Beschreibung der mit Wasser erfassten elektroenzephalographischen Daten

Jul 03, 2023

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 16798 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Die Schweineindustrie der Vereinigten Staaten ist einer ständigen Bedrohung durch ausländische Tierseuchen ausgesetzt, die aufgrund der globalisierten Transportnetze, in denen Menschen, Tiere und Produkte transportiert werden, ohne Vorwarnung auftreten können. Daher ist es für die Geschäftskontinuität und die wirtschaftliche Erholung von größter Bedeutung, vor der Einschleppung von Krankheitserregern über Protokolle zur Krankheitsbekämpfung und -eliminierung zu verfügen. Unter außergewöhnlichen Umständen kann es als Maßnahme zur Seucheneindämmung erforderlich werden, große Tierbestände, darunter auch Schweine, zu räumen. Derzeit zugelassene Entvölkerungsmethoden für Schweine stellen erhebliche logistische Herausforderungen dar, wenn sie auf große Populationen angewendet oder unter Feldbedingungen durchgeführt werden. In den Vereinigten Staaten ist Schaum auf Wasserbasis derzeit zur Entvölkerung von Geflügel zugelassen, und aktuelle Feldstudien zeigen, dass Schaum auf Wasserbasis eine wirksame Alternative zur Entvölkerung von Schweinen darstellt. Obwohl Schaum auf Wasserbasis wirksam ist, wurde die Geschwindigkeit, mit der wasserbasierter Schaum vor dem Tod zu Bewusstlosigkeit führt, ein wichtiger Gesichtspunkt für das Wohlergehen, nicht ausreichend untersucht. In dieser Studie wurden 12 Zuchtschweine mit wasserbasiertem Mittelschaum getötet, um die Zeit bis zur Bewusstlosigkeit und letztendlich zum Hirntod zu quantifizieren. Jedem Schwein wurden subdermale Elektroden implantiert, um elektroenzephalographische Daten zu erfassen, es wurde in eine Körperschlinge gelegt und in einem Plastikbehälter aufgehängt, der anschließend mit Schaum auf Wasserbasis gefüllt wurde. Elektroenzephalographische Daten wurden 15 Minuten lang aufgezeichnet, wobei die Schweine in dem Schaum auf Wasserbasis eingetaucht blieben. Konservativ betrug die durchschnittliche (± SD) Zeit bis zur Bewusstlosigkeit und zum Hirntod 1 Minute, 53 Sekunden ± 36 Sekunden bzw. 3 Minuten, 3 Sekunden ± 56 Sekunden. Der im Vergleich zu anderen Methoden relativ schnelle Bewusstseinsverlust begrenzt das Ausmaß der Belastung und ist insgesamt ein positiver Befund für das Wohlergehen der Schweine, die mit Schaum auf Wasserbasis entvölkert werden könnten. Die Ergebnisse dieser Studie liefern zusätzliche Belege für die Verwendung von wasserbasiertem Mittelschaum zur Notvernichtung von Schweinen.

Die US-amerikanische Schweineindustrie ist einem ständigen Risiko der Einschleppung fremder Tierseuchen (FAD) wie der Afrikanischen Schweinepest (ASF) und der Maul- und Klauenseuche (MKS) ausgesetzt. Die Zunahme des weltweiten Transports von Futtermitteln, lebenden Tieren, tierischen Produkten und Menschen erhöht kontinuierlich das Risiko der Einführung und Verbreitung von FAD1,2,3. Daher muss die US-amerikanische Schweineindustrie zusätzlich zur Verhinderung der Einführung von FAD Notfallpläne4 erstellen, einschließlich umfassender Protokolle zur Entvölkerung, um die Ausbreitung von Krankheitserregern nach einer Einführung zu verhindern. Entvölkerung ist definiert als „die rasche Vernichtung einer Tierpopulation als Reaktion auf dringende Umstände, wobei das Wohlergehen der Tiere so weit wie möglich berücksichtigt wird“5. Daher gilt die rasche Entvölkerung infizierter Schweinepopulationen als eine der entscheidenden Maßnahmen zur Eindämmung, Kontrolle und Beseitigung von FADs4.

Die Entvölkerungsrichtlinien der American Veterinary Medical Association5 beschreiben zwei Klassen von Entvölkerungsmethoden bei Schweinen: (a) bevorzugte Methoden; einschließlich Schusswaffen, durchdringenden und nicht durchdringenden Bolzenschüssen, Stromschlägen, menschenwürdiger Tötung, inhaliertem Kohlendioxid (CO2) und Überdosierung von Anästhetika; und (b) Methoden, die unter bestimmten Umständen zulässig sind; einschließlich Lüftungsabschaltung plus Hitze oder CO2 (VSD+) und Natriumnitrit-Überdosierung. Derzeit zugelassene Entvölkerungsmethoden für Schweine stellen erhebliche logistische Herausforderungen dar, wie z. B. die Verfügbarkeit von Spezialausrüstung, die Unfähigkeit, CO2 zu lagern, und die Skalierbarkeit von Methoden zur rechtzeitigen Entvölkerung großer Kohorten, wie sie in der modernen Schweineproduktion üblich sind. Darüber hinaus können Leckagen und Ausfälle von Geräten bei der Verwendung inhalationsbasierter Methoden wie CO2 und N25,6,7,8,9 zu Problemen bei der Sicherheit des Personals führen. Darüber hinaus erfordert VSD + eine intensive Vorbereitung der Einrichtung, führt zu einem längeren Zeitintervall zwischen der Implementierung und der Beobachtung der Sterblichkeit10 und wurde aufgrund von Bedenken hinsichtlich des Tierschutzes von Schweinen kritisiert5,11.

In einer Proof-of-Concept-Studie wurde wasserbasierter Schaum (WBF) verwendet, um Gruppen erwachsener Schweine schnell zu entvölkern, nachdem die Tiere aus eigener Kraft die Stallumgebung verlassen hatten, wodurch die Herausforderung der Schlachtkörperbeseitigung aus Gebäuden entfällt12. Die Studie zeigte, dass ein groß angelegter WBF-Entvölkerungsfeldeinsatz, bei dem Chargen von 45 gekeulten Sauen gleichzeitig entvölkert wurden, sicher und zuverlässig mit einer durchschnittlichen Füllzeit von 1 Minute und 44 Sekunden und einer durchschnittlichen Bewegungsverzögerung von 2 Minuten durchgeführt werden konnte. 8 s Nachfüllstart.

Darüber hinaus kann WBF mithilfe der Ausrüstung erzeugt werden, die im vom USDA verwalteten National Veterinary Stockpile verfügbar ist, wodurch logistische Engpässe, die bei anderen Methoden bestehen, minimiert werden. Darüber hinaus ist der von Lorbach et al.12 vorgestellte Ansatz mobil und einfach einzurichten, der Schaum erfüllt die Anforderungen an die biologische Abbaubarkeit13 und das Verfahren vermeidet das Problem der Verwendung tödlicher Gase in Anwesenheit von Personal. Ein weiterer Vorteil von WBF ist die visuelle Verdeckung des Entvölkerungsprozesses für das Personal, das die Aufgabe ausführt, was einen Teil des psychologischen und emotionalen Stresses lindern kann, der mit einer längeren Teilnahme an Entvölkerungsaktivitäten einhergeht14,15,16. Obwohl neuere Erkenntnisse darauf hindeuten, dass WBF ein starker potenzieller Kandidat für eine Massenabwanderung bei Schweinen ist, liegen nur wenige Informationen über die Auswirkungen von WBF auf die Physiologie von Schweinen und die damit verbundenen Schmerzen oder Leiden vor. Wie bei jeder Entvölkerungsmethode ist es von größter Bedeutung, einen schnellen Bewusstseinsverlust sicherzustellen, um Schmerzen und Leiden bei Schweinen zu minimieren. Das Elektroenzephalogramm (EEG) wurde bereits früher eingesetzt, um die Zeit bis zur Bewusstlosigkeit und das isoelektrische EEG bei Schweinen zu bestimmen17,18, wenn diese durch CO2, nicht durchdringenden Bolzenschuss19 und Trauma durch stumpfe Gewalteinwirkung20 betäubt wurden, muss aber unseres Wissens nach während der WBF-Entvölkerung noch durchgeführt werden.

Das Ziel der vorliegenden Studie bestand darin, mittels EEG grundlegende Informationen über die Zeit bis zur Bewusstlosigkeit nach WBF-Eintauchen bei Aufzuchtschweinen zu ermitteln. Diese wichtige Information ist notwendig, um den Gesamtnutzen der WBF-Entvölkerungsmethode zu verstehen.

Die in der vorliegenden Studie durchgeführten Tierversuche wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee der Ohio State University genehmigt (Protokoll 2020A00000036). Die sekundäre Euthanasiemethode, die während des gesamten Versuchs vor Ort zur Verfügung stand, war ein durchdringender Bolzenschuss, der bei Bedarf von geschultem Personal bedient wurde. Alle Schweine wurden gemäß dem Leitfaden für die Pflege und Verwendung landwirtschaftlicher Nutztiere in Forschung und Lehre gehalten und behandelt. Dieses Manuskript wurde in Übereinstimmung mit den ARRIVE-Richtlinien (https://arriveguidelines.org) erstellt, soweit sie für eine deskriptive Studie gelten.

Insgesamt 12 Zuchtschweine (männlich: n = 6; weiblich: n = 6) mit einem durchschnittlichen (± SD) Gewicht von 13,6 ± 1,2 kg (min. = 11,7 kg; max. = 15,5 kg) wurden von der Ohio State University erworben Schweinezentrum. Alle Schweine galten als gesund, hatten nach Belieben Zugang zu Futter und Wasser und blieben in ihrem Stall, bis sie für den Versuch entfernt wurden.

Elektroenzephalogramme (EEG) wurden durchgeführt, um die Zeit bis zur Bewusstlosigkeit und dem anschließenden Hirntod bei Schweinen zu quantifizieren, die WBF ausgesetzt waren. Da keine Entpopulationsstudien bei Schweinen mit WBF verfügbar waren, stützten wir unsere Berechnung der Stichprobengröße auf eine frühere Studie, in der die Zeit bis zum isoelektrischen EEG unter Verwendung von inhaliertem CO2 als Euthanasiemethode geschätzt wurde21. Unter der Annahme einer Standardabweichung von 0,22 (Minuten) würden wir bei 12 Schweinen die Zeit bis zur Bewusstlosigkeit mit einer Sicherheit von 95 % und einer wünschenswerten Genauigkeit von ± 0,125 Minuten22 abschätzen können.

Die Schweine wurden einzeln aus ihren Ställen entnommen, gewogen und präpariert. Der rostrale Teil des Kopfes wurde rasiert und mit 10 ml Lidocain lokal betäubt, bevor sechs Einwegelektroden (120 cm Subdermal Corkscrew Needle Electrodes Ambu, Bellerup, Dänemark) basierend auf den von Miller23 beschriebenen Montageplänen angebracht wurden. Die Elektroden wurden über eine Vierkanalverbindung (L1-, L2-, R1- und R2-Muster) mit einer Referenz- und einer Erdungsverbindung an einen EEG-Sender angeschlossen23 (Abb. 1). Der EEG-Sender (Trackit T4A, Lifelines Neuro, Louisville, KY, USA) wurde in einen wasserfesten Beutel gelegt, um Feuchtigkeitsschäden zu verhindern, und während der gesamten Dauer des Eintauchens in den Schaum mit einem chirurgischen Verband auf dem Rücken des Schweins befestigt.

(a) Rückenansicht eines Schweins mit Elektrodenplatzierung in einer Sechskanalmontage (L1, L2, R1, R2, G = Masse, R = Referenz). (b) Seitenansicht des Schweins, die die Ausrichtung der Schlinge zur Körperunterstützung und die Verbindungen zeigt, die zum Aufhängen des Schweins im Behälter während des 15-minütigen Schäumvorgangs auf Wasserbasis verwendet werden. (a) und (b) wurden mit Adobe Illustrator v25.4.1 und Adobe Photoshop v22.5.4 (www.adobe.com) erstellt.

Nachdem der EEG-Sender und die Elektroden angebracht wurden, wurde jedes Schwein in eine Körperschlinge gelegt, um intensive Bewegungen zu reduzieren, die die EEG-Messung beeinträchtigen könnten (Abb. 1). Die Schlinge wurde mit einer Kette an einem hydraulisch gesteuerten Traktor-Schaufellader aufgehängt und in einen Kunststoff-Schüttgutcontainer von 1,46 m3 (1,12 m × 1,12 m × 1,14 m: Länge, Breite und Höhe) abgesenkt. Das Schwein blieb über dem Boden des Behälters hängen, um Bewegungen zu vermeiden, die dadurch verursacht werden, dass die Füße am Boden des Behälters Halt gewinnen, und um ein mögliches Ablösen der EEG-Elektroden durch physischen Kontakt zwischen dem Schwein und dem Behälter zu verhindern.

Schaum wurde von der Oberseite des Behälters aufgetragen, bis der Behälter gefüllt war, und das Schwein blieb während des Versuchs vollständig im Schaum eingetaucht. Es war kein Nachfüllen des Schaums erforderlich und es wurde kein merklicher Zerfall des Schaums während des Eintauchens beobachtet. Nach der 15-minütigen Verweilzeit wurde das einzelne Schwein aus dem Schaum entfernt und der Tod wurde durch eine Beurteilung des Atem- und Herzstillstands sowie des Fehlens des Hornhautreflexes bestätigt. Jedes Schwein war ein Replikat und alle Schweine wurden innerhalb eines 7-Stunden-Blocks am selben Tag geschäumt, um Ausrüstung, Wetter, Bediener, Bediener und Datenerfassung so konsistent wie möglich zu halten.

Zur Schaumerzeugung wurde eine vollständige Beschreibung von Kieffer et al.24 veröffentlicht. Kurz gesagt, PHOS-CHEK WD881 Klasse A Schaumkonzentrat (Perimeter Solutions, Rancho Cucamonga, CA, USA) wurde in einem 1457-l-Behälter mit Wasser gemischt, um eine 1 %ige Schaum-Wasser-Lösung zu erzeugen. Eine benzinbetriebene Wasserpumpe (AMT Pump Company 2MP13HR, Royersford, PA, USA) wurde verwendet, um die Schaum-Wasser-Lösung durch eine angesaugte Schaumdüse mittlerer Ausdehnung (KR-M4, ANSUL, Marinette, WI, USA) zu fördern.

Die gesammelten EEG-Daten wurden von Dr. Vidaurre, einem Spezialisten für klinische Neurophysiologie und EEG-Musteranalyse, mithilfe der Persyst-Software Version 13 Rev. interpretiert. D (Persyst, Solana Beach, CA, USA) und nach dem von Gibson et al.25 beschriebenen EEG-Musterklassifizierungssystem. Kurz gesagt handelte es sich bei den klassifizierten Mustern um normales EEG (Grundlinie), Übergangs-EEG, Hochamplituden-Niederfrequenz-EEG (HALF), isoelektrisches EEG und Bewegungsartefakte. Das Basis-EEG wurde vor dem Aufschäumen fünf Minuten lang erfasst. Übergangs-EEG wurde als EEG mit einer Amplitude von weniger als der Hälfte des Basis-EEG definiert, und HALB-EEG wurde als Wellenformen mit hoher Amplitude und niedriger Frequenzaktivität definiert. Das isoelektrische EEG wurde als elektrische Aktivität mit einer Amplitude von < 1/8 (12,25 %) des Ausgangs-EEG oder als EEG mit geringer oder keiner erkennbaren Gehirnaktivität definiert25. Schließlich wurden Bewegungsartefakte als jede elektrische Aktivität definiert, die nicht repräsentativ für vom Gehirn abgeleitete Wellenformen26 ist und durch Muskelaktivität während des Schaumbildungsprozesses verursacht wird. Ein Beispiel für EEG-Muster wie hier definiert ist in Abb. 2 dargestellt. Die EEG-Datenerfassung wurde 15 Minuten nach dem Aufschäumen des Behälters fortgesetzt.

(a) Komprimiertes EEG (4 Min., 20 Sek.) an einem der Schweine, das das Basis-EEG vor dem Eingriff („Basis-EEG“), Bewegungsartefakte, Übergangs- und isoelektrisches EEG zeigt. Bewegungsartefakte zeigten eine kontinuierliche und intermittierende Komponente. Das EEG wurde sofort nach Bewegungsstopp in einen Übergangszustand versetzt und wechselte schnell zu einem isoelektrischen Muster. Hochpassfilter: 0,1, Tiefpassfilter: 15 Hz. (b) EEG, das eine EEG-Aktivität mit hoher Amplitude und niedriger Frequenz (HALF) zeigt, die während der intermittierenden Komponente des Bewegungsartefakts bei allen Schweinen beobachtet wurde. Hochpassfilter: 0,1, Tiefpassfilter: 15 Hz. (a) und (b) wurden mit der Persyst-Softwareversion 13 rev. erstellt. D (Persyst, Solana Beach, CA, USA; https://www.persyst.com/).

Sowohl das Übergangs- als auch das HALB-EEG wurden wie zuvor beschrieben als Bewusstlosigkeitszustände bezeichnet25,27, wobei das Übergangs-EEG eine konservative Schätzung der Bewusstlosigkeit darstellt und das HALB-EEG Merkmale der Bewusstlosigkeit aufweist. Der Hirntod wurde zu Beginn des isoelektrischen Musters festgestellt (Abb. 2a). Die Daten wurden manuell in Excel (Microsoft, Redmond, CA) importiert und eine deskriptive statistische Analyse durchgeführt, um die Zeit bis zur Bewusstlosigkeit und zum Tod (Mittelwert ± SD) für jedes einzelne Tier zu beschreiben, und dann als Zusammenfassungen für die gesamte Versuchskohorte. Aufgrund der begrenzten Stichprobengröße, der absichtlichen Auswahl der Probanden und der Art des primären Ziels wurden keine weiteren statistischen Modelle erstellt und die Ergebnisse werden hauptsächlich deskriptiv dargestellt. Die während der aktuellen Studie verwendeten und/oder analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

Alle in dieser Studie verwendeten Methoden wurden in Übereinstimmung mit den relevanten Richtlinien und Vorschriften durchgeführt, einschließlich der Genehmigung durch das Institutional Animal Care and Use Committee der Ohio State University (Protokoll 2020A00000036) und dem Guide for the Care and Use of Agricultural Animals in Research and Teaching.

Alle 12 Schaumbildungsereignisse führten zu einer erfolgreichen Entvölkerung durch eine Bewertung nach dem WBF und die Bestätigung des Todes, wie zuvor beschrieben. Die Zeit zum Füllen des Behälters mit Schaum betrug bei allen Replikaten zwischen 3 und 4 Sekunden. Die durchschnittliche Zeit bis zum Ende des Bewegungsartefakts betrug 1 Minute, 49 Sekunden ± 33 Sekunden (maximal = 2 Minuten, 57 Sekunden, Minute = 1 Minute, 16 Sekunden), wobei das HALB-EEG die Merkmale der Bewusstlosigkeit darstellte, die in der intermittierenden Komponente des Bewegungsartefakts beobachtet wurden für jedes Schwein. Auf Bewegungsartefakte folgte bei den meisten Tieren unmittelbar nach Beendigung der Bewegungsartefakte ein Übergangs-EEG. Zu den Ausnahmen gehörte Proband 9, der ein Übergangs-EEG zeigte, bevor das Hauptbewegungsartefakt aufhörte; Proband 10 zeigte nach Bewegungsartefakten ein kurzes normales EEG, dann ein Übergangs-EEG, gefolgt von einem isoelektrischen EEG. Schließlich zeigte Proband 3 direkt nach den Bewegungsartefakten ein Übergangs-EEG, dann ein normales EEG, ein Übergangs-EEG und schließlich ein isoelektrisches EEG. Die durchschnittliche Zeit vom WBF-Eintauchen bis zum endgültigen Übergangs-EEG (dh Bewusstlosigkeit) betrug 1 Minute, 53 Sekunden ± 36 Sekunden (maximal = 2 Minuten, 57 Sekunden, Minute = 1 Minute und 16 Sekunden). Die durchschnittliche Dauer des Übergangs-EEG betrug 1 Minute, 14 Sekunden ± 42 Sekunden (Max = 2 Minuten, 19 Sekunden, Minute = 19 Sekunden). Die durchschnittliche Zeit vom WBF-Eintauchen bis zum isoelektrischen EEG (d. h. Hirntod) betrug 3 Minuten, 3 Sekunden ± 56 Sekunden (maximal = 4 Minuten, 52 Sekunden, Minuten = 1 Minute, 36 Sekunden). Die Zeit einzelner Tiere in jeder EEG-Phase ist in Tabelle 1 aufgeführt.

Bei Zuchtschweinen löste WBF durchgängig Bewusstlosigkeit aus, die schnell zum irreversiblen Hirntod führte. Die beobachtete durchschnittliche Zeit von 3 Minuten und 3 Sekunden vom WBF-Eintauchen bis zum Hirntod stimmt gut mit den Beobachtungen von Williams et al.28 überein, bei denen eine Verweilzeit zwischen 2 Minuten, 30 Sekunden und 5 Minuten WBF-Eintauchen erforderlich war, um einen nicht-induzierten Hirntod auszulösen. wiederherstellbarer Zustand. Die EEG-Ergebnisse in der vorliegenden Studie unterstützen die von Williams et al.28 empfohlene Verweilzeit von 7 Minuten und 30 Sekunden für die Entvölkerung mithilfe von WBF. Die Empfehlung von 7 Minuten und 30 Sekunden würde eine mögliche Pufferzeit bieten, um etwaige Ausreißer zu berücksichtigen, wie sie bei Schwein 11 beobachtet wurden, das erst 4 Minuten und 52 Sekunden nach dem Eintauchen in die WBF einen isoelektrischen Zustand erreichte.

Das Bewusstsein im Allgemeinen wirft einige der „verwirrendsten Probleme“ bei der Erforschung des Gehirns auf29. Die Bestimmung des Bewusstseins ist bei der Bewertung von WBF als Entvölkerungsansatz besonders problematisch, da WBF die Fähigkeit zur aktiven Überwachung der Bewusstlosigkeit beim Schwein einschränkt. Die Verwendung von EEG-Daten als Indikator für Bewusstlosigkeit und Bewusstlosigkeit bei Tieren wurde während der Anästhesie30, Betäubung und Euthanasie21,23,25,27,31,32,33 eingesetzt. Daher wurde das EEG als einer der objektivsten Ansätze zur Beurteilung des Bewusstseins angesehen27,34, obwohl im Zusammenhang mit der Entvölkerung von Tieren mehrere Definitionen von Gehirnaktivitätsphasen verwendet wurden23,25,27.

Die konservativ gemessene durchschnittliche Zeit bis zur Bewusstlosigkeit von 1 Minute und 53 Sekunden, basierend auf der EEG-Analyse in der vorliegenden Studie, war kürzer als die von Lorbach et al.12 berichteten 2 Minuten und 28 Sekunden, die für die Beendigung der Bewegung (COM) erforderlich sind, wobei COM verwendet wurde als Maß zur Annäherung an die Bewusstlosigkeit. Der Unterschied zwischen EEG- und COM-Ergebnissen kann wahrscheinlich auf agonale Bewegungen zurückgeführt werden, die nach dem Bewusstseinsverlust auftreten, wodurch der COM eine Überschätzung der Zeit bis zur Auslösung des Bewusstseinsverlusts darstellt. Die Unterschiede in den Schätzungen verdeutlichen den dringenden Bedarf an validierten und standardisierten Bewertungen von Bewusstlosigkeit/Bewusstlosigkeit und Todesparametern für Entvölkerungsstudien.

Vergleiche zwischen EEG-Studien werden derzeit durch Unterschiede zwischen Arten, Unterschiede zwischen Individuen, Unterschiede in der Ausrüstung, die Unfähigkeit, den genauen Zeitpunkt der Bewusstlosigkeit zu bestimmen, und die Platzierung der Elektroden erschwert27. Die vorliegende Studie wurde auf eine Altersklasse und einen Gewichtsbereich (z. B. Zuchtschweine) beschränkt, da Bedenken hinsichtlich einer möglichen Beeinträchtigung der EEG-Messung bei größeren Tieren aufgrund von Einschränkungen bei deren geeigneter Immobilisierung bestehen. Darüber hinaus ist das Übergangs-EEG nach zuvor festgelegten Definitionen25 ein konservatives Maß für Bewusstlosigkeit, während das HALB-EEG für Merkmale der Bewusstlosigkeit repräsentativ ist; Es ist jedoch schwierig, einen genauen Zeitpunkt aufzuzeichnen, zu dem das HALB-EEG auftritt, da diese Phase in der intermittierenden Komponente des Bewegungsartefakts verborgen ist, was es schwierig macht, den genauen Zeitpunkt bis zur Bewusstlosigkeit zu bestimmen. Darüber hinaus wurden subdermale Elektroden aufgrund der geringen elektrischen Leitfähigkeit des Schädels mit Störungen bei der EEG-Interpretation in Verbindung gebracht35, die durch ein epidurales EEG „unter dem Schädel“ reduziert werden könnten21. Der letztgenannte Ansatz wurde jedoch nicht verwendet, da mit dem „Unter-dem-Schädel“-Ansatz erhöhte Risiken verbunden sind, die zu unerwünschter Sterblichkeit führen können21. Es ist auch wichtig zu beachten, dass die Art und Weise, wie die Tiere festgehalten wurden (mit einer Schlinge), die Zeit bis zur Bewusstlosigkeit und zum Hirntod beeinflusst haben könnte; Dies ist wichtig, da dies nicht widerspiegelt, wie Tiere unter Freilandbedingungen entvölkert würden. Wir gehen davon aus, dass die Zeit bis zur Bewusstlosigkeit und der schnellere Hirntod bei Tieren ohne Immobilisierung kürzer gewesen wäre, da die Atemfrequenz aufgrund der Bewegungsfreiheit und des möglicherweise schnelleren Sauerstoffmangels zu erwarten war.

Der Einsatz von WBF zur Entvölkerung von Schweinen wurde nicht ausreichend erforscht36; Allerdings ist der Einsatz von WBF als Entvölkerungsmethode für Bodengeflügel gut dokumentiert37,38,39,40,41. Alphin et al.29 entvölkerten 68 Broiler in vier Gruppen entweder mit Argon-CO2, CO2-Gas, WBF mit Umgebungsluft und WBF mit CO2. Während Argon-CO2 am längsten brauchte, um den Hirntod auszulösen, gab es keinen statistischen Unterschied beim Vergleich von CO2-Gas, WBF mit Umgebungsluft und WBF mit CO2. Allerdings wurde in der Studie nicht versucht, die Zeit abzuschätzen, die Vögel benötigen, um die Bewusstlosigkeit zu erreichen. In einer Studie von Rankin et al.40 war die Latenzzeit bis zum Hirntod bei Puten, die mit WBF entvölkert wurden, im Vergleich zu Puten mit CO2 kürzer. Obwohl die Latenzzeit bis zur Bewusstlosigkeit bei WBF im Vergleich zu CO2 numerisch kürzer war, war der Unterschied statistisch nicht signifikant.

Diese Studie hatte auch Einschränkungen. Wie bereits erwähnt, kann die begrenzte Stichprobengröße und die Beschränkung der Probanden auf gesunde Tiere einer bestimmten Größe und eines bestimmten Alters die Generalisierbarkeit der Studienergebnisse beeinträchtigen. Darüber hinaus schränkte die Immobilisierung von Tieren durch die Verwendung der Schlinge in Verbindung mit der behindernden visuellen Natur der WBF-Methode die Beurteilung anderer wichtiger Verhaltensweisen im Zusammenhang mit dem Wohlergehen wie Fluchtversuchen, Atemlosigkeit und Keuchen ein, was keine Rückschlüsse auf die Methode zuließ Abneigung, ein wichtiger Aspekt bei der Betrachtung des Tierschutzes bei diesen Notmaßnahmen zur Entvölkerung. Schließlich wäre es von Vorteil gewesen, über eine Gruppe von Tieren zu verfügen, die mit AVMA-zugelassenen Methoden (z. B. CO2) entvölkert worden wären, um einen Vergleich verschiedener Arten von Entvölkerungsmethoden zu ermöglichen. Die Reduzierung der Anzahl der Individuen ist jedoch eine Priorität für Abschlussstudien, und das primäre Ziel der Studie bestand darin, einen neuen Entvölkerungsansatz zu untersuchen, der derzeit keine von der AVMA zugelassene Methode ist: Schaum; und nicht, um einen Vergleich verschiedener Entvölkerungsmethoden anzustellen. Weitere Forschung sollte sich auf die Verwendung von EEG konzentrieren, um die Zeit bis zum Bewusstseinsverlust mit verschiedenen Entvölkerungsmethoden bei Schweinen jeden Alters zu untersuchen, und auf die Hinzufügung von Vergleichsgruppen, die andere von der AVMA zugelassene Entvölkerungsmethoden verwenden. Zusammenfassend deuten die Ergebnisse der vorliegenden Studie darauf hin, dass der Einsatz von WBF effizient zu Bewusstlosigkeit und anschließendem Tod führte. Zu den weiteren Vorteilen des Einsatzes von WBF zur Schweine-Entvölkerung gehören die einfache Umsetzung, die Kosteneffizienz und das Potenzial für verbesserte Auswirkungen auf die psychische Gesundheit und Sicherheit des Personals.

Die EEG-Ergebnisse der vorliegenden Studie liefern zusätzliche wissenschaftliche Informationen über die Zeit bis zum Bewusstseinsverlust und Hirntod bei Aufzuchtschweinen, die einer WBF-Depopulation ausgesetzt waren. Die durchschnittliche (Standardabweichung) von 1 Minute, 53 Sekunden ± 36 Sekunden für die Zeit bis zum Bewusstseinsverlust stützt zuvor veröffentlichte Forschungsergebnisse zur Charakterisierung von WBF und bestätigt, dass WBF ein wirksamer und geeigneter Kandidat für die Schweine-Entvölkerung ist. Auch wenn es keine perfekte Entvölkerungsmethode für jede Situation gibt, hat WBF das Potenzial, den Bedarf der US-amerikanischen Schweineindustrie an einer Entvölkerungsstrategie zu decken, die auf Schweine in allen Produktionsstadien angewendet werden kann, auf verschiedene Produktionssysteme anwendbar ist und bei Bedarf schnell umgesetzt werden kann Ausbrüche fremder Tierseuchen oder Notfälle.

Die während der aktuellen Studie verwendeten und/oder analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

Beltran-Alcrudo, D., Falco, JR, Raizman, E. & Dietze, K. Grenzüberschreitende Ausbreitung von Schweinekrankheiten: Die Rolle des internationalen Handels und Reisens. BMC Tierarzt. Res. 15, 64 (2019).

Artikel Google Scholar

Manuja, BK, Manuja, A. & Singh, RK Globalisierung und Biosicherheit bei Nutztieren. Landwirtschaft. Res. 3, 22–31 (2014).

Artikel Google Scholar

Jurado, C. et al. Risiko der Einschleppung des Virus der Afrikanischen Schweinepest in die Vereinigten Staaten durch den Schmuggel von Schweinefleisch im Gepäck von Flugpassagieren. Wissenschaft. Rep. 9, 14423 (2019).

Artikel ADS Google Scholar

USDA APHIS | Afrikanische Schweinepest (ASF). https://www.aphis.usda.gov/aphis/ourfocus/animalhealth/animal-disease-information/swine-disease-information/african-swine-fever/african-swine-fever.

Amerikanische Veterinärmedizinische Vereinigung. AVMA-Richtlinien für die Entvölkerung von Tieren: Ausgabe 2019. (2019).

Raj, ABM & Gregory, NG Auswirkungen der Gasbetäubung von Schweinen auf das Wohlergehen 1. Bestimmung der Abneigung gegen die anfängliche Inhalation von Kohlendioxid oder Argon. Anim. Welf. 4, 273–280 (1995).

Behörde (EFSA), EFS-Gutachten des Wissenschaftlichen Gremiums für Tiergesundheit und Tierschutz (AHAW) auf Anfrage der Kommission im Zusammenhang mit Tierschutzaspekten der wichtigsten Systeme zur Betäubung und Tötung der wichtigsten kommerziellen Tierarten. EFSA J. 2, 45 (2004).

Meyer, R. & Morrow, W. Kohlendioxid für die Notfall-Euthanasie von Schweinen auf dem Bauernhof. J. Swine Health Prod. 13, 8 (2005).

Google Scholar

Steiner, AR et al. Das Leben von Tieren auf humane Weise beenden: Forschungsprioritäten zur Identifizierung von Alternativen zu Kohlendioxid. Tiere 9, 911 (2019).

Artikel Google Scholar

Baysinger, A., Senn, M., Gebhardt, J., Rademacher, C. & Pairis-Garcia, M. Eine Fallstudie zur Lüftungsabschaltung unter Hinzufügung hoher Temperatur und Luftfeuchtigkeit zur Entvölkerung von Schweinen. Marmelade. Tierarzt. Med. Assoc. Rev. 259, 415–424 (2021).

Artikel Google Scholar

EFSA-Gremium für Tiergesundheit und Tierschutz (AHAW) et al. Wohlergehen von Schweinen bei der Tötung zu anderen Zwecken als der Schlachtung. EFSA J. 18, e06195 (2020).

Lorbach, JN et al. Vergleich gasförmiger und wasserbasierter Mittelschaum-Entvölkerungsmethoden bei gekeulten Sauen. Tiere 11, 3179 (2021).

Artikel Google Scholar

Benson, E. et al. Schaumbasierte Notmassenräumung von bodengezüchteten Fleischgeflügelbetrieben. Geflügel. Wissenschaft. 86, 219–224 (2007).

Artikel CAS Google Scholar

Nusbaum, KE, Wenzel, JGW & Everly, GS Psychologische Erste Hilfe und Tierärzte in ländlichen Gemeinden, die von einer Abwanderung der Viehbestände betroffen sind. Marmelade. Tierarzt. Med. Assoc. 231, 692–694 (2007).

Artikel Google Scholar

Whiting, T. & Marion, C. Durch Täter verursachter traumatischer Stress – Ein Risiko für Tierärzte, die an der Tötung gesunder Tiere beteiligt sind. Dürfen. Tierarzt. J. 52, 794–796 (2011).

Shearer, JK Euthanasie von Rindern: Praktische Überlegungen und Anwendung. Tiere 8, 57 (2018).

Artikel Google Scholar

Verhoeven, M., Gerritzen, M., Velarde, A., Hellebrekers, L. & Kemp, B. Zeit bis zum Bewusstseinsverlust und ihr Zusammenhang mit dem Verhalten von Schlachtschweinen während der Betäubung mit 80 oder 95 % Kohlendioxid. Vorderseite. Tierarzt. Wissenschaft. 3, (2016).

Hartung, J., Nowak, B., Waldmann, K. H. & Ellerbrock, S. CO2-stunning of slaughter pigs: effects on EEG, catecholamines and clinical reflexes. Dtsch Tierarztl Wochenschr 109, 135–139 (2002).

Grist, A., Murrell, J., McKinstry, J., Knowles, T. & Wotton, S. Humane Euthanasie von Neugeborenen I: Validierung der Wirksamkeit des nicht durchdringenden Zephyr EXL-Euthanasiesystems mit Bolzenriegel bei neugeborenen Ferkeln bis 10,9 kg Lebendgewicht. Anim. Welf 26, 111–120 (2017)

Dalla Costa, FA et al. Bewertung der physischen Euthanasie bei neugeborenen Ferkeln auf dem Bauernhof. J. Anim. Wissenschaft. 98, skaa204 (2020).

Rault, J.-L. et al. Drahtloses epidurales EEG „unter dem Schädel“ und Verhalten bei Ferkeln während der Einschläferung von Lachgas oder Kohlendioxidgas. Physiol. Verhalten. 227, 113142 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Sergeant, ESG, epidemiologische Rechner von Epitools. (Ausvet, 2018).

Miller, R. Evaluierung eines neuartigen Mittels zur Einschläferung von Ferkeln – ProQuest. https://www.proquest.com/docview/1035266168/B3380D66956A4936PQ/1?accountid=9783.

Kieffer, JD et al. Evaluierung einer wasserbasierten Mittelschaum-Entvölkerungsmethode bei Saug- und Mastschweinen. Tiere 12, 1041 (2022).

Artikel Google Scholar

Gibson, TJ, Oliveira, SEO, Costa, FAD & Gregory, NG Elektroenzephalographische Beurteilung der pneumatisch betriebenen durchdringenden und nicht durchdringenden Bolzenschussbetäubung von Bullen. Fleischwissenschaft. 151, 54–59 (2019).

Artikel Google Scholar

Tatum, WO, Dworetzky, BA & Schomer, DL Artefakt- und Aufzeichnungskonzepte im EEG. J. Clin. Neurophysiol. 28, 252–263 (2011).

Artikel Google Scholar

Verhoeven, MTW, Gerritzen, MA, Hellebrekers, LJ & Kemp, B. Indikatoren, die bei Nutztieren zur Beurteilung der Bewusstlosigkeit nach Betäubung verwendet werden: Ein Rückblick. Tier 9, 320–330 (2015).

Artikel CAS Google Scholar

Williams, T. et al. Bewertung der wasserbasierten Schäumung als Methode zur Massenvernichtung von Schweinen. in Proceedings for the 53rd Annual Meeting of the American Association of Swine Veterinarians 69 (2022).

Chalmers, DJ stellt sich dem Problem des Bewusstseins. J. Bewusst. Zucht. 2(3), 200-1927 (1995).

Benson, ER et al. Auswertung der EEG-basierten Bestimmung von Bewusstlosigkeit vs. Haltungsverlust bei Broilern. Res. Tierarzt. Wissenschaft. 93, 960–964 (2012).

Benson, ER, Alphin, RL, Rankin, MK, Caputo, MP & Johnson, AL Elektroenzephalogramm-basierte Methode zur Bestimmung der Bewusstlosigkeit während der Entvölkerung. Vogeldis. 56, 884–890 (2012).

Artikel CAS Google Scholar

Hernandez, E. et al. Elektroenzephalographische, physiologische und Verhaltensreaktionen während der Euthanasie bei zervikaler Luxation bei Truthähnen. BMC Tierarzt. Res. 15, 132 (2019).

Artikel Google Scholar

Alphin, RL, Rankin, MK, Johnson, KJ & Benson, ER Vergleich von wasserbasierten Schaum- und Inertgasmassen-Notfall-Entvölkerungsmethoden. Avdi 54, 757–762 (2010).

Murrell, JC & Johnson, CB Neurophysiologische Techniken zur Schmerzbeurteilung bei Tieren. J. Tierarzt. Pharmakol. Dort. 29, 325–335 (2006).

Artikel CAS Google Scholar

Pizzagalli, D. Elektroenzephalographie und elektrophysiologische Quellenlokalisierung mit hoher Dichte. Handb. Psychophysiol. 56–84. https://doi.org/10.1017/CBO9780511546396.003 (2007).

Arruda, AG et al. Eine systematische Literaturrecherche zu Methoden zur Entvölkerung von Schweinen. Tiere (Basel) 10, E2161 (2020).

McKeegan, DEF et al. Physiologische und Verhaltensreaktionen von Geflügel, die gasgefülltem Leichtschaum ausgesetzt sind. Geflügel. Wissenschaft. 92, 1145–1154 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Benson, ER et al. Massennotfall-Entvölkerung von Geflügel mit wasserbasiertem Schaum. Vogeldis. 56, 891–896 (2012).

Artikel CAS Google Scholar

Benson, ER, Alphin, RL, Dawson, MD & Malone, GW Verwendung von Schaum auf Wasserbasis zur Entvölkerung von Enten und anderen Arten. Geflügel. Wissenschaft. 88, 904–910 (2009).

Artikel CAS Google Scholar

Rankin, MK et al. Vergleich von wasserbasierten Schaum- und Kohlendioxidgas-Notfallmethoden zur Entvölkerung von Truthähnen. Geflügel. Wissenschaft. 92, 3144–3148 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Gurung, S. et al. Entvölkerung von Legehennen in Käfigen mit einem Druckluftschaumsystem. Tiere 8, 11 (2018).

Artikel Google Scholar

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Die Autoren möchten dem landwirtschaftlichen Personal und den Studenten der Ohio State University für ihre Hilfe bei der Durchführung von Feldversuchen danken.

Die Finanzierung dieses Projekts erfolgte durch das National Pork Board (Grant-Nummer 21-070), den Ohio Pork Council und das National Animal Disease Preparedness and Response Program des US-Landwirtschaftsministeriums (Grant-Nummer AP21VSSP0000C024).

Abteilung für Veterinärpräventive Medizin, Ohio State University, Columbus, OH, 43215, USA

Jack Korenyi-Both, Magnus R. Campler, Ting-Yu Cheng, Andrew S. Bowman und Andreia G. Arruda

Abteilung für pädiatrische Neurologie, Nationwide Children's Hospital, Columbus, OH, 43205, USA

Jorge Vidaurre & Tim Held

Abteilung für Tierwissenschaften, Ohio State University, Columbus, OH, 43215, USA

Justin Kieffer und Steven J. Moeller

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AGA, ASB, JK und SJM leisteten Beiträge zur Gestaltung des Projekts, AGA, JKB, JV, TH und MRC trugen mit Analysen bei, AGA, JKB, JV, TH, MRC, JK, TYC, SJM, ASB trugen mit Interpretationen bei ; und AGA, JKB, JV, TH, MRC, JK, TYC, SJM, ASB haben die Arbeit entworfen und grundlegend überarbeitet. Alle Autoren haben das eingereichte Manuskript genehmigt.

Korrespondenz mit Andréia G. Arruda.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Korenyi-Both, J., Vidaurre, J., Held, T. et al. Beschreibung der elektroenzephalographischen Daten, die mit wasserbasiertem Mittelschaum als Entvölkerungsmethode für Aufzuchtschweine erhoben wurden. Sci Rep 12, 16798 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-21353-7

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Eingegangen: 19. Mai 2022

Angenommen: 26. September 2022

Veröffentlicht: 07. Oktober 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-21353-7

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