Activity-rest rhythms in dogs: effects of age, size, mode of life and physical rehabilitation

Abstract

[eng] Circadian rhythms are present in most physiological phenomena, such as sleep-wake rhythms, body temperature and hormone levels. The aging process affects the biological rhythms and, reciprocally, the alteration of the rhythms accelerates aging in a mutual interaction. In the last decades, the longevity of dogs has been increasing, but unfortunately accompanying by an increase in pathologies associated with aging. There is a strong connection between dogs and humans; the contact with pets provides many benefits and improves the quality of life of their owners. Given the importance of ac¬tivity-rest rhythm in humans, a clear understanding of the age–activity relationship among dogs could be of value to both veterinarians and pet owners. Moreover, dogs could provide a promising model to better under¬stand the mechanisms linking activity levels and health in humans.

The main objective of this doctoral thesis was to study the activity-rest rhythm of dogs. Considering that the activity–rest cycle of dogs is adaptable to environmental and individual conditions, the thesis compromises three studies: study I evaluated dogs based in their age and size, study II assessed dogs based in their living out or indoor home and study III evaluated if the physical rehabilitation could help geriatric dogs in relation to activity-rest rhythms and quality of life. To evaluate the rest-activity cycles, actigraphy combined with a sensor of neck temperature was used, a procedure that offers minimum discomfort and the dogs can maintain the normal mode of life. The obtained results showed that, although they are mostly polyphasic, the pet dogs follow the monophasic activity rhythm of their owner, with increased activity during light time and reduced activity during nighttime. The young dogs were more active than old ones, irrespective of body size. Nevertheless, old small dogs were more active than large ones during the light time. Dogs living outdoors presented higher activity than dogs living indoors. The basic circadian parameters of activity were more disturbed in the animals living outdoors. In fact, the dogs living outdoors, with less contact with the owner, presented higher rhythm fragmentation, less stability and higher intra-daily variability. The aged dogs submitted to physical rehabilitation showed pain reductions and improved mobility, without changes in general activity. Their circadian rhythms showed higher levels of inter-day stability and improved the index of the circadian function, altogether indicating improvements in the stability of the circadian cycles. Furthermore, the treated dogs also improved their sleep efficiency. In addition, the rehabilitation determined significant delays in the acrophase of the temperature rhythm, a parameter that may have contributed to the normalization of their nocturnal sleep.

It can be concluded that integrating temperature and activity measurement is a good method to study the circadian rhythms in dogs. Particularly, it was confirmed that the continuous recording of the neck temperature was a good proxy of the peripheral temperature of the dogs. On the other hand, the comparison of the higher activity of old small and old large dogs during light time is suggestive of size-related differences in the speed of ageing. Moreover, dogs living outdoor present more activity than dogs living indoor with their owners, but with less robust circadian rhythm. A last conclusion is that the physical rehabilitation reduces the pain and helps to restore the sleep quality in old dogs.

[cat] Els ritmes circadiaris són presents a la majoria dels fenòmens fisiològics, com els ritmes de son-vigília, les oscil·lacions diàries en la temperatura corporal i els nivells hormonals. El procés d'envelliment afecta els ritmes biològics i, recíprocament, les pertorbacions dels ritmes acceleren l'envelliment. A les darreres dècades, la longevitat dels gossos s’ha anat incrementant, però acompanyat d'un augment de les patologies associades amb l'envelliment. Hi ha una forta connexió entre gossos i humans; el contacte amb mascotes proporciona molts beneficis i millora la qualitat de vida dels amos. Donada la importància del ritme activitat-repòs en humans, una millor comprensió de la relació entre edat i activitat dels gossos podria ser de gran valor, tant per als veterinaris com per als amos de mascotes. A més, els gossos podrien proporcionar un model captivador per a comprendre millor els mecanismes que vinculen els nivells d’activitat i la salut en els éssers humans. L'objectiu principal d'aquesta tesi doctoral va ser estudiar el ritme activitat-repòs dels gossos. Considerant que el cicle activitat-repòs dels gossos és adaptable a les condicions ambientals i individuals, la tesi comprèn tres estudis: estudi I què va avaluar els gossos en funció de la seva edat i grandària; estudi II què va avaluar els gossos amb base al seu mode de vida (dins o fora de casa); estudi III què va avaluar si la rehabilitació física podria ajudar als gossos geriàtrics en relació amb el ritme d'activitat-repòs i la qualitat de vida. Per a avaluar els cicles de son-vigília i activitat-repòs es va utilitzar actigrafia combinada amb un sensor de temperatura del coll, que causa mínimes molèsties i no altera la vida normal. Els resultats obtinguts mostraren que, encara que són bàsicament polifàsics, les mascotes segueixen el ritme monofàsic del seu amo, amb elevada activitat motora durant la fase il·luminada del dia i reduïda durant la fase fosca. Els gossos joves van ser més actius que els grans, independentment de la mida corporal. No obstant això, els gossos majors de petita grandària van ser més actius que aquells de grandària major durant la fase il·luminada. Els gossos que vivien fora de la casa van presentar més activitat motora que els que vivien a l'interior amb els amos, encara que els paràmetres circadiaris d'activitat varen resultar mes alterats, presentant més fragmentació del ritme, més estabilitat i més variabilitat intradiària. Els gossos de més edat van mostrar reduccions en el dolor i millores en la mobilitat després de ser sotmesos a la rehabilitació física, però l'activitat general no va mostrar canvis. Els seus ritmes circadiaris van mostrar una major estabilitat interdiària, així com un millor índex de la funció circadiària. A més, els gossos tractats milloraren l’eficiència de son i mostraren retards significatius en l’acrofase del ritme de temperatura, un paràmetre que pot haver contribuït la normalització del seu son nocturn En conclusió, integrar la mesura de la temperatura i l’activitat és un bon mètode per a estudiar els ritmes circadiaris en gossos. En particular, el registre continu de temperatura del coll permet una bona aproximació de la temperatura perifèrica dels gossos. D'altra banda, la major activitat dels gossos majors de petita grandària comparat amb els de grandària major, suggereix que la mida corporal modifica la velocitat de l'envelliment. A més a més, els gossos que viuen a l'exterior de la casa presenten major activitat que els que viuen a l’interior amb els amos, però amb un ritme circadiari menys robust. Una darrera conclusió és que la rehabilitació física redueix el dolor i ajuda a restablir la qualitat del son en gossos de més edat o majors.

[spa] Los ritmos circadianos están presentes en la mayoría de los fenómenos fisiológicos, como los ritmos de sueño-vigilia, las oscilaciones diarias en la temperatura corporal y los niveles hormonales. El envejecimiento afecta a los ritmos biológicos y, recíprocamente, las perturbaciones de los ritmos aceleran el envejecimiento. En las últimas décadas, la longevidad de los perros ha ido aumentando, pero lamentablemente acompañado de un aumento de las patologías asociadas con el envejecimiento. Hay una fuerte conexión entre perros y humanos; el contacto con mascotas proporciona muchos beneficios y mejora la calidad de vida de sus dueños. Dada la importancia del ritmo actividad-reposo en humanos, una mejor comprensión de la relación entre edad y actividad de los perros podría ser de gran valor, tanto para los veterinarios como para los dueños de mascotas. Además, los perros podrían proporcionar un modelo prometedor para comprender mejor los mecanismos que vinculan los niveles de actividad y la salud en los seres humanos. El principal objetivo de esta tesis doctoral fue estudiar el ritmo actividad-reposo de los perros. Considerando que el ciclo actividad-reposo de los perros es adaptable a las condiciones ambientales e individuales, la tesis comprende tres estudios: el estudio I en que se evaluó a los perros en función de su edad y tamaño; el estudio II en que se evaluó a los perros en base a su modo de vida (dentro o fuera de casa); el estudio III evaluó si la rehabilitación física podría mejorar el ritmo de actividad-reposo y la calidad de vida. de los perros geriátricos. Para evaluar los ciclos de actividad-reposo se utilizó actigrafía combinada con un sensor de temperatura del cuello, que causa mínimas molestias y los perros podían mantener una vida normal. Los resultados mostraron que, aunque son básicamente polifásicos, las mascotas siguen el ritmo monofásico de actividad de su dueño, con elevada actividad motora durante la fase iluminada del día y reducida durante la fase oscura. Los perros jóvenes fueron más activos que los mayores, independientemente del tamaño corporal. Sin embargo, los perros mayores de pequeño tamaño fueron más activos que aquellos de tamaño mayor durante la fase iluminada. Los perros que vivían fuera de la casa presentaron más actividad motora que aquellos que vivían en el interior. Sin embargo, los parámetros circadianos de actividad estaban más alterados en los animales que vivían en el exterior, presentando mayor fragmentación del ritmo, menor estabilidad y mayor variabilidad intradiaria. Los perros de mayor edad mostraron reducciones en el dolor y mejoras en la movilidad tras rehabilitación física, pero la actividad general no mostró cambios. Sus ritmos circadianos mostraron una mayor estabilidad interdiaria y un mejor índice de la función circadiana. Además, los perros tratados mejoraron su eficiencia de sueño con retrasos significativos en la acrofase del ritmo de temperatura, lo que puede haber contribuido a la normalización de su sueño nocturno.

En conclusión, integrar la medición de la temperatura y la actividad es un buen método para estudiar los ritmos circadianos en perros. En particular, se ha confirmado que el registro continuo de la temperatura del cuello permite una buena aproximación de la temperatura periférica de los perros. Por otro lado, la mayor actividad de los perros mayores de pequeño tamaño comparado con los grandes, durante la fase iluminada sugiere que el tamaño corporal modifica la velocidad del envejecimiento en perros. Además, los perros que viven al exterior presentan más actividad que los que viven en interiores, pero con un ritmo circadiano menos robusto. Una última conclusión es que la rehabilitación física reduce el dolor y ayuda a recuperar la calidad del sueño en los perros mayores.