De driekamerkeuzegedragstaak met Zebrafish als modelsysteem

We laten zien dat een driekamerkeuzetaak die voor knaagdieren is ontwikkeld, kan worden aangepast om de verwerving en omkering van het leren van visuele discriminatie bij zebravissen te beoordelen. Onze gedragskamer is ontworpen om cognitieve prestaties te beoordelen. Eenmaal verworven, herinneren zebravissen zich de taak acht weken later, waardoor het geschikt is voor studies met zebravismutanten en/ of na blootstelling aan geneesmiddelen.

Dr. Cassie Rowe, een formele doctoraatsstudent van het Connaughton Laboratory, demonstreert de procedure. Om een testkamer met drie kamers voor te bereiden, bevestigt u een aluminium U-vormig kanaal aan de glazen binnenwanden van een aquarium van 40 liter 50 bij 30 bij 30 kubieke centimeter om het aquarium in drie kamers te scheiden met de centrale kamer van 10 bij 30 bij 30 kubieke centrale centimeters. Plaats vervolgens 10 centimeter hoge ondoorzichtige verdelers gemaakt van grijze PVC-platen in beide zijden van de aluminium kanalen.

Gebruik voor elke discriminatietaak klittenband om individuele beige, zwarte of witte viltstukken op de buitenrug, zijkant en onderkant van de keuzekamers te plaatsen. Als beloning plaatst u vier volwassen zebravissen die anders niet in de studie zullen worden gebruikt in een kleine heldere tank in de verre achterhoek van elke keuzekamer om een groep specifieke personen te creëren. Voor groepsacclimatisatie voor elk van de drie dagen, bevestigt u de beige achtergrond aan de buitenkant van beide keuzecompartimenten en dompelt u een levende shoaltank onder in elk van de compartimenten, voegt u vervolgens vijf tot zes zebravissen toe aan de centrale startkamer met beide schuifdeuren open en laat u de vissen 30 minuten vrij rondlopen.

De experimentele zebravis moet in staat zijn om te communiceren en te socialiseren met de shoal vis door de tank als beloning na het oversteken in een van beide keuze compartiment tijdens acclamatie. Een vis wordt geacht een van de zijkamers te zijn binnengegaan wanneer zijn hele lichaam de kamer binnenkomt. Voor individuele acclimatisatie, na het opzetten van de kamer op dezelfde manier, plaats een individuele zebravis in de middelste startkamer met de schuifdeuren gesloten.

Open na twee minuten beide deuren tegelijkertijd en zorg ervoor dat de eerste in 30 minuten in totaal 10 keer vanuit de centrale kamer door beide deuren zwemt. Beloon de vis elke keer dat hij een van de zijkamers binnenkomt. Na het voltooien van de acclimatisatie plaatst u een wit viltstuk aan de buitenkant van het ene keuzevak en een zwart viltstuk aan de buitenkant van het andere keuzecompartiment en plaatst u een shoalbeloning alleen in een van de keuzecompartimenten.

Dit wordt de beloonde kant. Om de overname te beginnen, plaatst u een enkele experimentele vis in de startkamer met de keuzecompartimenten afgesloten. Open na een acclimatisatie van twee minuten tegelijkertijd beide deuren en start een stopwatch om de keuzelatentie te beoordelen.

Om de keuzerespons aan te geven, wanneer de vis een keuze maakt door een van de zijcompartimenten in te voeren, stopt u de timer. Als de vis de voorkeurszijde correct selecteert, sluit u onmiddellijk de deur tussen de centrale kamer aan die kant om de vis gedurende één minuut tot de voorkeurszijde te beperken, zodat de eerste kan worden beloond door interactie met de shoaltank. Scoor deze proef als C voor correct.

Als de vis door de verkeerde deur zwemt, gebruik dan een net om de vis voorzichtig terug te brengen naar de centrale kamer, sluit beide deuren en scoor de proef zoals ik voor onjuist. Als de vis niet binnen twee minuten na het openen van de deuren een beslissing neemt, verplaatst u de vis gedurende één minuut naar de juiste kant en scoort u de proef als M voor gemarkeerd. Zodra de vis is teruggebracht naar de centrale kamer, wacht u een minuut voordat u de taak opnieuw uitvoert.

Nadat elke vis acht acquisitieproeven heeft voltooid, categoriseert u vissen die met succes de juiste kant van de tank hebben geselecteerd ten minste zes van de acht keer zo goed presterend en de vissen die niet aan dit criterium voldoen als slecht presterend. Eenmaal geïdentificeerd, huisvest de hoog- en slecht presterende vis afzonderlijk. Wanneer de vissen het vermogen hebben aangetoond om een eenvoudige discriminatietaak op te lossen, bevestigt u het zwart-witvilt aan dezelfde zijden van de keuzekamers als voor de acquisitietaak en dompelt u de shoaltank onder in de verre achterhoek van de tegenoverliggende kant van die van de eerder beloonde keuzekamer.

Test de vis individueel zoals aangetoond. Aangezien de beloonde kant wordt omgekeerd in vergelijking met de acquisitietaak, beoordeelt de omkeringstaak of de vis kan leren waar de beloning zich bevindt, ongeacht de kleur van de achtergrond. Wanneer in totaal acht proeven zijn voltooid voor de drie opeenvolgende behandelingsdagen, rapporteert u de resultaten voor de experimenten als groepsgemiddelden voor elk blok van twee proeven op elk van de drie omkeringsdagen, waarbij de gegevens voor hoog- en laag presterende vissen gescheiden blijven om te bepalen of de twee groepen hetzelfde prestatieniveau vertonen tijdens de omkering als tijdens de verwerving.

Na drie dagen training nemen proefdieren die geconditioneerd zijn met behulp van een beloning op basis van scholen gemiddeld 125 seconden om hun eerste beslissing te nemen en gemiddeld 725 seconden om de hele individuele acclimatisatietaak te voltooien. Er wordt geen significante zijvoorkeur tijdens de acclimatisatie waargenomen en het aantal uitgesloten vissen is minimaal in vergelijking met andere eerder geteste beloningstypen. Tijdens de acquisitiefase neemt het aantal goed presterende dieren dagelijks toe met meer goed presterende vissen waargenomen op overnamedag drie in vergelijking met dag één.

De initiële keuzelatentie voor alle vissen neemt af over de drie acquisitiedagen, wat wijst op een verbeterde prestatie met elke dag van acquisitie. Dezelfde trend wordt waargenomen wanneer alleen de goed presterende visgroep wordt overwogen. Zoals blijkt uit deze analyse van de discriminatieratio, presteren alle vissen boven het toeval aan het einde van de verwerving, wat aangeeft dat de vissen de discriminatietaak hebben geleerd.

Na het verwerven van discriminatieleren vertoont de vis sterk omkeringsgedrag en een verhoogde discriminatie gedurende de leerperiode van drie dagen. Het driekamerkeuzeparadigma kan ook worden toegepast op het onderzoek van ziektecomplicaties. In deze analyse werden bijvoorbeeld hyperglycemische zebravisacclidatie en acquisitie geëvalueerd.

Deze taak biedt een robuuste test die kan worden toegepast op verschillende studies die gedragsgerelateerde ziekten onderzoeken, zoals hyperglycemische complicaties van diabetes, Alzheimer en dementie.