La actigrafía al servicio de los estudios de comportamiento en la especie ovina

José Alfonso Abecia y Francisco Canto

Instituto Universitario de Investigación en Ciencias Ambientales de Aragón (IUCA), Universidad de Zaragoza

Resumen Summary

La actigrafía se ha revelado como una herramienta fundamental en estudios sobre la actividad diaria y los ritmos circadianos en medicina humana, siendo capaz de estimar las horas de movimiento de un individuo, su ritmo de sueño, de reposo o de ejercicio. Recientemente se ha ido incorporando a estudios en medicina veterinaria, con el objeto de conocer los ritmos de actividad de las mascotas y de su relación con sus propietarios. Además, supone una ventaja enorme con respecto a las observaciones directas o grabaciones en vídeo en estudios sobre comportamiento animal. Nuestro grupo ha incorporado estas técnicas adaptando un acelerómetro a las especies ganaderas, en particular al ovino. Hemos determinado los ritmos de reposo y actividad de corderos durante la lactación, ya sea materna o artificial, y las relaciones que se establecen entre gemelos, al disponer estos dispositivos de tecnología Blutetooth, lo que permite estimar la proximidad entre individuos. También hemos calculado la actividad de amamantamiento en lactancia artificial de los corderos por medición de la frecuencia de uso de la nodriza artificial mediante estas mismas técnicas. En conclusión, el uso de acelerómetros en estudios de comportamiento animal abre una puerta ilimitada a la toma de datos de manera robusta, fiable y segura.

Palabras clave: actigrafía, acelerómetros, comportamiento

Actigraphy at the service of behavioral studies in sheep

Actigraphy has proved to be a fundamental tool in studies on daily activity and circadian rhythms in human medicine, being able to estimate an individual’s rhythms of movement, sleep, rest and exercise. It has recently been incorporated into studies in veterinary medicine, with the aim of understanding the activity rhythms of pets and their relationship with their owners. It is also a huge advantage over direct observations or video recordings in animal behaviour studies. Our group has incorporated these techniques by adapting an accelerometer to livestock species, in particular sheep. We have determined the rhythms of rest and activity of lambs during lactation, whether maternal or artificial, and the relationships established between twins, since these devices have Blutetooth technology, which allows us to estimate the proximity between individuals. We have also calculated the suckling activity in artificial lactation of lambs by measuring the frequency of use of the artificial nurse using the same techniques. In conclusion, the use of accelerometers in animal behaviour studies opens an unlimited door to robust, reliable and safe data collection.

Keywords: actigraphy, accelerometer, behavior

¿QUÉ ES LA ACTIGRAFÍA?

En medicina, la actigrafía es la técnica que utiliza un acelerómetro colocado en un sujeto para documentar la actividad de su organismo, especialmente en lo que concierne a la medición de la cantidad y calidad de su sueño y de los posibles trastornos del ritmo circadiano. El acelerómetro incluye una unidad de memoria, que se utiliza para recopilar y almacenar los datos, por lo general, durante varios días, mediante la detección del movimiento físico del individuo. Los acelerómetros se han utilizado para medir las horas de sueño, de ejercicio y de otras actividades de la vida cotidiana en humanos, proporcionando datos sobre la cantidad, frecuencia y duración de la actividad, así como información sobre los patrones de intensidad de la actividad durante el día o durante la noche. Los más modernos acelerómetros triaxiales ofrecen un método no invasivo para medir todos los movimientos corporales a pequeña escala de un individuo, siendo cada vez más utilizados en el campo veterinario. Los beneficios potenciales de la acelerometría en estudios de comportamiento animal van más allá los de los métodos tradicionales de seguimiento de la actividad de animales de compañía o de producción, evitando los inconvenientes de los clásicos sistemas de observación directa de los animales en el campo, o la grabación de tediosos vídeos que luego deben ser visionados.

El uso de acelerómetros en ese tipo de trabajos proporciona un material de trabajo de calidad, con un gran ahorro de mano de obra, siendo un importante avance en la gestión y análisis de datos, y ofreciendo una mayor sensibilidad que las meras observaciones directas de los animales. Las principales ventajas de utilizar acelerómetros en estudios de comportamiento animal serían su alta sensibilidad y la no necesidad de la visibilidad directa de los animales, salvando los obstáculos del terreno, del clima y del sesgo del propio observador.

Metodolog A Para Medir Los Ritmos Circadianos De Los Animales

acelerometría puede ser un gran apoyo es el cálculo de los ritmos circadianos de un animal, es decir, la cronobiología. Los ritmos circadianos (del latín circa, que significa “alrededor de” y dies, que significa “día”) son oscilaciones de las variables biológicas en intervalos regulares de tiempo, que en condiciones normales presentan una oscilación espontánea en un periodo cercano a las 24 horas. El seguimiento en tiempo real de la actividad de los animales por los acelerómetros puede ayudar a comprender cómo los factores externos de la explotación (alojamientos, dieta, manejo, etc.), los compañeros de rebaño, o la climatología afectan a la resiliencia de un animal frente a factores estresantes; así, los datos registrados por estos dispositivos pueden analizarse mediante un análisis tipo “cosinor”, que se utiliza a menudo en el análisis de series biológicas temporales, que confirma si los ritmos de una determinada variable se ajustan o no a una onda sinusoidal en 24 horas.

EJEMPLO 1. ACTIVIDAD CIRCADIANA DE CORDEROS LACTANTES Y RELACIONES ESPACIALES ENTRE CORDEROS MELLIZOS

En este ejemplo, se han utilizado veintidós corderos de raza Rasa Aragonesa para determinar su actividad locomotora durante la primera y cuarta semana de lactancia, además de sus ritmos circadianos, basados en datos recogidos por actigrafía; las relaciones entre los corderos se midieron calculando su proximidad y distancia mediante tecnología Bluetooth (BT), ya que sus acelerómetros disponen de ese tipo de señal y se conectan entre sí cuando están cercanos. Los dispositivos se colocaron en un collar (ActiGraph wGT3X-BT; ActiGraph, FL, USA) (46 mm × 33 mm × 15 mm; 19 g) (figura 1).

Los datos de actividad se miden mediante el llamado Vector de Magnitud (VM), a intervalos de 1 minuto (figura 2), y su unidad son las “cuentas de actividad”/ minuto. Los corderos presentaron un mayor nivel de actividad (± ES) la semana 1 de vida (154 ± 13 cuentas / min) en comparación con la semana 4 (117 ± 4) (P < 0,05), siendo las corderas más activas (148 ± 7) que los corderos (113 ± 10) (P < 0,01). La mayoría de los corderos exhibieron el mismo patrón de actividad, con dos picos durante el día (al amanecer y al atardecer) y con una menor actividad por la noche (figura 3). En ambas semanas de estudio, el primer pico se produjo alrededor de las 07:30 h, aunque el segundo pico se produjo justo antes de comenzar la oscuridad, y el primer pico de actividad fue significativamente (P < 0,05) más alto que el segundo, y la actividad nocturna fue significativamente (P < 0,001) más alta en la semana 1 que en la semana 4. Como nota curiosa, en promedio, los corderos pasaron aproximadamente el 50 % de su tiempo inactivos. Los corderos con un mellizo pasaron más tiempo al día cerca de su hermano que con otros corderos (P < 0,001) (tabla 1). El análisis de los ritmos circadianos reveló que los animales siguieron un ritmo de actividad de 24 h solo en la semana 4.

La actigrafía por sí misma no aporta más que una inmensa cantidad de datos, que posteriormente deben analizarse. Uno de los principales mecanismos fisiológicos en los que el estudio de la actividad por Figura 1.

Tabla 1. Tiempo de proximidad media (± ES) (calculada en función de la presencia o ausencia de la señal de Bluetooth) y distancia (calculada en función del indicador de intensidad de la señal recibida) entre corderos mellizos y sus hermanos, y entre otros corderos, en su primera y cuarta semana de vida, medido por actigrafía (a,bindican diferencias significativas dentro de los mellizos; x,yindican diferencias significativas entre mellizos y simples; P < 0,05).

Con su mellizo Con otros corderos Con su mellizo Con otros corderos

En conclusión, la actigrafía demostró que los ritmos circadianos de actividad no están presentes en la primera semana de vida de los corderos, y que los corderos mellizos tienen asociaciones más fuertes con sus hermanos que el resto de sus corderos, demostrándose el fuerte vínculo que se establece entre ambos corderos mellizos.

EJEMPLO 2. REGISTRO DE LA ACTIVIDAD DE CORDEROS DURANTE UNA LACTANCIA ARTIFICIAL Y FRECUENCIA DE AMAMANTAMIENTO

Con su mellizo Con otros corderos Con su mellizo Con otros corderos

En este caso, se midió mediante actigrafía la actividad diaria y el comportamiento de amamantamiento de ocho corderos durante sus tres primeras semanas de vida. Los corderos fueron alimentados artificialmente con un sustituto de leche, reconstituido a través de una nodriza automática para corderos. Para cuantificar la proximidad a las tetinas, y así estimar el número de tetadas realizadas cada día, los corderos llevaban collares con acelerómetros habilitados para BT, similares al caso anterior (figura 4). Los sensores de los corderos se programaron como “balizas”, es decir, emiten una señal BT a su alrededor para ser recogida por otros dispositivos similares, y dos sensores que se instalaron cerca de las tetinas de goma de la nodriza y que se programaron como “receptores” (figura 5), que registraban las señales de las balizas (corderos) cercanas. Los datos de actividad se utilizaron para calcular el VM. El VM medio fue de 140 ± 3 cuentas/minuto (día: 180 ± 6; noche: 107 ± 3; P < 0,001), y la actividad fue significativamente (P < 0,001) más alta en la semana 2 de vida que en la 1 y la 3 (figura 6), aunque en todas las semanas estudiadas los corderos tuvieron un pico de actividad justo al amanecer (8:00 am) y antes del anochecer (18:00 pm). La actividad de machos (139 ± 5) y hembras (142 ± 5) fue similar. Llama la atención la proporción de corderos que exhibieron un ritmo de 24 horas de actividad circadiano, disminuyendo conforme pasaban las semanas (semana 1 = 75 %; semana 2 = 63 %; semana 3 = 50 %). Probablemente, los corderos recibieron por placenta el ritmo endógeno de secreción de melatonina de sus madres, lo que les permite tener un ritmo circadiano de actividad tras el nacimiento; sin embargo, conforme pasan los días, esa señal desaparece al estar los corderos alimentados con leche artificial, ya que se ha demostrado que los corderos reciben la señal endógena de melatonina de sus madres por la ingesta de su leche.

El número medio de tetadas/día/cordero fue de 3,7 ± 0,2, con un tiempo total de 12,5 ± 0,9 minutos de succión/día, y 3,5 ± 0,2 minutos de duración por tetada). El menor número de tetadas/día y el menor total de minutos/día se produjo en la semana 3 (P < 0,05), y el número de minutos/tetada no difirió significativamente entre semanas. Machos y hembras no difirieron significativamente en el número de tetadas/día (machos: 3,8 ± 0,3; hembras: 3,4 ± 0,3), ni en el tiempo dedicado a mamar (machos: 14,9 ± 1,5; hembras: 10,1 ± 0,8 minutos/día); sin embargo, los machos (4,1 ± 0,4 minutos) dedicaron más tiempo/tetada que las hembras (3,0 ± 0,2 minutos) (P < 0,05). En conclusión, la actigrafía puede ser útil para medir el comportamiento de los corderos criados artificialmente y, de este modo, mejorar este manejo particular de los corderos.

Conclusi N General

En estos dos ejemplos se puede comprobar la utilidad de este método para estimar el nivel de actividad de la especie ovina, y de ese modo relacionarlo con algún factor que pueda modificarla. Este sistema evita la observación directa de los animales, hecho que sería imposible en los ejemplos expuestos: el seguimiento durante 24 horas de un grupo de animales durante tres semanas completas solo podría llevarse a cabo mediante grabación de vídeo, pero obviamente, después viene el visionado de las imágenes para ir analizando los comportamientos. Estos dispositivos fueron diseñados para la especie humana, bípeda, de modo que los algoritmos existentes en la actualidad permiten identificar los momentos de caminata, de carrera, de subir o bajar pisos, de un individuo concreto, incluso estimar sus horas de sueño, de estar sentado o tumbado, o de pie. La adaptación de los algoritmos a especies animales, cuadrúpedas, permitirán utilizar estos dispositivos, como algunos que ya existen el mercado, para estimar ciertas actividades de los animales, como es la rumia, el reposo, la alimentación, la lactación o la cubrición.

Fundamentos Del Manejo Reproductivo De La Vaca De Leche Y Su Aplicaci N

1. Factores que afectan a la fertilidad en vacuno lechero

2. El porqué y el cómo de las pérdidas de gestación

Atención a las