不同产次限位母猪瞳孔光反射与规癖行为变化分析

于浪潮，尹国安，王 磊，关立伟

（黑龙江八一农垦大学动物科技学院，黑龙江大庆 163319）

近些年我国养猪规模化率快速提高，但仍以限位栏集约化模式为主，通常限制繁殖母猪的活动以提高空间利用率，导致母猪肢蹄病和繁殖障碍多发，对母猪心理造成严重的挫败感[1]，母猪将大量时间用于表现口吻部行为[2-3]，其口吻部行为就会定向发展成规癖行为[4]，同时其常伴随抑郁的心理反应[5]，会发生神经生理改变的现象[6]。规癖行为是指动物以单一、固定的模式不断重复表现且没有明显生物学特征的行为[7]。母猪的不适心理近些年逐渐成为动物福利关注的重点，生理学和心理学等相关领域的加入推动了福利研究的发展。瞳孔受光刺激而收缩的现象称为瞳孔光反射（Pupil Light Reflex，PLR），主要受自主神经系统的交感/副交感神经控制[8]，PLR 特征在一定程度上反映了人或动物心理甚至精神上的变化[9]。然而目前关于动物特别是猪PLR 与规癖行为的研究较少，同时由于个体特征的差异性和心理评估的客观性等问题，导致母猪规癖行为发生过程中的精神生理状态难以确定。因此，本试验旨在对限位母猪进行瞳孔检测并分类验证母猪“逆境”下规癖行为的表达次数，探究瞳孔光反射与所处的环境条件之间是否存在内在关系，为推动母猪精神生理研究、完善福利理论体系提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验时间及地点 试验于2019 年4 月—2019 年6月在黑龙江大牧人牧业有限公司下属哈尔滨生猪饲养有限公司进行。

1.2 试验动物及管理 试验选择初产、三产、六产（大白×长白）二元限位母猪各24 头，猪舍为限位栏自动饲喂猪舍，母猪从后备阶段配种后长期饲养于限位栏环境（长215 cm、宽65 cm、前高96 cm），在分娩期进入产床生产，断奶后继续饲养于限位栏环境。猪舍为自然采光，试验期间不额外开启照明设备。舍内温度在18～20℃，当环境温度高于20℃时开启风机降温，当环境温度低于18℃时风机关闭（风机设置自动档），环境湿度为60%～62%。

采用自动化料线传输方式定时定量进行投料。每天06:00 对母猪进行统一饲喂，每天饲喂1 次，饲喂量为3.0 kg/ 头，配种-妊娠95 d 饲喂妊娠母猪配合饲料，自由饮水。每天定时进行粪污清理，以保证妊娠舍内环境清洁。

1.3 试验设计 选择初产、三产、六产限位妊娠母猪各24 头进行试验。使用新型便捷式瞳孔检测仪（NeurOptics PLR-200-Pupillometer）对试验母猪进行瞳孔PLR 检测。建立PLR 评价体系后，通过线性变换将多个检测指标综合成几个且能反映总体信息的指标，即通过SPSS 主成分分析法对各产次母猪按照主成分综合评价得分情况进行分类：得分小于0，即瞳孔收缩程度以及速度较小、较慢；得分大于0，即瞳孔收缩程度以及速度较大、较快。根据瞳孔光反射分类情况，最终选择瞳孔收缩程度小和瞳孔收缩程度大两类母猪进行下一步试验。

对各产次的不同瞳孔光反射限位母猪进行行为跟踪，观察口吻部规癖的发生次数。安装无线摄像机对其进行全天24 h 不间断录像，行为摄录时间分别选自各产次母猪的妊娠中期阶段，摄像机安装于母猪前方料线管道或墙上，高度以摄像机视角完全覆盖母猪活动范围为宜。为防止停电导致录像中断，在猪舍内安装了UPS移动电源对其进行额外供电，行为摄录期间人员不进入舍内干扰猪只正常行为表达（喂料、清粪期间除外）。

1.4 测定方法 研究发现，环境照度在＜250 Lx 条件下可以很好地反映母猪的瞳孔反射时长又不会引起母猪应激[10]。因此选择08:00—09:00 进行瞳孔检测，此时环境照度在180～220 Lx。试验应保持被测母猪头部不随意晃动，使瞳孔检测仪的镜头保持与眼睛同水平高度，保持机器处于稳定状态下不小于5 s，可以得到瞳孔PLR 的全部数据。每头母猪每只眼睛各取3 个重复，每个重复间隔5 min 以上，并减少对母猪的刺激。各检测指标如表1 所示。

表1 PLR 检测的参考指标

对采集的行为录像进行筛选，选择无人为干扰的完整3 d 行为录像进行人工观察，并对记录进行处理。采用连续扫描观察法（Scan Sampling）进行录像观看，以每1 min 为一个扫描点，每小时60 个扫描点，全天1 440 个扫描点记录母猪口吻部规癖行为的表达次数，对各口吻部规癖行为表达次数进行求和得到总的规癖表达次数。口吻部规癖行为类别及定义如表2 所示。

表2 口吻部规癖行为类别及其定义

1.5 统计分析 对测量的瞳孔数据采用Microsoft Excel 2010 进行初步整理汇总。

用SPSS 16.0 进行统计分析，Analyze-Descriptive Statistics-Explore 检验表明各项数据均呈正态分布，根据Compare Means-Indendent-Samples T Test 进行成组样本T 检验，根据Compare Means-One-Way ANOVA 进行单因素方差分析，LSD 法进行多重比较，结果用平均值±标准误表示。

对母猪瞳孔光反射指标进行SPPS 主成分分析，根据Analyze-DimensionReduction-Factor 进行因子分析，得到KMO 和Bartlett 球形检验结果，表明数据适合做因子分析，根据公式（U：主成分载荷矩阵；A：因子载荷矩阵；λ：特征值）计算出主成分载荷矩阵U，根据Analyze-DescriptiveStatistics-Descriptives 对原始变量进行标准化处理，根据Transform-ComputeVariables计算出主成分综合评价得分Y。

分析表明，主成分Y1 和Y2 累积方差贡献率分别为66.413%和17.527%（Y1=0.243X1+0.380X2+0.413X3+0.374X4+0.407X5+0.386X6-0.269X7-0.314X8；Y2=0.653X1+0.381X2+0.050X3+0.068X4-0.177X5-0.332X6+0.529X7+0.023X8）。

根据综合评价得分Y=W1×Y1+W2×Y2（W1、W2的值为方差贡献率）将每个产次母猪分为主成分综合评分＜0 和主成分综合评分＞0 两组，分组情况如表3 所示。

表3 不同瞳孔光反射限位母猪分组情况

2 结果与分析

2.1 母猪左右眼间瞳孔光反射指标变化 如表4 所示，不同产次母猪的左右眼瞳孔收缩指标、扩张指标间数值相近（P＞0.05），母猪左右眼可作为一个有效的重复数据，因此对母猪瞳孔光反射情况进行比较及分类时不再考虑左右眼的变化情况。

表4 母猪左右眼瞳孔光反射指标的变化情况

2.2 不同产次母猪瞳孔光反射指标变化 如表5 所示，六产母猪的CON 显著低于三产和初产母猪；六产和三产母猪的LAT 显著高于初产母猪；六产母猪的ACV 显著低于初产母猪；三产母猪的ADV 显著高于初产母猪。

表5 不同产次母猪瞳孔光反射指标的变化

2.3 不同瞳孔光反射限位母猪规癖行为的变化 如表6所示，通过对不同瞳孔光反射限位母猪进行口吻部规癖行为观察，发现同一产次主成分综合评分＜0 组母猪的规癖行为表达次数均显著多于主成分综合评分＞0 组；不同产次间无论是主成分综合评分＜0 组还是主成分综合评分＞0 组母猪对比结果显示，六产母猪的规癖行为表达次数显著多于三产和初产母猪。

表6 不同瞳孔光反射限位母猪规癖行为表达次数

3 讨 论

瞳孔是光进入眼睛的通道，通常不受动物主观意愿支配。在动物受到长期空间限位的情况下，通过测量瞳孔指标的变化可以作为评估和监测机体自律性平衡的手段。因此本试验测量不同产次间的限位妊娠母猪的瞳孔数据可有效反映母猪是否处于不良心理状态。试验结果表明不同产次母猪左右眼间对光的反射情况均表现出差异不显著，这与练苹等[11]和李想[12]的研究结果一致，说明在试验过程中不需要单独区分左右眼，可在相同光照度下测量，并可作为试验的1 个重复进行处理。

本试验发现，CON 随着限位时长的增加而减小，且六产母猪的CON 显著低于初产母猪。研究表明，瞳孔光反射与焦虑症状严重程度显著相关，杏仁核损伤的猕猴CON 低于健康对照组[13]，而在人类研究中表明患有帕金森症患者的CON 低于健康个体[14]，而CON 表示瞳孔的收缩幅度与瞳孔收缩前直径之比，CON 降低可能是神经肌肉功能障碍所引起PLR 异常。本试验中，LAT 随着限位时长的增加而增加，且六产母猪的LAT显著高于初产母猪，Fan 等[15]的研究结果也表明抑郁症患者的LAT 更长，这也说明随着限位时长增加母猪逐渐表现出抑郁状态。Mcdougal 等[16]研究表明应激压力及不良情绪会使ACV 降低。本研究中，ACV 随着限位时长的增加而减小，且六产母猪的ACV 显著低于初产母猪。Li 等[17]的研究结果也说明高产次母猪的ACV低于低产次母猪。ADV 增加表明母猪瞳孔处于强直状态，吕芳璐等[18]研究发现瞳孔强直的个体处于抑郁状态。本研究中ADV 随着限位时长的增加而增加，说明母猪限位饲养时间越长表现的抑郁状态就越强。瞳孔光反射异常与精神或心理疾病密切相关，如CON 和ACV降低、LAT 和ADV 升高，在人类精神疾病上也得到了印证[19-20]。

本试验还发现，同一产次限位母猪中主成分综合评分＜0 组的规癖行为均显著多于主成分综合评分＞0 组，且随着产次的增加2 组中六产次母猪的规癖行为次数都显著多于三产和初产母猪。说明随着限位时长的增加母猪心理负担加重，而且由于空间的限制，这种应激压力会定向转换为口吻部规癖行为。Ostovic 等[21]研究发现富集环境状态下，母猪的无食咀嚼行为和啃栏行为次数显著降低；Pearson 等[22]观察发现，自闭症小鼠的规癖行为增加，啃咬行为次数较对照组要多；Vestergaard 等[23]研究发现，相较于散养母猪，限位母猪表现出更强的操控行为以及更多的啃咬行为。以上研究结果说明，母猪只有在相对恶劣的环境条件下，才会表现出更加频繁的口吻部规癖行为，也证实了主成分综合评分＜0 组母猪的心理压力更为沉重，通过口吻部规癖行为的不断表达来缓解自身的应激状态。猪的行为表达可以反映出自身的生物学需求及对环境的适应性。研究显示母猪的无食咀嚼、啃栏、啃槽等规癖行为可能是对环境的适应性不足所引起的[24-25]。表明不同瞳孔光反射的母猪间存在着不同的心理压力，并且随着产次的增加这种负担更加明显。

综上分析，在自主神经系统交感/副交感神经控制的瞳孔光反射方面，母猪可能具有与人类相似的神经基础；相同产次母猪间瞳孔收缩、扩张数据就存在较大差异，即同一产次的母猪对光的反射情况不同，暗示其存在不同的心理问题，表明不同程度的应激可能就会使母猪产生抑郁状态，但仍需进一步证实。因此推断同一产次的母猪心理存在差异，不同瞳孔光反射的母猪可能会有不同的生理行为表现。

4 结 论

本试验结果显示，母猪左右眼瞳孔指标相近，六产母猪瞳孔对光反应最为迟缓，同一限位产次中主成分综合评分＜0 组母猪表现出更多的规癖行为，且随着限位时长的增加会加剧这种差异的表达。