העדפה חברתית היא הנטייה של הפרט להשתתף, לחפש או להימנע מגירויים חברתיים, והיא היבט יסודי בהתנהגות חברתית שממלא תפקיד קריטי ביצירת קשרים והיררכיות בתוך קבוצות בעלי חיים, כולל בני אדם 1,2,3,4. הבנת העדפה חברתית חיונית לאפיון המנגנונים העצביים וההתנהגותיים שמאחורי האינטראקציה החברתית. מחקרים קודמים מצביעים על כך שחסרים בהעדפות חברתיות יכולים להיות קשורים להפרעות נוירו-התפתחותיות ופסיכיאטריות 5,6,7,8. מודלים בעלי חיים יכולים לספק תובנות לגבי הבסיס הביולוגי של התנהגות חברתית ולסייע בפיתוח כלים תרגומיים לאבחון וטיפול בלקויות חברתיות. מודלים אלו של בעלי חיים, החל ממכרסמים 9,10 ועד מינים ימיים11,12, מספקים מסגרות שימושיות לגילוי.
מכרסמים שימשו לראשונה למחקר התנהגותי בתחילת המאהה-19, בשל הדמיון הפיזיולוגי שלהם לבני אדם14,15. בעוד שהתנהגויות כמו תוקפנות נחקרו במקור, מדדים שיטתיים של העדפה חברתית נותרו מינימליים. החוקרים מילאו פער זה על ידי פיתוח משימת ההעדפה החברתית בת שלושה חדרים, שהוצגה על ידי נדלר ואחרים. המכשיר מורכב משלושה חדרים מחוברים. בדרך כלל, תא צדדי אחד מכיל סוג חד-מיני חדש בעוד החדר השני נשאר ריק. הנבדק מורשה לחקור בחופשיות את כל החדרים, כאשר הזמן בכל חדר נרשם ומוערך כמדד העדפה. המכשיר וההליך הזה, יחד עם מספר וריאציות, זכו לפופולריות רחבה ושימשו לחקר היבטים שונים של ביצועים חברתיים 17,18,19 וליקויים חברתיים במודלים של מכרסמים להפרעת ספקטרום האוטיזם 5,20,21. עם זאת, מחקרים על מכרסמים יקרים יותר ודורשים מקום משמעותי. כתוצאה מכך, חוקרים רבים פנו לשימוש במינים מימיים למחקר נוירו-התנהגותי.
מינים מימיים, ובעיקר דגי זברה (Danio rerio), מחזיקים ברפרטואר התנהגותי מורכב, כולל אינטראקציות חברתיות מורכבות22. בשל שימושם כמודל מחקר ביו-רפואי וחשיבות האינטראקציה החברתית באקולוגיה ההתנהגותית שלהם, דגי זברה מספקים מסגרת משמעותית לתגובות חברתיות שניתן להשתמש בה בהשוואה לבני אדם23. דגי זברה הפכו לפופולריים יותר ויותר במחקר נוירו-מדעי ההתנהגות, שכן הם זולים לתחזוקה ודורשים שטח אחסון קטן יחסית, מה שהופך מין זה למודל מעשי וחסכוני למחקרים רחבי היקף של התנהגות חברתית והעדפה24. במחקרים מסוימים, תצורת מיכל סמוכה שימשה לחקר אינטראקציות חברתיות במינים מימיים25,26; עם זאת, מבנה זה סיפק קצב תפוקה מוגבל יחסית להערכת העדפה חברתית, שכן הוצג רק גירוי אחד. מגבלה זו טופלה על ידי התאמת משימת שלוש החדרים של עכברים לדגי זברה בשנת 2018. המכשיר המותאם למשימת השחייה החופשית עם מיכל פתוח בעל שלושה תאים (OTFST) כלל מיכל אקרילאמיד יחיד מחולק במחסומי אקרילאמיד קבועים לספק אזור התחלה ניטרלי ושני תאים צדדיים, כאשר כל תא צד מכיל מין מוכר או חדש. כדי למדוד העדפה חברתית, נרשם הזמן המצטבר ליד כל תא צדדי, מה שהראה כי חשיפה לאתנול ו-sam2 knockout הפחיתו את העדפת החידוש בדג זברה27. בעוד שמבחן האינטראקציה החברתית התלת-תאית של מכרסמים מאפשר אינטראקציות מורכבות ורב-מודליות בין הנבדק לבין בני המין דרך האמצעים הוויזואליים, הכימיים, המישושיים והאקוסטיים, השימוש בחדרים נפרדים ל-OTFST בעל שלושה תאים ימיים מפחית את האינטראקציה בין הנבדק לבעלי החיים המגרים רק למודאליות הוויזואלית. למרות שהאינטראקציה החד-מודלית הזו עשויה להיות נמוכה יותר בתוקף האקולוגי, היא מספקת שליטה ניסויית יותר ומגבירה פשטות לפרויקטים שמבצעים חוקרים לתואר ראשון. בספרות הספרותית, חוקרים שונים חקרו מאז התאמות של ה-OTFST התלת-תארי כדי לחקור גורמים גנטיים וסביבתיים המשפיעים על התנהגות חברתית בדגי זברה 28,29,30,31,32.
ההתאמה הנוכחית של ה-OTFST בעל שלושה תאים נועדה לשמש כמכשיר מודל רב-שימושי וידידותי לסטודנטים לתואר ראשון. FishLab, מעבדה לתואר ראשון מלא, יצרה והשתמשה במערכת זו והוכיחה את יעילותה ככלי עתיר תפוקה לחקר העדפה חברתית בדגי זברה. מחקרים המשתמשים במערך זה חקרו היבטים רבים של העדפה חברתית של דגי זברה בתגובה למניפולציות של משתנים עצמאיים שונים. המחקר הראשון הראה שדג זברה מסוגל לזהות גירויים חברתיים חיים לעומת סימולציה33, בעוד שהמחקר השני חקר העדפה לשונית מבוססת לעומת שונית חדשה34. המחקר האחרון בדק את יכולתם של דגי זברה להבחין בין שוניות עם אזעקות כימיות לבין שניות ללא אזעקה35. יחד, מחקרים אלו עוסקים בהיבטים שונים של התנהגות חברתית, כולל ריאליזם, היכרות וזיהוי איומים, תוך הדגמת קווים משותפים בהעדפות לשריפה והערכת תגובות לסיכון טורף. עם זאת, ההתקנה ששימשה למחקרים קודמים השתמשה במצלמות IP דיגיטליות שהותקנו על ציוד מצלמה מקצועי, מערכת ארון ימית ייעודית, ותוכנה קניינית הן לרכישת וידאו והן לניתוחים, עם עלות כוללת שעלולה להיות גבוהה מדי עבור חוקרים/מדריכים עם תקציבים תפעוליים קטנים. עם הופעת תוכנות קוד פתוח ומצלמות רשת מבוססות USB איכותיות, גרסה זולה זמינה כעת לחוקרים המעוניינים ליישם טכניקה זו עם חוקרים לתואר ראשון, עם מחיר כולל (כ-2,000 דולר; ללא המחשב) נמוך משמעותית מהעלות של המערכת היקרה (כ-20,000+, ללא המחשב).
הפרוטוקול הבא מפרט את פיתוח ויישום גרסה זולה של ה-OTFST בעל שלושה תאים לדגי זברה. המחיר הנגיש, הפשטות והגמישות שלו הופכים אותו לכלי שימושי למעבדות קטנות או לסביבות חינוכיות עם מימון מוגבל. בשילוב עם דיור זול, כמו אקווריום בנפח 10 גלון נפוצים, ההתקנה הנוכחית עולה הרבה פחות לפריסה ותחזוקה. בנוסף, השימוש בתוכנות גישה פתוחה כמו מערכת שידור פתוחה (OBS) להקלטת סשנים ניסיוניים ויישומי מעקב שונים (כגון DeepLabCut, SLEAP וכו') מספק מסגרת נגישה וזולה ללכידת וידאו וליצירת נתוני סדרות זמן של אינטראקציות חברתיות עם דגי זברה.