Jaarupdate 2023-2024 Grimlach of Glimlach?: "Innovatieve Pijnmeting bij Paarden"

Hoe meet je pijn bij patiënten die hier zelf niet over kunnen vertellen? Deze vraag staat centraal in het project "Glimlach of Grimlach", een onderzoek dat mogelijk is gemaakt door de Veterinair Vuur actie en zich richt op het objectief meten van pijn bij paarden. Pijnmonitoring bij dieren is de laatste jaren fors verbeterd door de ontwikkeling van diverse pijnscoresystemen. Gezichtsuitdrukkingen spelen hierin een belangrijke rol, maar blijven vaak subjectief en vatbaar voor onderschatting. Onderzoeker Nikae te Moller legt uit: ‘De behoefte aan nauwkeurige pijnmeting is essentieel voor het welzijn van dieren, vooral in een tijd waarin dierwelzijn steeds meer aandacht krijgt.’ 

Het project “Glimlach of Grimlach” gaat over de mogelijke toepassing van oppervlakte elektromyografie in het gezicht van het paard (faciale oppervlakte EMG; fEMG) om daarmee pijnexpressie objectief meetbaar te maken. ‘Met fEMG kunnen we op een non-invasieve manier de activiteit van spieren in het gezicht meten die betrokken zijn bij pijnexpressie’, aldus onderzoeker Nikae te Moller. Het uiteindelijke doel van het project is om een protocol te ontwikkelen voor het gebruik van fEMG bij paarden, zodat pijnexpressie objectief en betrouwbaar gemeten kan worden. 

De Vijf Fasen van het Onderzoek 

‘In het project stelden we ons drie belangrijke onderzoeksvragen, namelijk welke aangezichtsspieren van het paard moeten en kunnen we meten met fEMG, waar moeten de elektroden precies worden geplaatst om betrouwbaar de spieractiviteit te meten, en hoe behandelen we de vergaarde fEMG-data om een leesbaar resultaat te kunnen weergeven?’, vertelt Te Moller. Om deze onderzoeksvragen te kunnen beantwoorden is het project opgedeeld in vijf fasen.  

Fase 1 – Selecteren van Relevante Aangezichtsspieren 

‘Op basis van literatuurstudie en input van experts hebben we vijf spieren geselecteerd. De m. caninus, m. zygomaticus, m. nasolabialis, m. masseter en m. frontalis. Deze spieren vormen de focus van het onderzoek vanwege hun betrokkenheid bij gezichtsuitdrukkingen en pijnreacties.’ 

Fase 2 en 3 – Plaatsing Elektroden 

Om de optimale locaties voor de elektroden te bepalen heeft het team, in samenwerking met de afdeling Anatomie, een uitgebreide dissectiestudie uitgevoerd op enkele hoofden van overleden paarden. Deze dissecties werden uitgevoerd op paarden van hetzelfde ras (KWPN) en van vergelijkbare grootte. De vergaarde data bleken consistent en liet voldoende variatie zien om verder te gaan met testen van het plaatsen van elektroden op levende paarden. ‘Voor toekomstig onderzoek zou het wenselijk zijn om andere formaten en rassen te betrekken, aangezien er mogelijk andere verhoudingen bestaan tussen bepaalde anatomische punten op het hoofd’, voegt Te Moller toe. Momenteel wordt gewerkt aan een manuscript voor wetenschappelijke publicatie om deze bevindingen te delen. 

Fase 4 – Pilotmetingen bij Gezonde Paarden 

De stap naar het testen op paarden met pijn bleek te groot, omdat eerst verdere validatie van de elektrodeposities bij levende paarden noodzakelijk was en er meer ‘baselinegegevens’ (gegevens in een situatie zonder pijn) nodig waren voor het ontwikkelen van de juiste analyseprocedures.  Te Moller legt uit: ‘Daarom kozen we ervoor om een pilotstudie uit te voeren met een aantal gezonde paarden. In een gestandaardiseerde setting dienden we verschillende stimuli toe, zowel tactiel (aanraking) als auditief (geluid), en zowel positief als negatief, terwijl we de spieractiviteit in het gezicht registreerden met fEMG.’ Deze aanpak maakte het mogelijk om de benodigde baselinegegevens te verzamelen en de juiste analyseprocedures te ontwikkelen. ‘Dit was een cruciale stap om de betrouwbaarheid van onze methode te waarborgen voordat we verder gaan met paarden die daadwerkelijk pijn ervaren’, aldus Te Moller. 

Fase 5 – Schrijven van Gebruikersprotocol en Wetenschappelijke Publicaties 

Op basis van de bevindingen in fase 1 tot 3 heeft het onderzoeksteam een gedetailleerd protocol opgesteld. Dit protocol wordt momenteel verder verfijnd met gegevens uit fase 4 . Momenteel zijn alle vijf geselecteerde spieren opgenomen in het protocol, maar afhankelijk van de verzamelde data kan het zijn dat een of meerdere spieren worden uitgesloten om de kwaliteit van de resultaten te waarborgen. 

Naast het protocol is er een instructievideo ontwikkeld die andere onderzoekers  zal begeleiden bij de correcte uitvoering van de procedures en het omgaan met de verzamelde data. ‘We streven ernaar om dit protocol openbaar te publiceren voor andere onderzoekers in het veld’, voegt Te Moller toe.  

Het team heeft het afgelopen jaar tevens gewerkt aan de ontwikkeling van een algoritme om de verzamelde fEMG-data te verwerken. ‘In samenwerking met een assistent-professor van de faculteit Geesteswetenschappen, die dezelfde techniek inzet bij het meten van aangezichtspieren van mensen, hebben we een eerste versie van dit algoritme ontwikkeld’, legt Te Moller uit. De data die tot nu toe verzameld zijn, komen van gezonde paarden die reageren op zowel positieve als negatieve stimuli. ‘Hierdoor hebben we nog geen algoritme kunnen ontwikkelen voor het analyseren van fEMG bij paarden met pijn’, licht Nikae te Moller toe. Het team heeft plannen om gestandaardiseerde data van paarden met pijn te verzamelen in toekomstige onderzoeken. ‘Op basis van deze data willen we een geautomatiseerd algoritme ontwikkelen’, vertelt Te Moller. ‘Dit algoritme zal openbaar worden gedeeld bij de publicatie over onze bevindingen.’  

Extra Kansen en Samenwerkingen 

Naast de geplande onderzoeksfasen deden zich binnen dit project ook extra kansen voor. ‘We hebben ons project gepresenteerd tijdens het Weekend van de Wetenschap, waar we kinderen en volwassenen hebben laten kennismaken met pijnherkenning bij paarden’, vertelt Nikae te Moller enthousiast.  

Ook werd een samenwerking opgezet met een promovendi van de faculteit Geowetenschappen, die 3D scans maakt van skeletten. ‘Een van onze dissectiehoofden is gescand. Dit model kan dienen als zeer mooi beeldmateriaal voor publicaties rondom dit project, maar vooral ook als leermateriaal voor studenten en als basis voor andere wetenschappelijke projecten rondom het hoofd van het paard. Dit model zal dan ook open access gepubliceerd worden en zal beschikbaar zijn voor onderwijs binnen Diergeneeskunde’, legt Te Moller uit.  

Een ander belangrijk initiatief was het "Equine Pain & Welfare" symposium. Het symposium bracht wetenschappers die aan welzijn bij dieren werken samen om kennis en ideeën uit te wisselen, wat een waardevolle dag opleverde en leidde tot interesse in vervolgactiviteiten. 

Toekomstige Richtingen 

De toekomst van het project ziet er veelbelovend uit. ‘We zijn van plan om samen te werken met collega’s van de Universiteit in Uppsala (Zweden) aan een pilotstudie waarin we de toepassing van fEMG bij paarden met pijn verder onderzoeken', vertelt Te Moller. ‘Dit biedt een uitstekende kans om fEMG verder te valideren en het algoritme te verfijnen.’ 

Door de integratie van fEMG in pijnmeting bij paarden wordt een belangrijke stap gezet in het verbeteren van dierwelzijn. ‘Het project is nu nog fundamenteel, maar in de toekomst hopen we met behulp van deze methode handvatten te geven voor dierenartsen, eigenaren en andere onderzoekers om pijn bij paarden beter te kunnen meten en begrijpen.’ 
 

• Het eerste wetenschappelijke paper dat voort gekomen is uit het project “Glimlach of Grimlach” is geaccepteerd door het tijdstrift “Anatomia, Histologia and Embryologia”. Het artikel is ‘open access’ en daarmee voor iedereen toegankelijk, ook als je niet voor de universiteit werkt:  
  
  

Article Title: Nerve entry points in the mimic musculature of the horse head 

Article DOI: 10.1111/ahe.13099 

Journal Code: AHE 

http://dx.doi.org/10.1111/ahe.13099