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

Gli animali, proprio come le persone, provano emozioni. Sperimentano paura, stress e conforto, e questi stati interni innescano cambiamenti fisici nei loro corpi. Quando un animale si sente minacciato, il suo sistema nervoso entra in alta attività, pompando ormoni che accelerano il cuore e alterano il flusso sanguigno. Per decenni, gli scienziati hanno cercato un modo per misurare questi sentimenti senza disturbare l'animale o causargli ulteriore stress. Una via promettente riguarda il cervello stesso. In molte specie, i lati sinistro e destro del cervello gestiscono diversi tipi di pensiero e di sentimento. Il lato destro è spesso collegato alle emozioni negative e alle sorprese improvvise, mentre il lato sinistro gestisce la routine e le esperienze positive. Poiché il flusso sanguigno al cervello cambia quando queste diverse parti sono attive, la temperatura della pelle vicino al cervello può subire lievi variazioni. Se i ricercatori riuscissero a misurare con precisione queste minuscole variazioni di temperatura, potrebbero essere in grado di "leggere" lo stato emotivo di un animale da una certa distanza.

Questa questione di come misurare i sentimenti degli animali senza intrusioni è centrale nel lavoro di Saphia Silverwood e Sean J. O'Hara dell'Università di Salford. Si sono posti l'obiettivo di testare se i sensori di temperatura potessero rivelare lo stato emotivo del bestrame, osservando specificamente i segni che indicavano che i lati sinistro e destro del cervello di una mucca stessero lavorando in modo diverso durante un momento di stress. I ricercatori si sono concentrati sulle orecchie, che sono ricche di vasi sanguigni e vicine al cervello, sperando di vedere se un orecchio diventasse più caldo dell'altro quando una mucca era stressata. Hanno utilizzato due strumenti diversi: un termometro standard che richiedeva l'inserimento di una sonda nel condotto auricolare, e una termocamera portatile che poteva scattare foto della temperatura superficiale dell'orecchio da una breve distanza. Il loro obiettivo era vedere se questi metodi potessero rilevare non solo che una mucca fosse stressata, ma esattamente come il suo cervello stesse elaborando quello stress.

Lo studio si è svolto in una fattoria comunitaria a Manchester, nel Regno Unito, in una fredda giornata di dicembre. I ricercatori hanno lavorato con trentacinque mucche di varie razze, tra cui Herefords e Limousins, che spaziavano dai vitelli agli adulti. Gli animali erano già abituati a essere manipolati, ma non avevano mai fatto parte di un test scientifico prima d'ora. Il team ha registrato prima la frequenza cardiaca e la temperatura di ogni mucca mentre si trovava calma nel proprio gruppo. Successivamente, hanno spostato gli animali uno alla volta in una stretta (cattle crush), un corridoio metallico stretto usato per tenerli fermi per le routine veterinarie. Questo confinamento è noto per essere stressante per il bestame, poiché provoca un aumento della frequenza cardiaca. Mentre le mucche erano bloccate nella stretta, i ricercatori hanno ripetuto rapidamente le misurazioni, controllando la frequenza cardiaca e la temperatura di entrambe le orecchie utilizzando sia il termometro che la termocamera.

I risultati hanno confermato che le mucche erano effettivamente stressate. Ogni fascia d'età ha mostrato un aumento della frequenza cardiaca quando veniva posta nella stretta. Le mucche adulte, che partivano da una frequenza cardiaca media di circa 98 battiti al minuto, hanno visto la loro frequenza salire a circa 135 battiti al minuto. Anche gli animali più giovani hanno mostrato aumenti simili. Ciò ha confermato che la situazione era abbastanza stressante da innescare una chiara risposta fisica. Quando i ricercatori hanno esaminato le temperature delle orecchie, hanno scoperto che le orecchie delle mucche si erano effettivamente scaldate durante l'evento stressante. La temperatura all'interno del condotto auricolare è aumentata di circa 1,1 gradi Celsius in entrambe le orecchie. La termocamera ha rilevato anche un aumento della temperatura superficiale, in particolare nell'orecchio destro, che si è riscaldato di circa 2 gradi Celsius in media.

Tuttavia, lo studio non ha trovato il modello specifico che i ricercatori speravano di trovare. Avevano previsto che, se le mucche stessero elaborando emozioni negative, il lato destro del loro cervello sarebbe stato più attivo, causando un riscaldamento dell'orecchio sinistro rispetto al destro. Invece, la temperatura è aumentata in entrambe le orecchie in modo uguale. Non c'è stata alcuna differenza netta tra il lato sinistro e il lato destro che suggerisse che un emisfero cerebrale stesse lavorando più duramente dell'altro. I dati hanno mostrato un aumento simmetrico del calore, il che significa che lo stress ha influenzato l'intero cervello o la circolazione generale del corpo in un modo che non favoriva un lato specifico. Questa scoperta suggerisce che, sebbene le mucche fossero certamente stressate, i loro cervelli non stavano mostrando il tipo di attività unilaterale che alcune teorie sulle emozioni prevedono.

I ricercatori hanno anche confrontato i due strumenti di misurazione per vedere se concordassero tra loro. Hanno scoperto che il termometro all'interno dell'orecchio leggeva costantemente circa 5 o 6 gradi Celsius in più rispetto alla termocamera che osservava la superficie. Questa differenza era prevista perché l'aria nella stalla era fredda, il che raffreddava l'esterno dell'orecchio, mentre il termometro misurava il calore in profondità. Nonostante questa differenza nei numeri assoluti, entrambi gli strumenti concordavano sul punto principale: la temperatura è aumentata quando le mucche erano stressate. La termocamera è stata in grado di rilevare il cambiamento, ma il clima freddo e lo spessore del pelo delle mucche hanno reso le letture meno precise rispetto al termometro. Lo studio ha concluso che, sebbene l'imaging termico sia uno strumento utile e non invasivo per individuare lo stress generale, non è ancora abbastanza preciso da rilevare la sottile attività unilaterale del cervello che potrebbe rivelare stati emotivi specifici nel bestame.

In definitiva, questa ricerca evidenzia sia il potenziale che i limiti dell'uso della temperatura per comprendere le emozioni animali. Lo studio ha dimostrato che il bestame sperimenta effettivamente uno stress che aumenta la temperatura corporea, confermando che possiedono vite emotive ricche che possono essere misurate fisicamente. Tuttavia, i metodi utilizzati in questo esperimento non erano abbastanza sensibili da mappare l'attività specifica degli emisferi cerebrali sinistro e destro. L'ambiente freddo e la struttura fisica delle orecchie delle mucche hanno reso difficile osservare i dettagli più fini. Gli autori suggeriscono che gli studi futuri potrebbero dover concentrarsi su altre parti del muso, come gli occhi, o attendere tecnologie migliori che possano funzionare in condizioni più fredde. Per ora, il lavoro serve come promemoria del fatto che, sebbene stiamo diventando più bravi ad ascoltare gli animali, abbiamo ancora molto da imparare su come funziona la loro mente e su come prenderci cura di loro nel miglior modo possibile.