Die Dreikammer-Wahl-Verhaltensaufgabe mit Zebrafisch als Modellsystem

Wir zeigen, dass eine für Nagetiere entwickelte Dreikammer-Auswahlaufgabe angepasst werden kann, um den Erwerb und die Umkehrung des visuellen Diskriminierungslernens bei Zebrafischen zu beurteilen. Unsere Verhaltenskammer wurde entwickelt, um die kognitive Leistung zu bewerten. Einmal erworben, erinnern sich Zebrafische acht Wochen später an die Aufgabe, so dass sie für Studien mit Zebrafischmutanten und / oder nach Drogenexposition geeignet sind.

Demonstriert wird das Verfahren von Dr. Cassie Rowe, einer formellen Doktorandin des Connaughton Laboratory. Um eine Dreikammer-Testkammer vorzubereiten, befestigen Sie einen U-förmigen Aluminiumkanal an den inneren Glaswänden eines 40 Liter 50 x 30 x 30 Kubikzentimeter großen Aquariums, um das Aquarium in drei Kammern zu trennen, wobei die zentrale Kammer 10 x 30 x 30 Kubikzentrzentimeter misst. Dann montieren Sie 10 Zentimeter hohe deckende Trennwände aus grauen PVC-Platten in beide Seiten der Aluminiumkanäle.

Verwenden Sie für jede Unterscheidungsaufgabe Klettband, um einzelne beige, schwarze oder weiße Filzstücke auf der äußeren Rückseite, Seite und Unterseite der Auswahlkammern zu platzieren. Als Belohnung platzieren Sie vier erwachsene Zebrafische, die sonst nicht in der Studie verwendet werden, in einem kleinen klaren Becken in der hinteren Ecke jeder Wahlkammer, um eine Gruppe von Artgenossen zu bilden. Für die Gruppenakklimatisierung für jeden der drei Tage befestigen Sie den beigefarbenen Hintergrund an der Außenseite beider Wahlfächer und tauchen Sie in jedem der Fächer einen lebenden Schwarmtank ein, fügen Sie dann fünf bis sechs Zebrafische in die zentrale Startkammer mit geöffneten Schiebetüren hinzu und lassen Sie den Fisch 30 Minuten lang frei herumlaufen.

Der experimentelle Zebrafisch sollte in der Lage sein, mit den Schwarmfischen durch das Aquarium als Belohnung zu interagieren und Kontakte zu knüpfen, nachdem er während der Akklamation in eines der beiden Wahlfächer eingedrungen ist. Es wird angenommen, dass ein Fisch eine der Seitenkammern betreten hat, wenn sein ganzer Körper in die Kammer eintritt. Für die individuelle Akklimatisierung, nachdem Sie die Kammer auf die gleiche Weise eingerichtet haben, legen Sie einen einzelnen Zebrafisch in die mittlere Startkammer mit geschlossenen Schiebetüren.

Öffnen Sie nach zwei Minuten beide Türen gleichzeitig und stellen Sie sicher, dass die erste in 30 Minuten insgesamt 10 Mal von der zentralen Kammer durch beide Türen schwimmt. Belohnen Sie den Fisch jedes Mal, wenn er eine der Seitenkammern betritt. Nachdem Sie die Akklimatisierung abgeschlossen haben, legen Sie ein weißes Filzstück an die Außenseite eines Wahlfachs und ein schwarzes Filzstück an die Außenseite des anderen Wahlfachs und legen Sie eine Untiefenbelohnung nur in eines der Auswahlfächer.

Dies wird zur belohnten Seite. Um die Erfassung zu beginnen, legen Sie einen einzelnen Versuchsfisch in die Startkammer mit geschlossenen Wahlfächern. Öffnen Sie nach einer zweiminütigen Akklimatisierung gleichzeitig beide Türen und starten Sie eine Stoppuhr, um die Auswahllatenz zu beurteilen.

Um die Wahlreaktion zu bezeichnen, wenn der Fisch eine Wahl trifft, indem er eines der Seitenfächer betritt, stoppen Sie den Timer. Wenn der Fisch die bevorzugte Seite richtig auswählt, schließen Sie sofort die Tür zwischen der zentralen Kammer auf dieser Seite, um den Fisch für eine Minute auf die bevorzugte Seite zu beschränken, damit der erste durch die Interaktion mit dem Schwarmbecken belohnt werden kann. Bewerten Sie diese Studie als C für korrekt.

Wenn der Fisch durch die falsche Tür schwimmt, verwenden Sie ein Netz, um den Fisch vorsichtig zurück in die zentrale Kammer zu übertragen, schließen Sie beide Türen und bewerten Sie den Versuch als falsch. Wenn der Fisch innerhalb von zwei Minuten nach dem Öffnen der Türen keine Entscheidung trifft, bewegen Sie den Fisch für eine Minute auf die richtige Seite und bewerten Sie den Versuch als M für markiert. Sobald der Fisch in die zentrale Kammer zurückgebracht wurde, warten Sie eine Minute, bevor Sie die Aufgabe erneut ausführen.

Nachdem jeder Fisch acht Akquisitionsversuche abgeschlossen hat, kategorisieren Sie Fische, die erfolgreich die richtige Seite des Beckens ausgewählt haben, mindestens sechs von acht Mal so leistungsstark und die Fische, die dieses Kriterium nicht erfüllen, als leistungsschwach. Sobald Sie identifiziert sind, beherbergen Sie die leistungsstarken und leistungsschwachen Fische separat. Wenn die Fische die Fähigkeit bewiesen haben, eine einfache Unterscheidungsaufgabe zu lösen, befestigen Sie den schwarz-weißen Filz an den gleichen Seiten der Auswahlkammern wie für die Akquisitionsaufgabe und tauchen Sie den Untiefentank in der hinteren Ecke der Seite gegenüber der zuvor belohnten Wahlkammer.

Testen Sie die Fische einzeln wie gezeigt. Da die belohnte Seite im Vergleich zur Akquisitionsaufgabe umgekehrt ist, bewertet die Umkehraufgabe, ob der Fisch unabhängig von der Farbe des Hintergrunds lernen kann, wo sich die Belohnung befindet. Wenn insgesamt acht Studien für die drei aufeinanderfolgenden Behandlungstage abgeschlossen wurden, melden Sie die Ergebnisse für die Experimente als Gruppendurchschnitte für jeden Zwei-Versuchs-Block an jedem der drei Umkehrtage, wobei die Daten für Fische mit hoher und niedriger Leistung getrennt bleiben, um festzustellen, ob die beiden Gruppen während der Umkehrung das gleiche Leistungsniveau aufweisen wie während der Akquisition.

Nach drei Tagen Training brauchen Versuchstiere, die mit einer schwarmbasierten Belohnung konditioniert wurden, durchschnittlich 125 Sekunden, um ihre erste Entscheidung zu treffen, und durchschnittlich 725 Sekunden, um die gesamte individuelle Akklimatisierungsaufgabe zu erledigen. Es wird keine signifikante Nebenpräferenz während der Akklimatisierung beobachtet und die Anzahl der ausgeschlossenen Fische ist im Vergleich zu anderen zuvor getesteten Belohnungstypen minimal. Während der Akquisitionsphase steigt die Anzahl der leistungsstarken Tiere täglich, wobei am dritten Tag im Vergleich zum ersten Tag leistungsfähigere Fische beobachtet werden.

Die anfängliche Auswahllatenz für alle Fische nimmt über die drei Erfassungstage ab, was auf eine verbesserte Leistung mit jedem Tag der Erfassung hinweist. Der gleiche Trend ist zu beobachten, wenn nur die leistungsstarke Fischgruppe betrachtet wird. Wie in dieser Analyse des Diskriminierungsverhältnisses gezeigt, erbringen alle Fische am Ende des Erwerbs eine über dem Zufall, was darauf hindeutet, dass die Fische die Unterscheidungsaufgabe gelernt haben.

Nach dem Erwerb von Diskriminierungslernen zeigen die Fische über die dreitägige Lerndauer ein starkes Umkehrverhalten und eine erhöhte Diskriminierung. Das Dreikammer-Wahlparadigma kann auch auf die Untersuchung von Krankheitskomplikationen angewendet werden. In dieser Analyse wurde beispielsweise die hyperglykämische Akklimatisierung und Der erwerb von Zebrafischen bewertet.

Diese Aufgabe bietet einen robusten Assay, der auf verschiedene Studien angewendet werden kann, die verhaltensbedingte Krankheiten wie hyperglykämische Komplikationen von Diabetes, Alzheimer und Demenz untersuchen.