DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-50383-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38167926
تاريخ النشر: 2024-01-02
المؤلف: Katrina Ask وآخرون
الموضوع الرئيسي: البحث الطبي البيطري في الخيول
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة تعبيرات الوجه المرتبطة بدرجات متفاوتة من الألم العظمي في الخيول، مع التركيز بشكل خاص على الانتقال من عدم الألم إلى الألم الخفيف والمتوسط الناتج عن الليببوليسكاريد (LPS) في مفصل الكاحل. قام الباحثون بتحليل تسلسلات الفيديو لثمانية خيول مستريحة (n = 348، إجمالي المدة 892.5 دقيقة) لرسم خريطة الأنشطة الوجهية باستخدام إطار عمل EquiFACS. وقد حددوا 16 وحدة عمل ووصفًا مرتبطًا بالحركات الوجهية، خاصة في الأذنين والعينين والوجه السفلي. ومن الجدير بالذكر أن بعض التعبيرات، مثل مثبط الشفة السفلى (AU16) والرمشة الجزئية (AU47)، كانت أكثر شيوعًا بشكل ملحوظ في الخيول التي تعاني من الألم، مع حدوث أكبر التغيرات خلال الانتقال من عدم الألم إلى الألم الخفيف.
تؤكد النتائج على تعقيد العلاقة بين شدة الألم وتعبير الوجه في الخيول، مما يبرز الحاجة إلى أدوات تقييم الألم المعتمدة في تقييم رفاهية الخيول. بينما أظهرت مقاييس العبوس الحالية، مثل مقياس عبوس الخيول (HGS) ومقياس جامعة أوترخت لتقييم الألم الوجهية (EQUUS-FAP)، وعدًا في تقييم الألم من المعتدل إلى الشديد، إلا أن فعاليتها في اكتشاف الألم الخفيف لا تزال غير متسقة. تساهم هذه الدراسة في فهم تعبير الألم في الخيول وتقترح أن طرق التقييم الحالية قد تكون غير كافية لتحديد الألم العظمي الخفيف، مما يبرز أهمية المزيد من البحث في هذا المجال.
الطرق
حصلت الدراسة على موافقة أخلاقية من اللجنة الأخلاقية السويدية (رقم السجل 5.8.18-09822/2018)، ملتزمة بالتشريعات السويدية التي تحكم تجارب الحيوانات. طبق الباحثون بشكل صارم مبادئ الاستبدال والتقليل والتحسين لتقليل استخدام الحيوانات والمعاناة، بما يتماشى مع إرشادات ARRIVE. كان تصميم الدراسة يهدف إلى إنتاج بيانات قابلة للتطبيق لأغراض بحثية متعددة، مما يضمن نهجًا شاملاً للتحقيق.
النتائج
في هذه الدراسة، تم تحفيز الألم العظمي بشكل فعال في ثمانية خيول من خلال الإدارة داخل المفصل لليببوليسكاريد (LPS) في مفصل الكاحل. أكدت تحليل الحركة الموضوعية وجود عرج في الأطراف الخلفية وزيادة في عدم تماثل الحركة أثناء السير، مع ملاحظات لتباينات في شدة الألم وعدم تماثل الحركة بين الخيول. على وجه التحديد، أظهرت ثلاثة خيول ألمًا خفيفًا، بينما عانت أربعة من مزيج من الألم الخفيف والمتوسط، مع ظهور خيل واحد فقط يعاني من ألم متوسط. تم تنفيذ بروتوكول إنقاذ لخيليْن، مما أسفر عن تخفيف كافٍ للألم بعد إخلاء السائل الزليلي.
بالإضافة إلى ذلك، تم إجراء تقييمات للألم باستخدام مقاييس الألم المعتمدة، مع توثيق إجمالي درجات الألم في المنشورات السابقة. شملت الدراسة مجموعة بيانات شاملة تتكون من 348 تسجيل فيديو تم وضع علامات عليها باستخدام EquiFACS، بإجمالي 892.5 دقيقة من اللقطات و37,072 علامة. قامت مجموعة البيانات هذه بتصنيف الأنشطة الوجهية إلى تسلسلات “عدم الألم” و”الألم”، مع 20,208 و16,864 علامة، على التوالي. تم تفصيل الإحصائيات الوصفية وتوزيعات التردد للأنشطة الوجهية لكل خيل ومنطقة وجه في الجدول 1 والمواد التكميلية (الشكل S1).
المناقشة
في هذه الدراسة، استخدم المؤلفون الانحدار الشبكي المرن وطرق التواجد المشترك لتحديد وحدات العمل الوجهية (AUs) ووصف العمل (ADs) المرتبطة بالألم العظمي في الخيول. كشفت التحليلات أن أهم مؤشر للألم كان تكرار تقارب الأذنين (EAD102)، بينما كانت الحركات الأخرى المتعلقة بالأذن مرتبطة عمومًا بحالة عدم الألم. ومن الجدير بالذكر أن العديد من وحدات العمل من الوجه السفلي، مثل مدة دفع الفك السفلي (AD29) وتكرار مثبط الشفة السفلى (AU16)، تم تحديدها كمؤشرات للألم. كما كانت وحدات العمل المتعلقة بالعين، بما في ذلك إغلاق العين (AU143) والرمشة (AU145)، مؤشرات هامة أيضًا. تسلط الدراسة الضوء على الطبيعة الديناميكية لتعبيرات الوجه في الخيول التي تعاني من الألم، مما يشير إلى أن النشاط الوجه المرتبط بالألم أكثر تعقيدًا مما كان يُفهم سابقًا.
تشير النتائج إلى أن العلاقة بين تعبيرات الوجه وشدة الألم ليست خطية؛ حيث لوحظت تغييرات كبيرة في النشاط الوجه بشكل أساسي عند الانتقال من عدم الألم إلى الألم الخفيف، مما يتحدى فكرة “وجه الألم” الوحيد. يؤكد المؤلفون على أهمية النظر في التعبيرات المرتبطة بالتوتر جنبًا إلى جنب مع مؤشرات الألم، حيث قد يؤثر التوتر على وضوح سلوكيات الألم. تختتم الدراسة بأن الفهم الشامل لتقييم الألم في الخيول يجب أن يدمج بين تعبيرات الوجه وسياق التوتر، داعية إلى مزيد من البحث لاستكشاف تفاصيل تعبير الألم في الخيول.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-50383-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38167926
Publication Date: 2024-01-02
Author(s): Katrina Ask et al.
Primary Topic: Veterinary Equine Medical Research
Overview
This study investigates the facial expressions associated with varying degrees of orthopedic pain in horses, specifically focusing on the transition from sound to mild and moderate pain induced by lipopolysaccharides (LPS) in the tarsocrural joint. The researchers analyzed video sequences of eight resting horses (n = 348, total duration 892.5 min) to map facial activities using the EquiFACS framework. They identified 16 action units and descriptors related to facial movements, particularly in the ears, eyes, and lower face. Notably, certain expressions, such as the lower lip depressor (AU16) and half blink (AU47), were significantly more prevalent in horses experiencing pain, with the most substantial changes occurring during the shift from no pain to mild pain.
The findings underscore the complexity of the relationship between pain intensity and facial expression in horses, highlighting the need for validated pain assessment tools in equine welfare evaluations. While existing grimace scales, such as the Horse Grimace Scale (HGS) and the Equine Utrecht University Scale for Facial Assessment of Pain (EQUUS-FAP), have shown promise in assessing moderate to severe pain, their effectiveness in detecting mild pain remains inconsistent. This study contributes to the understanding of equine pain expression and suggests that current assessment methods may be inadequate for identifying mild orthopedic pain, emphasizing the importance of further research in this area.
Methods
The study received ethical approval from the Swedish Ethics Committee (diary number 5.8.18-09822/2018), adhering to Swedish regulations governing animal experimentation. The researchers rigorously applied the principles of replacement, reduction, and refinement to minimize animal use and suffering, in alignment with the ARRIVE guidelines. The design of the study aimed to produce data applicable for multiple research objectives, ensuring a comprehensive approach to the investigation.
Results
In this study, orthopedic pain was effectively induced in eight horses through intra-articular administration of lipopolysaccharides (LPS) into the hock joint. Objective gait analysis confirmed the presence of hindlimb lameness and increased movement asymmetry during trot, with variations in pain intensity and movement asymmetry observed among the horses. Specifically, three horses exhibited mild pain, while four experienced a combination of mild and moderate pain, with one horse solely demonstrating moderate pain. A rescue protocol was implemented for two horses, resulting in adequate pain relief following synovial evacuation.
Additionally, pain assessments were conducted using established pain scales, with total pain scores documented in previous publications. The study included a comprehensive dataset comprising 348 video recordings annotated with EquiFACS, totaling 892.5 minutes of footage and 37,072 annotations. This dataset categorized facial activities into ‘no pain’ and ‘pain’ sequences, with 20,208 and 16,864 annotations, respectively. Descriptive statistics and frequency distributions of facial activities per horse and facial region are detailed in Table 1 and Supplementary Material (S1 Figure).
Discussion
In this study, the authors employed elastic net regression and co-occurrence methods to identify facial action units (AUs) and action descriptors (ADs) associated with orthopedic pain in horses. The analysis revealed that the most significant predictor of pain was frequent adduction of both ears (EAD102), while other ear-related movements were generally associated with a no pain state. Notably, several AUs from the lower face, such as the duration of lower jaw thrust (AD29) and frequency of lower lip depressor (AU16), were identified as predictors of pain. Eye-related AUs, including eye closure (AU143) and blink (AU145), were also significant indicators. The study highlights the dynamic nature of facial expressions in horses experiencing pain, suggesting that pain-related facial activity is more complex than previously understood.
The findings indicate that the relationship between facial expressions and pain intensity is not linear; significant changes in facial activity were observed primarily when transitioning from no pain to mild pain, challenging the notion of a singular “pain face.” The authors emphasize the importance of considering stress-related expressions alongside pain indicators, as stress may influence the visibility of pain-related behaviors. The study concludes that a comprehensive understanding of equine pain assessment should integrate both facial expressions and the context of stress, advocating for further research to explore the nuances of pain expression in horses.