Synchronization of Locomotion and Respiration in Trotting Ponies
Authors: Art T. , Desmecht D. , Amory H. , Lekeux P. 
Published: May 2010

The aim of the present experiment was to investigate the hypothesis that there is a respiration‐locomotion coupling in trotting equids. Therefore the respiratory airflow (V̇), the gastric pressure (Pga) and pleural pressure (Ppl) changes and the step frequency (SF) were simultaneously recorded in 5 trotting ponies (body weight: 255±15 kg; age: 3. 5±0. 4 years).

Airflow was measured using a Fleisch pneumotachograph fixed on a face mask. Esophageal and gastric balloon catheters coupled to pressure transducers allowed the recording of Ppl and Pga. The exercise was performed on a treadmill and consisted of 1 min walking (1. 5m · s−1), 1 min slow trotting (3. 0m · s−1) (Trot 1) and 3 min fast trotting (3. 5m · s−1) (Trot 2). Data were continuously recorded before and during exercise.

At walk and Trot 1, none of the ponies displayed a coupling between SF and the respiratory frequency (RF). In one pony, SF and RF were coupled at a constant ratio of 2:1 during Trot 2 while two other ponies displayed the same coupling only up to the second minute of Trot 2. In the two last ponies, a coupling occurred at the third minute of Trot 2.

In all ponies, the peaks in Pga occurring during expiration occurred always simultaneously with the first and/or the second peak V̇, whether or not there was a relationship between SF and RF. On the other hand, when SF and RF were coupled, the first part of inspiration was always simultaneous to a decrease in Pga.

It was concluded that in trotting ponies respiration and locomotion are not always independent and that the abdominal piston may act in synergy with the respiratory pump in some phases of the breathing cycle.

Synchronisation von Lokomotion und Atmung bei trabenden Ponies

Ziel der Untersuchung war es, die Hypothese einer Koppelung zwischen Atmung und Lokomotion bei trabenden Equiden zu prüfen. Bei 5 trabenden Ponies (Körpergewicht: 255±15 kg, Alter: 3,5±0,4 Jahre) wurde daher das Atemzeitvolumen (V̇), die Veränderungen des intragastralen Drucks (Pga) und des pleuralen Drucks (Ppl) sowie die Schnittfrequenz (SF) gleichzeitig registriert. Das Atemzeitvolumen wurde mit einem an einer Gesichtsmaske fixierten Pneumotochographen nach Fleisch gemessen. Jeweils an einen Druckwandler angeschlossene Ösophagus‐ bzw. Magen‐Ballon‐katheter ermöglichten die Aufzeichnung des Ppl und des Pga. Die Bewegung der Tiere erfolgte auf einem Laufband und umfaßte einminütiges Gehen (1,5m · s−1), einminiitiges langsames Traben (3,0m · s−1) (Trab 1) und dreiminiitiges schnelles Traben (3,5m · s−1) (Trab 2). Die Daten wurden vor und während der Bewegung kontinuierlich registriert. Beim Gehen und beim Trab 1 ergab sich bei keinem der Ponies eine Koppelung zwischen SF und Respirationsfrequenz (RF). Während des Trabes 1 waren SF und RF bei einem Pony konstant im Verhältnis 2:1 gekoppelt, während zwei weitere Ponies diese Koppelung nur bis zur zweiten Minute des Trabes 2 aufwiesen. Bei den anderen zwei Ponies ergab sich eine entsprechende Koppelung in der dritten Minute des Trabes 2.

Bei alien Ponies trat der während der Exspiration zu verzeichnende Peak des Pga unabhängig von der Beziehung zwischen SF und RF immer gleichzeitig mit dem ersten und/oder zweiten Peak von V̇ auf. Bei einer Koppelung von SF und RF fiel andererseits der erste Abschnitt der Inspiration immer mit einer Verringerung des Pga zusammen.

Es wird geschlossen, daß beim trabenden Pony Atmung und Lokomotion nicht immer unabhängig voneinander sind und daß während einiger Phasen des Atmungszyklus die sich wie ein Kolben verhaltenden abdominalen Eingeweide synergistisch zur respiratorischen “Pumpe” verhalten.