Teorie funkce elektronických výcvikových obojků a jejich využití při výcviku

Výklad teorie činnosti elektronických výcvikových obojků (EVO) je provázán s popisem technického řešení EVO americké firmy Dogtra, která značně přispěla k jejich vývoji a posunula EVO na kvalitativně zcela novou technickou úroveň. Její přínos je patrný zejména ve dvou oblastech:

• Používání vibrací
• Jemné lineární nastavování úrovní stimulace

Kde se vzaly vibrace?

Dogtra dlouhodobě patří mezi nejvýznamnější světové výrobce. V druhé polovině 90. let se vývoj EVO u této firmy začal ubírat trochu odlišným směrem v porovnání s konkurencí. Na konci minulého století byli odborníci, zabývající se výzkumem a konstrukcí EVO, postaveni před úkol zkonstruovat obojek, který by měl pomoci majitelům neslyšících psů. Hluchota se často u psů výrazně projeví až okolo 4 měsíce, tedy v době, kdy už je psík u nového majitele, který je tak postaven před složitou skutečnost poměrně problematického soužití. V porovnání se zdravými psy jsou tito neslyšící psi díky svému handicapu výrazně citlivější, takže s ohledem na tehdejší technologii použití elektrostimulace nepřicházelo v úvahu. Tak se postupně přišlo na to, využít jeden z druhů čití zvaný palestezie, což bychom stručně nazvali schopností registrovat vibrace povrchem těla. I když z odborného hlediska to není definováno úplně správně, pro naše účely to bohatě stačí.
Při dalším výzkumu se ukázalo, že vibrace nejenom usnadňují navázání kontaktu se psem, ale že lze jejich použitím docílit při dalším výcviku i podmíněné reakce. Dále se zjistilo, že podmíněné reakce se dá pomocí vibrací docílit i u zdravých psů, kteří byli na tehdejší úrovně stimulace příliš citliví. První článek, který se objevil v odborném kynologickém tisku na téma "vibrace", vzešel r. 1998 z pera Jima Dobbse a roku 1999 se objevuje na americkém trhu první EVO s touto funkcí.

A nyní trochu teorie, která je alfou a omegou využívání EVO v praxi:

Pro podmíněnou reakci neboli reflex je nutné, aby podnět (impuls) měl:

• odpovídající kvalitu (tzn. aby šlo o adekvátní podnět)
• dostatečnou kvantitu (tzn. musí dosáhnou určité prahové intenzity, což pro nás laiky znamená, že pes začíná registrovat stimulaci jako něco nepříjemného)

Závislost intenzity podnětu a doby trvání je exponenciální, vyjádřená tzv. Hoorweg-Weissovou křivkou, pro nás tzn. čím nižší je intenzita, tím je nutná delšístimulace!

Hoorweg-Weissova křivka:

Elektrická stimulace tkání

Stimulace tkání elektrickým proudem je založena na využití nadprahových hodnot způsobujících podráždění. Obecně je excitabilita tkání popisována Hoorweg-Weissovou křivkou (také I/t křivkou), obrázek vlevo. Práh podráždění proudem, obvykle obdélníkového tvaru, vymezuje pro nekonečně dlouhý stimulační impuls hodnotu tzv. reobáze (= nejmenší potřebná intenzita podnětu vyvolaná pravoúhlými impulsy působící maximální užitečný čas, která vyvolá akční potenciál). Při zkracování stimulačního impulsu roste práh podráždění. Praktickými aplikacemi je mimo popisovaného použití ve výcviku např. stimulace srdečního svalu (kardiostimulace, kardioverze, defibrilace) a další využití v medicíně.
Zdroj: Terapeutická a protetická technika, Doc. Ing. Jiří Rozman, CSc., Doc. Ing. Milan Chmelař, CSc., Ing. Karel Jehlička, CSc., VUT FE, Brno 2002.

Díky moderní technologii můžeme v současné době pracovat s EVO vybavenýmí funkcí krátkého a dlouhého impulsu.

Na základě těchto poznatků z oblasti neurověd, sportovního lékařství a díky moderní technologii se objevuje na trhu koncem 90. let nový typ EVO s odlišným systémem nastavení úrovně elektrostimulace, tzv. lineární systém nastavení elektrostimulace, který umožňuje uživateli pracovat s EVO s nízkými úrovněmi elektrostimulace s použitím delšího intervalu dlouhého impulsu a impulsu krátkého.

V zásadě u jakéhokoli EVO neznáme minimální ani maximální hodnotu elektrostimulace, většinou se pouze dozvíme, pro jaká plemena se hodí, nebo zda je vhodný podle kritéria velikosti, hmotnosti atd.

Udávat nějaké technické údaje o výši intenzity by pro normálního uživatele bylo kontraproduktivní. Ve studii pánů Lessaca a Solomona najdeme údaje, že intenzita o hodnotě 0,08 mA způsobí flexi (ohnutí) nohy, tamtéž se dozvíme, že intenzita o hodnotě 2,80 mA způsobí vokalizaci – vyštěknutí. Brush uvádí, že intenzita nad 4,8 mA způsobuje avoidance learning – vyhýbací učení a při hodnotě nad 5,0 mA escape learning – únikové učení (Brush 1957). Bohužel takovéto údaje velmi často již staršího data mají omezený informační charakter, protože zde nejsou uvedeny další nezbytně nutné údaje jako je hmotnost, konstituční typ psa, tepová frekvence apod. Dále velmi důležitým údajem je vzdálenost elektrod, která významným způsobem ovlivňuje účinnost stimulace (Lindsay 2005). Vokalizace – vyštěknutí může být projevem reakce na příliš vysokou úroveň intenzity, kdy u psa dojde ke kontrakci mimických – obličejových  svalů, ale také projevem i na nízkou úroveň stimulace u některých citlivých psů, kde se jedná o projev úlekové reakce.

Řada těchto údajů se vztahuje ke starším modelům EVO, které se současnými z hlediska moderní technologie mají opravdu málo společného. I dnes bohužel nacházíme na trhu řadu produktů, které se svými parametry a technologií výrazným způsobem liší od značkových produktů firem sdružených v asociaci ECMA nebo produktů amerických firem, na které se vztahují americké federální normy, které jsou ještě přísnější než evropské.

Většina EVO má tzv. klasický neboli  tradiční systém počtu nastavení úrovně elektrostimulace do 30 stupňů. Pro uživatele z toho vyplývá, že nezná nárůst mezi jednotlivými stupni, protože každý výrobce používá jiné nastavení a naprosto běžné jsou i rozdíly v nastavení mezi jednotlivými modely jedné značky. Nastavení si můžeme graficky znázornit jako spojnici mezi bodem minima a bodem maxima elektrostimulace. Jednotlivé úrovně - stupně nastavení pak určují tvar této spojnice, u těchto obojků s klasickým nastavením je to tedy vždy nějaká křivka se vzestupnou tendencí. Problémem tedy je, že nevíme, jaký má tvar čili neznáme narůst intenzity elektrostimulace mezi jednotlivými úrovněmi. Dalším problémem bývá i rozdílná délka intervalu dlouhého impulzu, který bývá u značkových EVO v průměru 8 sekund, nicméně najdeme i u jednoho výrobce interval dlouhého impulsu časově omezený na 4 sekundy. Znamená to, že u  obojků s kratší délkou dlouhého intervalu lze používat dlouhé impulsy naprosto odlišně od obojků, které mají interval dlouhého  impulsu delší . Chtěl bych zde upozornit, že ve všech případech, které zde uvádím se jedná o výrobce, kteří splňují normy ECMA tzn. že se to netýká asijských výrobců, kteří členy ECMA nejsou.

Nyní přejděme ke značce Dogtra. Ani u této značky neznáme minimální ani maximální hodnotu stimulace. První, čeho si každý všimne, je nezvykle vysoký počet úrovní stimulace. Firma Dogtra díky moderní technologii a poznatku, že při výcviku lze použít impuls velmi nízké intenzity s delším intervalem doby trvání přišla na trh s obojky s podstatně vyšším počtem úrovní stimulace. Tomu předcházely zkušenosti právě s používáním vibrace. Znovu, když si představíme graficky nastavení stimulace jako spojnici bodu minima st. 1 a bodu maxima stupeň 127 zjistíme, že spojnice má v tomto případě tvar přímky a nárůsty mezi jednotlivými úrovněmi vyjádřeno procentuálně činí necelých 0,8%. Znamená to, že lineární nastavení umožňuje pracovat od počátku na velice nízkých úrovních stimulace s pozvolným velmi nízkým nárůstem elektrostimulace mezi jednotlivými úrovněmi krátkého a dlouhého impulsu.

Co to znamená v praxi? U klasicky nastavených EVO se nám v některých případech, kdy budeme chtít zjistit, na jaké  úrovni stimulace náš pes začne reagovat, neboli  registrovat averzivní negativní podnět v podobě impulsu, může nastat  situace, že při použití první úrovně stupně pes nereaguje, při použití následujícího je jeho reakce neadekvátní (pochopitelně to může být při jiných úrovních, záleží na modelu, který používáme). Pes nám dává svým chováním najevo, že impuls je přiliš silný. Firmy Martin System a Radio Systems Corporation (výrobce zn. SportDog) na tuto skutečnost reagovaly kombinací zvukového a elektrostimulačního impulsu na základě poznatků z oborů neurověd.

Prepulsní inhibice (PPI) je neurologický fenomén, kde slabší prestimul zeslabuje obrannou reakci na následující silnější podnět. Pokud se mezi prestimulem a následným silnějším podnětem prodlouží časový interval, mluvíme o prepulsní facilitaci (PPF). V praxi je u těchto funkcí využita kombinace zvukového impulsu a elektrostimulace s odlišným časovým intervalem.

Elektronické obojky Dogtra tyto funkce nemají, protože lineární systém nastavení vylučuje při svědomitém používání určitá rizika, která jsou spojená při používání EVO s klasickým nastavením.

V roce 1991 K.A. Kaczmarek ve své studii "Electrotactile and vibrotactile display for sensory substitution systems" uvádí, že dlouhý impuls a rychle se opakující impulsy působí averzivně – negativně na psychiku psa, podobně se v této době vyjádřil i německý odborník Dr. Dieter Klein. Na tuto kritiku reagovali někteří američtí výrobci, konkrétně Tritronics, DT Systems a právě Dogtra a ve spolupráci s vědeckými pracovišti vyvinuli novou technologii v oblasti elektrostimulace, podobnou té, která se používá v řadě medicínských oborů (např. frakční laser). Současné elektronické výcvikové obojky fungují naprosto odlišně od EVO vyráběných v minulém století. Moderní technologie dodala výcviku s EVO naprosto odlišnou dimenzi, po dlouhém a bolestném vývoji se z poměrně primitivní výcvikové pomůcky stává velice sofistikovaným výcvikovým nástrojem, vyžadujícím nezbytně jiný pohled na výcvik psa a nezbytně nutné doplnění odborných znalostí.

One size fits all

Výše uvedený nadpis bychom mohli přeložit jako "Jedna míra pro všechny". Chtěl bych se při této příležitosti zmínit o jedné skutečnosti, která s tímto nadpisem souvisí. Bohužel se na západoevropském, ale i českém trhu objevují "elektronické výcvikové obojky" asijské provenience, které mají být údajně výcvikovými obojky. Tito výrobci nejsou členy asociace ECMA a jejich výrobky ve většině případů mají s EVO společný pouze název.

Dovolím si tomu věnovat pozornost. Na webových stránkach některých tuzemských prodejců najdeme v nabídce pozoruhodné věci. Jednou z nich je nabízený EVO pro dva psy s nastavením dvou úrovní krátké stimulace pro plemena v hmotnostním rozpětí 5 – 40 kg, tzn. dvě úrovně nastavení pro psy jako je např. desetikilový jezevčík a třeba 40 kg vážící německý ovčák. Ano, zde platí výše uvedené "ONE SIZE FITS ALL", takovéto obojky s tak "vysokým počtem" nastavení úrovní byly nabízeny někdy okolo r.1964, kdy technologie a samotný výzkum a vývoj EVO byl tzv. v plenkách. K tomu jsem ještě u jednoho prodejce našel dodatek, že na první impuls většina psů nereaguje!!! Naprosto nechápu, jak může seriozní výrobce v druhém decéniu 21. století uvést na trh takovýto produkt a zrovna tak nechápu, že takový produkt je někdo ochoten nabízet, pokud má elementární znalosti v tomto oboru.

Bohužel to není všechno, dále stejný výrobce nabízí prostřednictvím několika prodejců modely údajně vhodné pro všechna plemena s uvedeným hmotnostním rozpětím jednou 10-65 kg, po druhé dokonce 5-90 kg s počtem nastavení 7-10 úrovní stimulace. Takovýto model těžko můžeme, pokud budeme trochu znalí jak elektrostimulace působí na psa a jaké faktory ovlivňují její účinnost, považovat za výcvikové obojky a vůbec ne jako bezpečné. Zde jednoznačně vychází výrobce z předpokladu, že nízká cena osloví především nezkušené zájemce, kteří pod vlivem emocí vyplývajících z problematického soužití s jejich psem se rozhodli pořídit si EVO.

Porovnejme tyto tzv. "profesionální výcvikové obojky", které údajně mohou být používány de facto pro všechna plemena s obojkem firmy Dogtra 3500 NCP, který lze používat při výcviku psů v rozpětí 10 – 70 kg. Dogtra  při přibližně podobném hmotnostním rozpětí nabízí 127 úrovní dlouhé a krátké stimulace a dále možnost přepnout nastavení na řežim "mild", který lze použít pro psy s vyšší citlivostí. Pokud přihlédneme ke skutečnosti, že při výcviku (viz. elektronický výcvik poslušnosti) budeme v průběhu výcviku nuceni měnit úrovně stimulace, těžko k tomu využijeme EVO s klasickým nastavením o 7-10 úrovních stimulace.

Elektronické obojky s lineárním nastavením stimulace jako první uvedla na trh firma Dogtra. Jejího příkladu o něco později následovala další americká firma E- technologies. Tato firma vznikla na začátku devadesátých let v důsledku personálního zemětřesení v jiné americké firmě Innotek. Tehdy část managementu odchází a zakládá výše uvedenou firmu. Uvádí na trh EVO s názvem Einstein, které mají podobně jako Dogtra lineární systém nastavení o počtu 100 úrovní stimulace, nicméně se od Dogtry liší v tom, že stimulace je zde kombinována se zvukem. Dále se od konkurence odlišuje  oblým tvarem ovladače.

S touto firmou se na evropském trhu zatím nesetkáme, je zaměřena na severoamerický trh. Firma Radio Systems Corporation USA (zn. SportDog) také uvádí na trh EVO s 99 úrovněmi stimulace.

Funkce vibrace byla na samém počátku přijata s určitou nedůvěrou, nicméně v průběhu několika let většina výrobců "přezbrojila" a uvádí na trh EVO s touto funcí, včetně dlouholetého leadera firmy Tritronics (dnes již Garmin), která v minulém roce uvedla na trh modely s vibrační funkcí.

Praktické použití elektronických výcvikových obojků s funkcí vibrace a s lineárním nastavováním úrovní stimulace naleznete v sekci VÝCVIK zde: Výcvik a moje zkušenosti s elektronickými obojky značky Dogtra.

Dan Ryba

Autor se věnuje výcviku psů již od roku 1968. V průběhu své praxe se věnoval výcviku služebních a loveckých psů. Byl účastníkem republikových mistrovství, výběrových a mezinárodních závodů, zkoušek s různými plemeny, členem širšího reprezentačního výběru. Od roku 1978 se věnuje instruktorské a lektorské činnosti.
Červen 2015