Measuring Brain Activity of Cattle Under Stress, Using Temperature Sensing Technology to Improve Animal Welfare

تشعر الحيوانات، مثل البشر، بالعواطف؛ فهي تختبر الخوف والتوتر والراحة، وهذه الحالات الداخلية تحفز تغيرات جسدية في أجسامها. فعندما يشعر الحيوان بالتهديد، يعمل جهازه العصبي بأقصى طاقته، ويضخ هرمونات تسرع ضربات القلب وتغير تدفق الدم. ولعقود من الزمن، حاول العلماء إيجاد طريقة لقياس هذه المشاعر دون إزعاج الحيوان أو التسبب في مزيد من التوتر له. ويتضمن أحد المسارات الواعدة البحث في الدماغ نفسه؛ ففي العديد من الأنواع، يتعامل جانبا الدماغ الأيمن والأيسر مع أنواع مختلفة من التفكير والشعور. ويرتبط الجانب الأيمن غالباً بالمشاعر السلبية والمفاجآت المباغتة، بينما يدير الجانب الأيسر الروتين والتجارب الإيجابية. ولأن تدفق الدم إلى الدماغ يتغير عندما تنشط هذه الأجزاء المختلفة، فإن درجة حرارة الجلد بالقرب من الدماغ يمكن أن تتغير قليلاً. وإذا تمكن الباحثون من قياس هذه التغيرات الطفيفة في درجة الحرارة بدقة، فقد يتمكنون من "قراءة" الحالة العاطفية للحيوان عن بُعد.

إن مسألة كيفية قياس مشاعر الحيوان دون تدخل هي أمر مركزي في عمل صوفيا سيلفروود وشون جيه أوهارا من جامعة سالفورد. فقد وضعا هدفاً لاختبار ما إذا كانت مستشعرات درجة الحرارة يمكن أن تكشف عن الحالة العاطفية للماشية، وتحديداً البحث عن علامات تشير إلى أن جانبي دماغ البقرة يعملان بشكل مختلف أثناء لحظة توتر. ركز الباحثون على الأذنين، اللتين تغزوان بالأوعية الدموية والقريبتين من الدماغ، آملين في رؤية ما إذا كانت إحدى الأذنين ستصبح أكثر دفئاً من الأخرى عندما تشعر البقرة بالتوتر. وقد استخدما أداتين مختلفتين: ميزان حرارة قياسي يتطلب وضع مسبار داخل قناة الأذن، وكاميرا حرارية محمولة يمكنها التقاط صور لدرجة حرارة سطح الأذن من مسافة قصلة. كان هدفهما هو معرفة ما إذا كان بإمكان هذين الأسلوبين اكتشاف ليس فقط أن البقرة تعاني من التوتر، بل وأيضاً كيف يعالج دماغها ذلك التوتر بدقة.

أجريت الدراسة في مزرعة مجتمعية في مانشستر بالمملكة المتحدة، في يوم بارد من شهر ديسمبر. عمل الباحثون مع خمس وثلاثين بقرة من سلالات مختلفة، بما في ذلك هيريفورد وليموزين، تتراوح أعمارها بين العجول الصغيرة والبالغة. كانت الحيوانات معتادة بالفعل على التعامل مع البشر، لكنها لم تكن جزءاً من اختبار علمي من قبل. سجل الفريق أولاً معدل ضربات القلب ودرجة حرارة كل بقرة بينما كانت تقف بهدوء في مجموعتها. ثم نقلوا الحيوانات واحدة تلو الأخرى إلى "المحشر"، وهو ممر معدني ضيق يستخدم لتثبيت الماشية لإجراء الرعاية البيطرية الروتينية. ومن المعروف أن هذا الحبس يسبب التوتر للماشية، مما يؤدي إلى ارتفاع معدل ضربات قلبها. وبينما كانت الأبقار محتجزة في المحشر، كرر الباحثون القياسات بسرعة، حيث فحصوا معدل ضربات القلب ودرجة حرارة كل من الأذن اليسرى واليمنى باستخدام كل من ميزان الحرارة والكاميرا الحرارية.

أكدت النتائج أن الأبقار كانت تعاني بالفعل من التوتر؛ حيث أظهرت جميع الفئات العمرية ارتفاعاً في معدل ضربات القلب عند وضعها في المحشر. وشهدت الأبقار البالغة، التي بدأ معدل ضربات قلبها بمتوسط حوالي 98 نبضة في الدقيقة، قفزة في معدل ضربات قلبها لتصل إلى حوالي 135 نبضة في الدقيقة. وأظهرت الحيوانات الأصغر سناً زيادات مماثلة، مما أكد أن الموقف كان موتراً بما يكفي لإحداث استجابة جسدية واضحة. وعندما نظر الباحثون في درجات حرارة الأذن، وجدوا أن آذان الأبمال أصبحت أكثر دفئاً أثناء حدث التوتر. فقد ارتفعت درجة الحرارة داخل قناة الأذن بنحو 1.1 درجة مئوية في كلتا الأذنين. كما رصدت الكاميرا الحرارية ارتفاعاً في درجة حرارة السطح، وخاصة في الأذن اليمنى، التي ارتفعت درجة حرارتها بمعدل 2 درجة مئوية تقريباً.

ومع ذلك، لم تجد الدراسة النمط المحدد الذي كان يأمل فيه الباحثون. فقد توقعوا أنه إذا كانت الأبقار تعالج مشاعر سلبية، فإن الجانب الأيمن من أدمغتها سيكون أكثر نشاطاً، مما سيؤدي إلى جعل الأذن اليسرى أكثر دفئاً من اليمنى. وبدلاً من ذلك، ارتفعت درجة الحرارة في كلتا الأذنين بالتساوي. لم يكن هناك فرق واضح بين الجانبين الأيسر والأيمن يشير إلى أن أحد نصفي الدماغ يعمل بجهد أكبر من الآخر. أظهرت البيانات زيادة متماثلة في الحرارة، مما يعني أن التوتر أثر على الدماغ بأكم أو على الدورة الدموية العامة للجسم بطريقة لم تفضل جانباً واحداً. تشير هذه النتيجة إلى أنه على الرغم من أن الأبقار كانت تعاني من التوتر بالتأكيد، إلا أن أدمغتها لم تظهر نوع النشاط أحادي الجانب الذي تتنبأ به بعض نظريات العاطفة.

كما قارن الباحثون بين أداتي القياس لمعرفة ما إذا كانتا تتفقان مع بعضهما البعض. ووجدوا أن ميزان الحرارة داخل الأذن كان يسجل باستمرار درجات حرارة أعلى بنحو 5 إلى 6 درجات مئوية من الكاميرا الحرارية التي تنظر إلى السطح. وكان هذا الفارق متوقعاً لأن الهواء في الحظيرة كان بارداً، مما أدى إلى تبريد الجزء الخارجي من الأذن، بينما قاس ميزان الحرارة الحرارة في العمق. ورغم هذا الاختلاف في الأرقام المطلقة، اتفقت كلتا الأداتين على النقطة الرئيسية: وهي أن درجة الحرارة ارتفعت عندما شعرت الأبقار بالتوتر. استطاعت الكاميرا الحرارية اكتشاف التغيير، لكن برودة الطق وسمك فراء الأبقار جعلا القراءات أقل دقة من ميزان الحرارة. وخلصت الدراسة إلى أنه بينما يعد التصوير الحراري أداة مفيدة وغير جراحية لرصد التوتر العام، إلا أنه ليس دقيقاً بما يكفي بعد لاكتشاف النشاط الدقيق أحادي الجانب الذي قد يكشف عن حالات عاطفية محددة في الماشية.

في النهاية، يسلط هذا البحث الضوء على كل من إمكانات وحدود استخدام درجة الحرارة لفهم عواطف الحيوان. لقد أثبتت الدراسة أن الماشية تعاني بالفعل من التوتر الذي يرفع درجة حرارة جسمها، مما يؤكد أن لديها حياة عاطفية غنية يمكن قياسها جسدياً. ومع ذلك، لم تكن الأساليب المستخدمة في هذه التجربة حساسة بما يكفي لرسم خريطة للنشاط المحدد لنصفي الدماغ الأيمن والأيسر. فقد جعلت البيئة الباردة والتركيبة الفيزيائية لآذان الأبقار من الصعب رؤية التفاصيل الدقيقة. ويقترح المؤلفون أن الدراسات المستقبلية قد تحتاج إلى التركيز على أجزاء أخرى من الوجه، مثل العينين، أو انتظار تكنولوجيا أفضل يمكنها العمل في الظروف الباردة. وفي الوقت الحالي، يعمل هذا العمل كتذكير بأنه بينما نصبح أفضل في الاستماع إلى الحيوانات، لا يزال أمامنا الكثير لنتعلمه عن كيفية عمل عقولها وكيفية رعايتها بأفضل طريقة ممكنة.