Измерение боли у животных

Новое устройство, разработанное инженерами и ветеринарами Университета Мэсси, стремится изменить способ понимания боли у животных, начиная с овец.

Определение болевого порога важно для установления оптимальных уровней седации и обезболивания животных при различных состояниях. Однако, в отличие от боли у человека, боль у животных необходимо определять, изучая их реакции, из-за неспособности вербально сообщить об уровне боли.

Текущий метод, известный как тестирование ноцицептивного порога, включает удержание животного в клинических условиях и установку устройства, которое использует сжатый кислород для давления тупым стержнем на кожу животного с постепенно увеличивающейся силой, пока животное не проявит признак дискомфорта, такой как подергивание ухом, хвостом или почесывание головой.

Хотя давление аналогично сильному нажатию большим пальцем на руку, процесс может быть стрессовым для животного, так как его забирают из привычной среды, удерживают, а само устройство очень громкое.

Лектор по ветеринарной анатомии и гистологии д-р Преет Сингх отмечает, что текущее устройство делает надежные результаты неточными из-за других факторов, заставляющих животное проявлять признаки дискомфорта.

Д-р Преет Сингх: "Оценка боли у животных — это важнейший аспект ветеринарной науки, и ее чрезвычайно трудно измерить, потому что нельзя просто спросить животное, что оно чувствует. Выяснить, какие лекарства могут уменьшить боль, — непростая задача. Изучая исследования боли у овец, мы подумали, что должен быть лучший способ — и для животного, и для исследователя, но нам не хватало инженерного опыта. Нахождение овцы в ее естественной среде не только менее стрессово для животного, но и убирает переменные, которые искажали результаты".

Задача

С этой задачей обратились к директору инженерной программы доценту Гурабу Сен Гупте. Он отмечает, что новое устройство — полная противоположность старому.

Доцент Гураб Сен Гупта: "Когда мы присоединились к проекту, в устройстве было выявлено несколько проблем, связанных с конструкцией. Газовый механизм делал его неподвижным, шумным, а трение в системе между стержнем и цилиндром приводило к непостоянной скорости приложения силы. С инженерной точки зрения это фантастический проект, потому что в нем так много переменных, над которыми мы могли работать сообща, и при этом он решает реальную проблему".

Новое устройство весит вдвое меньше старого — всего 198 граммов, имеет корпус, напечатанный на 3D-принтере, что означает, что овце требуется очень мало времени, чтобы привыкнуть к его ношению. Устройство крепится на дистальной части передней конечности овцы ниже запястного сустава с мягкими хлопковыми прокладками для комфорта животного, после чего овцу выпускают обратно в загон с другими животными.

Устройство можно носить в загоне благодаря использованию аккумулятора вместо газа, что также обеспечивает меньшее трение для большей точности и меньший шум для комфорта животного. Кроме того, информация передается в реальном времени. Устройство активируется сигналами от микроконтроллера, который, в свою очередь, получает команды от удаленного пользователя через WiFi-модуль. Данные затем передаются обратно на компьютер пользователя по WiFi-связи.

Над проектом работали несколько студентов четвертого курса бакалавриата по мехатронике, включая Уильяма Уилкинсона, Акшая Пандея и Мохаммеда Алькандари.

Доцент Гураб Сен Гупта: "Студенты сосредоточились на механизмах, которые были бы не только тихими, надежными и создавали минимальную вибрацию для точных измерений, но и внедряли такие функции, как WiFi, чтобы легко дистанционно управлять устройством и собирать результаты. Для поиска ответов требуется не только технические знания, но и междисциплинарное сотрудничество — это то, чему мы действительно хотим научить наших студентов с самого начала".

Предварительные испытания показали точность устройства. Будущая работа будет включать введение анальгетиков овцам и измерение эффективности препаратов с помощью устройства. Оно дало высоко воспроизводимые результаты в нескольких тестах.

Его стоимость также составляет лишь малую долю от стоимости старой системы. Д-р Сингх отмечает, что описанные техника и сборка делают его подходящим для разработки подобных ноцицептивных устройств и для других животных.

Д-р Преет Сингх: "Совместный подход принес огромный успех всем участникам, с особым упоминанием доцента Пола Чемберса, который сыграл важную руководящую роль в животноводческом аспекте проекта".