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在动物福利和疼痛评估中，面部表情是重要指标，但以往研究常忽略管理情境影响。瑞典农业科学大学研究人员开展 “Facial expressions during compound interventions of nociception, conspecific isolation, and sedation in horses” 研究，发现复合干预下部分面部表情难区分，眨眼频率或有潜力，为后续评估提供方向。
在动物的世界里，表情就像一扇窗户，能让我们窥探到它们内心的感受。对于马这样的动物来说，面部表情更是传达其内部状态的重要信号，在评估它们的福利状况和是否疼痛时，面部表情有着不可忽视的作用。以往研究在评估马的疼痛状态时，往往只是简单地将其与中立状态作对比，却很少考虑到其他因素对马的影响。然而在现实生活中，马会面临各种各样复杂的情况，单一的对比方式显然不能准确反映它们的真实感受。而且，一些常规的管理操作，比如隔离，或者使用镇静药物，都可能让马出现与疼痛时相似的面部表情，这就使得通过面部表情来判断马的状态变得更加困难。所以，为了更准确地理解马在不同情境下的面部表情变化，开展相关研究迫在眉睫。
瑞典农业科学大学（Department of Animal Biosciences, Swedish University of Agricultural Sciences）的研究人员 Johan Lundblad、Marie Rhodin 等人针对这一问题展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上。该研究通过一系列实验，发现基于部分最小二乘判别分析（PLS-DA）和马面部动作编码系统（EquiFACS）数据，能够成功区分非复合干预下的同种隔离、镇静和低程度伤害性刺激。但当这些干预组合出现时，马在同种隔离和伤害性刺激同时存在时的面部表情难以区分，伤害性刺激与镇静药物（乙酰丙嗪）结合时的面部表情也无法与对照组区分。不过，“镇静” 和 “镇静结合伤害性刺激” 状态下，面部动作单元眨眼（AU145）的频率差异，为后续研究提供了新的方向。这一研究结果对于准确评估马的疼痛、压力和镇静状态有着重要意义，为相关领域的进一步研究奠定了基础。
研究人员为开展这项研究，主要运用了以下关键技术方法：
- 实验设计：采用 12 匹马参与的自身对照、半随机交叉实验设计，设置了 5 种实验干预，包括伤害性刺激（N）、隔离（I）、药物诱导镇静（S）、伤害性刺激与隔离结合（NI）、伤害性刺激与药物镇静结合（SN），并设置了对照组（C），以此观察不同干预下马的行为和面部表情变化。
- 数据采集：利用 4 个壁装监控摄像头，在 15 - 20 分钟的干预过程中记录马的面部表情。通过自动面部检测软件选取 30 秒视频片段，由两名认证编码员使用 EquiFACS 进行注释，获取面部表情数据。同时，使用远程控制发射器和控制单元采集马的心率参数，在隔离干预前后采集血液样本检测血清皮质醇水平。
- 数据分析：运用 PLS-DA 分析面部表情数据，筛选出有区分度的动作单元（AUs）。采用零膨胀广义线性混合模型（glmmTMB）对个体 AUs 进行推断，并使用线性混合模型分析心率、心率变异性（RMSSD）和血清皮质醇数据，通过计算组内相关系数评估编码员之间的一致性。
研究结果
- 干预分类：对 12 匹马 5 种干预下的 30 秒片段进行编码，共得到 1287 个 AU 事件和 1267 个 AD 事件。PLS-DA 分析显示，前两个成分解释了 19% 的数据集变异，t1 成分贡献显著。涉及隔离的干预与镇静、对照干预能沿 t1 轴区分；伤害性刺激干预得分变化大；镇静与伤害性刺激结合的干预与对照难以区分；隔离有无伤害性刺激存在时聚类相近，区分度低。
- 面部活动变化：VIP 评分高于 0.8 的面部表情代码中，6 个代码在不同干预间有显著差异。眨眼（AU145）在含社会隔离和伤害性刺激的干预中显著增加，在镇静时无变化；隔离干预中，鼻孔扩张器（AD38）和耳部运动（EAD101、EAD104）增加，其他干预无变化；内眉上扬（AU101）、下巴上扬（AU17）等与对照无显著差异。
- 心率：伤害性刺激与对照的平均心率无差异，镇静、隔离和复合干预时平均心率增加。隔离干预时心率变异性（RMSSD）显著大于对照，其他干预无变化。
- 血清皮质醇：单独隔离和伤害性刺激 - 隔离的血清皮质醇水平无差异，但均增加。隔离使平均血清皮质醇水平增加 8.19 倍，伤害性刺激与隔离结合使其增加 13.75 倍。
- 编码员一致性：两名 EquiFACS 编码员的组内一致性优秀，组间一致性良好。
研究结论与讨论
研究表明，简单方法可区分影响马情感效价和唤醒水平的不同体验。但在评估马的面部表情时，需充分考虑环境和其他因素的影响。由于样本量较小、研究对象同质性较高等因素，限制了研究结论的普适性。未来研究可扩大样本量，进一步探究眨眼频率等因素在复杂情境下评估马状态的作用，完善对马疼痛、压力和镇静状态的评估方法，从而更好地保障马的福利和健康。
