Effects of environmental complexity during rearing and laying on fearfulness, spatial cognition and neural plasticity in laying hens

Abstract

Due to an increased demand from citizens, the egg industry in the European Union is moving towards more welfare friendly housing systems. However, these environments are often more complex, and hens are still exposed to a great variety of stressors, potentially resulting in the experience of chronic stress. Environmental complexity and enrichment in young animals are known to promote cognitive abilities and better stress resilience. However, effects in the long term and at different stages of life have been very little described in laying hens. The aim of this project was to investigate how environmental complexity during rearing (cage or aviary) and the production period (standard or enriched furnished cages) would affect laying hens’ characteristics. The thesis particularly focuses on effects on fearfulness, stress responsivity, spatial cognition, and hippocampal plasticity. Overall, the results show that both the rearing and the adult environment affected laying hens when measured halfway through and at the end of the production period. Higher environmental complexity during rearing primarily improved the hens’ spatial cognition, while the provision of enrichment during the production period decreased fearfulness and levels of corticosterone in plasma. Hippocampal plasticity was affected by both rearing and production environments, with effects varying between the two subregions of the hippocampal formation (HF). Survival of cells expressing doublecortin was enhanced in the caudal HF for aviary-reared birds housed in enriched cages, and in the rostral HF for cage-reared hens housed in enriched cages. The cell density in the caudal HF was positively correlated with the distance walked in an open field arena, and birds performing the detour had a higher cell density in the caudal HF than birds not making the detour. Put together, these results suggest that increased environmental complexity both during rearing and the production period can positively affect laying hens, with rearing effects on cognitive abilities being long-lasting.

På grunn av økt etterspørsel fra innbyggerne beveger eggindustrien i Den europeiske union seg mot mer velferdsvennlige systemer for hold av verpehøner. Disse miljøene er ofte mer komplekse, og hønene kan fremdeles bli utsatt for en stor variasjon av stressorer som kan føre til kronisk stress. Miljømessig kompleksitet og berikelse hos unge dyr er kjent for å fremme kognitive evner og bedre stressmotstand, men effektene på lang sikt og på ulike livsstadier har i liten grad blitt beskrevet hos verpehøner. Målet med dette prosjektet var å undersøke hvordan miljømessig kompleksitet i oppalsperioden (bur eller aviarier) og produksjonsperioden (standard eller berikede innredede bur) ville påvirke verpehøners egenskaper. Arbeidet fokuserer spesielt på effekter på fryktsomhet, stress-responsivitet, romlig læring og plastisitet i hippocampus. Samlet sett viser resultatene at både oppalsmiljøet og voksenmiljøet påvirket verpehøner når effektene ble målt halvveis og ved slutten av produksjonsperioden. Høyere miljømessig kompleksitet under oppdrett forbedret hovedsakelig hønenes romlige læring, mens tilførsel av berikelse i produksjonsperioden reduserte fryktsomhet og nivåer av stresshormonet kortikosteron i plasma. Plastisitet i hippocampus ble påvirket av både oppals- og produksjonsmiljøene, med varierende effekter i rostrale og kaudale del av hippocampus. Overlevelsen av celler som uttrykker plastisitetsmarkøren doublecortin ble forbedret i den kaudale delen av hippocampus for aviar-oppalede fugler som bodde i berikede bur, og i den rostrale delen av hippocampus for buroppalede høner som bodde i berikede bur. I tillegg var det en positiv korrelasjon mellom hvor langt fuglene gikk i en åpen arena og celletettheten i kaudale hippocampus. Fugler som klarte en detour test hadde også høyere celletetthet i dette hjerneområdet enn fugler som ikke klarte testen. Disse resultatene indikerer at økt miljømessig kompleksitet både under oppal og produksjonsperioden kan ha en positiv effekt på verpehøner, der effekter fra oppal på kognitive evner også sees hos voksne individer.