La evaluación completa del bienestar animal en la agricultura intensiva es un desafío. Con este estudio, investigamos nuevos biomarcadores para la salud física y mental de los animales al comparar la expresión plasmática de indicadores bioquímicos en vacas lecheras criadas en tres sistemas diferentes: (A) establo libre semi-intensivo, (B) establo atado no intensivo y (C) establo libre intensivo. Además, se evaluaron los niveles de proteína del factor neurotrófico derivado del cerebro maduro (mBDNF) y su forma precursora (proBDNF) y la actividad específica de la indoleamina 2,3-dioxigenasa (IDO1) en muestras de cerebro recolectadas de 12 bovinos sacrificados entre los 73 y 138 meses de edad. Se observaron alteraciones en la composición lipídica plasmática y en la vía de la quinurenina del metabolismo del triptófano en los animales criados en establo atado. La concentración total de BDNF en plasma fue mayor en el grupo de establo atado en comparación con los dos grupos de alojamiento libre. El análisis cerebral de los animales de establo atado reveló una relación diferente entre mBDNF/proBDNF, con un nivel más alto de proBDNF (< 0.001). Nuestros datos son similares a estudios previos en modelos animales de depresión, que informaron que la inhibición de la conversión de proBDNF en su forma madura y/o la activación elevada de la vía periférica de quinurenina pueden estar detrás de los cambios bioquímicos cerebrales e inducir un comportamiento de estado depresivo en los animales.