Abstract: Ein gutes Tierwohl definiert sich nicht nur durch die Abwesenheit von Stressindikatoren, sondern auch durch das Vorhandensein von Indikatoren, die auf ein gutes Wohlergehen hinweisen. So können stressbedingte Erkrankungen vermieden werden. Zur Bestimmung des Tierwohls bei Pferden wurde daher untersucht, inwieweit sich die sensorische Lateralität (einseitiger Gebrauch von Sinnesorganen) und die motorische Lateralität (einseitiger Gebrauch von Gliedmaßen) als einfach, schnell und kostengünstig zu erhebende Parameter eignen. Hierzu werden neben aktueller Literatur auch die eigenen Untersuchungsergebnisse zusammenfassend dargestellt. Die nach außen sichtbar werdende sensorische und motorische Lateralität sind das Resultat der cerebralen Lateralisierung. Dies beinhaltet nicht nur die Aufgabenteilung beider Gehirnhälften für ein effizienteres Aufnehmen und Speichern von Informationen, sondern sie steht auch in Verbindung mit der Entstehung und Verarbeitung von Emotionen, die maßgeblich am Wohlergehen eines Lebewesens beteiligt sind. Kurzzeitige Stressoren führen zu einer Erregung, die je nach Erfahrungen mit positiven oder negativen Emotionen in Verbindung steht. Emotionen helfen dem Organismus dabei, zu überleben. Andauernde negative Emotionen durch regelmäßige oder anhaltende negative Ereignisse führen zu Stress und reduzieren die Erwartung positiver Ereignisse (negativer cognitive Bias). Das Tier ist im Wohlergehen beeinträchtigt. Jüngst zeigte insbesondere die Messung der motorischen Lateralität Potenzial als Indikator für lang anhaltenden und chronischen Stress, denn gestresste Pferde, deren Stresshormonlevel stark ansteigt, zeigen einen zunehmenden Gebrauch der linken Gliedmaßen über einen längeren Zeitraum. Weiterhin zeigen erste Messungen einen Zusammenhang zwischen einer linksseitigen motorischen Lateralität und einer reduzierten Erwartung positiver Ereignisse (negativer cognitive Bias). Zusammen mit der sensorischen Lateralität, die in einer akuten Stressphase ebenso eine Linksverschiebung zeigt und somit als Indikator für Kurzzeitstress gilt, kann eine generelle, vermehrte Linksseitigkeit auch einen Hinweis auf erhöhte Emotionalität und Stressanfälligkeit sein. Eine sich steigernde Linksseitigkeit bedeutet eine präferierte Informationsverarbeitung durch die rechte Gehirnhälfte, die beispielsweise reaktives Verhalten, starke Emotionen und Stressantworten steuert. Es stellte sich jedoch heraus, dass wie bei allen Stressindikatoren auch in der Lateralitätsmessung ein Vergleichswert aus einer vorangegangenen Messung notwendig ist, denn nur Veränderungen zum häufiger werdenden Gebrauch der linken Seite können auf Stress bei Pferden hindeuten und die parallele Erhebung weiterer Parameter, wie zum Beispiel das Verhalten oder Stresshormone, können die Aussage der Lateralität bekräftigen.

Abstract: In dieser Untersuchung sollte überprüft werden, ob die für die Stressmessung beim Menschen angewandte „Chronopsychobiologische Regulationsdiagnostik“ (CRD) mithilfe des smardwatch®-Messsystems auch beim Pferd psychische Belastungssituationen aussagekräftig widerspiegelt. Menschen können anhand variierender physiologischer und ethologischer Reaktionen auf Stressoren aus der Umwelt in Stresstypen eingeteilt werden. Auch Pferde reagieren in identischen Situationen ganz unterschiedlich. Es stellte sich daher die Frage, ob Pferde ebenfalls bestimmten Stresstypen zugeordnet werden können.
Mit 26 dreijährigen Hengsten des Landgestüts Celle wurde ein Verhaltenstest durchgeführt. Auf der Grundlage wissenschaftlich dokumentierter und modifizierter Testsituationen (Open-Field-Test, Novel-Object-Test, Startling-Test Objekt/Geräusch, Mensch-Pferd-Interaktion, Ressourcenkontrolle) wurde das Erkundungs- und Fluchtverhalten untersucht (Goslar 2011). Während dieser Belastungssituationen wurden mit dem smardwatch®-Messgerät die elektrophysiologischen Parameter Hautwiderstand, Hautpotential und Muskelaktivität erfasst. Durch eine Zeitreihenmessung dieser physiologischen Parameter konnten die Reaktionen des übergeordneten Reglers (vegetatives Nervensystem) dargestellt werden. Der Hautwiderstand spiegelt die vegetativ-emotionalen Reaktionen wider, das Hautpotential die vegetativ-nervalen und somit laut Balzer (2009) die kognitiven Verarbeitungsweisen, und durch das Elektromyogramm werden die typischen muskulär-motorischen Reaktionen aufgezeichnet. Die vorliegenden Datenzeitreihen wurden mit Hilfe einer biorhythmometrischen Zeitreihenanalyse nach Balzer und Hecht (Hecht 2001, Balzer 2009) ausgewertet. Als Ergebnis wurden chronobiologische Regulationszustände definiert, die dann gemäß dem „Periodischen System der Regulationszustände“ (PSR) (Balzer 2000) eine Beurteilung der psychischen Belastungssituation erlauben. Zur Bestimmung von Stresstypen wurde die Untersuchung nach dem Reiz-Reaktions-Prinzip in drei Phasen unterteilt: Ruhephase, Stressreizphase und Stressverarbeitungsphase. Der Verhaltenstest wurde nach einer Woche zur gleichen Tageszeit mit jedem Hengst einmal wiederholt. Als physiologische Vergleichsparameter wurden vor, während und nach der Belastung insgesamt zehn Speichelproben zur Cortisolbestimmung entnommen.
Die smardwatch®-Messtechnik ist prinzipiell geeignet die physiologischen Parameter Hautwiderstand, Hautpotential und Muskelaktivität auf der Haut des Pferdes aufzunehmen. Durch die biorhythmometrische Zeitreihenanalyse konnten chronobiologische Regulationszustände definiert werden.
Der Verhaltenstest führte bei allen Pferden zu einem signifikanten Anstieg der Cortisolwerte. Ein ebenfalls statistisch gesicherter Unterschied der aktivierten Cortisolwerte zwischen der ersten und zweiten Testwoche zeigt eine geringere Stressreaktion und weist auf einen Lerneffekt der Pferde hin:
Entsprechend der relativen Instabilitäten der Regulation der Körperfunktionen in Messphase 2 und 3 konnten die Pferde in vier Stressregulationstypen (nach Balzer u. Hecht 1996) eingeteilt werden: Stressbeherrscher, -bewältiger und kompensierer sowie Stressnichtbewältiger.
Anhand der Aktivierung von Sympathikus und Parasympathikus konnten zusätzlich vier verschiedene Vegetative Stresstypen unterschieden werden: Sympathikotoniker, Amphotoniker, Indifferenter Typ und Vagotoniker.
Die Cortisolreaktion der Hengste war individuell sehr unterschiedlich. Um die maximalen Anstiege vergleichen zu können, wurde der Trend der jeweiligen Cortisolverlaufskurve bestimmt. Anhand der Trend-korrigierten Cortisolkurven konnten einerseits die relativen Maxima der Cortisolreaktion besser verglichen werden, anderseits konnten die Pferde mittels des unterschiedlichen Trendes in drei Cortisolverlaufsgruppen eingeteilt werden: Tendenz fallend, gleichbleibend oder steigend.
Ein statistischer Nachweis für eine Abhängigkeit zwischen den verschiedenen Stresstypenklassifizierungen konnte anhand der geringen Stichprobenzahl nicht erbracht werden. Jedoch lassen sich Pferde, wie Menschen, unterschiedlichen Stresstypen zuordnen. Schwierig bleibt aber die objektive Beurteilung von Befindlichkeiten, da Empfindungen und Gefühle nur subjektiv wahrnehmbare Qualitäten sind, die von einer Reihe innerer und äußerer Faktoren abhängen. Die Verhaltenszuordnung emotionaler Zustände durch die „Chronopsychobiologische Regulationsdiagnostik“ (CRD) kann nicht ohne die Basis weiterer vergleichender Studien vom Mensch auf das Pferd übertragen werden.
Die CRD-Methode könnte allerdings einen interdisziplinären Ansatz ermöglichen und zukünftig neben den klassischen deskriptiven Verhaltensbeobachtungen bei der Beurteilung von Haltungs- und Umgangssituationen von Tieren wertvolle Aufschlüsse über die Fähigkeit zur Stressbewältigung und deren Konsequenzen für das Wohlbefinden der Tiere geben.
In this study we examined, whether the “Chronopsychobiological regulation diagnosis” (CRD) with the smardwatch®-system which is used to assess specific strain in humans, is also able to reflect convincingly specific strain in horses. Humans can be categorized into so-called stress types, because they react differently in physiology and behaviour to environmental stimuli. Concerning horses, it is also known that individuals react differently in identical situations. The question to be answered is, if it is possible to categorize horses into certain stress types as well.
We carried out a behavioural test with 26 three-year-old stallions of the State Stud of Celle, involving different test situations. On the basis of test situations, well known in scientific literature including slight modifications (open-field-test, novel-object-test, startling-test object/sound, human-horse-interaction, resource control) the explorative and flight behaviour of horses were examined (Goslar 2011). During these situations of strain the system smardwatch® measured the electro-physiological parameters skin resistance, skin potential and muscle activity. With time series analyses of these physiological parameters the reactions of the vegetative nervous system as superior control could be shown. The skin resistance reflects the vegetative-emotional, the skin potential the vegetative-nervous hence according to Balzer (2009) cognitive reactions and the electromyogram shows the motorized reactions. The time series of measured data was analyzed using the biorhythmometrical time series analysis of Balzer and Hecht (Hecht 2001, Balzer 2009). As a result of this, typical states of chronobiological regulation were defined. With the help of the “periodic system of regulatory states” (PSR) (Balzer 2000) these led to a classification of mental stress situations. To categorize horses into stress types the study was devided into three phases according to the stimulus-response principle: phase 1 (relaxing), phase 2 (situation of strain) and phase 3 (stimulus processing phase). The behavioural test was repeated once with each stallion exactly one week later. In addition ten samples of saliva were taken before, during and after the situations of strain from which we determined the cortisol concentration to be compared with the chronopsychobiological parameters.
The smardwatch®-measurement technology is fundamentally suitable to measure the physiological parameters skin resistance, skin potential and electrical muscle activity of horses. Using the biorhythmometrical time series analysis, chronobiological regulatory states could be defined for horses as well.
For each horse the cortisol value increased significantly during the behavioural test. A remarkable difference of the cortisol values assessed in the first and second test, indicates a learning effect: The behavioural test led to a significantly lower stress reaction in the second week.
Depending on the proportions of unstable regulation processes during and after the situations of strain, four types of regulation (Balzer u. Hecht 1996) can be defined: the Control-, Cope-, Compensate- and Non-cope-type.
Using the activation of the sympathetic and parasympathetic nervous system four vegetative stress types could be determined: Sympathicotonic, Amphotonic, Indifferent Type and Vagotonic.
The stress reaction of the stallions in terms of cortisol level was quite individual. To compare the maximum increase the trend of each cortisol trajectory was analyzed. On the one hand correcting for the trend allowed a comparison of relative maxima, on the other hand the horses could be categorized into groups, according to the evolution of their cortisol level (cortisol progression groups): Tendency falling, stable or rising.
The number of samples was not considered to be sufficient in order to statistically assess some dependence among the different classifications of stress types. But to our point of view horses can be assigned to different stress types like humans. But it’s still difficult to judge the emotions of animals, because emotions are subjectively perceptible qualities dependent on many internal and external factors. The assignment of emotional behaviour to the chronopsychobiological regulation diagnosis (CRD) can’t be transferred from human to horse without further studies.
However, the CRD method could enable an interdisciplinary approach. Besides classic descriptive observations of behavior, the CRD could give further information about the coping capacity and the consequences for animal welfare in the assessment of stressful situations.

Abstract: Mortality is high in zoo-housed black rhinoceros (Diceros bicornis), and the reproductive rates of captive white rhinoceros (Ceratotherium simum) are unsustainably low. To determine the possible role of stress in the causation of these problems, we analyzed weekly fecal samples collected for 1 year from black (10 males and 16 females) and white (six males and 13 females) rhinoceroses at 16 zoos for corticoid metabolite concentrations. Fecal corticoid profiles were examined in relation to behavior as rated by keepers in a questionnaire, luteal phase ovarian cycles of females (Brown et al., 2001), and socioenvironmental factors. We compared individual fecal corticoid profiles by examining hormone means and variability (i.e., standard deviation (SD) and coefficient of variation (CV)). For the black rhinos, higher mean corticoid concentrations were found at zoos where rhinos were maintained in enclosures that were exposed to the public around a greater portion of the perimeter. Higher variability in corticoid excretion was correlated with higher rates of fighting between breeding partners and higher institutional mortality rates. Black rhino pairs that were kept separated exhibited lower corticoid variability and less fighting activity when they were introduced during female estrous periods compared to pairs that were kept together every day. For white rhinos, significantly lower mean corticoids were found for individuals that rated higher on “friendliness to keeper.” Higher corticoid variability was found in noncycling as compared to cycling white rhino females. Noncycling females exhibited higher rates of stereotypic pacing and lower frequencies of olfactory behaviors. Interindividual differences in mean corticoids in both species appeared to be related to responsiveness to humans, whereas corticoid variability was related to intraspecific social relationships. More importantly, high corticoid variability appeared to be an indicator of chronic or “bad” stress, because of its association with potentially deleterious consequences in each species (i.e., fighting and mortality (black rhino), and reproductive acyclicity (white rhino)). Our results provide evidence that social stressors may cause chronic stress in black and white rhinos, and that this contributes to the captive-population sustainability problems observed in each species. Zoo Biol 0:1–18, 2005. © 2005 Wiley-Liss, Inc.

Abstract: The ability and ease of horses to habituate to frightening stimuli greatly increases safety in the horse-human relationship. Several different techniques have been suggested for habituation training of horses and under certain conditions, preventing animals from avoidance reactions during exposure to frightening stimuli is believed to facilitate habituation. Response prevention does, however, lead to a loss of control, which is a known stress inducer in both animals and humans. This experiment investigated whether horses show increased stress responses when negatively reinforced to approach a mildly frightening stimulus, compared to horses allowed to voluntarily explore the same stimulus. We further investigated whether the prevention of avoidance responses in horses that are negatively reinforced to approach the stimulus, facilitates habituation to the stimulus. Twenty-two 2-3 years old Danish warmblood geldings were included in the study. Half of the horses (NR group) were negatively reinforced (through halter and rope pressure) by a familiar human handler to approach a collection of frightening objects (six open and colourful umbrellas) placed in a semi-circle in a familiar test arena. The other half of the horses were released in the arena and were free to avoid or explore the objects (VOL group). On the next day, all horses were exposed to the objects again without a human to investigate the rate of habituation. Behavioural and heart rate responses were recorded on both days. Data were analysed in a two way repeated measures ANOVA and post hoc analysed via the Holm-Sidak method. In the VOL group, all horses initially chose to avoid the unknown objects, whereas the handler managed to get all horses in the NR group to approach and stand next to the objects within the first 2-min session. As expected, horses in the NR group had a significantly longer duration of alertness (sec, mean ± se: NR: 23 ± 4.1 vs. VOL: 16 ± 4.7, P=0.026) and a higher max HR in the first session (bpm, mean ± se: NR: 106 ± 5.2 vs. VOL: 88 ± 4.4, P=0.004). On the next day, however, the NR horses spent significantly less time investigating the objects (sec, mean ± se: NR: 13 ± 4.1 vs. VOL: 24 ± 6.0, P=0.005) and had a shorter latency to approach a feed container, placed next to the objects (sec, mean ± se: NR: 25 ± 3.9 vs. VOL: 47 ± 16.2, P=0.031), indicating increased habituation. In conclusion, negatively reinforced approach to mildly frightening objects appears to increase stress responses during the initial exposure, but also to facilitate habituation in young horses.

Abstract: Naturally, horses live in groups in which all individuals are long-term acquainted with each other and a stable hierarchical system is established. In conservation management, introduction of horses into foreign groups is often required but will lead to fights, stress and increased health risks for the animals. We investigated the integration process of four Przewalski mares from the Zoo Leipzig into the herd of five Przewalski horses of the semireserve Liebenthal (Brandenburg, Germany). We observed changes in social hierarchy as well as a higher stress level (expressed by disturbed activity pattern and lower synchronization with environmental conditions) especially in the introduced horses (from Zoo Leipzig). We investigated the animals continuously over two years to detect what time is needed for a successful integration. Finally, we give some advice for the integration of Przewalski horses into a new herd to reduce the stress of the animals substantially.