《Journal of Dairy Science》：Development of an ethogram to investigate cattle odor exploration behavior of Swedish dairy heifers
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嗅觉（olfaction）是牛的关键感觉模态（sensory modality），但与气味探索（odor exploration）相关的行为谱（ethogram）仍未得到充分描述。现有研究主要集中于嗅闻（sniffing），对可能有助于嗅觉评估的其他行为特征描
嗅觉（olfaction）是牛的关键感觉模态（sensory modality），但与气味探索（odor exploration）相关的行为谱（ethogram）仍未得到充分描述。现有研究主要集中于嗅闻（sniffing），对可能有助于嗅觉评估的其他行为特征描述有限。本研究旨在描述奶牛小母牛（dairy heifers）表现出的全部气味探索行为，并开发一种专门适用于该情境的行为谱。研究选取21头奶牛小母牛，每头牛在自身圈舍环境中接受10种精油气味（essential-oil odors）的5分钟单次暴露测试。在因测试期间干扰排除3次测试后，共获得207次可分析测试。研究人员利用视频录像识别气味探索过程中表现出的所有行为。研究人员基于先前文献构建了初始行为谱，并通过迭代编码40次测试对其进行了扩展。行为根据预定义的嗅闻标准被分类为气味探索或其他（非气味）探索。研究人员使用随机子样本评估观察者内信度（intra-observer reliability），并将优化后的行为谱应用于完整数据集以描述行为分布。该行为谱包含一套结构化且全面的气味导向行为和其他探索行为，包括嗅闻、抓挠、舔舐或啃咬、甩头、顶撞、张嘴、舌部运动、警觉、踢腿、排泄以及耳部和尾部姿势。观察者内和观察者间信度（inter-observer reliability）均显示为中等至极佳的一致性，表明行为定义足够清晰且可操作，能够被一致地应用。这支持了该行为谱在未来研究中的实用性及其适应其他研究设计的潜力。本研究提供了一个系统开发并经实证评估的行为谱，描述了奶牛小母牛在气味探索过程中的行为谱系。该行为谱扩展了牛嗅觉研究可用的方法学工具，并为未来关于感觉处理和气味驱动探索行为的研究提供了标准化框架。
在动物行为学研究中，嗅觉（olfaction）作为一种关键的感觉模态（sensory modality），在牛的觅食、社交、母性行为及风险评估中均发挥核心作用。然而，目前关于牛在气味探索过程中所表现出的完整行为谱系（ethogram）尚未得到系统描述。现有研究往往仅侧重于嗅闻（sniffing）行为，忽视了抓挠、舔咬、甩头等一系列可能参与嗅觉评估的辅助行为。这种局限性直接导致研究者难以全面理解牛如何主动获取和处理环境中的化学信息。基于此，来自瑞典农业科学大学的研究人员（Maria Vilain R?rvang等）开展了一项系统的描述性研究，旨在利用行为学方法全面解析奶牛小母牛（dairy heifers）在探索非社会性气味时的完整行为库，并开发一套专门适用于该情境的标准化行为谱。这一成果发表于《Journal of Dairy Science》。
研究人员选取了21头年龄相近的奶牛小母牛作为行为观察对象，通过引入10种不同的精油气味作为非社会性嗅觉刺激，在牛群日常生活的圈舍环境中进行了单次暴露测试。研究采用高分辨率视频录制技术完整记录了所有测试过程，并通过基于文献初建、再经迭代编码修正的方法最终确立了一套包含20种行为类别的行为谱。该行为谱的成功建立不仅填补了该领域方法学工具的空白，也为后续研究牛在感觉处理以及气味驱动探索行为中的潜在机制提供了一个标准化框架。
在关键技术方法层面，本研究样本来源于瑞典农业科学大学研究农场。研究人员采用行为观察与视频分析相结合的手段，以每头小母牛在5分钟内对气味桶的自主交互为观测窗口，累计分析了207段有效测试视频。在行为谱的构建过程中，研究人员首先根据已有文献定义了初步行为类别，随后通过观察者（MVR）以ad-libitum抽样方式对其中40个测试片段进行连续行为采样，反复迭代补充并精炼行为定义，最终形成涵盖气味探索和其他探索两大维度的行为谱。为了评估该行为谱的客观性与一致性，研究人员分别采用组内相关系数（ICC(A,1)）和Cohen's kappa系数对持续时间指标和发生频次指标进行了观察者内与观察者间信度检验。
**行为谱的构成与行为界定**：经迭代编码与文献对照，最终行为谱包含包括嗅闻、抓挠、舔咬或啃咬、甩头、顶撞、张嘴、舌部运动、警觉、踢腿、排泄等在内的10种气味探索行为，以及接触设施、抓挠固定物、社交接触等7种非气味探索行为。此外，行为谱还系统纳入了在气味探索情境下可能出现的4种耳部姿势（前向、后向、轴向、组合式）和3种尾部姿势（放松、抬起、甩动）等姿势学变量。研究人员规定，当动物的吻部与气味源距离在12 cm以内或直接发生物理接触时，即判定该行为处于嗅闻情境下，此定义为后续精确划分行为归属提供了操作依据。
**气味探索行为与其他探索行为的分布特征**：对全部207次测试数据的统计分析显示，嗅闻行为在所有测试中均有发生（100%），是奶牛小母牛最稳定且核心的气味探索行为；抓挠（71%）和舔咬/啃咬（82.1%）亦高频出现；顶撞和甩头分别见于24.6%和21.7%的测试中；而张口、吐舌、踢腿及排泄等行为的发生率则相对较低（<6%）。值得注意的是，警觉行为在非气味探索情境下的发生频率高于气味探索情境，表明该行为更多反映对整体环境的监测，而非单纯的嗅觉采样。在姿势学分析中，放松状态的尾巴姿势在所有测试中均有记录，耳部姿势则在个体和气味间表现出较大的变异度。
**观察者内与观察者间信度评估**：随机抽选15%的测试样本进行间隔20天的重复编码，几乎所有行为持续时间的观察者内ICC值均处于0.78至0.93之间，展现出中等至极佳的一致性；观察者间信度检验同样良好，例如嗅闻（ICC=0.89）和顶撞（ICC=0.93）均达到了极佳的一致性水平。对于稀有的排泄行为，其观察者内kappa值为0.73，观察者间kappa值为0.85，提示在低发生率情形下仍需谨慎解读绝对信度数值。
**不同气味刺激下的行为分布情况**：尽管本研究重点并非比较特定气味引起的差异化反应，但描述性统计揭示了若干趋势：气味探索行为在10种气味刺激下均有表达，其中桉树气味诱发了最长的平均嗅闻持续时间，而百里香气味则最短。踢腿行为仅见于雪松、橙子及百里香气味暴露期间；尾部放松姿势在桉树气味下持续时间最长，而柠檬气味则对应相对较高频次的甩尾行为。未发现耳部姿势在不同气味下呈现规律性分布。
讨论部分总结：研究人员客观指出，由于本实验未包含无气味对照物体，现定义的行为谱应被严谨地理解为“气味呈现情境下”的行为特征，而非完全由气味本身特异激发。进一步纵向观察显示，母牛在连续10次气味呈现中持续保持了高水平的气味导向行为，这在一定程度上排除了单纯由新异物体引发的短促习惯化反应。在与其他物种比对时，奶牛在嗅闻后表现出的抓挠行为与犬类的气味滚动（scent-rolling）及猪的气味诱发摩擦行为存在机制层面的相似性，这提示抓挠行为在多个物种中可能承担着气味获取或加工的共有功能，但其确切的因果通路仍有待后续实验验证。此外，耳部姿势的高变异性可能映射了动态的行为状态，而尾部姿势的相对稳定性则可能指示在这些非社会性气味刺激下，奶牛的唤醒水平和情绪效价并未出现大幅波动，这为后续将姿势学变量作为情绪状态的非侵入性指标提供了一定的观察基础。信度分析同时提示，低频率行为（如张嘴、舌部运动）的编码一致性相对较弱，这为后续应用中针对该类行为定义进行细化提供了优化方向。研究亦存在需要审慎采纳的边界条件，例如气味呈现的时间顺序效应、单一品种群体结构、生产系统局限性等，上述变量在实际推广行为谱的应用范围时需充分考量。
研究结论：本研究通过对奶牛小母牛探索非社会性气味过程中所表现出的全部行为进行系统的分类学整理，开发了一个经过实证评估的标准行为谱。该行为谱系统扩展了牛嗅觉研究领域的现有方法学工具，为今后探查个体间的气味探索差异、气味偏好以及进一步涵盖已知非社会性气味（如牧草、饲料或干草）和同种或异种个体社会性气味（如粪便或尿液）的行为反应谱系提供了逻辑严谨的参照框架。研究团队明确建议，在未来的研究中，该行为谱应作为基础工具加以推广，并需在更多样化的牛群群体和不同生产管理系统中继续开展验证工作，以持续完善其在应用行为学与感觉神经科学交叉领域中的普适性。
