In de afgelopen decennia is de zebravis (Danio rerio) geëvolueerd als een van de meest populaire gewervelde modelorganismen voor embryonale en larvale ontwikkelingsstudies. De grote vruchtbaarheid van zebravis vrouwtjes in combinatie met de snelle ex utero ontwikkeling van het embryo en de transparantie ervan tijdens vroege embryonale ontwikkelingsfasen zijn slechts een paar belangrijke factoren die zebravissen tot een krachtig modelorganisme maken om ontwikkelingsvragen aan te gaan1. Vooruitgang in moleculair genetische technologieën in combinatie met hoge resolutie in vivo beeldvormingsstudies maakten het mogelijk celbiologische mechanismen aan te pakken die ten grondslag liggen aan ontwikkelingsprocessen2. Met name op het gebied van neuronale differentiatie, fysiologie, connectiviteit en functie heeft zebravis in ongekende details licht geworpen op het samenspel van moleculaire dynamica, hersenfuncties en organismegedrag.
Toch zijn de meeste van deze studies beperkt tot embryonale en vroege larvale stadia tijdens de eerste week van ontwikkeling, omdat transparantie van het zenuwstelselweefsel geleidelijk verloren gaat. In deze stadia wordt hersenweefsel verhinderd door microscopiebenaderingen met hoge resolutie die worden afgeschermd door schedeldifferentiatie en pigmentatie3.
Daarom zijn belangrijke vragen over neuronale differentiatie, rijping en plasticiteit, zoals de verfijning van neuronale connectiviteit of synaptische schaling, moeilijk te bestuderen. Deze cellulaire processen zijn belangrijk om cellulaire mechanismen te definiëren die bijvoorbeeld sociaal gedrag, besluitvorming of op motivatie gebaseerd gedrag stimuleren, gebieden waaraan zebravisonderzoek op enkele weken oude larven onlangs belangrijke bevindingen heeft bijgedragen op basis van gedragsstudies4.
Farmacologische benaderingen om pigmentatie bij zebravislarven gedurende enkele weken te remmen zijn nauwelijks haalbaar of kunnen zelfs schadelijke effecten veroorzaken5,6,7,8. Dubbele of drievoudige mutante stammen met specifieke pigmentatiedefecten, zoals casper9 of kristal10,zijn enorm waardevolle hulpmiddelen geworden, maar zijn moeizaam in de fokkerij, bieden weinig nakomelingen en vormen het gevaar van het accumuleren van genetische misvormingen als gevolg van overmatige inteelt.
Hier wordt een minimale invasieve procedure als alternatief geboden die van toepassing is op elke zebravisstam. Deze procedure werd aangepast van elektrofysiologische studies om neuronale activiteit in levende en wakkere zebravislarven vast te leggen. Bij teleosten kunnen huid en zacht schedelkraakbeen zorgvuldig worden verwijderd door deze lagen te micropelen, omdat ze niet nauw verweven zijn met de vasculatuur van de hersenen. Dit maakt het mogelijk om hersenweefsel met neuronen en axonale tractus zonder schade bloot te stellen en voor het registreren van neuronale morfologie, inclusief synaptische structuren en hun moleculaire inhoud, die op hun beurt de observatie van fysiologische veranderingen zoals Ca2 + transiënten of intracellulaire transportgebeurtenissen gedurende maximaal enkele uren omvatten. Bovendien, naast beschrijvende karakteriseringen, maakt de directe toegang tot hersenweefsel ondervraging van volwassen neuronale functies mogelijk door middel van neurofarmacologische toediening van stoffen en optogenetische benaderingen. Daarom kunnen echte structuurfunctierelaties worden onthuld in de juveniele zebravishersenen met behulp van deze hersenblootstellingsstrategie.