La tâche comportementale de choix à trois chambres utilisant le poisson-zèbre comme système modèle

Nous montrons qu’une tâche de choix à trois chambres développée pour les rongeurs peut être adaptée pour évaluer l’acquisition et l’inversion de l’apprentissage de la discrimination visuelle chez le poisson-zèbre. Notre chambre comportementale est conçue pour évaluer les performances cognitives. Une fois acquis, le poisson-zèbre se souvient de la tâche huit semaines plus tard, ce qui le rend approprié pour des études avec des mutants du poisson-zèbre et / ou après une exposition à un médicament.

La Dre Cassie Rowe, étudiante au doctorat du Laboratoire Connaughton, fera la démonstration de la procédure. Pour préparer une chambre d’essai de choix à trois chambres, fixez un canal en forme de U en aluminium aux parois vitrées intérieures d’un aquarium de 40 litres 50 par 30 par 30 centimètres cubes pour séparer l’aquarium en trois chambres avec la chambre centrale mesurant 10 par 30 par 30 centimètres centraux cubes. Ensuite, placez des séparateurs opaques de 10 centimètres de haut construits à partir de feuilles de PVC gris des deux côtés des canaux en aluminium.

Pour chaque tâche de discrimination, utilisez du ruban adhésif à crochet et à boucle pour placer des morceaux de feutre beiges, noirs ou blancs individuels sur le dos extérieur, le côté et le bas des chambres de choix. En récompense, placez quatre poissons-zèbres adultes qui, autrement, ne seront pas utilisés dans l’étude dans un petit réservoir transparent dans le coin arrière de chaque chambre de choix pour créer un groupe de congénères. Pour l’acclimatation de groupe pour chacun des trois jours, fixez le fond beige à l’extérieur des deux compartiments de choix et immergez un réservoir de banc vivant dans chacun des compartiments, puis ajoutez cinq à six poissons-zèbres à la chambre de départ centrale avec les deux portes coulissantes ouvertes et laissez les poissons se déplacer librement pendant 30 minutes.

Le poisson-zèbre expérimental devrait être capable d’interagir et de socialiser avec le poisson de haut-fond à travers l’aquarium en récompense après avoir traversé l’un ou l’autre compartiment de choix pendant l’acclamation. Un poisson est considéré comme faisant son entrée dans l’une des chambres latérales lorsque tout son corps pénètre dans la chambre. Pour l’acclimatation individuelle, après avoir mis en place la chambre de la même manière, placez un poisson-zèbre individuel dans la chambre de départ centrale avec les portes coulissantes fermées.

Après deux minutes, ouvrez les deux portes simultanément et assurez-vous que la première nage de la chambre centrale à travers l’une ou l’autre porte un total de 10 fois en 30 minutes. Récompensez le poisson chaque fois qu’il pénètre dans l’une des chambres latérales. Après avoir terminé l’acclimatation, placez une pièce de feutre blanc à l’extérieur d’un compartiment de choix et une pièce de feutre noir à l’extérieur de l’autre compartiment de choix et placez une récompense de haut-fond uniquement dans l’un des compartiments de choix.

Cela devient le côté récompensé. Pour commencer l’acquisition, placez un seul poisson expérimental dans la chambre de départ avec les compartiments de choix fermés. Après une acclimatation de deux minutes, ouvrez simultanément les deux portes et démarrez un chronomètre pour évaluer la latence du choix.

Pour indiquer la réponse au choix, lorsque le poisson fait un choix en entrant dans l’un des compartiments latéraux, arrêtez la minuterie. Si le poisson sélectionne correctement le côté préféré, fermez immédiatement la porte entre la chambre centrale de ce côté pour limiter le poisson au côté préféré pendant une minute afin de permettre au premier d’être récompensé en interagissant avec l’aquarium de haut-fond. Notez cet essai comme C pour correct.

Si le poisson nage à travers la mauvaise porte, utilisez un filet pour transférer doucement le poisson dans la chambre centrale, fermez les deux portes et notez l’essai comme I pour incorrect. Si le poisson ne prend pas de décision dans les deux minutes suivant l’ouverture des portes, déplacez le poisson du bon côté pendant une minute et notez l’essai comme M pour marqué. Une fois que le poisson a été renvoyé dans la chambre centrale, attendez une minute avant d’effectuer à nouveau la tâche.

Une fois que chaque poisson a terminé huit essais d’acquisition, classez les poissons qui ont réussi à sélectionner le bon côté de l’aquarium au moins six fois sur huit plus performants et les poissons qui ne répondent pas à ce critère comme étant peu performants. Une fois identifiés, hébergez séparément les poissons les plus performants et les poissons les moins performants. Lorsque les poissons ont démontré leur capacité à résoudre une simple tâche de discrimination, attachez le feutre noir et blanc aux mêmes côtés des chambres de choix que pour la tâche d’acquisition et immergez le réservoir de haut-fond dans le coin arrière du côté opposé à celui de la chambre de choix précédemment récompensée.

Testez le poisson individuellement comme démontré. Comme le côté récompensé est inversé par rapport à la tâche d’acquisition, la tâche d’inversion évalue si le poisson peut apprendre où se trouve la récompense, quelle que soit la couleur de l’arrière-plan. Lorsqu’un total de huit essais ont été achevés pour les trois jours de traitement consécutifs, déclarez les résultats des expériences en tant que moyennes de groupe pour chaque bloc de deux essais sur chacun des trois jours d’inversion, en gardant les données pour les poissons à haut et à faible performance séparés pour déterminer si les deux groupes affichent le même niveau de performance pendant l’inversion que lors de l’acquisition.

Après trois jours de formation, les animaux de laboratoire conditionnés à l’aide d’une récompense basée sur le haut-fond mettent en moyenne 125 secondes pour prendre leur première décision et en moyenne 725 secondes pour terminer l’ensemble de la tâche d’acclimatation individuelle. Aucune préférence latérale significative pendant l’acclimatation n’est observée et le nombre de poissons exclus est minime par rapport à d’autres types de récompenses précédemment testés. Au cours de la phase d’acquisition, le nombre d’animaux très performants augmente quotidiennement, avec des poissons plus performants observés le troisième jour d’acquisition par rapport au premier jour.

La latence de choix initiale pour tous les poissons diminue au cours des trois jours d’acquisition, ce qui indique une amélioration des performances à chaque jour d’acquisition. La même tendance est observée lorsque seul le groupe de poissons les plus performants est pris en compte. Comme le montre cette analyse du ratio de discrimination, tous les poissons ont un rendement supérieur au hasard à la fin de l’acquisition, ce qui indique que les poissons ont appris la tâche de discrimination.

Suite à l’acquisition de l’apprentissage de la discrimination, les poissons démontrent un fort comportement d’inversion et une discrimination accrue au cours de la période d’apprentissage de trois jours. Le paradigme du choix à trois chambres peut également être appliqué à l’examen des complications de la maladie. Par exemple, dans cette analyse, l’acclimatation et l’acquisition hyperglycémiques du poisson zèbre ont été évaluées.

Cette tâche fournit un test robuste qui peut être appliqué à diverses études examinant des maladies liées au comportement telles que les complications hyperglycémiques du diabète, de la maladie d’Alzheimer et de la démence.