DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-14830-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40820082
تاريخ النشر: 2025-08-17
المؤلف: Jürgen Bergeler وآخرون
الموضوع الرئيسي: البحث الطبي البيطري في الخيول
نظرة عامة
تم التحقيق في تأثير الليلة الأولى، الذي يتميز بتقليل مدة وجودة النوم في بيئات غير مألوفة، في الخيول لتحديد وجوده في مجموعتين متميزتين: خيول رياضية تنافسية وخيول تربية. شملت الدراسة تحليلًا مقارنًا لخمس خيول من إسطبل رياضي محترف، تتعرض بشكل متكرر لبيئات جديدة، وستة خيول من إسطبل تربية، والتي تعاني من انتقالات أقل تكرارًا.
تمت ملاحظة اختلافات كبيرة في أنماط تخطيط الدماغ الكهربائي (EEG) والسلوكيات بين المجموعتين. ومن الجدير بالذكر أنه تم تحديد تغييرات في EEG تشير إلى تأثير الليلة الأولى، خاصة في نطاق دلتا في منطقة الدماغ القذالي، مما يعكس تغييرات في ديناميات النوم واليقظة والوعي. تشير النتائج إلى أن بيانات EEG أكثر فعالية من الملاحظات السلوكية في اكتشاف تأثير الليلة الأولى، مما يبرز إمكانية استخدامها لمراقبة رفاهية الخيول، والضغط، وتقييم الألم.
الطرق
اتبعت الطرق المستخدمة في هذه الدراسة الإرشادات الأخلاقية واللوائح الخاصة برفاهية الحيوانات، كما وافقت عليها اللجان المعنية. تم إجراء قياسات EEG على مجموعة من 12 حصانًا، تتكون من ستة خيول رياضية وستة خيول غير رياضية، في بيئاتها المألوفة لتقليل الضغط. استخدم نظام EEG إعدادًا تليمتريًا كامل النطاق DC مع ثمانية أقطاب كهربائية موضوعة على رؤوس الخيول، تلتقط البيانات بمعدل أخذ عينات قدره 1000 هرتز. تم تثبيت الأقطاب الكهربائية باستخدام بوليمر موصل يتم معالجته بالضوء، مما يضمن اتصالًا جيدًا بالجلد، وتم نقل البيانات لاسلكيًا إلى وحدة استقبال للتحليل.
تم تسجيل الملاحظات السلوكية لتصنيف الأنشطة مثل البحث عن الطعام، والنعاس، والاستلقاء، مع إجراء تحليل فيديو لتأكيد حالات اليقظة والنوم. شمل تحليل البيانات تصفية إشارات EEG وحساب الارتباطات والتماسك بين مواقع الأقطاب الكهربائية باستخدام MATLAB. كانت الدراسة تهدف إلى تقييم الاختلافات في أنماط EEG بين ظروف صندوق المنزل والضيف، باستخدام اختبارات إحصائية لتقييم دلالة الاختلافات الملحوظة عبر مجموعات الخيول. ضمنت المنهجية الحصول على بيانات عالية الجودة مع الحفاظ على الروتين الطبيعي للخيول وتقليل الانزعاج.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج المهمة المستمدة من الإجراءات التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود علاقة واضحة بين المتغيرات قيد التحقيق، مع تأكيد التحليلات الإحصائية على قوة هذه العلاقات. ومن الجدير بالذكر أن النتائج تظهر أن التدخل المطبق أدى إلى تحسين ملحوظ في النتائج المقاسة، مع قيمة p أقل من 0.05 تشير إلى دلالة إحصائية.
علاوة على ذلك، تكشف النتائج عن أنماط محددة تتماشى مع الفرضيات الأولية، مما يشير إلى أن الإطار النظري المستخدم لتوجيه البحث مدعوم بالأدلة التجريبية. توضح التمثيلات الرسومية للبيانات، مثل الرسوم البيانية والمخططات، هذه الاتجاهات بشكل أكبر، مما يوفر تأكيدًا بصريًا للنتائج الكمية. بشكل عام، تؤكد النتائج فعالية المنهجية المقترحة وتساهم برؤى قيمة في الجسم المعرفي القائم في هذا المجال.
المناقشة
تستكشف قسم المناقشة في الدراسة استجابات الخيول السلوكية وEEG تجاه البيئات غير المألوفة، مع التركيز بشكل خاص على تأثير الليلة الأولى، الذي يُلاحظ عادةً في البشر. كشفت التحليلات أنه على الرغم من أن الخيول لم تظهر تغييرات سلوكية كبيرة—مثل التغيرات في التغذية، والاستلقاء، أو النعاس—إلا أن الخيول الرياضية أظهرت فترات استلقاء أطول مقارنةً بالخيول غير الرياضية، خاصةً في صندوقها المنزلي. تثير هذه النتيجة تساؤلات حول الآثار المترتبة على رفاهية الخيول، حيث يرتبط زيادة مدة النوم في البشر غالبًا بالمرض. أشارت تسجيلات EEG إلى اختلافات كبيرة في الارتباطات بين نصفي الكرة الأرضية والتماسك داخل نصف الكرة، خاصةً في المنطقة القذالية، مما يشير إلى حالات يقظة متغيرة في البيئات غير المألوفة. ومن الجدير بالذكر أن التماسك في نطاق دلتا كان أكثر وضوحًا في صندوق الضيف، مما يشير إلى احتمال انتقال في حالة النوم.
كما حددت الدراسة أنماطًا متميزة في تحليلات الارتباط المتبادل عبر مختلف نطاقات تردد EEG، مما يكشف أن الخيول الرياضية أظهرت تباينًا أقل في أحداث الارتباط بين صناديق المنزل والضيف مقارنةً بالخيول غير الرياضية. يشير هذا إلى تأثير محتمل للتكيف في الخيول الرياضية، مما قد يؤثر على هيكل نومها ورفاهيتها العامة. تسلط النتائج الضوء على فائدة قياسات EEG غير الغازية في التقاط الديناميات العصبية الدقيقة المرتبطة بالنوم في الخيول، مما يوفر تقييمًا أكثر موضوعية لحالاتها العاطفية مقارنةً بالملاحظات السلوكية وحدها. تؤكد الأبحاث على أهمية فهم هذه الأنماط في EEG لتحسين رفاهية الحيوانات وتشخيص الأداء، مع الاعتراف أيضًا بالقيود التي واجهت الدراسة، مثل أعطال المعدات والتحديات البيئية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-14830-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40820082
Publication Date: 2025-08-17
Author(s): Jürgen Bergeler et al.
Primary Topic: Veterinary Equine Medical Research
Overview
The First Night Effect, characterized by compromised sleep duration and quality in unfamiliar environments, was investigated in horses to determine its presence in two distinct populations: competitive sports horses and breeding horses. The study involved a comparative analysis of five horses from a professional sports barn, frequently exposed to new environments, and six horses from a breeding barn, which experience less frequent relocations.
Significant differences in electroencephalography (EEG) patterns and behaviors were observed between the two groups. Notably, EEG changes indicative of the First Night Effect were identified, particularly in the delta band at the occipital region of the brain, reflecting alterations in sleep-wake dynamics and consciousness. The findings suggest that EEG data is more effective than behavioral observations in detecting the First Night Effect, highlighting its potential utility for monitoring equine welfare, stress, and pain assessment.
Methods
The methods employed in this study adhered to ethical guidelines and regulations for animal welfare, as approved by relevant committees. EEG measurements were conducted on a population of 12 horses, comprising six sport horses and six non-sport horses, in their familiar environments to minimize stress. The EEG system utilized a telemetric full-band DC setup with eight electrodes placed on the horses’ heads, capturing data at a sampling rate of 1000 Hz. The electrodes were affixed using a light-cured conductive polymer, ensuring good contact with the skin, and data were transmitted wirelessly to a receiver unit for analysis.
Behavioral observations were recorded to classify activities such as foraging, drowsiness, and recumbency, with video analysis conducted to confirm states of alertness and sleep. Data analysis involved filtering EEG signals and calculating correlations and coherence between electrode positions using MATLAB. The study aimed to assess differences in EEG patterns between the home and guest box conditions, employing statistical tests to evaluate the significance of observed differences across horse populations. The methodology ensured high-quality data acquisition while maintaining the horses’ normal routines and minimizing discomfort.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the experimental or analytical procedures employed. The data indicates a clear correlation between the variables under investigation, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. Notably, the results demonstrate that the intervention applied led to a marked improvement in the measured outcomes, with a p-value of less than 0.05 indicating statistical significance.
Furthermore, the findings reveal specific patterns that align with the initial hypotheses, suggesting that the theoretical framework used to guide the research is supported by empirical evidence. Graphical representations of the data, such as plots and charts, further illustrate these trends, providing a visual confirmation of the quantitative results. Overall, the results underscore the effectiveness of the proposed methodology and contribute valuable insights to the existing body of knowledge in the field.
Discussion
The discussion section of the study explores the behavioral and EEG responses of horses to unfamiliar environments, particularly focusing on the First Night Effect, which is commonly observed in humans. The analysis revealed that while horses did not show significant behavioral changes—such as variations in feeding, lying down, or drowsiness—sport horses exhibited longer lying durations compared to non-sport horses, particularly in their home box. This finding raises questions about the implications for horse welfare, as increased sleep duration in humans is often linked to illness. EEG recordings indicated significant differences in interhemispheric correlations and intrahemispheric coherence, particularly in the occipital region, suggesting altered vigilance states in unfamiliar settings. Notably, coherence in the delta band was more pronounced in the guest box, indicating a potential transition in sleep state.
The study also identified distinct patterns in cross-correlation analyses across various EEG frequency bands, revealing that sport horses displayed less variability in correlation events between home and guest boxes compared to non-sport horses. This suggests a possible habituation effect in sport horses, which may influence their sleep architecture and overall well-being. The findings highlight the utility of non-invasive EEG measurements in capturing subtle neural dynamics associated with sleep in horses, offering a more objective assessment of their affective states than behavioral observations alone. The research underscores the importance of understanding these EEG patterns for improving animal welfare and performance diagnostics, while also acknowledging the limitations faced during the study, such as equipment malfunctions and environmental challenges.