《Applied Animal Behaviour Science》：The effect of pasture-based dam-rearing on object recognition memory in dairy heifers
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•母牛的养育方式能提升奶牛犊的短期识别记忆能力。•对熟悉物体的探索行为减少，表明记忆会随时间巩固。•通过新物体识别测试来评估认知能力。•不同养育方式下，奶牛犊血清中的BDNF水平没有差异。•早期养育方式会影响农场动物的神经认知发展。引言在奶牛养殖系统中延长母牛与犊牛的接触时间有助
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母牛的养育方式能提升奶牛犊的短期识别记忆能力。
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对熟悉物体的探索行为减少，表明记忆会随时间巩固。
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通过新物体识别测试来评估认知能力。
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不同养育方式下，奶牛犊血清中的BDNF水平没有差异。
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早期养育方式会影响农场动物的神经认知发展。
引言
在奶牛养殖系统中延长母牛与犊牛的接触时间有助于提升动物福利和行为发展（Meagher等，2019）。已知母牛的亲昵行为对后代的神经行为发展起着关键作用（Curley和Champagne，2016）。例如，实验室中对小鼠的研究表明，母鼠在幼崽出生后的第一周内多进行舔舐和梳理行为，可降低幼崽成年后的生理应激反应和恐惧行为（Liu等，1997；Caldji等，1998；Jirtle和Skinner，2007）。恐惧感这一重要的性格特征既受遗传因素影响，也受早期环境因素的影响（Boissy，1995）。新物体恐惧症是一种具有生态学意义的恐惧反应，它源于对新型刺激的认知评估，且因个体的感知、认知和过往经历而有所不同（Greggor等，2015）。由于对新型事物的反应依赖于主动探索，因此也可能受到个体行为特征如探索倾向、性格和应对方式的影响（Koolhaas和Van Reenen，2016；Neave等，2022）。在牲畜中，长期的恐惧感会导致慢性压力，进而负面影响社交互动、适应能力和生产力（Forkman等，2007）。因此，母牛的养育方式可能会影响现代奶牛养殖系统中奶牛犊的福利、适应能力及整体表现。
早期经历也可能对奶牛犊的认知发展起到重要作用，影响它们对新型挑战的感知和反应方式。不过，目前以短期研究为主的证据表明，这些经历能在早期发展阶段影响认知能力和对复杂环境的适应能力。在奶牛中，由母牛抚养长大的犊牛表现出更强的认知灵活性，在逆向学习任务中的表现更好，而单独饲养的犊牛则难以适应新环境（Meagher等，2015）。由母牛抚养的犊牛更愿意接近新型物体，且探索行为更多，这表明它们在陌生环境中更有自信（Meagher等，2015；Johanssen等，2024）。此外，这类犊牛对新食物的恐惧感更低，也更愿意尝试新的食物（Costa等，2014）。生理指标也支持了这些行为发现，与商业养殖的犊牛相比，由母牛抚养的犊牛在社交隔离和新物体测试中的心脏反应更弱，说明其情绪更具韧性（Buchli等，2017）。长期研究表明，由母牛抚养长大的奶牛犊在融入挤奶群体后，具备更好的社交适应能力和抗压能力；而在户外与非母牛的成年奶牛一起成长的犊牛，到20个月大时在新物体测试中的恐惧感也低于与母牛分开饲养的犊牛（Wagner等，2012；Wagner等，2015；Field等，2024）。奶牛犊的适应能力会随着母牛与犊牛接触时间的延长而提高，因为较长的接触时间（即7-21天）有助于更好的认知发展，能降低压力并提升迷宫测试中的表现，而较短接触时间则无法达到这样的效果（Broucek等，2021b；Broucek等，2021a）。记忆能力较强的奶牛犊能更有效地应对新环境，在首次泌乳时融入挤奶群体的适应能力更强，也能更快熟悉挤奶厅的环境。至于在放牧式奶牛养殖系统中，母牛养育方式对奶牛犊认知发展的影响目前尚不清楚，需要进一步研究来明确其对奶牛犊认知能力的影响。
可通过行为测试和血清分析来评估母牛养育方式对认知能力和神经可塑性的影响。神经可塑性指的是大脑在生命历程中能够根据所经历的事情改变和重组其结构和功能连接的能力（Voss等，2017）。这些适应性变化是学习的基础，学习过程涉及突触的修饰，比如树突棘形态的变化以及突触传递的改变，这些都有助于记忆的形成和巩固（Lamprecht和LeDoux，2004）。动物（包括农场动物）的学习能力可以通过“新物体识别”测试来量化（Fleming和Dilger，2017）。在该测试中，受试对象要经历三个不同阶段：习惯化、熟悉化和测试阶段，以此评估其面对新型物体和熟悉物体时的识别记忆能力（Antunes和Biala，2012；Gaillard等，2014；Fil等，2021）。虽然NORT测试能从行为层面反映认知功能，但人们也通过磁共振成像技术来研究大脑发育情况。例如，就有研究利用磁共振成像来观察与母牛有接触的猪的大脑发育模式（Fil等，2021）。不过，对于体型较大、在实验条件下难以频繁成像的奶牛犊来说，磁共振成像并不适合用于重复或大规模的检测。因此，像脑源性神经营养因子这样的外周生物标志物可能是一种可行的补充检测方法（Rault等，2018）。这种可在血清中检测到的神经肽与神经元生长、记忆和大脑可塑性有关（Branchi等，2013；Novkovic等，2015；Barros等，2019）。例如，8天大的小鼠如果得到较多的母鼠照顾，其体内的BDNF水平就会高于那些得到较少照顾的小鼠（Liu等，2000）。不过，血清中的BDNF浓度不宜过度解读，因为其浓度并不一定直接反映中枢神经系统的活动，还可能受到血小板等外周来源、环境丰富度以及自主运动等因素的影响（Fujimura等，2002；Bekinschtein等，2011）。因此，虽然NORT测试可以评估识别记忆和行为灵活性，但循环中的BDNF浓度或许可以作为长期神经发育变化的实用指标。
本研究旨在探究断奶后的奶牛犊在面对新物体识别测试时的行为反应，以及其血清中的BDNF浓度，是否会受到养育方式的影响——即是在放牧式奶牛养殖系统中由母牛抚养长大，还是在商业养殖条件下出生后就与母牛分离饲养。我们假设，母牛养育方式会对奶牛犊的记忆发展产生长期影响，这一影响会在8个月大时显现出来，表现为在接触新物体24小时和48小时后，奶牛犊对新型物体的识别能力更强。鉴于BDNF与神经可塑性之间存在关联，我们还预计由母牛抚养长大的奶牛犊血清中的BDNF浓度会更高，以此作为神经发育过程的间接指标。
章节摘要
伦理声明与动物福利
所有动物实验都事先获得了机构动物伦理委员会的批准（塔斯马尼亚大学动物伦理委员会批准号A0024805），这一要求符合《塔斯马尼亚动物福利法》（1993年）的规定，同时也遵循了澳大利亚国家健康与医学研究委员会、澳大利亚联邦科学与工业研究组织以及澳大利亚动物委员会制定的《用于科学目的的动物照料与使用行为准则》。
实验动物与实验设计
这项研究于2022年在塔斯马尼亚州开展
研究结果
在熟悉化阶段，由母牛抚养长大的奶牛犊与商业养殖条件下饲养的奶牛犊在首次探索新型物体的潜伏时间上没有差异（分别为18.5 ± 19.1秒和26.4 ± 22.4秒；W = 131，P = 0.270），探索新型物体的持续时间也存在差异（分别为10.6 ± 7.6秒和12.1 ± 9.0秒；W = 106，P = 0.974）。
表2列出了NORT测试期间各项行为指标的描述性统计数据，表3则总结了相应的统计模型分析结果。首次
讨论
据我们所知，这是首项通过比较放牧式养殖系统中由母牛抚养长大的奶牛犊与商业养殖条件下饲养的奶牛犊的认知发展情况，来研究母牛养育方式长期影响的研究。我们原本预期由母牛抚养长大的奶牛犊在24小时和48小时后的识别记忆能力都会更强，同时血清中的BDNF浓度也会更高。我们的研究结果在一定程度上验证了这一预期，由母牛抚养长大的奶牛犊确实比商业养殖条件下的奶牛犊具有更强的短期识别记忆能力。
研究局限性
在解读这些研究结果时，需考虑到样本量相对较小的问题。由于目前没有关于放牧式养殖系统中由母牛抚养长大的奶牛犊在新物体识别记忆测试及血清BDNF浓度方面的参考数据，此前针对奶牛犊的同类研究报道了早期养育条件对行为和生理方面的影响，这些研究的样本量大约在10到14头奶牛犊之间，为本次研究的可行性提供了参考依据（Roth等，2009；Chen等，2015；Wagner等，2015；Santo
结论
在放牧式奶牛养殖系统中饲养长大的奶牛犊表现出更强的短期识别记忆能力，在初次接触新型物体24小时后，它们对新型物体的偏好程度明显高于对熟悉物体的偏好。这些研究结果表明，母牛的养育方式可能有助于提升奶牛犊的某些认知功能，进而有利于提高其在奶牛养殖系统中的福利水平和生产性能。
资金支持
这项研究得到了澳大利亚可持续农业奖学金项目以及RSPCA Hugh Wirth人道动物生产奖学金的资助。
作者贡献说明
Sandra Ospina Rios：撰写原始稿件、数据可视化、方法设计、实验实施、正式数据分析、数据整理。Caroline Lee：撰写稿件并进行审阅编辑、负责研究指导。Sarah Andrewartha：撰写稿件并进行审阅编辑、负责研究指导。Megan Verdon：撰写稿件并进行审阅编辑、负责研究指导，同时承担项目管理、方法设计、实验实施、资金筹集、正式数据分析以及概念构思工作。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益关系或个人关系。
致谢
作者感谢澳大利亚可持续农业奖学金项目（该计划是由塔斯马尼亚大学和CSIRO共同推出的）以及RSPCA Hugh Wirth人道动物生产奖学金提供的资金支持。同时，作者也要感谢Thomas Snare在奶牛犊与母牛哺乳系统设计方面所做的宝贵贡献。此外，还要特别感谢Carlton Gee、Steven Emmett、Desmond McLaren、Bradley Millhouse、Oliver Radford、Lesley等人。
Sandra Liliana Ospina Rios|Caroline Lee|Sarah J. Andrewartha|Megan Verdon
