Facilitazione sociale inter e intraspecifica nel cavallo in relazione a uno stimolo stressogeno

 

Di seguito viene presentato l’articolo di ricerca a cura di Debora Cinganelli.

ABSTRACT

L’obiettivo di questa ricerca è investigare la presenza di facilitazione sociale inter specifica, cioè tra animali di due specie diverse, e intra-specifica, cioè tra due animali della stessa specie, nel cavallo quando si approccia a uno stimolo che per lui può rappresentare una fonte di stress.

Per facilitazione sociale si intende il fenomeno per cui la presenza di altri abbia la capacità di rendere più facile il superamento del momento di difficoltà, quindi in questo caso la domanda è se la presenza di altri cavalli rende più semplice per il cavallo gestire la presenza di uno stimolo stressogeno (facilitazione sociale intraspecifica) e se lo stesso avviene quando il cavallo affronta lo stress in presenza di una persona (facilitazione sociale interspecifica).

Il test ha coinvolto 27 cavalli divisi in 3 gruppi da 9 cavalli ciascuno:

• Gruppo 1: il soggetto affronta lo stimolo da solo
• Gruppo 2: il soggetto affronta il test accompagnato da una persona
• Gruppo 3:il soggetto affronta il test accompagnato da un cavallo che è già familiare con lo stimolo stressogeno

Il test durava 10 minuti ed era condotto nel tondino con cui i cavalli erano già familiari.

I parametri misurati e analizzati per la ricerca erano 5:

• Analisi dei comportamenti mostrati durante il test
• Analisi spaziale quindi come il soggetto sceglieva di utilizzare lo spazio che aveva a disposizione
• Analisi delle espressioni facciali utilizzando un criterio puramente anatomico secondo il sistema di codifica EquiFACS
• La variazione della frequenza cardiaca, misurata con un cardiofrequenzimetro toracico
• La variazione nei livelli di cortisolo salivare, misurato prima e dopo il test tramite prelievo di campioni di saliva

L’analisi di questi 5 parametri, 3 comportamentali e 2 biologici, e i successivi test statistici hanno mostrato una forte differenza tra il primo gruppo e i gruppi accompagnati e questo conferma l’ipotesi iniziale dell’esistenza di meccanismi di facilitazione sociale sia inter che intraspecifici nei cavalli che interagiscono con un potenziale stress.

INTRODUZIONE

Il cavallo è un erbivoro monogastrico, che in natura mangia e si sposta quasi continuamente, per circa 18 ore al giorno; è un animale estremamente sociale che in natura vive in gruppi con gerarchia di dominanza complessa e contesto-specifica.

Si tratta di un animale predato la cui sopravvivenza passa per una costante consapevolezza dei cambiamenti intorno a lui e quindi è per sua stessa indole neofobico, ossia diffidente nei confronti degli stimoli che non conosce, e che innescano principalmente due tipi di riposte:

• La risposta di paura, che evoca rapide risposte difensive che possono essere di freezing, flight-or-fight, accompagnate da una serie di cambiamenti ormonali e autonomici in preparazione all’effettiva messa in atto del comportamento
• La risposta esplorativa, la cui motivazione è la curiosità ossia la spinta ad acquisire nuove informazioni su uno stimolo sconosciuto avvicinandosi ed esplorandolo senza che ci sia una prospettiva immediata di ricompensa.

Alla luce di questo diventa evidente come i comportamenti sociali abbiano grande importanza nell’etogramma equino, ossia nell’insieme dei comportamenti che un equino può scegliere di esibire. Questa importanza è confermata dal fatto che i cavalli provano maggiori livelli di ansia se separati dai loro compagni e dai loro conspecifici in generale.

I comportamenti sociali hanno molte funzioni come mantenere il gruppo coeso in modo da individuare potenziali pericoli più velocemente e avere un migliore tasso riproduttivo come conseguenza della migliore protezione di cui la prole può beneficiare (Waran, 2001).

Queste strategie sono basate su comportamenti di cooperazione che influenzano le attività comuni utilizzando un meccanismo definito “facilitazione sociale”. Un esempio di facilitazione sociale può essere visto nella motivazione che spinge il branco a muoversi quotidianamente ed è sempre la facilitazione sociale che permette a un soggetto di reagire rapidamente al comportamento di altri cavalli imitando la loro stessa riposta comportamentale anche quando esso non ha percepito lo stimolo che ha innescato la reazione degli altri (Riley et al., 2022).

Su queste basi ho deciso di indagare se la facilitazione sociale potesse avere un ruolo anche nell’affrontare uno stimolo stressogeno, ossia potenzialmente stressante, e se questo meccanismo esistesse solo tra conspecifici o anche tra cavalli e umani.

MATERIALI E METODI

La raccolta dati per la ricerca si è svolta nel dicembre 2023 presso la sede di “Addestramento Etologico®” a Pistoia. Il test si è svolto in un tondino coperto di 20 metri di diametro, spazio con cui tutti i soggetti erano già familiari.
La durata totale del test era di 15 minuti, così strutturati: 5 minuti iniziali di acclimatamento al contesto e 10 minuti successivi passati in presenza dello stimolo.

Lo stimolo consisteva in un gonfiabile (90x100x40cm) decorato con nastri e filamenti di colori brillanti e finitura metallica; il tutto era fissato a uno stativo a cui era inoltre attaccato un piccolo ventilatore che creava movimento continuo di nastri e filamenti colorati.

Hanno partecipato al test 27 cavalli, di cui 14 femmine e 13 castroni, di età compresa tra i 3 e i 22 anni. Tutti i cavalli erano gestiti in spaziosi paddock individualmente oppure in gruppo con acqua e fieno sempre a disposizione.

I cavalli erano divisi in 3 gruppi da 9 soggetti ciascuno:

• Gruppo 1 – G1: ogni soggetto affronta il test da solo
• Gruppo 2 – G2: ogni soggetto affronta il test accompagnato da un umano a lui familiare
• Gruppo 3 – G3: ogni soggetto affronta il test accompagnato da un conspecifico appartenente al suo stesso gruppo sociale e già esposto in precedenza allo stimolo

Per indagare la presenza di facilitazione sociale inter e intraspecifica nel cavallo che veniva esposto allo stimolo stressogeno sono stati valutati 5 parametri, di cui 3 comportamentali e 2 biologici, ossia: osservazione comportamentale, analisi del comportamento spaziale, analisi delle espressioni facciali, variazione della frequenza cardiaca, variazione dei livelli di cortisolo salivare.

I 3 parametri comportamentali sono stati analizzati attraverso la codifica di video registrati da un totale di 8 telecamere a copertura dell’intero tondino, mentre i 2 parametri biologici sono stati rilevati rispettivamente da un cardiofrequenzimetro toracico e prelievi salivari pre e post test.

Vediamo i parametri in dettaglio:

1. Osservazione comportamentale

L’osservazione comportamentale si è basata sull’analisi dei video registrati dalle 5 videocamere montate sulle pareti del tondino e alimentate da batterie supplementari in modo da avere l’autonomia di diverse ore necessaria per la durata dell’intera sessione sperimentale.

I comportamenti sono stati codificati utilizzando il software Boris® in modalità multicamera sincronizzata e osservati interamente frame-by-frame.
Per l’analisi sono stati codificati circa 30 comportamenti in tutto: comportamenti locomotori (immobilità, passo, trotto, galoppo, passi indietro, dietro-front), vocalizzazioni (strilli acuti ossia squeal, nitriti acuti ossia whinny, nitriti bassi, morbidi e nasali ossia nicker, sbuffi ossia snort, soffi che provocano un’esalazione forzata dell’aria ossia blow), i contatti (contatto diretto con lo stimolo, contatto diretto con la persona, vicinanza allo stimolo, contatto diretto con il conspecifico, proposta di grooming, ricezione di grooming, vicinanza al conspecifico), comportamenti eliminatori e, infine, altri comportamenti (rotolarsi, scuotersi, grattare con l’anteriore, sbadigliare, masticare, alzare il collo, immobilità rivolta verso lo stimolo, immobilità in direzione opposta allo stimolo, flehmen).

2. Osservazione spaziale

Per l’analisi delle modalità con cui il cavallo ha scelto di utilizzare lo spazio che aveva a disposizione è stata usata una telecamera attaccata al tetto, con inquadratura zenitale e si sono individuate 3 aree:

• Area vicino allo stimolo, entro un raggio di 3 metri dallo stimolo
• Area intermedia, all’interno di un raggio compreso tra i 3 e i 5 metri dallo stimolo
• Area lontana dallo stimolo, a più di 5 metri di raggio dallo stimolo

Anche in questo caso l’analisi del comportamento è stata fatta utilizzando il software BORIS®, configurato con matrice di esclusione per evitare qualsiasi rischio che le aree potessero soprammettersi. Il parametro per stabilire l’area in cui il cavallo si trovava era la posizione del garrese.

3. Espressioni facciali

Le espressioni facciali sono state registrate utilizzando 3 videocamere e anche in questo caso i filmati ottenuti sono stati codificati utilizzando il software BORIS® con modalità multicamera sincronizzata e osservati frame-by-frame. Le espressioni sono state codificate tramite il sistema di codifica EquiFACS (Wathan et al.,2015), basato sulla contrazione e il rilascio della muscolatura facciale. Questa base esclusivamente anatomica rende la codifica EquiFACS un metodo oggettivo per quantificare e misurare il comportamento, evitando che la potenziale interferenza del contesto emotivo rischi di distorcere i dati.
Nella codifica con BORIS® ho considerato ogni contrazione muscolare come un evento puntuale, ossia un accadimento privo di durata e questo mi ha consentito di ricavare la frequenza di occorrenza di ogni azione durante il test.

EquiFACS identifica 17 AU ossia action units, in cui c’è una corrispondenza diretta, 1:1 tra l’attivazione di un muscolo e l’espressione facciale e 11 AD ossia action descriptors, in cui questa corrispondenza diretta non è così marcata.

4. Variazione della frequenza cardiaca

Un parametro fisiologico importante nella valutazione della presenza di stress è l’aumento della frequenza cardiaca. Lo stress, infatti, provoca l’attivazione del sistema nervoso simpatico, parte del sistema nervoso autonomo, che a sua volta provoca il rilascio di catecolamine come epinefrina e norepinefrina da parte della midollare del surrene.

Queste catecolamine provocano una serie di effetti a cascata su vari tessuti come l’aumento della frequenza respiratoria, l’aumento della pressione, l’aumento dell’apporto di sangue verso le estremità distali del corpo e appunto l’aumento della frequenza cardiaca.

La frequenza cardiaca è stata registrata con un cardiofrequenzimetro Polar H10, in cui il trasmettitore è applicato a una fascia elastica applicata al cavallo. Trattandosi di 27 cavalli già domati a sella, erano tutti abituati alla compressione nella regione delle cinghie esercitata da sella e sottopancia che è di gran lunga superiore a quella esercitata dalla fascia elastica.

Visto che il test si è svolto in inverno, con cavalli non coperti e non tosati, sono state utilizzate abbondanti quantità di gel conduttore per facilitare la trasmissione del segnale elettrico nonostante il pelo lungo.)
L’affidabilità dei cardiofrequenzimetri nel misurare la variazione della frequenza cardiaca è stata provata equiparabile ai dispositivi ECG, infatti non sono state riscontrate differenze significative nei dati raccolti con le due diverse metodologie (Kapteijn et al., 2022; Vanderlei et al., 2008; Engström et al., 2012).

5. Variazione dei livelli di cortisolo salivare

L’analisi del cortisolo salivare è un altro parametro fisiologico chiave nella valutazione dello stress.

Lo stress infatti va ad attivare l’asse HPA, anche detto appunto asse dello stress: si attiva l’ipotalamo, che rilascia CRH nel portale ipotalamo-ipofisario e da qui raggiunge l’adenoipofisi (parte anteriore dell’ipofisi) dove innesca il rilascio di ACTH che viene rilasciato nella circolazione sanguigna generale e va a raggiungere la corticale del surrene in cui innesca la secrezione di cortisolo.

Se lo stress cronico può essere valutato tramite l’analisi del cortisolo in campioni di feci o pelo, il test di questa ricerca creava una situazione di potenziale stress acuto quindi in questo caso i campioni più appropriati sarebbero stati quelli ematici o salivari: ho preferito quello salivare poiché risulta meno invasivo per l’animale e va quindi a minimizzare il rischio dello stress addizionale che poteva essere indotto dal prelievo sanguigno.

Il primo prelievo avveniva a riposo e il secondo dopo 20 minuti dalla fine del test. Particolare attenzione è stata posta sul mantenere il secondo prelievo tra i 15 e i 30 minuti dalla fine del test in modo da raccogliere i piccol massimo della componente libera di cortisolo rilasciato nella saliva dopo uno stress (Niittynen et al., 2022; Bohàk et al., 2013; Kędzierski et al., 2013).

Per i prelievi sono state utilizzate delle Salivette e il campione è stato raccolto usando guanti in lattice e passando il tampone in cotone tenuto con una pinza chirurgica per almeno 30 secondi nella bocca del cavallo. A fine raccolta i campioni sono stati congelati e poi portati nel laboratorio di Fisiologia Veterinaria nel Dipartimento di Scienze Veterinarie dell’Università di Torino.

Una volta in laboratorio siamo andati a determinare la concentrazione del cortisolo salivare dei campioni mediante metodica immunoenzimatica. Quindi, dopo aver scongelato e centrifugato i campioni, seguendo il protocollo riassunto nell’infografica abbiamo ottenuto i valori di concentrazione del cortisolo.

Analisi statistica

L’analisi statistica condotta sui dati quantitativi raccolti ha consentito di indagare con oggettività la variazione che i vari parametri hanno avuto come conseguenza dell’esposizione allo stimolo stressogeno.

RISULTATI

I risultati delle analisi dei comportamenti motori e spaziali hanno mostrato delle differenze significative tra i gruppi. In particolare G1 inizia a muoversi al passo più spesso di G2, si trova nell’area lontano dallo stimolo più spesso di G2 e G3, media più spesso di G3 e immobile verso lo stimolo più spesso di G3; G2 passa meno tempo lontano e più tempo a distanza media dallo stimolo rispetto a G3.

L’analisi delle espressioni facciali relative alla zona delle orecchie mostra che G2 rivolge le orecchie in avanti con una frequenza significativamente maggiore di quanto facciano i soggetti di G1 e G3, mentre G3 schiaccia le orecchie con una frequenza maggiore rispetto a G1.

Analizzando le espressioni della parte superiore della testa è emerso che G2 ha esposto l’a sclera con una frequenza significativamente più alta rispetto a G3.

Per quanto riguarda invece la parte inferiore della testa G1 ha manifestato lip presser significativamente più spesso sia di G2 che di G3 mentre G2 ha mostrato blow più spesso di G3.

Passando ai parametri fisiologici, vediamo dal grafico relativo all’andamento della frequenza cardiaca come tutti e tre i gruppi, che non avevano differenze significative tra di loro nei valori a risposo, mostrino un picco dopo l’introduzione dello stimolo ma nel gruppo 1 questo picco è significativamente più alto che negli altri due e i valori restano alti più a lungo.

L’analisi del cortisolo salivare mostra che G1 ha livelli di cortisolo post test significativamente più alti rispetto a quelli di baseline. La statistica sui dati normalizzati sull’internal loading control, in figura C, indica invece come G1 mostri un incremento significativo del cortisolo rispetto a G2 e G3 mentre non si rilevano differenze significative tra la variazione di G2 e quella di G3.

Ho infine testato le correlazioni tra i vari parametri e qua vediamo che l’heat-map di sinistra mostra i coefficienti di Pearson mentre quello di destra riporta i p-values; vediamo come si leggono queste due matrici:

• L’heat-map a sinistra ci mostra i coefficienti di Pearson cioè ci dice se due parametri hanno una correlazione positiva, quando il valore si avvicina a +1 ossia quando la casella in cui i valori si incontrano è blu oppure se hanno una correlazione negativa, quando il valore si avvicina a -1 e la casella è rossa. L’intensità del colore, rosso o blu che sia, ci dice quanto positiva o quanto negativa sia la correlazione in esame.
  La correlazione è positiva quando all’aumentare di un parametro aumenta anche l’altro, mentre è negativa quando all’aumentare di un parametro l’altro diminuisce.
• L’heat-map a destra, invece, ci mostra i p-values ossia i valori che ci dicono quanto una correlazione è forte. Sulla base della legenda a destra possiamo dire infatti che più una correlazione è debole e più il colore della sua casella tenderà al giallo, più sarà forte e più tenderà al viola.

Quindi l’heat-map dei p-values, a destra, ci rivela la forza della correlazione che esiste tra due parametri mentre l’heat-map dei coefficienti di Pearson, a sinistra, ci dice se quella correlazione è positiva (crescono entrambi i valori) o negativa (un valore cresce al calare dell’altro).

Per esempio le correlazioni più forti, quelle in viola nell’heat-map dei p-values, mostrano una correlazione positiva tra cortisolo e frequenza cardiaca, tra passo e tempo passato lontano dallo stimolo e tra passo e tempo passato a distanza media dallo stimolo e una correlazione negativa tra il comportamento di ear forward e tempo passato lontano.

DISCUSSIONE
Cerchiamo quindi di riepilogare e unire tutti i singoli risultati ottenuti per poter fare una valutazione complessiva.

Nel gruppo 1 i comportamenti mostrano un utilizzo di tutto quanto lo spazio che i soggetti hanno a disposizione e questo è compatibile con un’esplorazione a stella dello stimolo, quindi si allontanano e avvicinano ripetutamente, si fermano spesso ad osservarlo da varie angolazioni.

Invece la maggiore frequenza di lip presser, i risultati dell’analisi sulla frequenza cardiaca e sul cortisolo salivare correlano tutti positivamente con maggiori livelli di stress.

Anche G2 ha mostrato comportamenti ed espressioni facciali che rientrano nell’etogramma dei comportamenti esplorativi e li hanno rivolti sia allo stimolo che all’umano, a cui restavano accanto a lungo.

Frequenza cardiaca e cortisolo mostrano livelli di stress più basso.

I soggetti di G3 rivolgevano molta meno attenzione allo stimolo e si concentravano invece sull’interazione con il conspecifico e anche lo schiacciare le orecchie rientrava è uno dei segnali di minaccia che rivolgevano al compagno per difendere il loro spazio dalle intrusioni dell’altro.Anche in questo caso i parametri biologici mostrano variazioni minori e i risultati sono simili a quelli di G2.

CONCLUSIONI

Riprendendo quindi le fila della ricerca, l’ipotesi iniziale sull’esistenza di forme di facilitazione sociale inter e intra-specifica nei cavalli esposti a uno stress trova le sue radici nelle caratteristiche biologiche ed etologiche degli equini, in quanto animali predati, sospettosi nei confronti degli stimoli sconosciuti e costantemente molto consapevoli dell’ambiente intorno a loro.

Infatti, la forte socialità dei cavalli, che nelle loro condizioni naturali vivono in gruppi con gerarchie estremamente complesse e una sopravvivenza strettamente collegata alla coesione del gruppo sociale, suggerisce la presenza di meccanismi di facilitazione sociale.

Le risposte fisiologiche e comportamentali innescate dallo stimolo sono state analizzate valutando i comportamenti manifestati, i comportamenti spaziali, la mimica facciale, la variazione della frequenza cardiaca e dei livelli di cortisolo salivare. Le analisi statistiche hanno confrontato i tre gruppi nelle tre differenti condizioni: da soli, con un umano familiare, con un conspecifico del loro gruppo sociale già esposto in precedenza allo stimolo.

Quello che è emerso è che il livello di stress manifestato dal gruppo di controllo (G1) è stato superiore a quello manifestato da entrambi i gruppi sperimentali (G2 e G3) e questo ci conferma l’esistenza di una facilitazione sociale intraspecifica.

Invece, il fatto che i risultati ottenuti dal gruppo accompagnato dall’umano (G2) non mostrino differenze significative rispetto a quello accompagnato da un altro cavallo (G3), ci indica che esiste una facilitazione sociale interspecifica.

Quindi possiamo affermare che sulla base dei parametri considerati e delle analisi svolte esistono forme di facilitazione sociale inter e intraspecifica nel cavallo che si relaziona a uno stimolo stressogeno.

Tali risultati sottolineano quanto sia importante tenere in considerazione l’importanza della dimensione sociale dei cavalli e l’esistenza di questi meccanismi di facilitazione sociale. Questo infatti dovrebbe incoraggiare proprietari, trainer, groom, istruttori e in generale chiunque abbia in gestione dei cavalli o si trovi a contatto con loro a mettere in atto accorgimenti semplici nella vita di tutti i giorni, come coinvolgere un conspecifico o un umano di riferimento per il soggetto nei momenti di introduzione di elementi nuovi.

Anche solo un accorgimento così semplice infatti potrebbe rendere il training meno stressante per il cavallo ma anche più sicuro sia per il cavallo stesso che per il trainer per il quale diminuirebbe il rischio di lesioni e infortuni a seguito di reazioni esplosive e potenzialmente pericolose dettate dallo stato di forte ansia dell’animale.

Nota editoriale di Addestramento Etologico®