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

Los animales, al igual que las personas, sienten emociones. Experimentan miedo, estrés y comodidad, y estos estados internos desencadenan cambios físicos en sus cuerpos. Cuando un animal se siente amenazado, su sistema nervioso se pone en marcha, bombeando hormonas que aceleran el corazón y alteran el flujo sanguíneo. Durante décadas, los científicos han intentado encontrar una forma de medir estos sentimientos sin molestar al animal o causarle más estrés. Una vía prometedora involucra al cerebro mismo. En muchas especies, el lado izquierdo y el derecho del cerebro gestionan diferentes tipos de pensamiento y sentimiento. El lado derecho suele estar vinculado a las emociones negativas y a las sorpresas repentinas, mientras que el izquierdo gestiona la rutina y las experiencias positivas. Debido a que el flujo sanguíneo hacia el cerebro cambia cuando estas diferentes partes están activas, la temperatura de la piel cerca del cerebro puede variar ligeramente. Si los investigadores logran medir estos diminutos cambios de temperatura con precisión, podrían ser capaces de "leer" el estado emocional de un animal desde la distancia.

Esta cuestión de cómo medir los sentimientos de los animales sin intrusión es central en el trabajo de Saphia Silverwood y Sean J. O'Hara, de la Universidad de Salford. Se propusieron probar si los sensores de temperatura podrían revelar el estado emocional del ganado, específicamente buscando signos de que los lados izquierdo y derecho del cerebro de una vaca estaban trabajando de manera diferente durante un momento de estrés. Los investigadores se centraron en las orejas, que son ricas en vasos sanguíneos y están cerca del cerebro, con la esperanza de ver si una oreja se calentaba más que la otra cuando una vaca estaba estresada. Utilizaron dos herramientas diferentes: un termómetro estándar que requería introducir una sonda dentro del canal auditivo, y una cámara térmica de mano que podía tomar fotografías de la temperatura de la superficie de la oreja desde una corta distancia. Su objetivo era ver si estos métodos podían detectar no solo que una vaca estaba estresada, sino exactamente cómo su cerebro estaba procesando ese estrés.

El estudio tuvo lugar en una granja comunitaria en Manchester, Reino Unido, en un frío día de diciembre. Los investigadores trabajaron con treinta y cinco vacas de diversas razas, incluyendo Herefords y Limousins, que iban desde terneros jóvenes hasta adultos. Los animales ya estaban acostumbrados a ser manipulados, pero nunca habían formado parte de una prueba científica. El equipo registró primero la frecuencia cardíaca y la temperatura de cada vaca mientras permanecía tranquila en su grupo. Luego, trasladaron a los animales uno por uno a una manga de manejo, un estrecho pasillo metálico utilizado para sujetarlos para la atención veterinaria de rutina. Este confinamiento es conocido por ser estresante para el ganado, provocando un aumento de su frecuencia cardíaca. Mientras las vacas estaban sujetas en la manga, los investigadores repitieron rápidamente las mediciones, comprobando la frecuencia cardíaca y la temperatura de ambas orejas utilizando tanto el termómetro como la cámara térmica.

Los resultados confirmaron que las vacas, de hecho, estaban estresadas. Todos los grupos de edad mostraron un aumento en la frecuencia cardíaca al ser colocadas en la manga. Las vacas adultas, que comenzaron con una frecuencia cardíaca promedio de unos 98 latidos por minuto, vieron cómo su frecuencia cardíaca saltaba a aproximadamente 135 latidos por minuto. Los animales más jóvenes mostraron aumentos similares. Esto confirmó que la situación era lo suficientemente estresante como para desencadenar una respuesta física clara. Cuando los investigadores observaron las temperaturas de las orejas, descubrieron que las orejas de las vacas sí se calentaban durante el evento estresante. La temperatura dentro del canal auditivo aumentó aproximadamente 1,1 grados Celsius en ambas orejas. La cámara térmica también detectó un aumento en la temperatura de la superficie, particularmente en la oreja derecha, que se calentó unos 2 grados Celsius en promedio.

Sin embargo, el estudio no encontró el patrón específico que los investigadores esperaban. Habían predicho que, si las vacas estaban procesando emociones negativas, el lado derecho de sus cerebros estaría más activo, causando que la oreja izquierda se calentara más que la derecha. En cambio, la temperatura aumentó en ambas orejas por igual. No hubo una diferencia clara entre el lado izquierdo y el derecho que sugiriera que un hemisferio del cerebro estuviera trabajando más que el otro. Los datos mostraron un aumento simétrico de calor, lo que significa que el estrés afectó a todo el cerebro o a la circulación general del cuerpo de una manera que no favoreció a un solo lado. Este hallazgo sugiere que, si bien las vacas ciertamente estaban estresadas, sus cerebros no mostraban el tipo de actividad unilateral que algunas teorías de la emoción predicen.

Los investigadores también compararon las dos herramientas de medición para ver si coincidían entre sí. Encontraron que el termómetro dentro de la oreja leía consistentemente entre 5 y 6 grados Celsius más que la cámara térmica que observaba la superficie. Esta brecha era esperada debido a que el aire en el establo estaba frío, lo que enfriaba el exterior de la oreja, mientras que el termómetro medía el calor en el interior profundo. A pesar de esta diferencia en los números absolutos, ambas herramientas coincidieron en el punto principal: la temperatura subió cuando las vacas se estresaron. La cámara térmica fue capaz de detectar el cambio, pero el clima frío y el grosor del pelaje de las vacas hicieron que las lecturas fueran menos precisas que las del termómetro. El estudio concluyó que, si bien la termografía es una herramienta útil y no invasiva para detectar el estrés general, aún no es lo suficientemente precisa para detectar la sutil actividad unilateral del cerebro que podría revelar estados emocionales específicos en el ganado.

En última instancia, esta investigación destaca tanto el potencial como los límites de utilizar la temperatura para comprender las emociones de los animales. El estudio demostró que el ganado experimenta estrés que eleva su temperatura corporal, confirmando que tienen vidas emocionales ricas que pueden medirse físicamente. Sin embargo, los métodos utilizados en este experimento no fueron lo suficientemente sensibles para mapear la actividad específica de los hemisferios izquierdo y derecho del cerebro. El entorno frío y la estructura física de las orejas de las vacas dificultaron la observación de los detalles finos. Los autores sugieren que los estudios futuros podrían necesitar centrarse en otras partes de la cara, como los ojos, o esperar a una mejor tecnología que pueda funcionar en condiciones más frías. Por ahora, el trabajo sirve como un recordatorio de que, si bien estamos mejorando nuestra capacidad para escuchar a los animales, aún tenemos mucho que aprender sobre cómo funcionan sus mentes y cómo cuidarlos mejor.