ที่มา: วารสารโคนม ปีที่ 24 ฉบับที่ 2 

ผู้เขียน: สุณีรัตน์ เอี่ยมละมัย

ฟาร์มพ่อพันธุ์โคในต่างประเทศมีพัฒนาการปรับเปลี่ยนอย่างรวดเร็วภายในเวลากว่า 50 ปี เนื่องจากความต้องการใช้น้ำเชื้อพ่อพันธุ์เพื่อการขยายพันธุ์ โดยวิธีการผสมเทียมที่ได้รับการยอมรับนำใช้สูงขึ้นโดยตลอด เห็นได้จากตัวเลขข้อมูลจำนวนโคนมที่ใช้การผสมเทียมด้วยน้ำเชื้อแช่แข็งในประเทศต่างๆ มีปริมาณมาก เช่น ประเทศสหรัฐอเมริกา ใช้การผสมเทียมในโคนม 65 เปอร์เซ็นต์ซึ่งสถิติปี ค. ศ. 1982 จากสมาคมผสมเทียมประเทศสหรัฐอเมริกา (American Al Organization) ได้ขายน้ำเชื้อแช่แข็งใช้ภายในประเทศจำนวน 12.8 ล้านหลอด ในประเทศสวีเดนข้อมูลปี ค. ศ. 1997 จากสมาคมสหกรณ์ปศุสัตว์และบันทึกข้อมูล (Livestock Co-coperatives and Herd Book Societies) รายงานว่า แม่โค 90 เปอร์เซ็นต์ใช้การผสมเทียมในการขยายพันธุ์ (จำนวนแม่โคทั้งประเทศ 468,000 ตัว) ประเทศเหล่านี้จะมีการพัฒนาระบบการจัดเก็บข้อมูลโคนมด้านการผลิต ทั้งผลผลิตน้ำนม ปริมาณและองค์ประกอบน้ำนม คุณภาพน้ำนม การผสมเทียม การผสมติดของแม่โครายตัว รายฟาร์ม และมีการวิเคราะห์ข้อมูลนำกลับมาใช้ในการเพิ่มประสิทธิภาพการจัดการฟารืม รวมทั้งนำข้อมูลผลผลิตน้ำนมมาวิเคราะห์คุณค่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมใช้ในการคัดเลือกและพิสูจน์พ่อพันธุ์โคนม (Progent test) นอกจากจะใช้ข้อมูลผลผลิตน้ำนมแล้วยังต้องมีข้อมูลการถ่ายทอดลักษณะการเป็นแม่โคที่ดีอยู่ด้วย ในต่างประเทศสถานีพ่อพันธุ์บางแห่งเป็นของเอกชน บางแห่งเป็นของสหกรณ์โคนม โดยการประเมินข้อมูลพ่อพันธุ์จะมีหน่วยงานของรัฐบาลด้านการเกษตร เป็นผู้รับผิดชอบการวิเคราะห์และเผยแพร่ค่าการผสมพันธุ์พ่อพันธุ์โคนมเพื่อให้เกิดความถูกต้องเที่ยงธรรมของผลการประเมิน ในประเทศไทย กรมปศุสัตว์ โดยกองผสมเทียมได้พัฒนางานด้านการผสมเทียมและการผลิตน้ำเชื้อแช่แข็งโคนมออกมาบริการมาตลอดระยะเวลากว่า 40 ปี จำนวนการผสมเทียมเพิ่มสูงมาก โดยข้อมูลปี พ. ศ. 2538 กรมปศุสัตว์ได้บริการผสมเทียมในโคนม 119,725 ครั้ง (ปี พ. ศ. 2528 ทำการผสมเทียมเพียง 35,842 ครั้ง) โดยปริมาณการผลิตน้ำเชื้อพ่อพันธุ์โคนม ณ ศูนย์ผสมเทียมปทุมธานี ปี พ. ศ. 2538 จำนวน 262,923 หลอด และจากศูนย์วิจัยการผสมเทียมเชียงใหม่ (พ่อพันธุ์จากต่างประเทศ) จำนวน 72,261 หลอด ส่วนองค์การส่งเสริมกิจการโคนมแห่งประเทศไทย (อ. ส. ค.) ได้มีการผลิตน้ำเชื้อแช่แข็งจากพ่อพันธุ์โคนม บริการเกษตรกรในเขตส่งเสริมทั้ง 4 ภาคเช่นกัน โดยมีรายงานการใช้น้ำเชื้อแช่แข็งทำการบริการผสมเทียมปี พ. ศ. 2537 จำนวน 65,067 หลอด เป็นน้ำเชื้อแช่แข็งผลิตโดย อ. ส. ค. เอง 50,584 หลอด และเป็นน้ำเชื้อแช่แข็งสั่งซื้อจากต่างประเทศ 14,483 หลอด ประมาณจำนวนโคที่ใช้บริการผสมเทียมในประเทศไทย ในโคนมนิยมใช้การผสมเทียมสูงมาก ซึ่งน่าจะประมาณ 90 เปอร์เซ็นต์ ส่วนในโคเนื้อจำนวนการผสมเทียมไม่ทราบแน่ชัดว่าเท่าใด แต่จำนวนไม่มากเท่าในโคนม ส่วนใหญ่ยังเป็นการใช้พ่อโคคุมฝูงผสมตามธรรมชาติ ปัจจุบันฟาร์มโคนมและ โคเนื้อเอกชนบางแห่งซื้อน้ำเชื้อแช่แข็งต่างประเทศใช้ สหกรณ์โคนมบางแห่งได้ให้บริการผสมเทียมแก่เกษตรกรสมาชิกโดยน้ำเชื้อแช่แข็งบางส่วนซื้อโดยตรงจากต่างประเทศ บางส่วนใช้น้ำเชื้อของกรมปศุสัตว์ และ อ. ส. ค. อย่างไรก็ตาม หน่วยงานหลัก คือ กรมปศุสัตว์ได้พยายามจัดระบบบันทึกข้อมูลโคนมและโคเนื้อ เพื่อการประเมินศักยภาพการผลิตโคในประเทศ และทำการวิเคราะห์ความสามารถของพ่อพันธุ์ในการถ่ายทอดพันธุกรรมที่ดี เพื่อใช้คัดเลือกพ่อโคที่ดีใช้ผลิตน้ำเชื้อแช่แข็งออกให้บริการผสมเทียมในประเทศต่อไป ซึ่งงานระบบข้อมูลโคนมโคเนื้อในประเทศไทยยังอยู่ในกระบวนการพัฒนาขยายผลการสร้างความเข้มแข็งของตัวระบบโปรแกรมข้อมูลและการรองรับโดยสหกรณ์โคนมโคเนื้อในการจัดเก็บ และใช้ข้อมูลเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและการปรับปรุงพันธุ์หน่วยงานที่เกี่ยวข้องทุกฝ่ายได้ให้ความสำคัญในเรื่องระบบฐานข้อมูลโคนมและโคเนื้อเป็นอย่างมาก 

หัวใจของการผสมเทียม

ผู้ทำการผสมเทียมและเกษตรกรที่เลือกใช้การผสมเทียมในฟาร์มต้องตระหนักเสมอว่า หัวใจของการผสมเทียม คือ 1) ทำการผสมเทียมเพื่อพัฒนาปรับปรุงลูกรุ่นต่อๆ ไปให้ดีกว่าแม่ และให้ผลผลิตตามความต้องการของตลาดในประเทศนั้นๆ 2) ผสมเทียมเพื่อให้มีอัตราการตั้งท้องสูงสุดในสภาพข้อจำกัดและความพร้อมของการจัดการฟาร์มในแต่ละพื้นที่ ภายใต้สภาพอากาศและคุณภาพอาหารที่มีของประเทศนั้นๆ ดังนั้น การทำให้ผลการผสมติดสูงสุดดังได้กล่าวแล้วไว้ในข้างต้น ต้องให้ความสำคัญในการนำเทคนิคผสมเทียมที่ถูกต้องมาใช้ คือ การตรวจการเป็นสัดแม่โคได้ถูกต้องและทำการผสมได้ภายในเวลาที่เหมาะสม นอกจากนี้ปัจจัยสำคัญอีกส่วนหนึ่งที่มักถูกมองข้ามแต่มีผลต่อคุณภาพการมีชีวิตของน้ำเชื้อ คือ การเก็บรักษาน้ำเชื้อแช่แข็ง ขั้นตอนการละลายน้ำเชื้อแช่แข็ง ความสะอาดและการลดโอกาสปนเปื้อนในกระบวนการบรรจุหลอดน้ำเชื้อในอุปกรณ์ฉีดน้ำเชื้อ หรือเรียกว่า ปืนฉีดน้ำเชื้อ (AI gun) การนำไปผสมและเทคนิคการผสมเทียมที่สะอาด ลดการปนเปื้อนและการตัดสินใจทำการผสมเทียมเมื่อตรวจพบว่าโคเป็นสัดจริงและพร้อมที่จะถูกผสมของเจ้าหน้าที่ผสมเทียม การเตรียมโคให้สะอาดโดยเฉพาะส่วนช่องคลอด ความสะอาดของอุปกรณ์ที่ใช้ในการผสมเทียมเหล่านี้ล้วนมีผลต่อการผสมติดจากการใช้เทคนิคการผสมเทียมที่ต้องให้ความสำคัญเป็นอย่างมาก 

เวลาเหมาะสมในการผสมพันธุ์และผสมเทียม

ในธรรมชาติพ่อโคจะสามารถตรวจรู้ถึงแม่โคที่เป็นสัดและทำการผสมได้เองในเวลาที่ เหมาะสมในธรรมชาติ ดังนั้นการทำความเข้าใจวงรอบการเป็นสัด อาการเป็นสัด เวลาเหมาะสมในการทำการผสมเทียม การจัดการฟาร์ม การจัดการฝูงโค การจัดระบบการบันทึกที่ดี ตลอดจนการนำวิธีการและอุปกรณ์พิเศษมาช่วยการตรวจจับสัดและการผสมเทียมให้ถูกต้องและถูกเวลา เหล่านี้จึงมีความสำคัญในการเพิ่มโอกาสการผสมพันธุ์โดยวิธีผสมเทียมและช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตในฝูงได้ดีกว่าการผสมโดยธรรมชาติ การทำการผสมเทียมในช่วงเวลาที่ไม่เหมาะสมเป็นสาเหตุสำคัญอันหนึ่งของปัญหาการผสมไม่ติด แม้ว่าปัจจัยที่มีผลต่อการผสมไม่ติดมีมากมาย และบางครั้งเราไม่สามารถค้นหาสาเหตุได้ถูกต้องและเป็นการยากที่จะหลีกเลี่ยง แต่เวลาที่เหมาะสมที่จะทำการผสมเทียมเป็นสิ่งหนึ่งที่เราสามารถควบคุมได้ และการจัดการเทคนิคการผสมเทียมที่ดีเป็นสิ่งที่เราควบคุมได้ 

การเดินทางของตัวอสุจิและการปฏิสนธิ

ในธรรมชาตินั้นเมื่อแม่โคที่พร้อมรับการผสมพันธุ์จะแสดงอาการที่เรียกว่าเป็นสัด การ เป็นสัดเป็นอาการที่โคเพศเมียยอมรับการผสมพันธุ์จากพ่อโค ขณะที่แม่โคเริ่มแสดงอาการเป็นสัด แม่โคจะปล่อยสารที่มีคุณสมบัติพิเศษชนิดหนึ่งออกมา เรียกว่า ฟีโรโมน (Pheromone) ซึ่งพ่อโคจะรับรู้ได้ ฟีโรโมนนี้เองเป็นตัวชักจูงให้พ่อโคสนใจแม่โคและคอย ติดตามเพื่อหาโอกาสผสมพันธุ์ ในระยะแรกของการเป็นสัด (Pheromone) แม่โคจะยังไม่ยอมให้พ่อโคผสม ซึ่งเป็นไปตามกลไกตามธรรมชาติของฮอร์โมนในตัวแม่โคเอง คือ ฟอลลิเคิลบนรังไข่ของแม่โคยังไม่เจริญเต็มที่ ฮอร์โมนเอสโตรเจนที่สร้างจากเซลล์แกรนนูโรซาของฟอลลิเคิลมีระดับไม่สูงมาก แม่โคจึงยังไม่ยอมรับการผสม คือ ยังไม่ยืนนิ่งให้พ่อโคขึ้นปีน เมื่อผ่านไประยะหนึ่งฟอลลิเคิลบนรังไข่ของแม่โคเจริญเต็มที่ ฮอร์โมนเอสโตรเจนที่สร้างจากฟอลลิเคิลมีปริมาณมาก แม่โคจะยืนนิ่งให้พ่อโคขึ้นปีนส่วนบั้นท้ายของแม่โค อวัยวะเพศของพ่อโคจะยื่นยาวออกมาจากถุงหุ้นลึงค์ พร้อมทั้งสอดส่ายหารูเปิดของอวัยวะเพศแม่โค หลังจากพ่อโคสอดอวัยวะเพศเข้าไปในช่องคลอดของแม่โคแล้ว พ่อพันธุ์จะกระแทกอย่างแรง (Thrust) และหลั่งน้ำเชื้อออกมาในช่องคลอดแม่โคบริเวณหน้าคอมดลูก ซึ่งเฉลี่ยการหลั่งน้ำเชื้อโดยการผสมในธรรมชาติแต่ละครั้ง ปริมาตรน้ำเชื้ออสุจิประมาณ 5 ถึง 15 มิลลิเมตร ขึ้นกับอายุ ความสมบูรณ์พันธุ์ของพ่อโคและสายพันธุ์ โดยมีจำนวนอสุจิประมาณ 800 ถึง 2,000 ล้านตัวต่อมิลลิลิตร พ่อพันธุ์จะใช้เวลาในการผสมเร็วมาก (ใช้เวลาน้อยกว่า 20 วินาที) จากนั้นพ่อโคจะพยายามวนเวียนหาโอกาสผสมพันธุ์เรื่อยไป ตามความแข็งแรงของพ่อพันธุ์ หรือจนกว่าแม่โคจะสิ้นสุดการเป็นสัด คือ ไม่ยอมให้พ่อพันธุ์ขึ้นปีน ซึ่งเป็นไปตามกลไกของฮอร์โมนในตัวแม่โคอีกเช่นเดียวกัน โดยเฉลี่ยแล้วในการผสมพันธุ์ตามธรรมชาติ พ่อพันธุ์จะขึ้นปีนแม่โคและหลั่งน้ำเชื้อประมาณ 3 ถึง 10 ครั้ง แต่ละครั้งห่างกัน 30 ถึง 90 วินาที ความเข้มข้นของตัวอสุจิจากน้ำเชื้อที่หลั่งออกมาในการผสมครั้งหลังๆ จะลดน้อยลง ในการผสมพันธุ์ตามธรรมชาติ น้ำเชื้อของพ่อโคจะหลั่งที่บริเวณปลายสุดของช่องคลอดต่อกับมดลูกของแม่โค ในความเข้มข้นสูงและปริมาณน้อย เมื่อเทียบกับสัตว์ชนิดอื่น ตัวอสุจิจะอยู่ในของเหลวของระบบสืบพันธุ์พ่อโคปนกับของเหลวในระบบสืบพันธุ์แม่โค ซึ่งมีความสำคัญต่อการมีชีวิตรอดของตัวอสุจิตลอดการเดินทางในมดลูกและท่อนำไข่ ตัวอสุจิจะตั้งต้นเดินทางจากช่องคลอดเพื่อไปยังท่อนำไข่ ซึ่งหากน้ำเชื้อพบกับไข่บริเวณท่อนำไข่ส่วนแอมพูลา ตัวอสุจิจะเข้าผสมกับไข่เกิดการปฏิสนธิ แต่หากน้ำเชื้อเคลื่อนที่ถึงท่อนำไข่ แต่ไม่พบกับไข่น้ำเชื้อจะเคลท่อนที่เลยไปถึงปากแตรและตกลงไปในช่องท้อง ในการเคลื่อนที่ของตัวอสุจิไปที่ท่อนำไข่ เกิดจากการบีบตัวของมดลูก และแรงว่ายของตัวอสุจิเอง รวมถึงน้ำเมือกจากระบบสืบพันธุ์ของแม่โคที่สร้างออกมาขณะเป็นสัดด้วย การเดินทางของอสุจิไปที่ท่อนำไข่เพื่อการปฏิสนธิ มี 3 ลักษณะ คือ การเดินทางลักษณะเร็ว (Rapid Sperm Transport) ทันที่ที่อสุจิถูกหลั่งในช่องคลอด อสุจิบางตัวจะแทรกผ่านเมือกของคอมดลูกอย่างรวดเร็ว เดินทางไปถึงท่อนำไข่บริเวณปฏิสนธิภายในเวลาเพียง 4 ถึง 10 นาที หลังจากการผสมพันธุ์ตามธรรมชาติหรือหลังการผสมเทียมอสุจิเหล่านี้ไม่สามารถทำการปฏิสนธิหรือเข้าผสมกับไข่ได้ส่วนใหญ่อสุจิที่พบในท่อนำไข่จากการเคลื่อนที่ลักษณะเร็วนี้เป็นอสุจิที่ไม่เคลื่อนไหว ผนังเซลล์ของอสุจิถูกทำลายซึ่งอสุจิชุดนี้จะถูกขับออกทางปากแตรของท่อนำไข่และตกลงไปในช่องท้อง การเดินทางลักษณะหลบซ่อนในบริเวณกักเก็บที่ปลอดภัย (Colonization of Reservoirs) อสุจิสามารถเดินทางผ่านเมือกที่คอมดลูกไปหลบซ่อนตามหลืบภายในคอมดลูก (Cervical Crypts) อสุจิที่อยู่บริเวณนี้เป็นอสุจิที่มีรูปร่างปกติ สามารถเคลื่อนที่ได้ตรง และเป็นอสุจิที่มีโอกาสเดินทางไปถึงท่อนำไข่และปฏิสนธิได้มาก อสุจิเหล่านี้สามารถเดินทางได้ด้วยตัวเองและด้วยการบีบตัวของมดลูก การเดินทางลักษณะช้า (Prolonged Release) อสุจิจะทยอยเดินทางออกจากบริเวณกักเก็บที่คอมดลูก (Reservoirs) ด้วยตัวเองและด้วยการบีบตัวของมดลูกไปยังท่อนำไข่ อสุจิส่วนใหญ่จะเดินทางลักษณะช้าไปถึงท่อนำไข่ใช้เวลาเป็นชั่วโมงหรือหลายๆ ชั่วโมง เพื่อให้บริเวณที่จะปฏิสนธิมีจำนวนอสุจิอย่างเพียงพอและต่อเนื่อง อสุจิส่วนใหญ่จะเคลื่อนที่ลักษณะช้า คือ กว่าจะเดินทางไปถึงท่อนำไข่ต้องใช้เวลาเป็นชั่วโมงหรือหลายชั่วโมง เนื่องจากอสุจิจะถูกกักไว้ในบริเวณส่วนต่างๆ ของระบบสืบพันธุ์โคเพศเมีย บริเวณที่มักเป็นที่กักตัวอสุจิ ได้แก่ บริเวณคอมดลูก บริเวณรอยต่อระหว่างปีกมดลูกและท่อนำไข่ส่วนอิทมัส และบริเวณรอยต่อระหว่างท่อนำไข่ส่วนอิทมัสและแอมพูลา เนื่องจากคอมดลูกมีลักษณะเป็นหลืบ จึงเป็นที่กักตัวอสุจิอย่างดี อสุจิส่วนใหญ่จึงถูกกักไว้ที่บริเวณนี้ลักษณะความเป็นหลืบของคอมดลูกจะเป็นการกรองตัวอสุจิตามธรรมชาติ ทำให้ตัวอสุจิที่ตายหรือเคลื่อนไหวผิดปกติจะติดอยู่ตามหลืบในคอมดลูก จากนั้นตัวอสุจิที่สามารถผ่านคอมดลูกได้จะเคลื่อนที่ต่อไปที่ปีกมดลูก เมื่อไปถึงรอยแยกของปีกมดลูกตัวอสุจิจะถูกแบ่งออกเป็น 2 ส่วนตามธรรมชาติ เพื่อไปปีกมดลูกข้างซ้ายและข้างขวา ซึ่งเป็นกลไกการลดจำนวนอสุจิตามธรรมชาติ เมื่อตัวอสุจิเคลื่อนที่ผ่านปีกมดลูกไม่ว่าปีกซ้ายหรือขวาก็ตาม ในส่วนตัวมดลูกจะมีเม็ดเลือดขาวที่จะช่วยกำจัดตัวอสุจิที่ตายหรือที่มากเกินไปออกส่วนหนึ่งเมื่อไปถึงรอยต่อระหว่างปีกมดลูกกับท่อนำไข่ (Utero-Tubal Junction) และท่อนำไข่ส่วนอิทมัส (Isthmus) บริเวณรอยต่อนี้จะมีลักษณะเป็นกล้ามเนื้อหูรูด จะเป็นจุดกักตัวอสุจิอีกจุดหนึ่ง บริเวณท่อนำไข่จะมีการบีบตัว เพื่อให้อสุจิเคลื่อนที่ไปถึงตำแหน่งปฏิสนธิ คือ แอมพูลา และมีการบีบต่อจากส่วนปากแตรช่วยให้ไข่เดินทางเข้ามาถึงแอมพูลาที่ต่อกับอิทมัส (Ampullary – Isthmic Junction) เพื่อพบกับอสุจิจะมีอสุจิไม่กี่ตัวที่พบได้ในบริเวณแอมพูลาของท่อนำไข่บริเวณนี้มีสภาพเหมาะสมของสารเคมีในน้ำเมือกของท่อนำไข่และของเหลวจากฟอลลิเคิลที่แตกออกมา จะทำให้ตัวอสุจิมีการเคลื่อนที่เร็วและมีปฏิกิริยาที่ส่วนอโครโซม ทำให้อสุจิเจาะผ่านผนังหุ้นเซลล์ (Zona Pellucida) ไปปฏิสนธิกับไข่ได้ โดยปกติจะพบอสุจิจำนวนมากบริเวณรอยต่อระหว่างปีกมดลูกและท่อนำไข่ส่วนอิทมัสประมาณชั่วโมงที่ 8 หลังการผสมพันธุ์ตามธรรมชาติ หรือประมาณชั่วโมงที่ 6 หลังจากตัวอสุจิผ่านคอมดลูกมาแล้ว โดยปกติจะพบอสุจิบางส่วนผ่านคอมดลูกไปถึงตัวมดลูกประมาณชั่วโมงที่ 2 หลังจากการผสมพันธุ์ตามธรรมชาติ เมื่ออสุจิเดินทางมาถึงรอยต่อระหว่างปีกมดลูกและส่วนต้นของท่อนำไข่หรือท่อนำไข่ส่วนอิทมัส ตัวอสุจิส่วนใหญ่จะถูกกักไว้บริเวณนี้ บริเวณรอยต่อนี้จะเป็นส่วนที่ทำการคัดเลือก ตัวอสุจิให้เดินทางผ่านไปได้ในปริมาณที่พอเหมาะ เมื่ออสุจิผ่านส่วนนี้ไปได้แล้วจะเดินทางต่อไปที่ท่อนำไข่ส่วนแอมพูลา ช่วงต่อระหว่างท่อนำไข่ส่วนอิทมัสและแอมพูลาจะเป็นตัวกรองอสุจิอีกชั้นหนึ่ง เพื่อลดปริมาณอสุจิที่จะเคลื่อนที่มาถึงท่อนำไข่ส่วนแอมพูลา ปกติจะสามารถพบอสุจิในท่อนำไข่ส่วนแอมพูลาบริเวณที่จะมีการปฏิสนธิเพียงไม่กี่ร้อยตัวเท่านั้น ดังนั้นหลังการหลั่งน้ำเชื้อในการผสมโดยธรรมชาติจะมีการสูญเสียตัวอสุจิ ส่วนหนึ่งออกไปทางช่องคลอดซึ่งเป็นส่วนใหญ่ของอสุจิ อีกส่วนหนึ่งสูญเสียไปในช่องท้องซึ่งเป็นส่วนน้อย อสุจิที่มีบทบาทในการผสมพันธุ์ คือ อสุจิไปพบบริเวณท่อนำไข่ในเวลาใกล้เคียงกับการตกไข่ ตัวอสุจิหลังการผสมพันธุ์ตามธรรมชาติจะเริ่มพบที่ท่อนำไข่ส่วนแอมพูลาประมาณชั่วโมงที่ 12 และพบเป็นจำนวนมากประมาณชั่วโมงที่ 22 ถึง 24 หลังการผสมพันธุ์ ในการเคลื่อนที่ของอสุจิไปที่ท่อนำไข่ส่วนแอมพูลาเพื่อปฏิสนธินั้น ตลอดระยะเวลาทางการเคลื่อนที่ตัวอสุจิบางส่วนจะถูกทำลายโดยเม็ดเลือดขาวของแม่โค บางส่วนจะติดตามหลืบหรือรอยต่อหรือกล้ามเนื้อหูรูดต่างๆ ซึ่งเป็นการควบคุมจำนวนอสุจิไม่ให้เข้าถึงไข่มากเกินไป ป้องกันการผสมจากอสุจิมากกว่า 1 ตัว การบีบตัวของมดลูกและการหลั่งของเมือกใส เป็นการช่วยในการเคลื่อนที่ของตัวอสุจินั้นเกิดจากกลไกของฮอร์โมนเอสโตรเจน ซึ่งหลั่งออกมาขณะที่แม่โคแสดงอาการเป็นสัด นอกจากนี้ยังเกิดจากฮอร์โมนออกซิโตซิน ซึ่งหลั่งจากต่อมใต้สมองส่วนหลัง เนื่องจากถูกกระตุ้นจากโคเพศผู้หรือขณะผสมพันธุ์ ในการเคลื่อนที่ของตัวอสุจิเพื่อเดินทางไปท่อนำไข่เพื่อผสมกับไข่นั้น หากแม่โคมีอาการเครียดไม่ว่าจากสาเหตุใดก็ตามจะทำให้อสุจิเคลื่อนที่ได้ช้าลง ในขณะที่อสุจิเคลื่อนที่ผ่านระบบสืบพันธุ์ของแม่โคนั้น ตัวอสุจิจะเกิดปฏิกิริยาที่ชื่อว่า คาปาซิเตชัน (Capacitation) เพื่ออสุจิจะสามารถปฏิสนธิกับไข่ได้ ในขณะที่แม่โคเป็นสัด ท่อนำไข่ส่วนฟิมเบียร์ หรือปากแตรจะยื่นไปหุ้นรับรังไข่ไว้ เมื่อฟอลลิเคิลบนรังไข่แตก ไข่จะตกมาสู่ปากแตรและเคลื่อนที่มาตามท่อนำไข่ส่วนแอมพูลา โดยการโบกพัดของขนเล็กๆ ในท่อนำไข่ และการบีบตัวของท่อนำไข่รวมถึงการเคลื่อนไหวของของเหลวในท่อนำไข่ร่วมกันไข่จะเดินทางมาถึงท่อนำไข่ส่วนแอมพูลา ซึ่งเป็นบริเวณที่ตัวอสุจิรออยู่ ตัวอสุจิจะทำการเข้าผสมกับไข่ โดยมีเอนไซม์จากอโครโซม และฮอร์โมนแอลเอชจากแม่โคช่วย ตัวอสุจิบางส่วนจึงเจาะผ่านเปลือกไข่ไปปฏิสนธิได้ หลังจากเจาะทะลุเปลือกไข่แล้วจะพบกับไซโทพลาซึมของไข่ตัวอสุจิตัวแรกที่สัมผัสกับไซโทพลาซึมของไข่ จะเป็นเพียงอสุจิตัวเดียวเท่านั้นที่มีโอกาสสัมผัสไซโทพลาซึม และได้เข้าผสมกับไข่ เนื่องจากเมื่อตัวอสุจิตัวใดตัวหนึ่งสัมผัสกับไซโทพลาซึมของไข่ ไซโทพลาซึมจะปล่อยคอร์ติคัลแกรนูลมาคลุมผิวไซโทพลาซึมทั้งหมด ทำให้อสุจิตัวอื่นๆ เกาะไซโทพลาซึมไม่ได้ เมื่อตัวอสุจิตัวใดตัวหนึ่งเกาะกับผิวไซโทพลาซึมแล้ว จะเกิดการหลอมรวมกันระหว่างส่วนหัวของตัวอสุจิกับไซโทพลาซึมของไข่ ซึ่งส่วนหัวของอสุจิจะแทรกเข้าไปในไข่และเกิดการรวมนิวเคลียสระหว่างอสุจิกับไข่ เรียกว่า เกิดปฏิสนธิ (Ferilization) ทั้งนี้หากไข่ที่รับการผสมกับอสุจิเป็นไข่แก่ หรือตกเป็นเวลานานจึงได้รับการผสมกับอสุจิ แล้วมีการพัฒนาเป็นตัวอ่อน ส่วนใหญ่ตัวอ่อนจำพวกนี้มักตายหลังการปฏิสนธิ ตัวอ่อนจะมีการแบ่งตัว และขณะเดียวกันก็เคลื่อนที่มาที่ปีกมดลูก หลังจากตัวอสุจิผสมกับไข่แล้วจะมีการพัฒนาเป็นตัวอ่อน ตัวอ่อนจะเคลื่อนที่ถึงปีกมดลูกประมาณวันที่ 7 จากนั้นตัวอ่อนเจริญขึ้น และประมาณวันที่ 35 ตัวอ่อนจะฝังตัวที่ปีกมดลูก เรียกว่า เกิดการตั้งท้อง 

เวลาเหมาะสมในการผสมเทียม

ปกติตัวอสุจิมีชีวิตอยู่ในทางเดินอวัยวะสืบพันธุ์ตัวเมียได้นานประมาณ 24 ชม. และโดย ทั่วไปแล้วไข่ตก 10 ถึง 15 ชม. หลังสิ้นสุดการเป็นสัด ไข่สามารถมีชีวิตอยู่ที่ท่อนำไข่ได้ประมาณ 12 ชม. ดังนั้นระยะเวลาที่เหมาะสมสำหรับการผสมเทียมควรทำในช่วงกลางของระยะการเป็นสัด ( หรือประมาณ 10 ถึง 12 ชม. ก่อนการตกไข่) ในการผสมเทียมโคโดยทั่วไปจะแนะนำให้ปล่อยน้ำเชื้ออสุจิที่ตำแหน่งตัวมดลูกด้านหน้าถัดจากคอมดลูกด้านใน (Internal os of Cervix) เข้าไปไม่เกิน 1 เซนติเมตร โดยมีจำนวนอสุจิมีชีวิตอย่างน้อย 8 ถึง 10 ล้านตัวในปริมาตร 0.25 ถึง 0.5 มิลลิลิตร มีรายงานว่าอัตราการผสมติดที่ดีที่สุดจะเกิดขึ้นเมื่อแม่โคได้รับการผสม 12 ถึง 16 ชม. หลังการเริ่มเป็นสัดยืนนิ่ง โดยมีอัตราผสมติดครั้งแรกประมาณ 75 เปอร์เซ็นต์ อย่างไรก็ตาม อัตราการผสมติดในแต่ละฟาร์มแต่ละพื้นที่ และในฤดูกาลที่แตกต่างกันจะให้ผลต่างกันด้วยปัจจัยในการผสมติดมีปัจจัยเกี่ยวข้องอยู่มาก ในโคหลังคลอดระบบสืบพันธุ์จะกลับสู่สภาพปกติ มดลูกเข้าอู่สมบูรณ์และมีความพร้อมในการสืบพันธุ์ประมาณ 45 ถึง 60 วันหลังคลอด ดังนั้นจึงแนะนำให้ทำการผสมพันธุ์หลังคลอดที่ 45 วันขึ้นไป ในสภาพการจัดการโดยทั่วไปแล้วเมื่อครั้งแรกที่เกษตรกรเห็นโคยืนนิ่ง แม่โคตัวนั้นมักจะผ่านเข้าการเป็นสัดมาแล้วหลายชั่วโมง (ประมาณ 5 ถึง 6 ชม.) ดังนั้นในทางปฏิบัติในสภาพฟาร์มทั่วไปจะพอถือได้ว่า แม่โคเริ่มยืนนิ่ง (เข้าสู่ระยะเป็นสัดจริง) 5 ถึง 6 ชม. ก่อนการเห็นการเป็นสัดครั้งแรกจากเจ้าของ ดังนั้นทำให้กฎการผสมเข้า–บ่าย (AM – PM) ยังคงใช้ได้ผลดี เป็นระยะเวลาที่เหมาะสมในการทำการผสมเทียมได้ คือ โคที่พบว่าเป็นสัดช่วงเช้าให้ผสมเทียม ช่วงบ่ายโคที่พบว่าเป็นสัด ช่วงบ่ายให้ผสมเทียมช่วงเช้าของวันถัดไป และการตรวจการเป็นสัดที่ดีควรทำอย่างน้อยวันละ 3 ครั้ง ไม่รวมการตรวจในเวลารีดนมและให้อาหารปัจจุบันการใช้ฮอร์โมนควบคุมการตกไข่โดยโปรเจสเตอโรนและสารละลายคอร์ปัสลูเทียม เช่น โปรสตาแกลนดิน ถูกนำมาใช้ควบคุมการเป็นสัดเพื่อการผสมเทียมในเวลาที่เหมาะสมได้มากขึ้น และช่วยลดปัญหาความผิดพลาดจากการตรวจจับสัดในฟาร์มได้ส่วนหนึ่ง 

การละลายน้ำเชื้อแช่แข็ง (Thawing)

เป็นขั้นตอนที่สำคัญในการผสมเทียม โดยองค์กรการผสมเทียมได้แนะนำวิธีการและการ ใช้ช่วงเวลาและอุณหภูมิเหมาะสมในการละลายน้ำเชื้ออสุจิโคแช่แข้งไว้ คือ ทำหารเลือกหลอดน้ำเชื้อแช่แข็งของพ่อพันธุ์ที่ต้องการ โดยยกกระบอกใส่หลอดน้ำเชื้อ (Canister) ไม่ให้พ้นระดับไอของไนโตรเจนเหลวในถังเก็บน้ำเชื้อ เพื่อลดโอกาสทำความเสียหายจากการเปลี่ยนอุณหภูมิรอบหลอดน้ำเชื้อจากการยกหลอดน้ำเชื้อขึ้นจากไนโตรเจนเหลวหยิบหลอดน้ำเชื้อที่ต้องการด้วยปากคีบ (Forceps) อย่าใช้มือหยิบโดยตรง ( กระบวนการจากเปิดฝาถังเก็บน้ำเชื้อไนโตรเจนเหลว เลือกและหยิบหลอดน้ำเชื้อจากถัง ต้องทำให้เสร็จเร็วที่สุดภายในเวลา 15 วินาที) นำหลอดใส่น้ำเชื้อใส่ลงกระติกน้ำอุ่นที่เตรียมไว้แล้วโดยใช้น้ำอุ่นที่อุณหภูมิ 35 ถึง 40 องศาเซลเซียส กรณีเป็นหลอดขนาด 0.25 มิลลิเมตร (French Ministraw) แนะนำให้ใช้เวลาอุ่นละลายน้ำเชื้อแข็งน้อยกว่า 1 นาที ส่วนสมาคมเอ็มเอ็มบี (Milk Marketing Board; MMB) ของประเทศอังกฤษได้แนะนำให้ละลายน้ำเชื้อขนาด 0.25 มิลลิลิตร โดยใช้น้ำอุ่นอุณหภูมิ 35 องศาเซลเซียส นาน 7 วินาที สมาคมปรับปรุงพันธุ์แคนาดา (Canadian Association of Animal Breeders) ประเทศแคนาดาได้แนะนำการละลายนเเชื้อขนาด 0.5 มิลลิลิตร (French Ministraw) ที่อุณหภูมิ 35 องศาเซลเซียส นาน 40 วินาที ส่วนหลอดขนาด 0.25 มิลลิลิตร ละลายที่อุณหภูมิ 35 องศาเซลเซียส นาน 20 วินาที ในประเทศไทยกรมปศุสัตว์และองค์การส่งเสริมกิจการโคนมแห่งประเทศไทย ได้แนะนำการละลายน้ำเชื้อแช่แข็งโค คือ ให้ใช้น้ำอุ่นอุณหภูมิ 35 ถึง 37 องศาเซลเซียส และใช้เวลาอุ่นนาน 30 วินาที หลังจากอุ่นละลายน้ำเชื้อแล้วจะต้องนำไปใช้ผสมเทียมทันที การละลายน้ำเชื้อแช่แข็งต้องทำในอุณหภูมิและเวลาที่เหมาะสม เพื่อไม่ให้เกิดความเสียหายต่อตัวอสุจิและไม่ให้เกิดผลึกน้ำแข็งในเซลล์ก่อนการละลายโดยทั่วไปจากการศึกษาพบว่า อุณหภูมิที่เหมาะสม คือ 35 องศาเซลเซียส ภายในเวลา 30 วินาที เป็นอุณหภูมิและเวลาที่เหมาะสม ในการมีชีวิตรอดหลังการละลายและทำให้มีอัตราผสมติดที่ดี มีการศึกษาการใช้อุณหภูมิละลายที่ 35 องศาเซลเซียส ภายในระยะเวลา 12 วินาที พบว่าอัตราการผสมติดต่ำกว่ากลุ่มที่ใช้เวลาละลาย 30 วินาที การใช้อุณหภูมิที่สูงกว่านี้อาจมีผลให้จำนวนอสุจิตายมากขึ้น และการใช้อุณหภูมิสูงควรใช้ระยะเวลาที่สั้น อย่างไรก็ตามหลังจากละลายน้ำเชื้อแล้วนำหลอดน้ำเชื้อมาบรรจุปืนฉีดน้ำเชื้อ อุณหภูมิสิ่งแวดล้อมไม่ควรต่ำกว่าอุณหภูมิที่ใช้ในการละลายน้ำเชื้อมาก มิฉะนั้นจะพบจำนวนอสุจิที่มีส่วนอโครโซมเสียหายเพิ่มจำนวนมากขึ้น 

เทคนิคการผสมเทียม

เทคนิคการผสมเทียมมีหลายวิธี เช่น การฉีดน้ำเชื้อเข้าในช่องคลอด (Vaginal Insemination) การฉีดน้ำเชื้อเข้าในคอมดลูก (Cervical Insemination) วิธีทั้งสองแบบนี้จะทำการสอดปืนฉีดน้ำเชื้อโดยตรงทางช่องคลอด แล้วปล่อยน้ำเชื้อหน้าคอมดลูกหรือในคอมดลูก โดยใช้เครื่องช่วยถ่างปากช่องคลอด (Speculum) มาช่วย ให้มองเห็นคอมดลูกชัดมากขึ้น แล้วสอดปืนฉีดน้ำเชื้อเข้าทางช่องคลอดไปยังหน้าคอมดลูก หรือผ่านเข้าในคอมดลูก ซึ่งจะต้องใช้ปริมาตรน้ำเชื้ออสุจิมากขึ้น เช่น ขนาดน้ำเชื้อ 1 ถึง 4 มิลลิลิตร ฉีดเข้าที่ช่องคลอด หรือขนาดน้ำเชื้อ 0.5 ถึง 1.0 มิลลิลิตรฉีดเข้าคอมดลูก พบว่าอัตราการผสมติดไม่สูงนัก จึงไม่เป็นที่นิยมใช้ในปัจจุบัน นอกจากนี้อุปกรณ์ท่อที่ใช้ถ่างช่องคลอดต้องสะอาด ไม่นำความสกปรกเข้าช่องคลอด ท่อที่ใช้ต้องไม่เป็นสนิม และต้องทำความสะอาดฆ่าเชื้อได้สมบูรณ์ก่อนนำไปใช้ในตัวต่อไป ทำให้วิธีนี้มีข้อจำกัดมากจึงไม่นิยมใช้ เทคนิคการผสมเทียมในปัจจุบันที่นิยมใช้อย่างแพร่หลาย คือ การสอดปืนฉีดน้ำเชื้อผสมเทียมเข้าทางช่องคลอดผ่านคอมดลูกเข้าไปปล่อยน้ำเชื้อในตำแหน่งตัวมดลูก (Body of Uterus) หน้าคอมดลูกด้านใน (Internal os of the Cervix) โดยใช้มืออีกข้างล้วงทางทวารหนักช่วยประคองคอมดลูก และช่วยให้ปืนฉีดน้ำเชื้อผ่านเข้าคอมดลูกเข้าถึงตัวมดลูก และหยุดในตำแหน่งหน้าคอมดลูกด้านในแล้วฉีดปล่อยน้ำเชื้อทั้งหมดซึ่งวิธีผสมเทียมแบบนี้ เรียกว่า วิธีการฉีดน้ำเชื้อโดยการล้วงทางทวารหนักและสอดปืนฉีดน้ำเชื้อผ่ายช่องคลอดเข้าในคอมดลูก (Rectovaginal หรือ Rectocervical Method) เมื่อเกษตรกรแจ้งว่าโคเป็นสัดพร้อมรับการผสมเทียมเจ้าหน้าที่ควรเข้าฟาร์มตามเวลาที่เข้าใจตรงกัน คือ โคที่พบการเป็นสัดช่วงเช้าให้แจ้งผสมตอนบ่าย และโคที่พบแสดงการเป็นสัดช่วงบ่ายและค่ำให้แจ้งทำการผสมเทียมในเช้าวันถัดไป เกษตรกรควรให้โคอยู่อย่างสงบสบาย อาจให้ยืนรอในโรงรีดที่จะทำการผสมหรือคอกพักที่อากาศเย็นสบายมีร่มเงา มีน้ำกิน คอกแห้งสะอาด เจ้าของควรทำความสะอาดโคโดยเฉพาะส่วนบั้นท้ายรอบช่องคลอดให้สะอาดและแห้งรอการผสมเทียม เมื่อเจ้าหน้าที่ผสมเทียมมาถึงผู้ผสมเทียมต้องตรวจประวัติ อาการเป็นสัดจากบันทึกประจำฟาร์ม สอบถามอาการของแม่โคจากเจ้าของโค และทำการตรวจระบบสืบพันธุ์ทางทวารหนักเน้นการตรวจส่วนคอมดลูกและมดลูก โคที่เป็นสัดจริงมดลูกจะต้องเกร็งตัวมากกว่าระยะที่ไม่เป็นสัด และมีเมือกใสค่อนเหนียวไหลออกจากช่องคลอด หรือพบเมือกติดตามบริเวณบั้นท้าย เมือกจะเหนียวมากเมื่อใช้นิ้วหัวแม่มือและนิ้วชี้จับมายืดออกจะไม่ขาดจากกัน (หากนำมาตรวจบนแผ่นสไลด์ดูด้วยกล้องจุลทรรศน์จะมีลักษณะคล้ายใบเฟิร์น) เมื่อแน่ใจว่าโคเป็นสัดจริงและไม่ท้องจึงเริ่มเตรียมอุปกรณ์การผสมเทียมและทำการเลือกพ่อพันธุ์ที่ต้องการ การเลือกพ่อพันธุ์ที่เหมาะสมอยู่ในแผนการปรับปรังพันธุ์ของเจ้าของฟาร์ม ภายใต้คำแนะนำของเจ้าหน้าที่รัฐบาลในการดำเนินงานปรับปรุงและขยายพันธุ์โค โดยเฉพาะในโคนมที่พ่อพันธุ์มีการถ่ายทอดกรรมพันธุ์ที่สัมพันธ์กับการให้ผลผลิตทั้งด้านปริมาณและองค์ประกอบน้ำนมที่ซื้อขายภายในประเทศ เมื่อเลือกพ่อพันธุ์ได้แล้วทำการเตรียมการละลายน้ำเชื้อแช่แข็ง ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น บรรจุหลอดน้ำเชื้อในปืนฉีดน้ำเชื้อ ทำการผสมโดยสอดปืนฉีดน้ำเชื้อผ่านทางช่องคลอดของแม่โคที่เป็นสัดพร้อมรับการผสม วางปลายปืนฉีดน้ำเชื้อผ่านคอมดลูกไปที่ตำแหน่งหน้าคอมดลูกด้านใน (Anterior of Internal os of the Cervix) และฉีดปล่อยน้ำเชื้อ กรณีผสมครั้งแรกให้วางปลายปืนฉีดน้ำเชื้อหน้าคอมดลูกด้านในได้ กรณีทำการผสมเทียมเป็นครั้งที่ 2 ในรอบการเป็นสัดถัดไป แนะนำให้ปล่อยน้ำเชื้อที่ตำแหน่งกลางคอมดลูก เนื่องจากโคอาจตั้งท้องแล้ว แต่ยังมีอาการเป็นสัดให้เห็น เพื่อลดโอกาสเสี่ยงต่อการทำให้โคแท้ง ในระยะเป็นสัดคอมดลูกจะเปิดประกอบกับมีเมือกมาก ทำให้การสอดปืนฉีดน้ำเชื้อผสมเทียมผ่านคอมดลูกทำได้ง่าย ในแม่โคที่เคยมีปัญหาคลอดยากที่เกิดความเสียหายต่อคอมดลูก อาจพบคอมดลูกคดทำให้สอดท่อผ่านลำบากหรือผ่านไม่ได้ ควรระวังว่าการสอดปืนฉีดน้ำเชื้อ คือ การสอดปืนฉีดน้ำเชื้อไปที่หน้าคอมดลูกด้านนอกแล้วประคองคอมดลูกเข้าหาปลายหลอดผสม ไม่ควรดันปืนฉีดน้ำเชื้อสอดให้ผ่านคอมดลูก เพราะอาจเกิดความเสียหายทำให้เกิดความชอกช้ำต่อคอมดลูกหรือทะลุผ่านช่องคลอดเข้าช่องท้องได้ ส่วนพื้นช่องคลอดและร่องพับข้างทางเข้าคอมดลูกเป็นบริเวณที่มักสอดปืนฉีดน้ำเชื้อไปติด แม่โคที่อายุมากผ่านการคลอดมาหลายครั้งคอมดลูกจะโตและอาจหย่อนลง ทำให้การสอดปืนฉีดน้ำเชื้อทำได้ยากขึ้น