L'attività comportamentale di scelta a tre camere utilizzando Zebrafish come sistema modello

Mostriamo che un compito di scelta a tre camere sviluppato per i roditori può essere adattato per valutare l'acquisizione e l'inversione dell'apprendimento della discriminazione visiva nel pesce zebra. La nostra camera comportamentale è progettata per valutare le prestazioni cognitive. Una volta acquisito, il pesce zebra ricorda il compito otto settimane dopo, rendendolo adatto per studi con mutanti zebrafish e / o dopo l'esposizione al farmaco.

A dimostrare la procedura sarà la dottoressa Cassie Rowe, una dottoranda formale del Connaughton Laboratory. Per preparare una camera di prova a scelta a tre camere, fissare un canale a forma di U in alluminio alle pareti interne di vetro di un acquario da 40 litri 50 per 30 per 30 centimetri cubici per separare l'acquario in tre camere con la camera centrale che misura 10 per 30 per 30 centimetri centrali cubici. Quindi montare divisori opachi alti 10 centimetri costruiti con fogli di PVC grigio su entrambi i lati dei canali di alluminio.

Per ogni attività di discriminazione, utilizzare del nastro adesivo per posizionare singoli pezzi di feltro beige, nero o bianco sul retro esterno, sul lato e sul fondo delle camere scelte. Come ricompensa, posiziona quattro pesci zebra adulti che altrimenti non verranno utilizzati nello studio in una piccola vasca trasparente nell'angolo più lontano di ogni camera di scelta per creare un gruppo di conspecifici. Per l'acclimatazione di gruppo per ciascuno dei tre giorni, attaccare lo sfondo beige all'esterno di entrambi i compartimenti scelti e immergere una vasca da branco viva in ciascuno dei compartimenti, quindi aggiungere da cinque a sei pesci zebra alla camera di partenza centrale con entrambe le porte scorrevoli aperte e consentire al pesce di vagare liberamente per 30 minuti.

Il pesce zebra sperimentale dovrebbe essere in grado di interagire e socializzare con il pesce branco attraverso l'acquario come ricompensa dopo aver attraversato in entrambi i compartimenti di scelta durante l'acclamazione. Si ritiene che un pesce sia entrato in una delle camere laterali quando tutto il suo corpo entra nella camera. Per l'acclimatazione individuale, dopo aver impostato la camera nello stesso modo, posizionare un singolo pesce zebra nella camera di partenza centrale con le porte scorrevoli chiuse.

Dopo due minuti, apri entrambe le porte contemporaneamente e assicurati che la prima nuoti dalla camera centrale attraverso una delle due porte per un totale di 10 volte in 30 minuti. Premia il pesce ogni volta che entra in una delle camere laterali. Dopo aver completato l'acclimatazione, posizionare un pezzo di feltro bianco all'esterno di uno scomparto di scelta e un pezzo di feltro nero all'esterno dell'altro compartimento di scelta e posizionare una ricompensa secca solo in uno degli scomparti scelti.

Questo diventa il lato premiato. Per iniziare l'acquisizione, posizionare un singolo pesce sperimentale nella camera di partenza con i compartimenti di scelta chiusi. Dopo un acclimatamento di due minuti, apri contemporaneamente entrambe le porte e avvia un cronometro per valutare la latenza di scelta.

Per indicare la risposta della scelta, quando il pesce fa una scelta entrando in uno dei compartimenti laterali, arrestare il timer. Se il pesce seleziona correttamente il lato preferito, chiudi immediatamente la porta tra la camera centrale in quel lato per limitare il pesce al lato preferito per un minuto per consentire al primo di essere ricompensato interagendo con la vasca della secca. Segna questa prova come C per corretto.

Se il pesce nuota attraverso la porta sbagliata, usa una rete per trasferire delicatamente il pesce nella camera centrale, chiudi entrambe le porte e segna la prova come io per errato. Se il pesce non prendo una decisione entro due minuti dall'apertura delle porte, sposta il pesce sul lato corretto per un minuto e segna la prova come M per contrassegnato. Una volta che il pesce è stato restituito alla camera centrale, attendere un minuto prima di eseguire nuovamente l'attività.

Dopo che ogni pesce ha completato otto prove di acquisizione, classifica i pesci che hanno selezionato con successo il lato corretto del serbatoio almeno sei volte su otto volte più performante e i pesci che non soddisfano questo criterio come a basso rendimento. Una volta identificato, ospita separatamente il pesce ad alte e basse prestazioni. Quando i pesci hanno dimostrato la capacità di risolvere un semplice compito di discriminazione, attaccare il feltro bianco e nero agli stessi lati delle camere di scelta come per il compito di acquisizione e immergere la vasca della secca nell'angolo più arretrato del lato opposto a quello della camera di scelta precedentemente premiata.

Testare il pesce individualmente come dimostrato. Poiché il lato ricompensato viene invertito rispetto all'attività di acquisizione, l'attività di inversione valuta se il pesce può imparare dove si trova la ricompensa indipendentemente dal colore dello sfondo. Quando un totale di otto studi sono stati completati per i tre giorni di trattamento consecutivi, riportare i risultati degli esperimenti come medie di gruppo per ogni blocco di due prove in ciascuno dei tre giorni di inversione, mantenendo separati i dati per i pesci ad alte e basse prestazioni per determinare se i due gruppi mostrano lo stesso livello di prestazioni durante l'inversione come hanno fatto durante l'acquisizione.

Dopo tre giorni di addestramento, gli animali da esperimento condizionati utilizzando una ricompensa basata su banchi impiegano in media 125 secondi per raggiungere la loro prima decisione e una media di 725 secondi per completare l'intero compito di acclimatazione individuale. Non si osserva alcuna preferenza laterale significativa durante l'acclimatazione e il numero di pesci esclusi è minimo rispetto ad altri tipi di ricompensa precedentemente testati. Durante la fase di acquisizione, il numero di animali ad alte prestazioni aumenta ogni giorno con più pesci ad alte prestazioni osservati il terzo giorno di acquisizione rispetto al primo giorno.

La latenza di scelta iniziale per tutti i pesci diminuisce nei tre giorni di acquisizione, indicando un miglioramento delle prestazioni con ogni giorno di acquisizione. La stessa tendenza si osserva quando si considera solo il gruppo di pesci ad alte prestazioni. Come mostrato in questa analisi del rapporto di discriminazione, tutti i pesci si comportano al di sopra del caso entro la fine dell'acquisizione, indicando che i pesci hanno imparato il compito di discriminazione.

A seguito dell'acquisizione dell'apprendimento della discriminazione, i pesci dimostrano un forte comportamento di inversione e una maggiore discriminazione durante il periodo di apprendimento di tre giorni. Il paradigma di scelta a tre camere può essere applicato anche all'esame delle complicanze della malattia. Ad esempio, in questa analisi, sono state valutate l'acclimatazione e l'acquisizione iperglicemica del pesce zebra.

Questo compito fornisce un test robusto che può essere applicato a vari studi che esaminano malattie legate al comportamento come le complicanze iperglicemiche del diabete, dell'Alzheimer e della demenza.