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

Les animaux, comme les humains, ressentent des émotions. Ils éprouvent de la peur, du stress et du réconfort, et ces états internes déclenchent des changements physiques dans leur corps. Lorsqu'un animal se sent menacé, son système nerveux s'emballe, libérant des hormones qui accélèrent le rythme cardiaque et modifient la circulation sanguine. Depuis des décennies, les scientifiques tentent de trouver un moyen de mesurer ces sentiments sans déranger l'animal ou causer plus de stress. Une piste prometteuse implique le cerveau lui-même. Chez de nombreuses espèces, le côté gauche et le côté droit du cerveau gèrent différents types de pensée et de sentiment. Le côté droit est souvent lié aux émotions négatives et aux surprises soudaines, tandis que le côté gauche gère la routine et les expériences positives. Comme le flux sanguin vers le cerveau change lorsque ces différentes parties sont actives, la température de la peau près du cerveau peut légèrement varier. Si les chercheurs parviennent à mesurer précisément ces infimes changements de température, ils pourraient être capables de « lire » l'état émotionnel d'un animal à distance.

Cette question de savoir comment mesurer les sentiments des animaux sans intrusion est au cœur du travail de Saphia Silverwood et Sean J. O'Hara de l'Université de Salford. Ils ont entrepris de tester si des capteurs de température pouvaient révéler l'état émotionnel du bétail, en examinant spécifiquement les signes que les côtés gauche et droit du cerveau d'une vache fonctionnaient différemment lors d'un moment de stress. Les chercheurs se sont concentrés sur les oreilles, qui sont riches en vaisseaux sanguins et proches du cerveau, espérant voir si une oreille deviendrait plus chaude que l'autre lorsqu'une vache était stressée. Ils ont utilisé deux outils différents : un thermomètre standard qui nécessite l'insertion d'une sonde dans le conduit auditif, et une caméra thermique portable capable de prendre des photos de la température de la surface de l'oreille à une courte distance. Leur objectif était de voir si ces méthodes pouvaient détecter non seulement qu'une vache était stressée, mais aussi exactement comment son cerveau traitait ce stress.

L'étude s'est déroulée dans une ferme communautaire à Manchester, au Royaume-Uni, par une froide journée de décembre. Les chercheurs ont travaillé avec trente-cinq vaches de diverses races, notamment des Herefords et des Limousins, allant de jeunes veaux à des adultes. Les animaux étaient déjà habitués à être manipulés, mais n'avaient jamais fait partie d'un test scientifique auparavant. L'équipe a d'abord enregistré le rythme cardiaque et la température de chaque vache pendant qu'elle se tenait calmement au sein de son groupe. Ensuite, ils ont déplacé les animaux un par un dans un couloir de contention, une étroite rampe métallique utilisée pour les immobiliser lors des soins vétérinaires de routine. Ce confinement est connu pour être stressant pour le bétail, provoquant une augmentation de leur rythme cardiaque. Pendant que les vaches étaient maintenues dans le couloir, les chercheurs ont rapidement répété les mesures, vérifiant le rythme cardiaque et la température des oreilles gauche et droite à l'aide du thermomètre et de la caméra thermique.

Les résultats ont confirmé que les vaches étaient effectivement stressées. Chaque groupe d'âge a montré une augmentation du rythme cardiaque lors de la mise en contention. Les vaches adultes, qui avaient un rythme cardiaque initial moyen d'environ 98 battements par minute, ont vu leur rythme cardiaque bondir à environ 135 battements par minute. Les animaux plus jeunes ont montré des augmentations similaires. Cela a confirmé que la situation était suffisamment stressante pour déclencher une réponse physique claire. Lorsque les chercheurs ont examiné la température des oreilles, ils ont constaté que les oreilles des vaches devenaient effectivement plus chaudes lors de l'événement stressant. La température à l'intérieur du conduit auditif a augmenté d'environ 1,1 degré Celsius dans les deux oreilles. La caméra thermique a également détecté une hausse de la température de surface, particulièrement dans l'oreille droite, qui s'est réchauffée d'environ 2 degrés Celsius en moyenne.

Cependant, l'étude n'a pas trouvé le schéma spécifique que les chercheurs espéraient. Ils avaient prédit que si les vaches traitaient des émotions négatives, le côté droit de leur cerveau serait plus actif, faisant en sorte que l'oreille gauche soit plus chaude que la droite. Au lieu de cela, la température a augmenté de manière égale dans les deux oreilles. Il n'y avait aucune différence claire entre les côtés gauche et droit suggérant qu'un hémisphère cérébral travaillait plus intensément que l'autre. Les données ont montré une augmentation symétrique de la chaleur, ce qui signifie que le stress affectait l'ensemble du cerveau ou la circulation générale du corps d'une manière qui ne favorisait aucun côté. Cette découverte suggère que, bien que les vaches aient été certainement stressées, leurs cerveaux ne montraient pas le genre d'activité unilatérale que prédisent certaines théories de l'émotion.

Les chercheurs ont également comparé les deux outils de mesure pour voir s'ils étaient d'accord entre eux. Ils ont constaté que le thermomètre à l'intérieur de l'oreille lisait systématiquement environ 5 à 6 degrés Celsius de plus que la caméra thermique observant la surface. Cet écart était attendu car l'air de la grange était froid, ce qui refroidissait l'extérieur de l'oreille, tandis que le thermomètre mesurait la chaleur profondément à l'intérieur. Malgré cette différence de chiffres absolus, les deux outils étaient d'accord sur le point principal : la température augmentait lorsque les vaches étaient stressées. La caméra thermique était capable de détecter le changement, mais le temps froid et l'épaisseur du pelage des vaches rendaient les lectures moins précises que celles du thermomètre. L'étude a conclu que, bien que l'imagerie thermique soit un outil utile et non invasif pour repérer le stress général, elle n'est pas encore assez précise pour détecter l'activité subtile et unilatérale du cerveau qui pourrait révéler des états émotionnels spécifiques chez les bovins.

En fin de compte, cette recherche met en lumière à la fois le potentiel et les limites de l'utilisation de la température pour comprendre les émotions animales. L'étude a prouvé que le bétail subit bien un stress qui augmente sa température corporelle, confirmant qu'ils possèdent des vies émotionnelles riches qui peuvent être mesurées physiquement. Cependant, les méthodes utilisées dans cette expérience n'étaient pas assez sensibles pour cartographier l'activité spécifique des hémisphères gauche et droit du cerveau. L'environnement froid et la structure physique des oreilles des vaches ont rendu difficile la perception des détails fins. Les auteurs suggèrent que les études futures pourraient devoir se concentrer sur d'autres parties du visage, comme les yeux, ou attendre une meilleure technologie capable de fonctionner dans des conditions plus froides. Pour l'instant, ce travail sert de rappel que, bien que nous devenions meilleurs pour écouter les animaux, nous avons encore beaucoup à apprendre sur le fonctionnement de leur esprit et sur la meilleure façon de prendre soin d'eux.