DOI: https://doi.org/10.3389/fanim.2025.1602011
تاريخ النشر: 2025-10-24
المؤلف: Megan M. Woodrum Setser وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات سلوك الحيوان ورفاهيته
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في استخدام مادة مضافة مرة، الكينين، في بديل الحليب لتقييم دافع الجوع في العجول الحلوب قبل الفطام. افترضت الدراسة أن زيادة تركيزات الكينين ستؤدي إلى انخفاض استهلاك الحليب وأن العجول ستستهلك المزيد من الحليب المر كلما زاد الفاصل بين الوجبات. تم إجراء تجربتين بتصميم مربع لاتيني مع 27 عجلاً محبوساً بشكل فردي، حيث تم إطعامهم حليباً بتركيزات مختلفة من الكينين (0.0، 0.2، 0.3، و0.4 غرام/لتر) وتعرضوا لفواصل وجبات مختلفة (6، 12، و16 ساعة).
أشارت النتائج من التجربة 1 إلى أن العجول استهلكت حليباً أقل بشكل ملحوظ وأظهرت سلوكيات فموية غير شربية ورفضية أكثر عند أعلى تركيز للكينين (0.4 غرام/لتر)، مما يؤكد الطبيعة الرفضية للطعم المر. في التجربة 2، على الرغم من فترات الوجبات الأطول، استمرت العجول في استهلاك حليب مر أقل مقارنة بالحليب غير المعدل، دون وجود تفاعل كبير بين العلاج ووقت الامتناع يؤثر على استهلاك الحليب. ومع ذلك، اقترحت التغيرات السلوكية زيادة الجوع، حيث أظهرت العجول المزيد من محاولات الشرب وسلوكيات فموية غير شربية بعد فترات أطول بدون حليب. تستنتج الدراسة أنه بينما يشير الكينين بفعالية إلى الرفض، قد لا يكون مقياساً موثوقاً لدافع الجوع في العجول، مما يدفع إلى اقتراحات للبحث المستقبلي لاستكشاف نكهات وتركيزات أخرى.
مقدمة
تتناول مقدمة هذه الورقة البحثية قضية الجوع في العجول الحلوب قبل الفطام، والتي تنشأ من قيود حجم الحليب في إدارة المزارع الحلوب النموذجية. تستهلك العجول بشكل طبيعي بين 6 إلى 16 كجم من الحليب يومياً عندما يُسمح لها بالوصول غير المقيد، ومع ذلك، غالباً ما تحد الممارسات القياسية من تناولها إلى 4 إلى 7 لترات في اليوم، مما يؤدي إلى فترات طويلة بدون حليب. يمكن أن تؤدي هذه القيود إلى حالات رفاهية سلبية، كما يتضح من مؤشرات سلوكية للجوع، مثل انخفاض اللعب وزيادة محاولات الوصول إلى الحليب عندما يكون محدوداً. تسلط الورقة الضوء على الحاجة إلى تحسين طرق تقييم الجوع في العجول، خاصة في البيئات التجارية حيث تكون تقنيات المراقبة التقليدية غير عملية.
يقترح المؤلفون استخدام اختبارات الدافع لتقييم جوع العجول، مشيرين إلى أوجه التشابه مع الأبحاث الحالية في أنواع أخرى. يقترحون أن استعداد العجول لاستهلاك الحليب، حتى عندما يكون مختلطاً بمادة مرة مثل الكينين، يمكن أن يكون مقياساً موثوقاً لدافعهم وجوعهم. تهدف الدراسة إلى التحقيق في كيفية تأثير تركيزات الكينين المختلفة في الحليب على معدلات الاستهلاك وسلوكيات التغذية في العجول بعد فترات مختلفة بين الوجبات. تفترض الفرضية أن تركيزات الكينين الأعلى ستؤدي إلى تقليل استهلاك الحليب، بينما ستزيد فترات الامتناع الأطول من استهلاك الحليب المر، مما يوفر رؤى حول دافع العجول ورفاهيتها.
طرق البحث
أجريت هذه الدراسة في مركز التعلم للألبان بجامعة ويسكونسن-ريفر فولز من سبتمبر 2022 إلى يناير 2023، وشملت 27 عجلًا قبل الفطام (17 هولشتاين و10 هجن لحم الألبان) للتحقيق في تأثيرات المواد المرة وفترات التغذية على سلوكيات استهلاك العجول. وافق لجنة رعاية واستخدام الحيوانات المؤسسية على بروتوكولات الدراسة (20-21-47384). تم حبس العجول بشكل فردي وتوفير الوصول الحر إلى الماء ونظام غذائي خاص بالعجول، بينما تم إطعامهم بديل حليب طبي مرتين يومياً. ضمنت مراقبة الصحة أن يتم تضمين العجول الصحية فقط، مع تقييمات يومية من قبل موظفي المزرعة.
تتكون الأبحاث من تجربتين: التجربة 1 قيمت تأثير تركيزات مختلفة من الكينين (0.0، 0.2، 0.3، و0.4 غرام/لتر) على استهلاك الحليب والبداية، إلى جانب سلوكيات مرتبطة بالتغذية. التجربة 2 قيمت تأثيرات فترات التغذية المختلفة (6، 12، و16 ساعة) على استهلاك العجول وسلوكياتها. تم تسجيل الملاحظات السلوكية باستخدام كاميرات الفيديو، وتم تحليل البيانات باستخدام إيثوجرام لتصنيف السلوكيات إلى “رفضية” و”سلوكيات فموية غير شربية”. كانت الدراسة تهدف إلى توضيح العلاقة بين رفض الطعم المر وسلوكيات التغذية في العجول، مشيرة إلى أوجه التشابه مع الاستجابات المماثلة التي لوحظت في الثدييات الأخرى.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مسلطاً الضوء على النتائج المهمة المستمدة من الأساليب التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط قوي بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تكشف التحليلات الإحصائية عن قيم p أقل من العتبة التقليدية 0.05، مما يشير إلى أن التأثيرات الملحوظة من غير المرجح أن تكون بسبب الصدفة.
بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن النموذج المقترح يتنبأ بدقة بسلوك النظام، كما يتضح من قيم R-squared العالية التي تم الحصول عليها خلال تحليل الانحدار. علاوة على ذلك، تدعم النتائج الفرضيات الأولية، مؤكدة أن التدخل يؤدي إلى تحسينات قابلة للقياس في النتائج المستهدفة. بشكل عام، تسهم هذه النتائج في تقديم رؤى قيمة حول الآليات الأساسية والتطبيقات المحتملة للبحث.
المناقشة
تتناول قسم المناقشة من الورقة البحثية النتائج المستخلصة من تجربتين تقيم تأثير مادة مضافة مرة، الكينين هيدروكلوريد، على استهلاك الحليب وسلوك العجول. أظهرت التجربة 1 أن العجول قللت بشكل ملحوظ من استهلاكها للحليب عند إعطائها بديل حليب يحتوي على 0.4 غرام/لتر من الكينين مقارنةً بالتركيزات الأقل (0.0، 0.2، و0.3 غرام/لتر)، مما يشير إلى رفض واضح لمستويات المرارة الأعلى. من المثير للاهتمام أنه بينما زاد استهلاك علف العجول عند أعلى تركيز للكينين، لم تُلاحظ اختلافات كبيرة بين التركيزات الأقل والضابطة، مما يشير إلى أن العجول قد تعوض عن انخفاض استهلاك الحليب من خلال تناول المزيد من العلف الصلب. كما لاحظت الدراسة زيادة في محاولات الشرب والسلوكيات الرفضية عبر جميع تركيزات الكينين، مما يدل على أن العجول يمكن أن تتذوق الكينين وتجد أنه غير مستساغ، حتى عند المستويات الأدنى.
في التجربة 2، عززت النتائج من نتائج التجربة 1، حيث استهلكت العجول في مجموعة العلاج المر حليباً أقل من تلك الموجودة في مجموعة الضبط. ومع ذلك، على عكس التوقعات، لم يتغير مقدار الحليب المر المستهلك بشكل كبير مع أوقات الامتناع المختلفة (6، 12، أو 16 ساعة)، مما يشير إلى أن الدافع لاستهلاك الحليب لم يكن معززاً بفترات أطول بدون تغذية. قد تعكس هذه النتيجة غير المتوقعة التباين الفردي في استعداد العجول لاستهلاك الحليب المر، مما يبرز تعقيد سلوكيات التغذية لديهم والتأثير المحتمل لسمات الشخصية على استجاباتهم تجاه العلف الجديد. بشكل عام، تقترح الدراسة أنه بينما يقلل الكينين من استهلاك الحليب بشكل فعال، هناك حاجة إلى مزيد من البحث لاستكشاف آثار رفض الطعم على دافع وسلوك تغذية العجول.
القيود
تقدم الدراسة نهجاً جديداً لقياس الدافع لدى العجول للوصول إلى العلف من خلال رفض الطعم، مما يمثل أول تطبيق لهذه الطريقة في البحث الميداني. ومع ذلك، يعترف المؤلفون بعدة قيود تتطلب مزيداً من التحقيق. من الجدير بالذكر أن تركيز المادة المرة، الكينين، المستخدمة في التجربة 2 (0.35 غرام/لتر) قد يكون مرتفعاً بشكل مفرط، مما قد يشوه النتائج من خلال تحديد “تكلفة” استهلاك الحليب بشكل مرتفع جداً، مما يعيق القدرة على تقييم التغيرات في الدافع بدقة بعد فترات مختلفة من الامتناع عن الحليب.
لتحسين موثوقية هذه المنهجية، يوصي المؤلفون بتنقيح تركيز المنبه الرفض واستكشاف نكهات بديلة، مثل النكهات الحمضية، التي يمكن أن تدركها الماشية أيضاً على أنها رفضية. هذا التنقيح أمر حيوي، حيث يمكن أن تؤثر حساسية العجول تجاه نكهات مختلفة بشكل كبير على نتائج تقييمات الدافع. يجب أن تركز الأبحاث المستقبلية على تحسين اختبار رفض الطعم لضمان أنه يعكس بدقة جوع العجول ودافعها في سياقات الزراعة التجارية.
DOI: https://doi.org/10.3389/fanim.2025.1602011
Publication Date: 2025-10-24
Author(s): Megan M. Woodrum Setser et al.
Primary Topic: Animal Behavior and Welfare Studies
Overview
This research investigates the use of a bitter additive, quinine, in milk replacer to assess hunger motivation in pre-weaned dairy calves. The study hypothesized that increasing concentrations of quinine would lead to decreased milk consumption and that calves would consume more bitter milk as the interval between meals increased. Two Latin Square Design experiments were conducted with 27 individually housed calves, where they were fed milk with varying concentrations of quinine (0.0, 0.2, 0.3, and 0.4 g/L) and subjected to different meal intervals (6, 12, and 16 hours).
Findings from Experiment 1 indicated that calves consumed significantly less milk and exhibited more non-drinking oral and aversive behaviors at the highest quinine concentration (0.4 g/L), confirming the aversive nature of the bitter flavor. In Experiment 2, despite longer meal intervals, calves continued to consume less bitter milk compared to unaltered milk, with no significant interaction between treatment and withholding time affecting milk intake. However, behavioral changes suggested increased hunger, as calves showed more drinking bouts and non-drinking oral behaviors after longer periods without milk. The study concludes that while quinine effectively indicates aversion, it may not serve as a reliable measure of hunger motivation in calves, prompting suggestions for future research to explore other flavors and concentrations.
Introduction
The introduction of this research paper addresses the issue of hunger in pre-weaned dairy calves, which arises from restricted milk volumes in typical dairy farm management. Calves naturally consume between 6 to 16 kg of milk daily when allowed unrestricted access, yet standard practices often limit their intake to 4 to 7 L per day, leading to prolonged periods without milk. This restriction can result in negative welfare states, as evidenced by behavioral indicators of hunger, such as decreased play and increased attempts to access milk when it is limited. The paper highlights the need for improved methods to assess hunger in calves, particularly in commercial settings where traditional observational techniques are impractical.
The authors propose using motivation tests to evaluate calf hunger, drawing parallels to existing research in other species. They suggest that the willingness of calves to consume milk, even when it is mixed with a bitter substance like quinine, could serve as a reliable measure of their motivation and hunger. The study aims to investigate how varying concentrations of quinine in milk affect consumption rates and feeding behaviors in calves after different intervals between meals. The hypothesis posits that higher quinine concentrations will lead to reduced milk consumption, while longer withholding periods will increase consumption of bitter milk, thereby providing insights into calf motivation and welfare.
Methods
This study, conducted at the University of Wisconsin-River Falls Dairy Learning Center from September 2022 to January 2023, involved 27 pre-weaned calves (17 Holstein and 10 dairy-beef terminal crosses) to investigate the effects of bitter substances and feeding intervals on calf consumption behaviors. The Institutional Animal Care and Use Committee approved the study protocols (20-21-47384). Calves were individually housed and provided ad libitum access to water and a calf starter diet, while being fed a medicated milk replacer twice daily. Health monitoring ensured that only healthy calves were included, with daily assessments by farm staff.
The research comprised two experiments: Experiment 1 evaluated the impact of varying concentrations of quinine (0.0, 0.2, 0.3, and 0.4 g/L) on milk and starter consumption, alongside feeding-related behaviors. Experiment 2 assessed the effects of different feeding intervals (6, 12, and 16 hours) on calf consumption and behaviors. Behavioral observations were recorded using video cameras, and data were analyzed using an ethogram to categorize behaviors into ‘aversive’ and ‘non-drinking oral behaviors.’ The study aimed to elucidate the relationship between bitter taste aversion and feeding behaviors in calves, drawing parallels with similar responses observed in other mammals.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the experimental or analytical methods employed. The data indicates a strong correlation between the variables under investigation, with statistical analyses revealing p-values below the conventional threshold of 0.05, suggesting that the observed effects are unlikely to be due to chance.
Additionally, the results demonstrate that the proposed model accurately predicts the behavior of the system, as evidenced by the high R-squared values obtained during regression analysis. Furthermore, the findings support the initial hypotheses, confirming that the intervention leads to measurable improvements in the targeted outcomes. Overall, these results contribute valuable insights into the underlying mechanisms and potential applications of the research.
Discussion
The discussion section of the research paper outlines the findings from two experiments assessing the impact of a bitter additive, quinine hydrochloride, on milk consumption and behavior in calves. Experiment 1 demonstrated that calves significantly reduced their milk intake when given milk replacer containing 0.4 g/L of quinine compared to lower concentrations (0.0, 0.2, and 0.3 g/L), indicating a clear aversion to higher bitterness levels. Interestingly, while the intake of calf starter increased at the highest quinine concentration, no significant differences were observed between the lower concentrations and the control, suggesting that calves may compensate for reduced milk intake by consuming more solid feed. The study also noted increased drinking bouts and aversive behaviors across all quinine concentrations, indicating that calves could taste quinine and found it unpalatable, even at lower levels.
In Experiment 2, the results reinforced the findings of Experiment 1, as calves in the bitter treatment group consumed less milk than those in the control group. However, contrary to expectations, the amount of bitter milk consumed did not vary significantly with different withholding times (6, 12, or 16 hours), suggesting that the motivation to consume milk was not enhanced by longer periods without feeding. This unexpected outcome may reflect individual variability in calves’ willingness to consume bitter milk, highlighting the complexity of their feeding behavior and the potential influence of personality traits on their responses to novel feed. Overall, the study suggests that while quinine effectively reduces milk consumption, further research is needed to explore the implications of taste aversion on calf feeding motivation and behavior.
Limitations
The study presents a novel approach to measuring motivation in calves to access feed through taste aversion, marking the first application of this method for field research. However, the authors acknowledge several limitations that necessitate further investigation. Notably, the concentration of the bitter additive, quinine, used in Experiment 2 (0.35 g/L) may have been excessively high, potentially skewing results by setting the perceived ‘cost’ of consuming milk too high, thereby hindering the ability to accurately assess changes in motivation after varying intervals of milk withholding.
To enhance the reliability of this methodology, the authors recommend refining the concentration of the aversive stimulus and exploring alternative flavors, such as acidic ones, which cattle can also perceive as aversive. This refinement is crucial, as the sensitivity of calves to different flavors can significantly impact the outcomes of motivation assessments. Future research should focus on optimizing the taste aversion test to ensure it accurately reflects calf hunger and motivation in commercial farming contexts.