Zadanie behawioralne trójkomorowego wyboru z wykorzystaniem danio pręgowanego jako systemu modelowego

Pokazujemy, że trzykomorowe zadanie wyboru opracowane dla gryzoni można zaadaptować do oceny nabywania i odwracania uczenia się dyskryminacji wzrokowej u danio pręgowanego. Nasza komora behawioralna ma za zadanie oceniać sprawność poznawczą. Raz nabyty danio pręgowany zapamiętuje zadanie osiem tygodni później, dzięki czemu nadaje się do badań z mutantami danio pręgowanego i/lub po ekspozycji na lek.

Procedurę zademonstruje dr Cassie Rowe, formalna doktorantka z Connaughton Laboratory. Aby przygotować trzykomorową komorę testową, przymocuj aluminiowy kanał w kształcie litery U do wewnętrznych szklanych ścian 40-litrowego akwarium o wymiarach 50 na 30 na 30 centymetrów sześciennych, aby podzielić akwarium na trzy komory, przy czym centralna komora ma wymiary 10 na 30 na 30 sześciennych centymetrów centralnych. Następnie zamontuj 10-centymetrowe nieprzezroczyste przegrody wykonane z szarych arkuszy PVC po obu stronach aluminiowych kanałów.

Do każdego zadania dyskryminacyjnego użyj taśmy na rzep, aby umieścić poszczególne beżowe, czarne lub białe kawałki filcu na zewnętrznej tylnej, bocznej i dolnej części komór wyboru. Jako nagrodę umieść cztery dorosłe ryby, które w przeciwnym razie nie zostałyby wykorzystane w badaniu, w małym przezroczystym zbiorniku w odległym tylnym rogu każdej komory wyboru, aby stworzyć grupę przedstawicieli tego samego gatunku. W celu aklimatyzacji grupowej na każdy z trzech dni, przymocuj beżowe tło na zewnątrz obu przedziałów do wyboru i zanurz żywy zbiornik ławicowy w każdej z komór, a następnie dodaj pięć do sześciu danio pręgowanego do centralnej komory startowej z otwartymi drzwiami przesuwnymi i pozwól rybom swobodnie wędrować przez 30 minut.

Eksperymentalny danio pręgowany powinien być w stanie wchodzić w interakcje i socjalizować się z rybami ławicowymi przez zbiornik jako nagroda po przejściu do dowolnego przedziału wyboru podczas aklamacji. Uważa się, że ryba weszła do jednej z bocznych komór, gdy całe jej ciało wejdzie do komory. W celu indywidualnej aklimatyzacji, po ustawieniu komory w ten sam sposób, umieść pojedynczego danio pręgowanego w środkowej komorze startowej z zamkniętymi drzwiami przesuwnymi.

Po dwóch minutach otwórz oba drzwi jednocześnie i upewnij się, że pierwsze z nich przepłynie z centralnej komory przez którekolwiek z nich w sumie 10 razy w ciągu 30 minut. Nagradzaj rybę za każdym razem, gdy wejdzie do jednej z bocznych komór. Po zakończeniu aklimatyzacji umieść biały kawałek filcu na zewnątrz jednej przegródki wyboru, a kawałek filcu na zewnątrz drugiej przegródki wyboru i umieść nagrodę w ławicy tylko w jednej z przegródek wyboru.

To staje się stroną nagrodzoną. Aby rozpocząć akwizycję, umieść pojedynczą rybę doświadczalną w komorze startowej z zamkniętymi przegródkami wyboru. Po dwuminutowej aklimatyzacji jednocześnie otwórz oba drzwi i uruchom stoper, aby ocenić opóźnienie wyboru.

Aby oznaczyć reakcję wyboru, gdy ryba dokona wyboru, wchodząc do jednej z bocznych komór, zatrzymaj stoper. Jeśli ryba prawidłowo wybierze preferowaną stronę, natychmiast zamknij drzwi między centralną komorą po tej stronie, aby ograniczyć rybę do preferowanej strony na jedną minutę, aby umożliwić pierwszemu nagrodzenie poprzez interakcję z ławicą. Oceń tę próbę jako C, aby uzyskać poprawność.

Jeśli ryba przepłynie przez niewłaściwe drzwi, użyj sieci, aby delikatnie przenieść rybę z powrotem do centralnej komory, zamknij obie drzwi i oceń próbę jako I za nieprawidłową. Jeśli ryba nie podejmie decyzji w ciągu dwóch minut od otwarcia drzwi, przesuń rybę na właściwą stronę na jedną minutę i oceń próbę jako M dla oznaczenia. Gdy ryba zostanie zwrócona do centralnej komory, odczekaj minutę przed ponownym wykonaniem zadania.

Po tym, jak każda ryba ukończy osiem prób akwizycji, skategoryzuj ryby, które pomyślnie wybrały właściwą stronę zbiornika, co najmniej sześć z ośmiu razy bardziej wydajne, a ryby, które nie spełniają tego kryterium, jako słabo wydajne. Po zidentyfikowaniu ryby o wysokiej i niskiej wydajności należy trzymać oddzielnie. Kiedy ryby wykażą się zdolnością do rozwiązania prostego zadania dyskryminacyjnego, przymocuj czarno-biały filc po tych samych stronach komór wyboru, co w przypadku zadania akwizycji i zanurz zbiornik na mieliźnie w odległym tylnym rogu strony przeciwnej do poprzednio nagrodzonej komory wyboru.

Przetestuj ryby indywidualnie, jak pokazano. Ponieważ nagrodzona strona jest odwrócona w porównaniu z zadaniem akwizycji, zadanie odwrócenia ocenia, czy ryba może nauczyć się, gdzie znajduje się nagroda, niezależnie od koloru tła. Gdy w sumie osiem badań zostanie zakończonych przez trzy kolejne dni leczenia, należy przedstawić wyniki eksperymentów jako średnie grupowe dla każdego bloku dwóch prób w każdym z trzech dni odwrócenia, zachowując oddzielnie dane dla ryb o wysokiej i niskiej wydajności, aby ustalić, czy obie grupy wykazują taki sam poziom wydajności podczas odwrócenia, jak podczas pozyskiwania.

Po trzech dniach treningu zwierzęta doświadczalne kondycjonowane za pomocą nagrody opartej na ławicy potrzebują średnio 125 sekund na podjęcie pierwszej decyzji i średnio 725 sekund na wykonanie całego indywidualnego zadania aklimatyzacyjnego. Nie obserwuje się znaczącej preferencji bocznej podczas aklimatyzacji, a liczba wykluczonych ryb jest minimalna w porównaniu z innymi wcześniej badanymi typami nagród. W fazie pozyskiwania zwierząt o wysokiej wydajności wzrasta z dnia na dzień, przy czym w trzecim dniu pozyskiwania obserwuje się więcej ryb o wysokiej wydajności w porównaniu z pierwszym dniem.

Początkowe opóźnienie wyboru dla wszystkich ryb zmniejsza się w ciągu trzech dni akwizycji, co wskazuje na poprawę wydajności z każdym dniem pozyskania. Tę samą tendencję obserwuje się, gdy bierze się pod uwagę tylko grupę ryb o wysokiej wydajności. Jak wykazano w tej analizie współczynnika dyskryminacji, wszystkie ryby osiągają wyniki powyżej szansy pod koniec nabycia, co wskazuje, że ryby nauczyły się zadania dyskryminacji.

Po nabyciu nauki rozróżniania, ryby wykazują silne zachowanie odwrócenia i zwiększoną dyskryminację w ciągu trzydniowego okresu uczenia się. Paradygmat wyboru trójkomorowego można również zastosować do badania powikłań chorobowych. Na przykład w tej analizie oceniono aklimatyzację i akwizycję zebry hiperglikemicznego.

Zadanie to zapewnia solidny test, który można zastosować w różnych badaniach nad chorobami związanymi z zachowaniem, takimi jak powikłania hiperglikemiczne cukrzycy, choroby Alzheimera i demencji.