Application of objective and non-invasive methodologies for welfare assessment in endurance horses

Abstract

Endurance riding evolved in the last two decades from an amateur activity into a highly professionalised sport. Better training techniques and more specialised breeding allowed the creation of super endurance equine athletes, capable of achieving a sustained high speed along with a fast-cardiac recovery capacity. However, the competitiveness and inherent effort of the sport lead to the persistence, up to the present, of severe injuries, unacceptable current societal standards, despite the intense veterinary monitoring of horses in competitions. This research aimed to study non-invasive methods that could be used in an endurance competition setting to objectively measure performance and distress. Salivary cortisol, eye temperature measured by infrared thermography and gait quantification through an inertial sensor-based system were studied to determine the practicality, reliability and repeatability of results in competitions and experimental settings. The objective results were confronted with the subjective evaluations and the outcome of horses. Firstly, the receptiveness by veterinarians to the utilization of objective methods in competitions was assessed. The results showed that two thirds of 157 Federation Equestre Internationale (FEI) official endurance veterinarians would be receptive to a new reliable technology to objectively quantify gait. Indeed, a trial performed during an endurance ride using a sensor-based system had a favourable impression regarding its logistic use, but the objective results indicated a significant disagreement in relation to the subjective gait assessment of veterinarians. To assess whether the delay caused by instrumentation of the horse with the sensors would affect the cardiac recovery index (CRI), an early indicator of fatigue in horses used by veterinarians in competitions, another study was performed. No effect of a waiting time was found on the CRI. A second study using the sensor-based system was performed next, to assess the repeatability and agreement of results of subjective and objective gait assessment with different handlers and trot-up presentation styles. It was demonstrated that veterinarians gave better scores to horses trotted as for a competition when compared to a regular presentation for a lameness work-up. The objective gait results were not affected. Finally, the salivary cortisol and ocular temperature measured by infrared thermography were assessed in competitions to investigate whether there was a relation to the outcome of competing horses. It was shown that these biomarkers could potentially be used in association to characterize physical effort and emotional stress in endurance competitions, but further studies are needed. Globally, the results of this research showed the potential role of non-invasive methods in competitions to better objectify the results and as means to obtain relevant information for the endurance sport guidelines; Aplicação de Técnicas Objectivas e Não-Invasivas para Avaliação do Bem-Estar em Cavalos de Resistência Equestre RESUMO: A resistência equestre (Endurance) evoluiu nas últimas duas décadas de uma atividade amadora para um desporto altamente profissionalizado. A melhoria das técnicas de treino e a criação mais especializada permitiram a criação de superatletas equinos de Endurance, capazes de atingir velocidades elevadas sustentadas em conjunto com uma recuperação cardíaca rápida. Porém, a competitividade e o esforço inerentes ao desporto levam à ocorrência de lesões graves, inaceitáveis perante os padrões sociais atuais, apesar do intenso acompanhamento veterinário dos cavalos durante as competições. Esta investigação teve como objetivo estudar métodos não invasivos que possam ser usados em ambiente de competição de Endurance para medir objetivamente o desempenho e o stresse. O cortisol salivar, a temperatura ocular medida por termografia infravermelha e a quantificação dos andamentos através de um sistema baseado em sensores de inércia foram estudados para determinar a exequibilidade, confiabilidade e repetibilidade dos resultados em competições e ambientes experimentais. Os resultados objetivos foram confrontados com as avaliações subjetivas e os resultados dos cavalos. Primeiramente, avaliou-se a recetividade dos médicos veterinários à utilização de métodos objetivos nas competições. Os resultados mostraram que dois terços de uma amostra de 157 veterinários oficiais de Endurance da Federação Equestre Internacional (FEI) estariam recetivos a uma nova tecnologia fiável para quantificar objetivamente a marcha. Um ensaio realizado durante uma prova de resistência usando um sistema baseado em sensores provocou uma impressão favorável quanto aos aspetos logísticos, mas os resultados objetivos indicaram uma discordância significativa em relação à avaliação subjetiva dos andamentos realizada pelos veterinários. Realizou-se um outro estudo para avaliar se o tempo despendido na instrumentação do cavalo com os sensores afetaria o índice de recuperação cardíaca (IRC), um indicador precoce de fadiga em cavalos utilizado por veterinários em competições. Verificou-se que o IRC não foi influenciado pelo tempo de espera. Em seguida, realizou-se um segundo estudo utilizando o sistema baseado em sensores, para avaliar a repetibilidade e a concordância dos resultados da avaliação subjetiva e objetiva da marcha com diferentes apresentadores e estilos de apresentação a trote. Foi demonstrado que os veterinários pontuaram melhor os cavalos trotados no estilo utilizado em competição quando comparados ao estilo utilizado numa apresentação para um exame de claudicação. Os resultados objetivos da marcha não foram afetados. Finalmente, o cortisol salivar e a temperatura ocular medidos por termografia infravermelha foram avaliados em competições, para avaliar se existia relação com os resultados de cavalos em competição. Ficou demonstrado que estes biomarcadores poderiam ser usados em associação para caracterizar o esforço físico e o stresse emocional em competições de Endurance, mas são necessários estudos adicionais. Globalmente, os resultados desta investigação mostraram o potencial papel dos métodos não invasivos para melhor objetivar os resultados em competição e como meio de obter informações relevantes para as diretrizes do desporto de resistência equestre.