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

जानवरों में भी, इंसानों की तरह, भावनाएं होती हैं। वे डर, तनाव और सुकून का अनुभव करते हैं, और ये आंतरिक अवस्थाएं उनके शरीर में शारीरिक परिवर्तन उत्पन्न करती हैं। जब कोई जानवर खतरे का अनुभव करता है, तो उसका तंत्रिका तंत्र अत्यधिक सक्रिय हो जाता है, जिससे ऐसे हार्मोन निकलते हैं जो हृदय की गति को तेज करते हैं और रक्त के प्रवाह को बदल देते हैं। दशकों से, वैज्ञानिक इन भावनाओं को जानवर को परेशान किए बिना या उसे अधिक तनाव दिए बिना मापने का तरीका खोजने का प्रयास कर रहे हैं। एक आशाजनक मार्ग स्वयं मस्तिष्क से जुड़ा है। कई प्रजातियों में, मस्तिष्क के बाएं और दाएं हिस्से अलग-अलग प्रकार की सोच और भावनाओं को संभालते हैं। दायां हिस्सा अक्सर नकारात्मक भावनाओं और अचानक आने वाले आश्चर्यों से जुड़ा होता है, जबकि बायां हिस्सा दिनचर्या और सकारात्मक अनुभवों को प्रबंधित करता है। चूंकि मस्तिष्क के इन विभिन्न हिस्सों के सक्रिय होने पर मस्तिष्क में रक्त का प्रवाह बदल जाता है, इसलिए मस्तिष्क के पास की त्वचा का तापमान थोड़ा बदल सकता है। यदि शोधकर्ता इन सूक्ष्म तापमान परिवर्तनों को सटीक रूप से माप सकें, तो वे दूर से ही जानवर की भावनात्मक स्थिति को "पढ़" सकेंगे।

जानवर की भावनाओं को बिना किसी हस्तक्षेप के कैसे मापा जाए, यह सवाल साफिया सिल्वरवुड और शॉन जे. ओ'हारा (यूनिवर्सिटी ऑफ साल्फोर्ड) के कार्य के केंद्र में है। उन्होंने यह परीक्षण करने के लिए हाथ आगे बढ़ाया कि क्या तापमान सेंसर मवेशियों की भावनात्मक स्थिति को प्रकट कर सकते हैं, विशेष रूप से यह देखने के लिए कि क्या तनाव के क्षण के दौरान गाय के मस्तिष्क के बाएं और दाएं हिस्से अलग तरह से काम कर रहे थे। शोधकर्ताओं ने कानों पर ध्यान केंद्रित किया, जो रक्त वाहिकाओं से समृद्ध होते हैं और मस्तिष्क के करीब होते हैं, इस उम्मीद में कि क्या गाय के तनावग्रस्त होने पर एक कान दूसरे कान की तुलना में अधिक गर्म होगा। उन्होंने दो अलग-अलग उपकरणों का उपयोग किया: एक मानक थर्मामीटर जिसे कान की नली के अंदर प्रोब रखने की आवश्यकता थी, और एक हैंडहेल्ड थर्मल कैमरा जो कम दूरी से कान के सतह के तापमान की तस्वीरें ले सकता था। उनका लक्ष्य यह देखना था कि क्या ये विधियाँ न केवल यह पता लगा सकती हैं कि गाय तनाव में है, बल्कि यह भी कि उसका मस्तिष्क उस तनाव को ठीक से कैसे संसाधित कर रहा है।

यह अध्ययन दिसंबर के एक ठंडे दिन, मैनचेस्टर, यूनाइटेड किंगडम में एक सामुदायिक फार्म में आयोजित किया गया था। शोधकर्ताओं ने विभिन्न नस्लों की तीस-पांच गायों के साथ काम किया, जिनमें हीयरफोर्ड और लिमोसिन शामिल थे, जो बछड़ों से लेकर वयस्कों तक की आयु सीमा में थे। जानवर पहले से ही संभालने के आदी थे, लेकिन वे पहले कभी वैज्ञानिक परीक्षण का हिस्सा नहीं रहे थे। टीम ने पहले प्रत्येक गाय के हृदय की गति और तापमान को रिकॉर्ड किया जब वह अपने समूह में शांति से खड़ी थी। फिर, उन्होंने जानवरों को एक-एक करके 'कैटल क्रश' में स्थानांतरित किया, जो पशु चिकित्सा देखभाल के लिए उपयोग किया जाने वाला एक संकीर्ण धातु का रास्ता है। यह घेराव मवेशियों के लिए तनावपूर्ण होता है, जिससे उनकी हृदय गति बढ़ जाती है। जब गायों को क्रश में पकड़ा गया था, तब शोधकर्ताओं ने तेजी से माप दोहराया, हृदय गति और दोनों कानों के तापमान की जांच थर्मामीटर और थर्मल कैमरा दोनों का उपयोग करके की।

परिणामों ने पुष्टि की कि गायें वास्तव में तनाव में थीं। हर आयु वर्ग में क्रश में रखे जाने पर हृदय गति में वृद्धि देखी गई। वयस्क गायों, जिनकी औसत हृदय गति लगभग 98 बीट्स प्रति मिनट थी, की हृदय गति बढ़कर लगभग 135 बीट्स प्रति मिनट हो गई। छोटे जानवरों में भी इसी तरह की वृद्धि देखी गई। इसने पुष्टि की कि स्थिति इतनी तनावपूर्ण थी कि इसने एक स्पष्ट शारीरिक प्रतिक्रिया उत्पन्न की। जब शोधकर्ताओं ने कानों के तापमान को देखा, तो उन्होंने पाया कि तनावपूर्ण घटना के दौरान गायों के कान गर्म हो गए थे। कान की नली के भीतर का तापमान दोनों कानों में लगभग 1.1 डिग्री सेल्सियस बढ़ गया। थर्मल कैमरे ने सतह के तापमान में भी वृद्धि दर्ज की, विशेष रूप से दाहिने कान में, जो औसतन लगभग 2 डिग्री सेल्सियस गर्म हो गया था।

हालाँकि, अध्ययन में वह विशिष्ट पैटर्न नहीं मिला जिसकी शोधकर्ता उम्मीद कर रहे थे। उन्होंने भविष्यवाणी की थी कि यदि गायें नकारात्मक भावनाओं को संसाधित कर रही हैं, तो उनके मस्तिष्क का दायां हिस्सा अधिक सक्रिय होगा, जिससे बायां कान दाहिने कान की तुलना में अधिक गर्म होगा। इसके विपरीत, तापमान दोनों कानों में समान रूप से बढ़ गया। बाएं और दाएं पक्षों के बीच कोई स्पष्ट अंतर नहीं था जो यह सुझाव दे सके कि मस्तिष्क का एक हिस्सा दूसरे की तुलना में अधिक काम कर रहा है। डेटा ने एक सममित (सिमेट्रिकल) वृद्धि दिखाई, जिसका अर्थ था कि तनाव ने पूरे मस्तिष्क या शरीर के सामान्य परिसंचरण को इस तरह प्रभावित किया कि किसी एक पक्ष का पक्ष नहीं लिया गया। यह निष्कर्ष बताता है कि हालांकि गायें निश्चित रूप से तनाव में थीं, लेकिन उनका मस्तिष्क उस प्रकार की एकतरफा गतिविधि नहीं दिखा रहा था जैसा कि भावनाओं के कुछ सिद्धांत भविष्यवाणी करते हैं।

शोधकर्ताओं ने यह देखने के लिए भी दो माप उपकरणों की तुलना की कि क्या वे एक-दूसरे से सहमत हैं। उन्होंने पाया कि कान के अंदर का थर्मामीटर थर्मल कैमरे की तुलना में लगातार लगभग 5 से 6 डिग्री सेल्सियस अधिक तापमान पढ़ता था। यह अंतर अपेक्षित था क्योंकि खलिहान की हवा ठंडी थी, जिसने कान के बाहरी हिस्से को ठंडा कर दिया था, जबकि थर्मामीटर ने गहराई में मौजूद गर्मी को मापा। इस पूर्ण संख्या के अंतर के बावजूद, दोनों उपकरण मुख्य बात पर सहमत थे: तनाव के समय तापमान बढ़ गया था। थर्मल कैमरा परिवर्तन का पता लगाने में सक्षम था, लेकिन ठंडे मौसम और गायों के बालों की मोटाई ने थर्मल कैमरे की रीडिंग को थर्मामीटर की तुलना में कम सटीक बना दिया। अध्ययन ने निष्कर्ष निकाला कि हालांकि थर्मल इमेजिंग सामान्य तनाव को पहचानने के लिए एक उपयोगी, गैर-आक्रामक उपकरण है, लेकिन यह अभी भी गायों की उस सूक्ष्म, एकतरफा मस्तिष्क गतिविधि का पता लगाने के लिए पर्याप्त सटीक नहीं है जो विशिष्ट भावनात्मक अवस्थाओं को प्रकट कर सकती है।

अंततः, यह शोध पशु भावनाओं को समझने के लिए तापमान के उपयोग की क्षमता और सीमाओं दोनों को उजागर करता है। अध्ययन ने सिद्ध किया कि मवेशी वास्तव में तनाव का अनुभव करते हैं जिससे उनके शरीर का तापमान बढ़ जाता है, जो इस बात की पुष्टि करता है कि उनके पास समृद्ध भावनात्मक जीवन है जिसे शारीरिक रूप से मापा जा सकता है। हालाँकि, इस प्रयोग में उपयोग की गई विधियाँ मस्तिष्क के बाएं और दाएं गोलार्द्धों की विशिष्ट गतिविधि को मैप करने के लिए पर्याप्त संवेदनशील नहीं थीं। ठंडा वातावरण और गायों के कानों की शारीरिक संरचना बारीक विवरणों को देखने में बाधा बनी। लेखकों का सुझाव है कि भविष्य के अध्ययनों को चेहरे के अन्य हिस्सों, जैसे आंखों पर ध्यान केंद्रित करने की आवश्यकता हो सकती है, या बेहतर तकनीक का इंतजार करना चाहिए जो ठंडी परिस्थितियों में काम कर सके। फिलहाल, यह कार्य एक अनुस्मारक के रूप में कार्य करता है कि हालांकि हम जानवरों की बात सुनने में बेहतर हो रहे हैं, फिर भी हमें उनके दिमाग के काम करने के तरीके और उनकी देखभाल करने के सर्वोत्तम तरीकों के बारे में बहुत कुछ सीखना बाकी है।