)行全天24 h 不間斷錄像，行為攝錄時間分別選自各產(chǎn)次母豬的妊娠中期階段，攝像機(jī)安裝于母豬前方料線管道或墻上，高度以攝像機(jī)視角完全覆蓋母豬活動范圍為宜。為防止停電導(dǎo)致錄像中斷，在豬舍內(nèi)安裝了UPS移動電源對其進(jìn)行額外供電，行為攝錄期間人員不進(jìn)入舍內(nèi)干擾豬只正常行為表達(dá)（喂料、清糞期間除外）。

1.4 測定方法 研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)境照度在＜250 Lx 條件下可以很好地反映母豬的瞳孔反射時長又不會引起母豬應(yīng)激[10]。因此選擇08:00—09:00 進(jìn)行瞳孔檢測，此時環(huán)境照度在180～220 Lx。試驗應(yīng)保持被測母豬頭部不隨意晃動，使瞳孔檢測儀的鏡頭保持與眼睛同水平高度，保持機(jī)器處于穩(wěn)定狀態(tài)下不小于5 s，可以得到瞳孔PLR 的全部數(shù)據(jù)。每頭母豬每只眼睛各取3 個重復(fù)，每個重復(fù)間隔5 min 以上，并減少對母豬的刺激。各檢測指標(biāo)如表1 所示。

表1 PLR 檢測的參考指標(biāo)

對采集的行為錄像進(jìn)行篩選，選擇無人為干擾的完整3 d 行為錄像進(jìn)行人工觀察，并對記錄進(jìn)行處理。采用連續(xù)掃描觀察法（Scan Sampling）進(jìn)行錄像觀看，以每1 min 為一個掃描點，每小時60 個掃描點，全天1 440 個掃描點記錄母豬口吻部規(guī)癖行為的表達(dá)次數(shù)，對各口吻部規(guī)癖行為表達(dá)次數(shù)進(jìn)行求和得到總的規(guī)癖表達(dá)次數(shù)?？谖遣恳?guī)癖行為類別及定義如表2 所示。

表2 口吻部規(guī)癖行為類別及其定義

1.5 統(tǒng)計分析 對測量的瞳孔數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010 進(jìn)行初步整理匯總。

用SPSS 16.0 進(jìn)行統(tǒng)計分析，Analyze-Descriptive Statistics-Explore 檢驗表明各項數(shù)據(jù)均呈正態(tài)分布，根據(jù)Compare Means-Indendent-Samples T Test 進(jìn)行成組樣本T 檢驗，根據(jù)Compare Means-One-Way ANOVA 進(jìn)行單因素方差分析，LSD 法進(jìn)行多重比較，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。

對母豬瞳孔光反射指標(biāo)進(jìn)行SPPS 主成分分析，根據(jù)Analyze-DimensionReduction-Factor 進(jìn)行因子分析，得到KMO 和Bartlett 球形檢驗結(jié)果，表明數(shù)據(jù)適合做因子分析，根據(jù)公式（U：主成分載荷矩陣；A：因子載荷矩陣；λ：特征值）計算出主成分載荷矩陣U，根據(jù)Analyze-DescriptiveStatistics-Descriptives 對原始變量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，根據(jù)Transform-ComputeVariables計算出主成分綜合評價得分Y。

分析表明，主成分Y1 和Y2 累積方差貢獻(xiàn)率分別為66.413%和17.527%（Y1=0.243X1+0.380X2+0.413X3+0.374X4+0.407X5+0.386X6-0.269X7-0.314X8；Y2=0.653X1+0.381X2+0.050X3+0.068X4-0.177X5-0.332X6+0.529X7+0.023X8）。

根據(jù)綜合評價得分Y=W1×Y1+W2×Y2（W1、W2的值為方差貢獻(xiàn)率）將每個產(chǎn)次母豬分為主成分綜合評分＜0 和主成分綜合評分＞0 兩組，分組情況如表3 所示。

表3 不同瞳孔光反射限位母豬分組情況

2 結(jié)果與分析

2.1 母豬左右眼間瞳孔光反射指標(biāo)變化 如表4 所示，不同產(chǎn)次母豬的左右眼瞳孔收縮指標(biāo)、擴(kuò)張指標(biāo)間數(shù)值相近（P＞0.05），母豬左右眼可作為一個有效的重復(fù)數(shù)據(jù)，因此對母豬瞳孔光反射情況進(jìn)行比較及分類時不再考慮左右眼的變化情況。

表4 母豬左右眼瞳孔光反射指標(biāo)的變化情況

2.2 不同產(chǎn)次母豬瞳孔光反射指標(biāo)變化 如表5 所示，六產(chǎn)母豬的CON 顯著低于三產(chǎn)和初產(chǎn)母豬；六產(chǎn)和三產(chǎn)母豬的LAT 顯著高于初產(chǎn)母豬；六產(chǎn)母豬的ACV 顯著低于初產(chǎn)母豬；三產(chǎn)母豬的ADV 顯著高于初產(chǎn)母豬。

表5 不同產(chǎn)次母豬瞳孔光反射指標(biāo)的變化

2.3 不同瞳孔光反射限位母豬規(guī)癖行為的變化 如表6所示，通過對不同瞳孔光反射限位母豬進(jìn)行口吻部規(guī)癖行為觀察，發(fā)現(xiàn)同一產(chǎn)次主成分綜合評分＜0 組母豬的規(guī)癖行為表達(dá)次數(shù)均顯著多于主成分綜合評分＞0 組；不同產(chǎn)次間無論是主成分綜合評分＜0 組還是主成分綜合評分＞0 組母豬對比結(jié)果顯示，六產(chǎn)母豬的規(guī)癖行為表達(dá)次數(shù)顯著多于三產(chǎn)和初產(chǎn)母豬。

表6 不同瞳孔光反射限位母豬規(guī)癖行為表達(dá)次數(shù)

3 討 論

瞳孔是光進(jìn)入眼睛的通道，通常不受動物主觀意愿支配。在動物受到長期空間限位的情況下，通過測量瞳孔指標(biāo)的變化可以作為評估和監(jiān)測機(jī)體自律性平衡的手段。因此本試驗測量不同產(chǎn)次間的限位妊娠母豬的瞳孔數(shù)據(jù)可有效反映母豬是否處于不良心理狀態(tài)。試驗結(jié)果表明不同產(chǎn)次母豬左右眼間對光的反射情況均表現(xiàn)出差異不顯著，這與練蘋等[11]和李想[12]的研究結(jié)果一致，說明在試驗過程中不需要單獨區(qū)分左右眼，可在相同光照度下測量，并可作為試驗的1 個重復(fù)進(jìn)行處理。

本試驗發(fā)現(xiàn)，CON 隨著限位時長的增加而減小，且六產(chǎn)母豬的CON 顯著低于初產(chǎn)母豬。研究表明，瞳孔光反射與焦慮癥狀嚴(yán)重程度顯著相關(guān)，杏仁核損傷的獼猴CON 低于健康對照組[13]，而在人類研究中表明患有帕金森癥患者的CON 低于健康個體[14]，而CON 表示瞳孔的收縮幅度與瞳孔收縮前直徑之比，CON 降低可能是神經(jīng)肌肉功能障礙所引起PLR 異常。本試驗中，LAT 隨著限位時長的增加而增加，且六產(chǎn)母豬的LAT顯著高于初產(chǎn)母豬，F(xiàn)an 等[15]的研究結(jié)果也表明抑郁癥患者的LAT 更長，這也說明隨著限位時長增加母豬逐漸表現(xiàn)出抑郁狀態(tài)。Mcdougal 等[16]研究表明應(yīng)激壓力及不良情緒會使ACV 降低。本研究中，ACV 隨著限位時長的增加而減小，且六產(chǎn)母豬的ACV 顯著低于初產(chǎn)母豬。Li 等[17]的研究結(jié)果也說明高產(chǎn)次母豬的ACV低于低產(chǎn)次母豬。ADV 增加表明母豬瞳孔處于強(qiáng)直狀態(tài)，呂芳璐等[18]研究發(fā)現(xiàn)瞳孔強(qiáng)直的個體處于抑郁狀態(tài)。本研究中ADV 隨著限位時長的增加而增加，說明母豬限位飼養(yǎng)時間越長表現(xiàn)的抑郁狀態(tài)就越強(qiáng)。瞳孔光反射異常與精神或心理疾病密切相關(guān)，如CON 和ACV降低、LAT 和ADV 升高，在人類精神疾病上也得到了印證[19-20]。

本試驗還發(fā)現(xiàn)，同一產(chǎn)次限位母豬中主成分綜合評分＜0 組的規(guī)癖行為均顯著多于主成分綜合評分＞0 組，且隨著產(chǎn)次的增加2 組中六產(chǎn)次母豬的規(guī)癖行為次數(shù)都顯著多于三產(chǎn)和初產(chǎn)母豬。說明隨著限位時長的增加母豬心理負(fù)擔(dān)加重，而且由于空間的限制，這種應(yīng)激壓力會定向轉(zhuǎn)換為口吻部規(guī)癖行為。Ostovic 等[21]研究發(fā)現(xiàn)富集環(huán)境狀態(tài)下，母豬的無食咀嚼行為和啃欄行為次數(shù)顯著降低；Pearson 等[22]觀察發(fā)現(xiàn)，自閉癥小鼠的規(guī)癖行為增加，啃咬行為次數(shù)較對照組要多；Vestergaard 等[23]研究發(fā)現(xiàn)，相較于散養(yǎng)母豬，限位母豬表現(xiàn)出更強(qiáng)的操控行為以及更多的啃咬行為。以上研究結(jié)果說明，母豬只有在相對惡劣的環(huán)境條件下，才會表現(xiàn)出更加頻繁的口吻部規(guī)癖行為，也證實了主成分綜合評分＜0 組母豬的心理壓力更為沉重，通過口吻部規(guī)癖行為的不斷表達(dá)來緩解自身的應(yīng)激狀態(tài)。豬的行為表達(dá)可以反映出自身的生物學(xué)需求及對環(huán)境的適應(yīng)性。研究顯示母豬的無食咀嚼、啃欄、啃槽等規(guī)癖行為可能是對環(huán)境的適應(yīng)性不足所引起的[24-25]。表明不同瞳孔光反射的母豬間存在著不同的心理壓力，并且隨著產(chǎn)次的增加這種負(fù)擔(dān)更加明顯。

綜上分析，在自主神經(jīng)系統(tǒng)交感/副交感神經(jīng)控制的瞳孔光反射方面，母豬可能具有與人類相似的神經(jīng)基礎(chǔ)；相同產(chǎn)次母豬間瞳孔收縮、擴(kuò)張數(shù)據(jù)就存在較大差異，即同一產(chǎn)次的母豬對光的反射情況不同，暗示其存在不同的心理問題，表明不同程度的應(yīng)激可能就會使母豬產(chǎn)生抑郁狀態(tài)，但仍需進(jìn)一步證實。因此推斷同一產(chǎn)次的母豬心理存在差異，不同瞳孔光反射的母豬可能會有不同的生理行為表現(xiàn)。

4 結(jié) 論

本試驗結(jié)果顯示，母豬左右眼瞳孔指標(biāo)相近，六產(chǎn)母豬瞳孔對光反應(yīng)最為遲緩，同一限位產(chǎn)次中主成分綜合評分＜0 組母豬表現(xiàn)出更多的規(guī)癖行為，且隨著限位時長的增加會加劇這種差異的表達(dá)。