غالبًا ما تظهر الخيول الأكبر سنًا استجابة تلقائية منخفضة، مما يؤثر على رفاهيتها. بينما يمكن أن يساعد التمرين المنتظم في الحفاظ على الوظيفة التلقائية، فإن تأثير التمرين المنظم على الخيول المسنّة ليس مفهوماً جيدًا. دراسة شملت 27 حصانًا مسنًا فحصت تعديلهم التلقائي على مدى 12 أسبوعًا تحت مستويات نشاط مختلفة. تم تقسيم الخيول إلى ثلاث مجموعات: (1) غير نشطة (SEL)، (2) تلك التي تشارك في أنشطة غير منظمة (RAT)، و(3) تلك التي تتبع نظام تمرين منظم (SER). أظهرت النتائج أن الحد الأدنى ومتوسط معدل ضربات القلب انخفض في مجموعة التمرين المنظم من الأسبوع 10 إلى 12. بالمقابل، لم تُلاحظ أي تغييرات في المجموعات الأخرى. علاوة على ذلك، لم تتغير الفترات بين الضربات في الخيول غير النشطة، وتذبذبت في الخيول المشاركة في أنشطة غير منظمة من الأسبوع 8 إلى ، وزادت في مجموعة التمارين المنظمة خلال الأسابيع 10 إلى كانت تقلبات معدل ضربات القلب أعلى بشكل ملحوظ في مجموعة التمارين المنظمة مقارنة بالمجموعة غير المنظمة. ) وإلى حد أقل، مقارنة بالمجموعة المستقرة ( هذا يشير إلى أن التمارين المنظمة يمكن أن تؤدي إلى تحسين التنظيم الذاتي وتقليل التوتر في الخيول المسنّة، مما يبرز الحاجة إلى استراتيجيات فعالة لإدارة الصحة بعد التقاعد.

الكلمات الرئيسية: استجابات الإجهاد، الحصان المسن، نمط الحياة الخامل، نظام التمارين المنظم، النشاط البدني غير المنظم، رفاهية الحيوان

تم تدجين الخيول لأغراض بشرية مثل النقل والزراعة والاستخدام العسكري. اليوم، يتم تربية وتدريب العديد من الخيول للمنافسات الرياضية الفروسية. ونتيجة لذلك، تخضع الخيول الرياضية غالبًا لتدريب مكثف لتلبية متطلبات الصناعة، مما يمكن أن يؤدي إلى إجهاد طويل الأمد وإصابات محتملة طوال مسيرتها المهنية. يمكن أن يختلف مصير خيول الرياضة بعد التقاعد بشكل كبير. قد تواجه بعض الخيول الإهمال أو التكاثر أو الذبح أو القتل الرحيم، اعتمادًا على ظروفها الفردية. من ناحية أخرى، يتم إعادة تدريب بعض الخيول المتقاعدة على أنشطة أقل تطلبًا بدنيًا، مثل ركوب المدارس. لا تساعد هذه الطريقة فقط في الحفاظ على رفاهية الحيوانات، بل تحافظ أيضًا على القيمة الاقتصادية للخيول الرياضية المتقاعدة مع تقدمها في العمر. .

يهدف التدريب البدني للخيول إلى تحقيق عدة أهداف رئيسية، بما في ذلك تعزيز أو الحفاظ على الأداء الرياضي الأمثل، وتأخير ظهور التعب، وتقليل خطر الإصابة، والحفاظ على رغبة الحصان في ممارسة التمارين. . بشكل محدد، فإن التدريب الهوائي له تأثير إيجابي على الأنظمة البيولوجية، مما يؤدي إلى تحسين وظيفة القلب والأوعية الدموية معدل ضربات القلب في حالة الراحة أقل وزيادة السعة الهوائية للعضلات الهيكلية ، مما يعزز بدوره مستوى لياقة الحصان علاوة على ذلك، يقوم تدريب التمارين بتعديل الوظيفة اللاإرادية، كما يتضح من التغيرات في تباين معدل ضربات القلب (HRV). تعكس HRV التغير في نبضة إلى نبضة

فترات تحت تأثير المكونات الودية واللاودية (العصبية المبهمة)، مما يظهر قابلية التكيف ومرونة الأنظمة البيولوجية استجابةً للتحديات المجهدة. .

يمكن أن تعكس التعديلات في متغيرات HRV المختلفة مكونات ذاتية معينة. على سبيل المثال، تتأثر التغيرات في فترة النبض إلى النبض (RR)، والانحراف المعياري لفترات RR الطبيعية (SDNN)، والنطاق المنخفض التردد (LF)، ونطاق الطاقة الكلي، والانحراف المعياري لرسم بوانكاري على طول خط الهوية (SD2) بكل من المكونات الودية والمكونات الحائرة. . على العكس من ذلك، فإن الجذر التربيعي لمتوسط مربعات الفروق بين فترات RR المتعاقبة (RMSSD)، العدد النسبي لزوج فترات RR المتعاقبة التي تختلف بأكثر من 50 مللي ثانية (pNN50)، نطاق التردد العالي (HF) والانحراف المعياري لرسم بوانكاري العمودي على خط الهوية (SD1) تعكس التغيرات القصيرة الأجل في نطاق الطاقة العالي التردد، وبالتالي، النشاط المبهم السائد. يشير انخفاض هذه المتغيرات إلى دور أقل لمكون العصب المبهم أظهرت الأبحاث أن تباين معدل ضربات القلب (HRV) أقل في الخيول الأكبر سناً مقارنة بالخيل الأصغر سناً. بالإضافة إلى ذلك، فإن الخيول المسنّة التي تمارس التمارين بانتظام تظهر معدل تنوع معدل ضربات القلب أعلى من تلك التي تبقى غير نشطة طوال اليوم. على الرغم من أن تباين معدل ضربات القلب ينخفض في الخيول، مما يعكس تحولًا نحو النشاط الودي، أثناء أداء التمارين. ، فإنه يظهر تحولًا نحو مزيد من النشاط المبهم بعد فترة من التدريب الهوائي .

من المهم أن نلاحظ أن الشيخوخة ليست مرضًا، بل هي حالة يختبر فيها الجسم تراجعًا في كتلة الجسم، والقدرة الهوائية، والمناعة الوظيفية، والوظيفة اللاإرادية مع مرور الوقت. المشاركة في النشاط البدني ضرورية للحفاظ على كتلة العضلات ووظيفة المناعة في الخيول المسنّة وغير القادرة على التحمل. يسمح التدريب الرياضي بتحسين القدرة على الأكسدة ووظيفة الميتوكوندريا، بالإضافة إلى تقليل الأضرار الميكروهيكلية في العضلات الهيكلية لدى الخيول المسنّة. بالإضافة إلى ذلك، يؤدي التدريب البدني إلى انخفاض معدل ضربات القلب أثناء الراحة ويميل نحو تحسين الاستجابات اللاإرادية في الخيول المسنّة. ومع ذلك، قد يشكل التدريب البدني غير المناسب خطرًا للإصابة الكبيرة، مما يهدد رفاهية الخيول. .

بينما تم ملاحظة تحسين التنظيم الذاتي بعد برامج التدريب المنظم في الخيول البالغة، لا تزال آثار هذه البرامج على الخيول المسنّة غير مستكشفة إلى حد كبير. علاوة على ذلك، لم يتم توضيح تداعيات الحفاظ على النشاط البدني غير المنظم في الخيول المسنّة المتقاعدة بعد. لذلك، تهدف هذه الدراسة إلى فحص آثار نظام تمرين منظم مقابل النشاط البدني غير المنظم على معدل ضربات القلب أثناء الراحة (HR) والتنظيم الذاتي في الخيول المسنّة المتقاعدة. الفرضية هي أن مستويات النشاط المختلفة ستؤدي إلى اختلافات ملحوظة في معدل ضربات القلب أثناء الراحة والتنظيم الذاتي، مع توقع أن يكون لنظام التمرين المنظم تأثير كبير على كلا المعلمين.

لم توجد اختلافات في متوسط العمر (SEL: سنوات مقابل RAT: سنوات مقابل SER: سنوات، ) أو الوزن (SEL: ضد RAT: مقابل SER: ) بين مجموعات الخيول. تم تحديد التنظيم الذاتي من خلال ثلاث طرق تحليل كما يلي.

تم ملاحظة تفاعل كبير بين المجموعة والزمن للتغيرات في الحد الأدنى لمعدل ضربات القلب )، تعني الموارد البشرية و متوسط فترات RR (الشكل 1). المجموعة المستقلة المتأثرة بتعديل SDNN ( RMSSD ), pNN50 قدرة التباطؤ المعدلة (DCmod) التداخل الثلاثي للفترات الطبيعية إلى الطبيعية (TINN) ومؤشر مثلث RR (RRTI) (الشكل 2).

ظل الحد الأدنى والمتوسط لمعدل ضربات القلب دون تغيير في كل من خيول SEL وRAT. ومع ذلك، في خيول SER، أظهر الحد الأدنى لمعدل ضربات القلب انخفاضًا غير ذي دلالة إحصائية بعد 10 أسابيع. ) ولكن كان هناك انخفاض كبير عند 12 أسبوعًا ( ) عند مقارنتها بالقيم عند 4 أسابيع (الشكل 1أ). كما انخفض متوسط معدل ضربات القلب في خيول SER عند 10 و 12 أسبوعًا، مقارنةً بالخط الأساسي ( لكلا نقطتي الزمن) (الشكل 1ب). أظهرت متوسط فترات RR انخفاضًا زمنيًا في خيول RAT عند 8 و 10 أسابيع ( لكلا نقطتي الزمن) ولكن زادت في خيول SER عند 10 و 12 أسبوعًا، مقارنةً بالخط الأساسي ( لم يتم العثور على أي تغيير في متوسط فترات RR لخيول SEL خلال فترة الدراسة (الشكل 1c).

كان SDNN في خيول SER أعلى من خيول RAT قبل الدراسة (الخط الأساسي) في 6 و 8 و 10 أسابيع من الدراسة. ) وأعلى من الخيول في SEL بعد أسبوعين من الدراسة ( ) (الشكل 2أ). كانت قيم RMSSD و DCmod أعلى في خيول SER مقارنة بخيول RAT قبل الدراسة (الخط الأساسي) في الأسابيع 4 و 8 و 10 من الدراسة ( لكلا المتغيرين) (الشكل 2ب وج). كانت قيم pNN50 و RRTI أعلى في خيول SER مقارنة بخيول RAT في نقاط زمنية محددة (pNN50: 4، 6، 8، 10 أسابيع من الدراسة، ; RRTI: خط الأساس، 4 و 10 أسابيع من الدراسة، كانت قيم pNN50 و RRTI في خيول RAT أقل من تلك الموجودة في خيول SEL عند 8 و 10 أسابيع من الدراسة (pNN50، لكلا نقطتي الزمن؛ RRTI: 8 أسابيع، أسابيع، )(الشكل 2d و e). مثل المتغيرات الأخرى، كان TINN أعلى في خيول SER مقارنة بخيول RAT قبل الدراسة (الخط الأساسي) وفي 8 و 10 أسابيع من الدراسة ( ). كان TINN في خيول SER أيضًا أعلى من خيول SEL في 2 و 10 أسابيع من الدراسة ( لكلا نقطتي الزمن) (الشكل 2f).

تفاعل المجموعة مع الزمن، والمجموعة المستقلة والزمن المستقل لم يؤثروا على مساهمات نطاق HF، نطاق LF، نسبة LF/HF أو معدل التنفس (RESP)، على الرغم من أن المجموعة المستقلة وتفاعل المجموعة مع الزمن كانا قريبين من الدلالة في نسبة LF/HF ( ; F (2,22) ) و RESP ( ; )، على التوالي. ومع ذلك، أثر تأثير المجموعة المستقلة على تعديل الطاقة الكلية (الشكل 3).

لم تختلف مساهمات نطاق LF، نطاق HF، نسبة LF/HF و RESP داخل أو بين المجموعات طوال الدراسة. ومع ذلك، كانت الطاقة الكلية في خيول SER أعلى من خيول RAT قبل الدراسة

(الخط الأساسي) وفي 10 أسابيع من الدراسة ( لكلا نقطتي الزمن) وأعلى من خيول SEL في 10 أسابيع من الدراسة ( ) (الشكل 3a-e).

أثرت المجموعة المستقلة على تعديل SD1 و SD2 ، 22) = 6.411) (الشكل 4). كان SD1 في خيول SER أعلى من خيول RAT قبل الدراسة (الخط الأساسي) في 4 و 8 و 10 أسابيع من الدراسة ( )، وكذلك في خيول SEL في 10 أسابيع من الدراسة ( ) (الشكل 4a). كان SD2 في خيول SER أيضًا أعلى من خيول RAT قبل الدراسة في 6 و 8 و 10 أسابيع من الدراسة ( ) وفي خيول SEF في 2 أسابيع من الدراسة ( ) (الشكل 4b). لم تتغير نسبة SD2/SD1 خلال فترة الدراسة (الشكل 4c).

أثر تفاعل المجموعة مع الزمن على تعديل مؤشر الجهاز العصبي الودي (SNS) ، بينما أثر تفاعل المجموعة مع الزمن والمجموعة المستقلة على تعديل مؤشر الإجهاد (الشكل 5).

ظل مؤشر الجهاز العصبي اللاودي (PNS) دون تغيير طوال الدراسة (الشكل 5a). كان مؤشر SNS أقل في خيول SER مقارنة بخيول RAT في 8 و 10 أسابيع من الدراسة ( لكلا نقطتي الزمن). زاد مؤشر SNS في خيول RAT في 8 أسابيع مقارنة بالخط الأساسي ( ) (الشكل 5b). كان مؤشر الإجهاد في خيول SER أقل من خيول RAT في 8 و 10 أسابيع من الدراسة ( ) وفي خيول SEL في 2 أسابيع من الدراسة ( ). زاد مؤشر الإجهاد في خيول RAT في 8 و 10 أسابيع ( لكلا نقطتي الزمن) وأظهر قيمًا أعلى من خيول SEL لهذه الفترات ( لكلا نقطتي الزمن) (الشكل 5c).

فحصت هذه الدراسة استجابة HR وتنظيم الجهاز العصبي الذاتي لأنماط النشاط البدني المختلفة في الخيول المسنّة. كشفت عن بعض النتائج المهمة. (1) لوحظ انخفاض في الحد الأدنى والمتوسط من HR، مما يتوافق مع زيادة فترات RR، فقط في خيول SER. (2) كانت متغيرات HRV المختلفة (SDNN، RMSSD، DCmod، pNN50، RRTI، TINN، الطاقة الكلية، SD1 و SD2) أعلى في خيول SER مقارنة بخيول RAT. (3)

بعض متغيرات HRV في خيول SER (SDNN، TINN، الطاقة الكلية، SD1 و SD2) كانت أيضًا أعلى من خيول SEL. (4) كان مؤشر SNS أقل في خيول SER مقارنة بخيول RAT. (5) كان مؤشر الإجهاد في خيول SER أقل من خيول RAT أو، إلى حد أقل، خيول SEL. تشير هذه النتائج إلى أن الخيول التي تشارك في أنظمة تمارين منظمة تظهر انخفاضًا في HR أثناء الراحة وتنظيمًا أكبر للجهاز العصبي الذاتي مقارنة بتلك التي لديها أنشطة غير منظمة وأنماط حياة مستقرة.

في هذه الدراسة، شاركت خيول SER في برنامج تمارين منظم جيدًا عند شدة منخفضة إلى متوسطة. وقد تم إثبات ذلك من خلال تقلبات HR المتوسطة خلال كل جلسة تمرين، والتي تراوحت من إلى نبضة في الدقيقة، مما يتوافق مع من الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب بناءً على حد أقصى مرجعي قدره 220 نبضة في الدقيقة في البوني (الجدول S1). مقارنة شدة التمارين في البشر والخيول أكدت أن الخيول التزمت بروتين تمرين منظم عند شدة منخفضة إلى متوسطة. من الجدير بالذكر أن HR أثناء الراحة انخفض في الخيول المسنّة نتيجة لبرنامج التمارين المنظمة. يتماشى هذا مع الأدبيات السابقة التي تفيد بانخفاض HR أثناء الراحة بعد التدريب الهوائي في كل من الخيول الشابة والقديمة . ومع ذلك، ظل HR أثناء الراحة للخيول التي تشارك في أنشطة بدنية غير منظمة أو التي تعيش أنماط حياة مستقرة دون تغيير. نظرًا لأن انخفاض HR أثناء الراحة يدل على تحسين مستويات اللياقة البدنية

في الخيول التي تخضع للتدريب الهوائي ، أظهرت الخيول المسنّة المشاركة في نظام التمارين المنظمة تحسينًا في اللياقة البدنية مقارنة بتلك التي تشارك في أنشطة غير منظمة أو تعيش نمط حياة مستقر.

يتأثر تعديل HR بالتفاعل بين الأنشطة الودية واللاودية . يمكن أن تُعزى التغيرات في HR إلى الأنشطة المستقلة أو المتزامنة للمكونين الذاتي. على سبيل المثال، يمكن أن يكون انخفاض HR نتيجة لزيادة النشاط اللاودي، أو انخفاض النشاط الودي، أو تغييرات مجتمعة في كلا المكونين . لذلك، فإن استخدام HR وحده للإشارة إلى التأثيرات المنفصلة لكلا المكونين الذاتي غير مناسب . لمعالجة هذه القيود، غالبًا ما يتم استخدام HRV لتعكس التأثير المستقل للدوافع الودية واللاودية. في هذه الدراسة، لوحظت زيادة في فترات RR فقط في خيول SER، مما يتوافق مع انخفاض HR المتوسط. نظرًا لأن فترات RR تتعدل تحت تأثير كلا المكونين الوديين واللاوديين ، افترضنا أن مجموعة من النشاط الودي واللاودي أدت إلى تغييرات في فترات RR و HR المتوسط في الخيول التي تتبع نظام التمارين المنظمة.

تم العثور على متغيرات HRV المختلفة أعلى في خيول SER مقارنة بخيول RAT. تضمنت هذه المتغيرات SDNN، RMSSD، DCmod، pNN50، TINN، RRTI، نطاق الطاقة الكلية، SD1 و SD2. تعكس RMSSD و pNN50 و SD1 التغيرات قصيرة المدى في HR بسبب النشاط اللاودي السائد، بينما تؤثر المكونات الودية واللاودية على تعديلات SDNN و TINN و RRTI و الطاقة الكلية و SD2، مما يعكس HRV بشكل عام. . تشير النتائج إلى أن الخيول التي تتبع نظام التمارين المنظم أنتجت نشاطًا عصبياً مبهجًا أكثر من تلك التي شاركت في نشاط بدني غير منظم. DCmod هو قدرة التباطؤ لمعدل ضربات القلب، محسوبة كفرق نقطتين للإشارة إلى تعديل العصب المبهم . لقد تم استخدامه في التنبؤ بفشل القلب الاحتقاني والوفيات بعد احتشاء عضلة القلب لدى المرضى المسنين . بدا أن DCmod في هذه الدراسة كان

أعلى في خيول SER مقارنة بخيول RAT، مما يشير إلى أن الخيول المسنّة التي تشارك في التمارين المنظمة قد تواجه مشاكل قلبية مرتبطة بالعمر أقل من تلك التي تشارك في الأنشطة البدنية غير المنظمة. ومع ذلك، تتطلب هذه النتيجة مزيدًا من التحقق لتأكيد ارتباطها بمشاكل القلب المرتبطة بالعمر في الخيول. علاوة على ذلك، أظهرت خيول SER مستويات أعلى من SDNN و RRTI و TINN و إجمالي طاقة النطاق و SD1 و SD2، مما يعكس تباينًا أعلى في معدل ضربات القلب مقارنة بخيول SEL. كان مؤشر الإجهاد أيضًا أقل مؤقتًا في خيول SER مقارنة بخيول SEL و RAT عند 2 و أسابيع من التجربة. تدعم هذه النتائج فكرة أن الخيول التي تمارس نظام التمارين المنظم أظهرت تحسينًا في الوظيفة اللاإرادية، مما أدى إلى إجهاد أقل من تلك التي تؤدي نشاطًا بدنيًا غير منظم، وإلى حد أقل، أولئك الذين يعيشون أنماط حياة مستقرة. من المثير للاهتمام، على الرغم من قصر مدة التمرين، أظهرت خيول RAT انخفاضًا في HRV مقارنة بخيول SER على مدار فترة الدراسة التي استمرت 12 أسبوعًا. بالإضافة إلى ذلك، كان pNN50 أقل في خيول RAT مقارنة بكل من مجموعتي SEL و SER. قد تدعم هذه النتائج جزئيًا الأدلة على أن النشاط البدني غير المنظم يمكن أن يكون له آثار ضارة على الخيول الأكبر سنًا. أحد التفسيرات المحتملة لانخفاض HRV الملحوظ في خيول RAT قد يكون عدم الراحة والقلق الناجم عن الفرسان المبتدئين ونقص السيطرة خلال جلسات التمرين غير المنظمة. تسلط هذه النتائج الضوء على المخاطر المحتملة المرتبطة بالأنشطة البدنية غير المنظمة بين السكان الخيول المسنّة وتؤكد على ضرورة النظر بعناية في أساليب التدريب لتخفيف الإجهاد ومخاطر الصحة.

اختلفت متغيرات HRV بين المجموعات، لكن لم يُلاحظ أي تباين داخل كل مجموعة. وقد اقترحت تقارير سابقة أن المكون العصب المبهم قد يتم تفعيله بالكامل خلال فترة الراحة في الخيول . نظرًا لأن HRV في دراستنا تم تقييمه خلال حالة الراحة، قد يكون النشاط العصب المبهم قد تم تشبعه،
مما أدى إلى متغيرات HRV متسقة عبر فترة الدراسة. بالنسبة لخيول SER، انخفض متوسط معدل ضربات القلب بعد نظام التمارين المنظم على الرغم من عدم حدوث تغيير في النشاط العصب المبهم. بالإضافة إلى ذلك، مع عدم وجود تباين في مؤشر PNS، كان مؤشر SNS أقل في خيول SER مقارنة بخيول RAT. تشير هذه النتائج إلى انخفاض تدريجي في دور المكون الودي استجابةً لنظام التمارين المنظم، مما يؤدي إلى انخفاض معدل ضربات القلب في الخيول المسنّة، بما يتماشى مع التقارير السابقة .

تشابهت متغيرات HRV الأساسية في خيول SER و RAT بشكل وثيق مع تلك الموجودة في خيول SEL في بداية الدراسة. ومع ذلك، قد توجد تحيزات عند تضمين الخيول المتقاعدة التي عاشت نمط حياة مستقر، سواء تم تقديمها لبرنامج تمارين منظم أو استمرت في روتينها المستقر. بالنسبة للتدريب المنظم الذي استمر 12 أسبوعًا، تم اختيار الخيول المسنّة المستقرة التي لديها القدرة على إكمال نظام التمارين (مثل: درجة حالة الجسم المقبولة، التكوين المناسب للحوافر والأطراف، والألفة مع بروتوكول التمرين) بشكل أساسي لمجموعة SER. قد يعني هذا المعيار الاختياري قيم متغيرات HRV أعلى قليلاً في مجموعة SER مقارنة بمجموعة SEL. من المهم، على عكس الخيول المسنّة في المجموعات الأخرى، كانت الخيول في مجموعة RAT مشغولة باستمرار في أنشطة بدنية غير منظمة قبل الدراسة. قد يكون هذا قد عرضهم لتجربة الإجهاد المزمن، مما أدى إلى متغيرات HRV أقل قليلاً من خيول SEL ولكن أقل بكثير من خيول SER في بداية الدراسة (الجدول S2). على الرغم من أن نظام التمارين المنظم أظهر القدرة على الحفاظ على الاستجابات اللاإرادية، إلا أن تأثير هذا النظام على التكيف العضلي والوظائف الإنزيمية ذات الصلة في الخيول المسنّة يتطلب مزيدًا من التحقيق.

واجهت الدراسة تحديًا بسبب العدد المحدود من الخيول المسنّة الصحية المتاحة، خاصة لأولئك الذين قاموا بالنشاط البدني أو نظام التمارين المنظم. أدى ذلك إلى حجم عينة صغيرة لجميع مجموعات الدراسة. هذه هي القيود الرئيسية للدراسة. بالإضافة إلى ذلك، قد يكون إدراج الخيول من جنسيات مختلفة وخصائص فردية قد ساهم في التباينات في الاستجابات اللاإرادية داخل كل مجموعة. علاوة على ذلك، من المحتمل أن تؤدي مستويات اللياقة البدنية المتفاوتة بين الخيول في مجموعة RAT إلى استجابات لاإرادية مختلفة أثناء أداء الأنشطة غير المنظمة. لذلك، يجب تفسير نتائج الدراسة المتعلقة بالتنظيم اللاإرادي بحذر.

أظهرت الخيول المسنّة المشاركة في برنامج تمارين منظم تحسينات في كل من اللياقة البدنية والتنظيم اللاإرادي مقارنة بتلك التي لديها أنشطة غير منظمة أو نمط حياة مستقر. على العكس من ذلك، أظهرت الخيول المسنّة التي تشارك في نشاط بدني غير منظم آثارًا سلبية محتملة. توفر هذه النتائج رؤى قيمة حول كيفية تأثير مستويات النشاط المختلفة على التنظيم اللاإرادي في الخيول المسنّة المتقاعدة. تحمل الدراسة تداعيات كبيرة على الرفاهية، مما يشير إلى الحاجة إلى ممارسات إدارة لتعزيز الرفاهية، والحفاظ على الرفاهية، وإلى حد ما، الحفاظ على القيمة الاقتصادية للخيول المسنّة بعد التقاعد. بينما توجد أدلة على القدرة على الحفاظ على الاستجابات اللاإرادية، هناك حاجة إلى مزيد من البحث لاستكشاف التكيفات العضلية والوظائف الإنزيمية ذات الصلة الناتجة عن نظام التمارين المنظم في الخيول المسنّة.

حصل بروتوكول دراسة الحيوانات على موافقة لجنة رعاية واستخدام الحيوانات المؤسسية في جامعة كاسيتسارت (ACKU65-VET-005 و ACKU66-VET-089). تأكدنا من أن جميع الطرق تم تنفيذها وفقًا للإرشادات واللوائح ذات الصلة، مع الالتزام بإرشادات ARRIVE.

تم اختيار سبعة وعشرون حصانًا مسنًا من سلالة مختلطة من نادي محبي الخيول في باتوم ثاني، تايلاند، لهذه الدراسة. كانت هذه الخيول قد شاركت سابقًا في الرياضات الفروسية وتقاعدت من المنافسة حوالي سن 15 عامًا. بعد تقاعدها، عاشت إما حياة مستقرة أو استمرت في الأنشطة البدنية. تم إيواؤها في صناديق فردية مع فرشة من القش في إسطبلات خيول ذات ممر مركزي. تم إعطاء الخيول 2 كجم من الحبيبات التجارية و من المعادن النادرة ثلاث مرات في اليوم. كان لديهم وصول حر إلى التبن من البرج المعلق، مما يمثل في اليوم، بالإضافة إلى مياه الصنبور في صناديقهم. كانت معايير الإدراج للخيول في هذه الدراسة هي أن (1) لم يتلقوا علاجات طبية أو جراحية قبل 30 يومًا أو خلال فترة الدراسة التي استمرت 12 أسبوعًا و(2) اجتازوا فحصًا صحيًا أساسيًا، والذي شمل الفحوصات البدنية والدموية، بالإضافة إلى تقييمات المشي للتمارين، خاصة للخيول التي احتفظت بالنشاط البدني وتلك التي تم تعيينها لممارسة نظام التمارين المنظم. تم استبعاد الخيول من الدراسة إذا كانت تعاني من مشاكل صحية تؤثر على رفاهيتها خلال التجربة. للأسف، تم استبعاد حصانين كانا يحتفظان بنشاط بدني غير منظم من الدراسة بسبب مشاكل صحية في وقت مبكر من التجربة. وبالتالي، تم جمع البيانات من 25 حصانًا فقط.

تم إجراء التجارب في نادي محبي الخيول في باتوم ثاني، تايلاند، لمدة 12 أسبوعًا متتاليًا بين مايو ويوليو 2023. خلال هذه الفترة، تراوحت الرطوبة النسبية بين 61 و ، وتفاوتت درجة حرارة الهواء بين و . شملت الدراسة ثلاث مجموعات من الخيول تم تعيينها لعلاجات مختلفة. (1) تتكون المجموعة الأولى من تسعة خيول مسنّة غير نشطة (سبعة ذكور واثنتان إناث) بمتوسط عمر قدره سنوات ومتوسط وزن قدره . لم تخضع هذه الخيول لأي تدريب أو شاركت في أنشطة بدنية أقل تطلبًا قبل بدء الدراسة. كان مطلوبًا منها الحفاظ على نمط حياة غير نشط (SEL)، تعيش أساسًا في صناديق فردية وتقضي بضع ساعات يوميًا في الحظيرة خلال فترة تجريبية مدتها 12 أسبوعًا. (2) تضمنت المجموعة الثانية سبعة خيول مسنّة (أربعة ذكور وثلاث إناث) بمتوسط عمر قدره سنوات ومتوسط وزن قدره . كانت هذه الخيول تشارك في أنشطة بدنية أقل تطلبًا، مثل التدريب، والتعليم، والقفز، والمشي في المسارات

ركوب، مصمم وفقًا لاحتياجات عملاء اليوم قبل بدء الدراسة. تم تعيينهم للحفاظ على نشاطهم البدني غير المنظم (RAT)، والذي شمل حوالي 20 إلى 30 دقيقة من التمارين يوميًا، ثلاثة إلى أربعة أيام في الأسبوع، على مدى فترة 12 أسبوعًا. في أيام عدم التمرين، قضوا أيضًا بضع ساعات في الحظيرة. (3) تتكون المجموعة الثالثة من تسعة خيول مسنّة غير نشطة أخرى (خمسة ذكور وأربع إناث) بمتوسط عمر قدره سنوات ومتوسط وزن قدره . قبل الدراسة، لم تتدرب هذه الخيول أو تشارك في أنشطة بدنية أقل تطلبًا. تم تعيينهم لممارسة الهرولة وفقًا لنظام التمارين المنظم (SER)، كما هو موضح في الجدول 1. قامت الخيول في مجموعة SER بأداء تمارينها كل يومين في الصباح، بين الساعة 6:00 صباحًا و11:00 صباحًا، لمدة إجمالية قدرها 54 دقيقة، ثلاثة إلى أربعة أيام في الأسبوع، على مدى 12 أسبوعًا متتاليًا. مثل المجموعات الأخرى، قضوا بضع ساعات في الحظيرة في أيام عدم التمرين.

تم تسجيل فترات RR كل أسبوعين لحساب متغيرات HRV، مما يوفر رؤى حول التنظيم الذاتي. كانت الخيول في هذه الدراسة مزودة بجهاز مراقبة معدل ضربات القلب (HRM) من Polar Electro Oy، كيمبلي، فنلندا. تم التحقق من صحة هذا الجهاز سهل الاستخدام لقياس معدل ضربات القلب وHRV وقد تم استخدامه لأغراض مختلفة في الخيول . لضمان نقل الإشارة بشكل مثالي، تم ترطيب حزام الخيول من Polar لركوب الخيل وتم تطبيق جل الموجات فوق الصوتية على منطقة الأقطاب. ثم تم تثبيت مستشعر معدل ضربات القلب (H10) على الحزام المبلل وتأمينه على صدر الحصان، مع وضع جيب المستشعر على الجانب الأيسر الأوسط من الصدر. تم توصيل المستشعر في النهاية لاسلكيًا بساعة Polar الرياضية (Vantage V3) وتم ضبطها لتسجيل بيانات فترات RR لمزيد من التحليل. تم جمع البيانات في ظروف راحة لمدة 30 دقيقة لكل حصان في نقاط زمنية محددة بين الساعة 6:00 صباحًا و9:00 صباحًا على مدى ثلاثة أيام متتالية. تم الحفاظ على نفس ترتيب الخيول خلال كل جلسة. في اليوم الأول، تم تسجيل بيانات فترات RR للخيول في مجموعتي SEL وRAT. تم تسجيل الخيول في مجموعة SER في اليومين الثاني والثالث، قبل بدء نظام تمارينهم المنظم، حيث اتبعوا جدول تمارين كل يومين.

ثم تم ربط الساعة الرياضية ببرنامج Polar FlowSync (https://flow.polar.com/، تم الوصول إليه في 29 سبتمبر 2024) لتحميل بيانات فترات RR وتصديرها كملفات CSV. تم استخدام هذه الوثائق لحساب متغيرات HRV عبر برنامج Kubios premium (Kubios HRV Scientific؛ https://www.kubios.com/ hrv-premium/) وتم الإبلاغ عنها كملفات MATLAB MAT. لضمان توافق فترات RR، تم ضبط تصحيح الأثر التلقائي لاستبعاد اكتشافات الضربات المفقودة أو الزائدة أو غير المتوافقة والضربات غير الطبيعية، مثل الانقباضات البطينية المبكرة أو غيرها من عدم انتظام ضربات القلب في سلسلة زمنية لفترات RR. تم ضبط الكشف التلقائي عن الضوضاء على مستوى متوسط لاستبعاد مقاطع الضوضاء التي تشوه عدة ضربات متتالية، مما يؤثر على دقة تحليل HRV. بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام طريقة الأولويات السلسة لإزالة عدم استقرارية سلسلة زمنية لفترات RR. تم ضبط تردد القطع لإزالة الاتجاه عند 0.035 هرتز، كما هو موضح في دليل المستخدم (https://www.kubios.com/downloads/Kubios_HRV_Users_Guide.pdf، تم الوصول إليه في 29 سبتمبر 2024). تم التعبير عن متغيرات HRV في ثلاثة طرق مجال، كما هو موضح في الجدول 2، وتم الإبلاغ عنها بفواصل زمنية مدتها أسبوعين لمدة 12 أسبوعًا متتاليًا.

تم إجراء التحليل الإحصائي للبيانات باستخدام GraphPad Prism الإصدار 10.4.0 (GraphPad Software Inc.، سان دييغو، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية). نظرًا لوجود بيانات مفقودة في تحليل HRV، تم تقييم التأثيرات المستقلة للمجموعة والوقت وتأثير التفاعل بين المجموعة والوقت على معدل ضربات القلب وتعديل HRV بواسطة نموذج التأثيرات المختلطة (الحد الأقصى المقيد للاحتمالية؛ REML) مع تصحيح Greenhouse-Geisser. تم تنفيذ اختبار Tukey’s post hoc للمقارنات داخل المجموعة وبين المجموعات في أوقات محددة. تم استخدام اختبار Shapiro-Wilk للتحقق من التوزيع الطبيعي للبيانات عند الضرورة. نظرًا لتوزيع البيانات بشكل طبيعي، تم استخدام ANOVA أحادي الاتجاه، تلاه اختبارات المقارنات المتعددة لـ Tukey، لتقدير التغيرات في أعمار الخيول وأوزانها. تم التعبير عن النتائج كمتوسط ± انحراف معياري، و اعتبرت ذات دلالة إحصائية.

البيانات الأصلية المقدمة في الدراسة متاحة علنًا على https://www.doi.org/10.6084/m9.figshare.27233970.
تم الاستلام: 22 نوفمبر 2024؛ تم القبول: 13 يناير 2025
تم النشر عبر الإنترنت: 20 يناير 2025

يود المؤلفون أن يعبروا عن امتنانهم لـ Vaewratt Kamonkon، مدير نادي محبي الخيول، لتخصيص خيولهم لهذه الدراسة.

K.S. وC.P. وT.W. وM.C. ساهموا في التصور، البرمجيات، الموارد والتصور؛ K.S. وC.P. وO.H. وS.V. وS.P. وW.C. وS.W. وT.W. وM.C. شاركوا في المنهجية، التحقق، التحليل الرسمي والتحقيق؛ K.S. وC.P. وO.H. وT.W. وM.C. ساهموا في تنسيق البيانات؛ K.S. وT.W. وM.C. شاركوا في الحصول على التمويل، كتبوا المسودة الأصلية للمخطوطة؛ T.W. وM.C. أشرفوا على هذا المشروع، كتبوا، راجعوا وحرروا المسودة النهائية للمخطوطة. جميع المؤلفين قرأوا ووافقوا على النسخة المنشورة من المخطوطة.

تم تمويل هذا البحث من قبل المجلس الوطني للبحوث في تايلاند (أرقام الاتصال N41A661096 وN41A650067) وكلية الطب البيطري، جامعة كاسيتسارت (VET.KU2024-03 وVET.KU202405). تم تمويل APC من قبل كلية الطب البيطري، جامعة كاسيتسارت.

يعلن المؤلفون عدم وجود مصالح متنافسة.

حصل بروتوكول دراسة الحيوانات على موافقة لجنة رعاية واستخدام الحيوانات المؤسسية في جامعة كاسيتسارت (ACKU65-VET-005 وACKU66-VET-089). لقد تأكدنا من أن جميع الطرق تم تنفيذها وفقًا للإرشادات واللوائح ذات الصلة، مع الالتزام بإرشادات ARRIVE.

تم الحصول عليها من مالكي جميع الخيول المشاركة في الدراسة.

معلومات إضافية النسخة عبر الإنترنت تحتوي على مواد إضافية متاحة على https://doi.org/1 0.1038/s41598-025-86679-4.

يجب توجيه المراسلات وطلبات المواد إلى T.W. أو M.C.
معلومات إعادة الطبع والتصاريح متاحة على www.nature.com/reprints.
ملاحظة الناشر تظل Springer Nature محايدة فيما يتعلق بالمطالبات القضائية في الخرائط المنشورة والانتماءات المؤسسية.

الوصول المفتوح هذه المقالة مرخصة بموجب رخصة المشاع الإبداعي للاستخدام غير التجاري، والتي تسمح بأي استخدام غير تجاري، ومشاركة، وتوزيع وإعادة إنتاج في أي وسيلة أو صيغة، طالما أنك تعطي الائتمان المناسب للمؤلفين الأصليين والمصدر، وتوفر رابطًا لرخصة المشاع الإبداعي، وتوضح إذا قمت بتعديل المادة المرخصة. ليس لديك إذن بموجب هذه الرخصة لمشاركة المواد المعدلة المشتقة من هذه المقالة أو أجزاء منها. الصور أو المواد الأخرى من طرف ثالث في هذه المقالة مشمولة في رخصة المشاع الإبداعي للمقالة، ما لم يُشار إلى خلاف ذلك في سطر الائتمان للمادة. إذا لم تكن المادة مشمولة في رخصة المشاع الإبداعي للمقالة واستخدامك المقصود غير مسموح به بموجب اللوائح القانونية أو يتجاوز الاستخدام المسموح به، ستحتاج إلى الحصول على إذن مباشرة من صاحب حقوق الطبع والنشر. لعرض نسخة من هذه الرخصة، قم بزيارة http://creativecommo ns.org/licenses/by-nc-nd/4.0/.
© المؤلفون 2025

Older horses often show reduced autonomic responses, affecting their well-being. While regular exercise can help maintain autonomic function, the impact of structured exercise on geriatric horses is not well understood. A study involving 27 geriatric horses examined their autonomic modulation over 12 weeks under different activity levels. Horses were divided into three groups: ( 1 ) sedentary (SEL), (2) those participating in unstructured activities (RAT), and (3) those following a structured exercise regimen (SER). Results showed that the minimum and average heart rates decreased in the structured exercise group from weeks 10 to 12 . In contrast, no changes were observed in the other groups. Furthermore, beat-to-beat intervals did not change in sedentary horses, fluctuated in horses engaged in unstructured activities from weeks 8 to , and increased in the structured exercise group during weeks 10 to . Heart rate variability was significantly higher in the structured exercise group compared to the unstructured group ( ) and, to a lesser extent, compared to the sedentary group ( ). This suggests that structured exercise can lead to better autonomic regulation and lower stress in geriatric horses, highlighting the need for effective health management strategies post-retirement.

Keywords Stress responses, Aged horse, Sedentary lifestyle, Structured exercise regimen, Unstructured physical activity, Animal welfare

Horses have been domesticated for human purposes such as transportation, agriculture and military use . Today, many horses are bred and trained for equestrian sports competitions. As a result, sports horses often undergo intense training to meet industry demands, which can lead to prolonged stress and potential injuries throughout their careers . The fate of sports horses after retirement can vary significantly. Some may face abandonment, breeding, slaughter, or euthanasia, depending on their individual circumstances . On the other hand, some retired horses are retrained for less physically demanding activities, such as school riding. This approach not only helps preserve the welfare of the animals but also maintains the economic value of retired sports horses as they age .

Physical training for horses aims to achieve several key goals, including enhancing or preserving optimal sports performance, delaying the onset of fatigue, reducing the risk of injury and maintaining the horse’s willingness to exercise . Specifically, aerobic training has a positive impact on biological systems, leading to improved cardiovascular function , a lower resting heart rate (HR) and increased aerobic capacity of skeletal muscle , in turn, enhancing the horse’s fitness level . Furthermore, exercise training modulates autonomic function, as evidenced by changes in HR variability (HRV) . HRV reflects the variability in beat-to-beat

intervals under the influence of the sympathetic and parasympathetic (vagal) components, demonstrating the adaptability and flexibility of biological systems in response to stressful challenges .

Modification of various HRV variables can reflect specific autonomic components. For example, changes in beat-to-beat (RR) interval, the standard deviation of normal-to-normal RR intervals (SDNN), the lowfrequency (LF) band, the total power band and the standard deviation of the Poincaré plot along the line of identity (SD2) are influenced by both sympathetic and vagal components . Conversely, the root mean square of differences between successive RR intervals (RMSSD), relative number of successive RR interval pairs that differ by more than 50 ms (pNN50), high-frequency (HF) band and standard deviation of the Poincaré plot perpendicular to the line of identity (SD1) modulations reflect short-term variation at high-frequency power band and, thereby, predominant vagal activity . A decrease in these variables indicates a reduced role of the vagal component . Research has shown that HRV is lower in older horses compared to younger ones . Additionally, aged horses that engage in regular exercise demonstrate higher HRV than those that remain sedentary throughout the day . Although HRV decreases in horses, reflecting a shift toward sympathetic activity, while performing exercise , it demonstrates a shift toward more vagal activity after a period of aerobic training .

Importantly, ageing is not a disease but a condition in which the body experiences a decline in body mass, aerobic capacity, functional immunity and autonomic function with time . Engaging in physical activity is essential for maintaining muscle mass and immunological function in aged and unfit horses . Exercise training allows for enhancing oxidative capacity and mitochondrial function, as well as reducing microstructural damage to skeletal muscle in aged horses . Additionally, physical training leads to a decreased resting HR and a trend toward better autonomic responses in geriatric horses . However, inappropriate physical training may pose a risk of significant injury, compromising the welfare of horses .

While the enhancement of autonomic regulation has been noted following structured training programs in adult horses, the effects of such programs on geriatric horses remain largely unexplored. Furthermore, the implications of maintaining unstructured physical activity in retired geriatric horses have yet to be clarified. Therefore, this study aims to examine the effects of a structured exercise regimen versus unstructured physical activity on resting heart rate (HR) and autonomic regulation in retired geriatric horses. The hypothesis is that different levels of activity will result in notable differences in resting HR and autonomic regulation, with the structured exercise regimen expected to have a significant impact on both parameters.

No differences existed in average age (SEL: years vs. RAT: years vs. SER: years, ) or weight (SEL: vs. RAT: vs. SER: ) between the groups of horses. The autonomic regulation was determined via three analysis methods as follows.

A significant group-by-time interaction was observed for changes in minimum HR ( ), mean HR and mean RR intervals (Fig. 1). Independent group affected modification of SDNN ( ), RMSSD ( ), pNN50 , Modified deceleration capacity (DCmod) , triangular interpolation of normal-to-normal intervals (TINN) and RR triangular index (RRTI) (Fig. 2).

The minimum and mean HR remained unchanged in both SEL and RAT horses. However, in SER horses, the minimum HR showed a non-significant reduction at 10 weeks ( ) but had a significant decrease at 12 weeks ( ) when compared to the values at 4 weeks (Fig. 1a). The mean HR also decreased in SER horses at 10 and 12 weeks, compared to the baseline ( for both time points) (Fig. 1b). The mean RR intervals showed a temporal decrease in RAT horses at 8 and 10 weeks ( for both time points) but increased in SER horses at 10 and 12 weeks, compared to the baseline ( for both time points). No change was found in the mean RR intervals of SEL horses over the study period (Fig. 1c).

SDNN in SER horses was higher than in RAT horses before the study (baseline) at 6,8 and 10 weeks of the study ( ) and higher than in SEL horses at 2 weeks of the study ( ) (Fig. 2a). RMSSD and DCmod were higher in SER horses than RAT horses before the study (baseline) at 4,8 and 10 weeks of the study ( for both variables) (Fig. 2b and c). pNN50 and RRTI were higher in SER horses than in RAT horses at specific time points (pNN50: 4, 6, 8, 10 weeks of the study, ; RRTI: baseline, 4 and 10 weeks of the study, ). pNN50 and RRTI in RAT horses were lower than in SEL horses at 8 and 10 weeks of the study (pNN50, for both time points; RRTI: 8 weeks, weeks, ) (Fig. 2d and e). Like the other variables, TINN was higher in SER horses than in RAT horses before the study (baseline) and at 8 and 10 weeks of the study ( ). TINN in SER horses was also higher than in SEL horses at 2 and 10 weeks of the study ( for both time points) (Fig. 2f).

Group-by-time interaction, independent group and independent time did not affect the contributions of HF band, LF band, LF/HF ratio or respiratory rate (RESP), even though the independent group and group-bytime interaction were almost significant in LF/HF ratio ( ; F ( 2,22 ) ) and RESP ( ; ), respectively. However, the independent group effect influenced total power modulation (Fig. 3).

The contributions of LF band, HF band, LF/HF ratio and RESP did not differ within or between groups throughout the study. However, the total power in SER horses was higher than in RAT horses before the study

(baseline) and at 10 weeks of the study ( for both time points) and higher than in SEL horses at 10 weeks of the study ( ) (Fig. 3a-e).

The independent group affected the modification of SD1 and SD2 , 22) = 6.411) (Fig. 4). SD1 in SER horses was higher than in RAT horses before the study (baseline) at 4,8 and 10 weeks of the study ( ), as well as in SEL horses at 10 weeks of the study ( ) (Fig. 4a). SD2 in SER horses was also higher than in RAT horses before the study at 6,8 and 10 weeks of the study ( ) and in SEF horses at 2 weeks of the study ( ) (Fig. 4b). The SD2/SD1 ratio did not change over the study period (Fig. 4c).

The effect of group-by-time interaction impacted modulation of the sympathetic nervous system (SNS) index , whereas group-by-time interaction and independent group affected modification of the stress index (Fig. 5).

The parasympathetic nervous system (PNS) index remained unchanged throughout the study (Fig. 5a). The SNS index was lower in SER horses than in RAT horses at 8 and 10 weeks of the study ( for both time points). The SNS in RAT horses increased at 8 weeks compared to the baseline ( ) (Fig. 5b). The stress index in SER horses was lower than in RAT horses at 8 and 10 weeks of the study ( ) and in SEL horses at 2 weeks of the study ( ). The stress index in RAT horses increased at 8 and 10 weeks ( for both time points) and showed higher values than in SEL horses for these periods ( for both time points) (Fig. 5c).

This study examined the HR and autonomic regulation responses to different physical modalities in geriatric horses. It revealed some significant findings. (1) A decrease in minimum and mean HR, corresponding to increased RR intervals, was only observed in SER horses. (2) Various HRV variables (SDNN, RMSSD, DCmod, pNN50, RRTI, TINN, total power, SD1 and SD2) were higher in SER horses compared to RAT horses. (3)

Some HRV variables in SER horses (SDNN, TINN, total power, SD1 and SD2) were also higher than in SEL horses. (4) The SNS index was lower in SER horses compared to RAT horses. (5) The stress index in SER horses was lower than in RAT horses or, to a lesser extent, SEL horses. These results suggest that horses engaged in structured exercise regimens exhibit reduced resting HR and greater autonomic regulation compared to those with unstructured activities and sedentary lifestyles.

In this study, SER horses participated in a well-regimented exercise programme at a low-to-moderate intensity. This was evidenced by the average HR fluctuations during each exercise session, which ranged from to beats per minute, corresponding to of the maximum HR based on a reference maximum of 220 beats per minute in ponies (Table S1). Comparing the exercise intensity in humans and horses confirmed that the horses adhered to a structured exercise routine at a low-to-moderate intensity. Notably, resting HR decreased in geriatric horses as a result of the structured exercise programme. This aligns with previous literature reporting a reduced resting HR after aerobic training in both young and old horses . However, the resting HR of the horses engaging in unstructured physical activities or with sedentary lifestyles remained unchanged. Since a decrease in resting HR signifies improved fitness levels

in horses undergoing aerobic training , aged horses involved in the structured exercise regimen exhibited enhanced physical fitness compared to those participating in unstructured activities or leading a sedentary lifestyle.

The modulation of HR is influenced by the interplay between sympathetic and vagal activities . Changes in HR can be attributed to independent or synchronous activities of the two autonomic components. For example, a decreased HR can be the result of increased vagal activity, decreased sympathetic activity or combined changes in both components . Therefore, using HR alone to indicate the separate effects of both autonomic components is unsuitable . To address this limitation, HRV is often used to reflect the independent impact of sympathetic and vagal impulses. In this study, increased RR intervals were observed only in the SER horses, corresponding to a decreased mean HR. Since RR intervals are modulated under the influence of both sympathetic and vagal components , we assumed that a combination of sympathovagal activity led to changes in RR intervals and mean HR in the horses following the structured exercise regimen.

Various HRV variables were found to be higher in SER horses compared to RAT horses. These variables comprised SDNN, RMSSD, DCmod, pNN50, TINN, RRTI, total power band, SD1 and SD2. RMSSD, pNN50 and SD1 reflect short-term variations in HR due to predominant vagal activity, whereas sympathetic and vagal components affect modulations of SDNN, TINN, RRTI, total power and SD2, reflecting overall HRV . The results suggest that horses following the structured exercise regimen generated more vagal activity than those engaged in unstructured physical activity. DCmod is a deceleration capacity of HR, computed as a twopoint difference for indicating vagal modulation . It has been used in predicting congestive heart failure and mortality after myocardial infarction in elderly patients . The DCmod in this study appeared to be

higher in SER horses than in RAT horses, suggesting that aged horses participating in structured exercise might experience fewer age-related cardiac issues than those involved in unstructured physical activities. Nevertheless, this finding requires further validation to confirm its association with age-related cardiac problems in horses. Furthermore, the SER horses exhibited higher SDNN, RRTI, TINN, total power band, SD1 and SD2, reflecting higher HR variations than SEL horses. The stress index was also temporally lower in SER horses than in SEL and RAT horses at 2 and weeks of the experiment. These results support the idea that horses practising the structured exercise regimen displayed improved autonomic function, leading to lower stress than those performing unstructured physical activity and, to a lesser extent, those leading sedentary lifestyles. Interestingly, despite a shorter duration of exercise, RAT horses showed lower HRV compared to SER horses over the 12week study period. Additionally, pNN50 was lower in RAT horses than in both SEL and SER groups. These findings may partially corroborate evidence that unstructured physical activity can have detrimental effects on older horses. One possible explanation for the notably lower HRV seen in RAT horses could be the discomfort and anxiety stemming from novice riders and the lack of control during unstructured exercise sessions. These outcomes highlight the potential risks associated with unstructured physical activities among ageing equine populations and underscore the necessity for careful consideration of training methods to mitigate stress and health risks.

The HRV variables differed between the groups, but no variation was observed within each group. Previous reports have suggested that the vagal component may be fully activated during the resting period in horses . Since the HRV in our study was assessed during the resting state, the vagal activity may have been saturated,
leading to consistent HRV variables across the study period. For the SER horses, the mean HR decreased after the structured exercise regimen despite no change in vagal activity. Additionally, with no variation in the PNS index, the SNS index was lower in SER horses compared to RAT horses. These findings suggest a gradual reduction in the role of the sympathetic component in response to a structured exercise regimen, resulting in a decreased resting HR in aged horses, consistent with previous reports .

The baseline HRV variables in the SER and RAT horses closely resembled those in SEL horses at the start of the study. However, biases may exist when including retired-aged horses who have led a sedentary lifestyle, whether they were introduced to a structured exercise programme or continuing their sedentary routine. For the 12-week structured training, sedentary aged horses with the potential to complete the exercise regimen (e.g. acceptable body condition score, appropriate hoof and limb conformation, and familiarity with lunging protocol) were primarily chosen for the SER group. This selection criterion could mean slightly higher HRV variable values in the SER group compared to the SEL group. Importantly, unlike the aged horses in the other groups, the horses in the RAT group were consistently engaged in unstructured physical activities before the study. This may have predisposed them to experience chronic stress, resulting in HRV variables slightly lower than the SEL horses but significantly lower than the SER horses at the beginning of the study (Table S2). Although the structured exercise regimen showed the potential to maintain autonomic responses, the impact of this exercise regimen on muscular adaptation and related enzymatic functions in geriatric horses requires further investigation.

The study faced a challenge due to the limited number of healthy geriatric horses available, especially for those who performed the physical activity or structured exercise regimen. This resulted in a small sample size for all study groups. This is the primary limitation of the study. Additionally, the inclusion of horses of different sexes and individual characteristics may have contributed to variations in autonomic responses within each group. Furthermore, the varying levels of physical fitness among the horses in the RAT group likely led to differing autonomic responses while performing unstructured activities. Therefore, the study results concerning autonomic regulation must be interpreted with caution.

Geriatric horses participating in a structured exercise programme showed improvements in both physical fitness and autonomic regulation compared to those with unstructured activities or a sedentary lifestyle. Conversely, aged horses engaging in unstructured physical activity demonstrated potentially negative effects. These findings provide valuable insights into how different activity levels affect autonomic regulation in retired geriatric horses. The study has significant welfare implications, suggesting the need for management practices to enhance wellbeing, maintain welfare and, to some extent, preserve the economic value of geriatric horses after retirement. While there is evidence of the potential to sustain autonomic responses, further research is necessary to explore the muscular adaptations and related enzymatic functions arising from a structured exercise regimen in geriatric horses.

The animal study protocol received approval from the Institutional Animal Care and Use Committee of Kasetsart University (ACKU65-VET-005 and ACKU66-VET-089). We ensured that all methods were conducted in accordance with the relevant guidelines and regulations, adhering to the ARRIVE guidelines.

Twenty-seven mixed-breed geriatric horses from the Horse Lover’s Club in Pathum Thani, Thailand, were selected for this study. These horses had previously participated in equestrian sports and retired from competition around the age of 15 years. Following their retirement, they either lived sedentarily or continued with physical activities. They were housed in single-stalled boxes with straw bedding in central-aisle horse barns. The horses were given 2 kg of commercial pellets and of trace minerals three times a day. They had free access to hay from the hanged pergola, accounting for per day, as well as tap water in their boxes. The inclusion criteria for the horses in this study were that (1) they did not receive medical or surgical treatments 30 days before or during the 12-week study period and (2) they passed a fundamental health check, which included physical and haematological examinations, as well as gait assessments for exercise, particularly for horses who had retained physical activity and those who were assigned to practise the structured exercise regimen. Horses were excluded from the study if they had health issues that compromised their welfare during the experiment. Unfortunately, two horses that had retained unstructured physical activity were excluded from the study due to health problems early in the experiment. Thus, data were collected from only 25 horses.

The experiments were conducted at the Horse Lover’s Club in Pathum Thani, Thailand, for 12 consecutive weeks between May and July 2023. During this period, the relative humidity ranged from 61 to , and the air temperature varied between and . The study involved three groups of horses assigned to different treatments. (1) The first group consisted of nine sedentary geriatric horses (seven geldings and two mares) with an average age of years and an average weight of . These horses had not undergone any training or engaged in less physically demanding activities prior to the start of the study. They were required to maintain a sedentary lifestyle (SEL), primarily living in single-stalled boxes and spending a few hours daily in the paddock during a 12-week experimental period. (2) The second group included seven geriatric horses (four geldings and three mares) with an average age of years and an average weight of . These horses were engaged in less physically demanding activities, such as lunging, schooling, jumping, and trail

riding, tailored to the needs of the day’s clients prior to the start of the study. They were assigned to maintain their unstructured physical activity (RAT), which involved approximately 20 to 30 min of exercise per day, three to four days a week, over a 12 -week period. On non-exercise days, they also spent a few hours in the paddock. (3) The third group comprised another nine sedentary geriatric horses (five geldings and four mares) with an average age of years and an average weight of . Prior to the study, these horses had neither trained nor engaged in less physically demanding activities. They were assigned to practise lunges following a structured exercise regimen (SER), as described in Table 1. The horses in the SER group performed their exercises every other day in the morning, between 6:00 AM and 11:00 AM, for a total of 54 min , three to four days a week, over 12 consecutive weeks. Like the other groups, they spent a few hours in the paddock on non-exercise days.

The RR intervals were recorded biweekly to calculate HRV variables, providing insight into autonomic regulation. The horses in this study were equipped with an HR monitoring (HRM) device from Polar Electro Oy, Kempele, Finland. This user-friendly device has been validated for measuring HR and HRV and has been used for various purposes in horses . To ensure optimal signal transmission, the Polar equine belt for riding was moistened and ultrasound gel was applied to the electrode area. The HR sensor (H10) was then affixed to the dampened belt and secured to the horse’s chest, positioning the sensor pocket on the middle left side of the chest. The sensor was eventually wirelessly connected to the Polar sports watch (Vantage V3) and set to record the RR interval data for further analysis. Data collection was conducted under resting conditions for 30 min per horse at specific time points between 6:00 AM and 9:00 AM over three consecutive days. The same order of horses was maintained during each session. On the first day, the RR interval data were recorded for horses in the SEL and RAT groups. Horses in the SER group were recorded on the second and third days, prior to the commencement of their structured exercise regimen, as they followed an exercise schedule every other day.

The sports watch was then linked to the Polar FlowSync program (https://flow.polar.com/, accessed on 29 September 2024) to upload the RR interval data and export them as CSV files. These documents were used to compute the HRV variables via the Kubios premium software (Kubios HRV Scientific; https://www.kubios.com/ hrv-premium/) and reported as MATLAB MAT files. To ensure the aligned RR intervals, the automatic artefact correction was set to exclude missing, extra or misaligned beat detections and ectopic beats, such as premature ventricular contractions or other arrhythmias in the RR interval time series. The automatic noise detection was set at a medium level to exclude noise segments that distorted several consecutive beats, thereby affecting the accuracy of HRV analysis. Additionally, the smoothness priors method was used to remove RR interval time series nonstationarities. The cutoff frequency for trend removal was set at 0.035 Hz , as outlined by the user guideline (https://www.kubios.com/downloads/Kubios_HRV_Users_Guide.pdf, accessed on 29 September 2024). The HRV variables were expressed in three domain methods, as shown in Table 2, and reported at 2-week intervals for a consecutive 12 weeks.

Statistical analysis of the data was performed using GraphPad Prism version 10.4.0 (GraphPad Software Inc., San Diego, CA, USA). Due to missing data on HRV analysis, the independent effects of group and time and the interaction effect of group-by-time on HR and HRV modulation were evaluated by the mixed-effects model (restricted maximum likelihood; REML) with Greenhouse-Geisser correction. Tukey’s post hoc test was implemented for within-group and between-group comparisons at specific times. The Shapiro-Wilk test was used to verify the normal distribution of the data when necessary. Due to the normally distributed data, the oneway ANOVA, followed by Tukey’s multiple comparisons tests, was employed to estimate variations in the horses’ age and weight. The results were expressed as mean ± SD, and was considered statistically significant.

The original data presented in the study are openly available at https://www.doi.org/10.6084/m9.figshare.27233970.
Received: 22 November 2024; Accepted: 13 January 2025
Published online: 20 January 2025

The authors would like to extend our gratitude to Vaewratt Kamonkon, director of the Horse Lover’s Club, for allocating their horses for this study.

K.S., C.P., T.W. and M.C. contributed to conceptualisation, software, resources and visualisation; K.S., C.P., O.H., S.V., S.P., W.C., S.W., T.W. and M.C. involved in methodology, validation, formal analysis and investigation; K.S., C.P., O.H., T.W. and M.C contributed to data curation; K.S., T.W. and M.C involved in funding acquisition, wrote the original draft of the manuscript; T.W. and M.C supervised this project, wrote, reviewed and edited the final draft of the manuscript. All authors have read and agreed to the published version of the manuscript.

This research was funded by the National Research Council of Thailand (contact nos. N41A661096 and N41A650067) and the Faculty of Veterinary Medicine, Kasetsart University (VET.KU2024-03 and VET.KU202405). The APC was funded by the Faculty of Veterinary Medicine, Kasetsart University.

The authors declare no competing interests.

The animal study protocol received approval from the Institutional Animal Care and Use Committee of Kasetsart University (ACKU65-VET-005 and ACKU66-VET-089). We ensured that all methods were conducted in accordance with the relevant guidelines and regulations, adhering to the ARRIVE guidelines.

was obtained from the owners of all horses involved in the study.

Supplementary Information The online version contains supplementary material available at https://doi.org/1 0.1038/s41598-025-86679-4.

Correspondence and requests for materials should be addressed to T.W. or M.C.
Reprints and permissions information is available at www.nature.com/reprints.
Publisher’s note Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Open Access This article is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License, which permits any non-commercial use, sharing, distribution and reproduction in any medium or format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source, provide a link to the Creative Commons licence, and indicate if you modified the licensed material. You do not have permission under this licence to share adapted material derived from this article or parts of it. The images or other third party material in this article are included in the article’s Creative Commons licence, unless indicated otherwise in a credit line to the material. If material is not included in the article’s Creative Commons licence and your intended use is not permitted by statutory regulation or exceeds the permitted use, you will need to obtain permission directly from the copyright holder. To view a copy of this licence, visit http://creativecommo ns.org/licenses/by-nc-nd/4.0/.
© The Author(s) 2025