Name: Ocena neurotoksyczności u dorosłych Danio rerio przy użyciu baterii testów behawioralnych w jednym zbiorniku (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-11-03T12:40:00.000+00:00
Duration: 8 min 36 s
Description: Poznaj metodę oceny neurotoksyczności u dorosłych Danio rerio przy użyciu baterii testów behawioralnych w jednym zbiorniku. Protokół umożliwia badanie wpływu chemikaliów na zachowanie i mechanizmy nerwowe.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca była wspierana przez "Agencia Estatal de Investigación" z hiszpańskiego Ministerstwa Nauki i Innowacji (projekt PID2020-113371RB-C21), IDAEA-CSIC, Severo Ochoa Centre of Excellence (CEX2018-000794-S). Juliette Bedrossiantz otrzymała stypendium doktoranckie (PRE2018-083513) współfinansowane przez rząd hiszpański i Europejski Fundusz Społeczny (EFS).

Behavioral Test Battery to Assess Neurotoxic Effects in Adult Zebrafish

<ol><li>Raldúa, D., Piña, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+zebrafish+assays+for+analyzing+drug+toxicity%5BTitle%5D)+AND+%22Expert+Opinion+on+Drug+Metabolism+%26+Toxicology%22%5BJournal%5D)">In vivo zebrafish assays for analyzing drug toxicity.</a> Expert Opinion on Drug Metabolism & Toxicology. 10 (5), 685-697 (2014).</li>
<li>Faria, M., Prats, E., Bellot, M., Gomez-Canela, C., Raldúa, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pharmacological+modulation+of+serotonin+levels+in+zebrafish+larvae%3A+Lessons+for+identifying+environmental+neurotoxicants+targeting+the+serotonergic+system%5BTitle%5D)+AND+%22Toxics%22%5BJournal%5D)">Pharmacological modulation of serotonin levels in zebrafish larvae: Lessons for identifying environmental neurotoxicants targeting the serotonergic system.</a> Toxics. 9 (6), 118(2021).</li>
<li>Faria, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zebrafish+models+for+human+acute+organophosphorus+poisoning%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Zebrafish models for human acute organophosphorus poisoning.</a> Scientific Reports. 5, 15591(2015).</li>
<li>Faria, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Glyphosate+targets+fish+monoaminergic+systems+leading+to+oxidative+stress+and+anxiety%5BTitle%5D)+AND+%22Environment+International%22%5BJournal%5D)">Glyphosate targets fish monoaminergic systems leading to oxidative stress and anxiety.</a> Environment International. 146, 106253(2021).</li>
<li>Faria, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Screening+anti-predator+behaviour+in+fish+larvae+exposed+to+environmental+pollutants%5BTitle%5D)+AND+%22Science+of+the+Total+Environment%22%5BJournal%5D)">Screening anti-predator behaviour in fish larvae exposed to environmental pollutants.</a> Science of the Total Environment. 714, 136759(2020).</li>
<li>Faria, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acrylamide+acute+neurotoxicity+in+adult+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Acrylamide acute neurotoxicity in adult zebrafish.</a> Scientific Reports. 8 (1), 7918(2018).</li>
<li>Kalueff, A. V., Stewart, A. M. Zebrafish Protocols for Neurobehavioral Research. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKalueff%2C+AV+%22Neuromethods%22">Neuromethods</a>. , Springer Prtocols, Humana Totowa, NJ. (2012).</li>
<li>Kalueff, A. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Towards+a+comprehensive+catalog+of+zebrafish+behavior+1.0+and+beyond%5BTitle%5D)+AND+%22Zebrafish%22%5BJournal%5D)">Towards a comprehensive catalog of zebrafish behavior 1.0 and beyond.</a> Zebrafish. 10 (1), 70-86 (2013).</li>
<li>Egan, R. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+behavioral+and+physiological+phenotypes+of+stress+and+anxiety+in+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Understanding behavioral and physiological phenotypes of stress and anxiety in zebrafish.</a> Behavioural Brain Research. 205, 38-44 (2009).</li>
<li>Noldus. Social behavior in Zebrafish. , https://www.noldus.com/applications/social-behavior-zebrafish (2012).</li>
<li>Green, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+high-throughput+neurophenotyping+of+zebrafish+social+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Automated high-throughput neurophenotyping of zebrafish social behavior.</a> Journal of Neuroscience Methods. 210 (2), 266-271 (2012).</li>
<li>Miller, N., Gerlai, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantification+of+shoaling+behaviour+in+zebrafish+%28Danio+rerio%29%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Quantification of shoaling behaviour in zebrafish (Danio rerio).</a> Behavioural Brain Research. 184 (2), 157-166 (2007).</li>
<li>Landin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oxytocin+receptors+regulate+social+preference+in+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Oxytocin receptors regulate social preference in zebrafish.</a> Scientific Reports. 10 (1), 5435(2020).</li>
<li>Ogi, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Social+preference+tests+in+zebrafish%3A+A+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Veterinary+Science%22%5BJournal%5D)">Social preference tests in zebrafish: A systematic review.</a> Frontiers in Veterinary Science. 7, 590057(2021).</li>
<li>Bedrossiantz, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+zebrafish+model+of+neurotoxicity+by+binge-like+methamphetamine+exposure%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">A zebrafish model of neurotoxicity by binge-like methamphetamine exposure.</a> Frontiers in Pharmacology. 12, 770319(2021).</li>
<li>Hamilton, T. J., Krook, J., Szaszkiewicz, J., Burggren, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shoaling%2C+boldness%2C+anxiety-like+behavior+and+locomotion+in+zebrafish+%28Danio+rerio%29+are+altered+by+acute+benzo%5Ba%5Dpyrene+exposure%5BTitle%5D)+AND+%22Science+of+the+Total+Environment%22%5BJournal%5D)">Shoaling, boldness, anxiety-like behavior and locomotion in zebrafish (Danio rerio) are altered by acute benzo[a]pyrene exposure.</a> Science of the Total Environment. 774, 145702(2021).</li>
<li>Kane, A. S., Salierno, J. D., Brewer, S. K. Chapter 32. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKane%2C+AS+%22Fish+models+in+behavioral+toxicology%3A+Automated+Techniques%2C+Updates%2C+and+Perspectives+Methods+in+Aquatic+Toxicology%22">Fish models in behavioral toxicology: Automated Techniques, Updates, and Perspectives Methods in Aquatic Toxicology</a>. Volume2, Lewis Publishers, Boca Raton, FL. (2005).</li>
<li>Leary, S. L., et al. AVMA guidelines for the euthanasia of animals: 2020 edition. , www.avma.org/sites/default/files/2020-02/Guidelines-on-Euthanasia-2020.pdf (2020).</li>
<li>Grieco, F., Krips, O. Help (PDF version) EthoVision ® XT. , www.noldus.com (2017).</li>
<li>Faria, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Glyphosate+targets+fish+monoaminergic+systems+leading+to+oxidative+stress+and+anxiety%5BTitle%5D)+AND+%22Environment+International%22%5BJournal%5D)">Glyphosate targets fish monoaminergic systems leading to oxidative stress and anxiety.</a> Environment International. 146, 106253(2021).</li>
<li>Maximino, C., Costa, B., Lima, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+monoaminergic+neuropsychopharmacology+in+zebrafish%2C+6+years+later%3A+Towards+paradoxes+and+their+solution%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Psychopharmacology%22%5BJournal%5D)">A review of monoaminergic neuropsychopharmacology in zebrafish, 6 years later: Towards paradoxes and their solution.</a> Current Psychopharmacology. 5 (2), 96-138 (2016).</li>
<li>Maximino, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+serotonin+in+zebrafish+%28Danio+rerio%29+anxiety%3A+Relationship+with+serotonin+levels+and+effect+of+buspirone%2C+WAY+100635%2C+SB+224289%2C+fluoxetine+and+para-chlorophenylalanine+%28pCPA%29+in+two+behavioral+models%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropharmacology%22%5BJournal%5D)">Role of serotonin in zebrafish (Danio rerio) anxiety: Relationship with serotonin levels and effect of buspirone, WAY 100635, SB 224289, fluoxetine and para-chlorophenylalanine (pCPA) in two behavioral models.</a> Neuropharmacology. 71, 83-97 (2013).</li>
<li>Faria, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Therapeutic+potential+of+N-acetylcysteine+in+acrylamide+acute+neurotoxicity+in+adult+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Therapeutic potential of N-acetylcysteine in acrylamide acute neurotoxicity in adult zebrafish.</a> Scientific Reports. 9 (1), 16467(2019).</li>
<li>Homer, B. D., Solomon, T. M., Moeller, R. W., Mascia, A., DeRaleau, L., Halkitis, P. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methamphetamine+abuse+and+impairment+of+social+functioning%3A+A+review+of+the+underlying+neurophysiological+causes+and+behavioral+implications%5BTitle%5D)+AND+%22Psychological+Bulletin%22%5BJournal%5D)">Methamphetamine abuse and impairment of social functioning: A review of the underlying neurophysiological causes and behavioral implications.</a> Psychological Bulletin. 134 (2), 301-310 (2008).</li>
<li>Linker, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessing+the+maximum+predictive+validity+for+neuropharmacological+anxiety+screening+assays+using+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Neuromethods%22%5BJournal%5D)">Assessing the maximum predictive validity for neuropharmacological anxiety screening assays using zebrafish.</a> Neuromethods. 51, 181-190 (2011).</li>
<li>Hartung, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+alternative+methods+to+a+new+toxicology%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Pharmaceutics+and+Biopharmaceutics%22%5BJournal%5D)">From alternative methods to a new toxicology.</a> European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 77 (3), 338-349 (2011).</li>
<li>Cachat, J. M., et al. Video-Aided Analysis of Zebrafish Locomotion and Anxiety-Related Behavioral Responses. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCachat%2C+JM+%22Zebrafish+Neurobehavioral+Protocols.+Neuromethods%22">Zebrafish Neurobehavioral Protocols. Neuromethods</a>. Kalueff, A., Cachat, J. 51, Humana Press. (2011).</li>
<li>Rosemberg, D. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differences+in+spatio-temporal+behavior+of+zebrafish+in+the+open+tank+paradigm+after+a+short-period+confinement+into+dark+and+bright+environments%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Differences in spatio-temporal behavior of zebrafish in the open tank paradigm after a short-period confinement into dark and bright environments.</a> PLoS ONE. 6 (5), e19397(2011).</li>
<li>Blaser, R., Gerlai, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavioral+phenotyping+in+Zebrafish%3A+Comparison+of+three+behavioral+quantification+methods%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioral+Research+Methods%22%5BJournal%5D)">Behavioral phenotyping in Zebrafish: Comparison of three behavioral quantification methods.</a> Behavioral Research Methods. 38 (3), 456-469 (2006).</li>
<li>Cachat, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+neurophenotyping+of+adult+zebrafish+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional neurophenotyping of adult zebrafish behavior.</a> PLoS ONE. 6 (3), e17597(2011).</li>
<li>Cachat, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deconstructing+adult+zebrafish+behavior+with+swim+trace+visualizations%5BTitle%5D)+AND+%22Neuromethods%22%5BJournal%5D)">Deconstructing adult zebrafish behavior with swim trace visualizations.</a> Neuromethods. 51, 191-201 (2011).</li>
</ol>

Autorzy deklarują, że badanie zostało przeprowadzone przy braku jakichkolwiek powiązań handlowych lub finansowych, które mogłyby być interpretowane jako potencjalny konflikt interesów.

Charakterystyczne zachowania lękowe obserwowane w NTT zostały pozytywnie skorelowane z poziomami serotoniny analizowanymi w mózgach21. Na przykład, po ekspozycji na para-chlorofenyloalaninę (PCPA), inhibitor biosyntezy 5-HT, ryby wykazywały dodatnią geotaksję, a także obniżony poziom 5-HTw mózgu 22, wyniki bardzo podobne do tych uzyskanych po użyciu metamfetaminy. W związku z tym, spadek poziomu serotoniny w mózgu i wykazanie pozytywnej geotaksji u danio pręgowanego narażon...

Danio rerio (Danio rerio) jest popularnym modelowym gatunkiem kręgowców do badań ekotoksykologicznych, odkrywania leków i bezpieczeństwa. Niski koszt, dobrze znane narzędzia genetyki molekularnej i zachowanie kluczowych procesów fizjologicznych związanych z morfogenezą i utrzymaniem układu nerwowego sprawiają, że danio pręgowany jest idealnym modelem zwierzęcym do badań neurobiologicznych, w tym toksykologii neurobehawioralnej1,2. Do niedawna głównym punktem końcowym oceny neurotoksyczności substancji chemicznej była obecność skutków neuropatologicznych. Ostatnio jednak behawioralne punkty końcowe zostały włączone do protokołów badań przesiewowych neurotoksykologicznych, a te funkcjonalne wyniki są obecnie powszechnie wykorzystywane do identyfikacji i określania potencjalnej neurotoksyczności substancji chemicznych3,4. Co więcej, behawioralne punkty końcowe są bardzo istotne z ekologicznego punktu widzenia, ponieważ nawet bardzo łagodna zmiana zachowania ryb może zagrozić przetrwaniu zwierzęcia w warunkach naturalnych5.
Jednym z najczęściej używanych testów behawioralnych w badaniach nad dorosłymi danio pręgowanymi jest nowy test zbiornika (NTT), który mierzy zachowanie podobne do lęku6,7. W tym teście ryby są narażone na nowość (ryby są umieszczane w nieznanym zbiorniku), łagodny bodziec awersyjny i obserwuje się ich reakcje behawioralne. NTT służy głównie do oceny podstawowej aktywności lokomotorycznej, geotaksji, zamarzania i nieregularnych ruchów ryb. Erratic8 charakteryzuje się nagłymi zmianami kierunku (zygzakiem) i powtarzającymi się epizodami przyspieszeń (rzutki). Jest to reakcja alarmowa i zwykle obserwuje się ją przed lub po epizodach zamrożenia. Zachowanie podczas zamrażania odpowiada całkowitemu ustaniu ruchów ryby (z wyjątkiem ruchów operkularnych i gałek ocznych) na dnie zbiornika, w odróżnieniu od bezruchu spowodowanego sedacją, która powoduje hiplokocję, akinezję i tonięcie8. Zamrożenie jest zwykle związane z wysokim stanem stresu i niepokoju, a także jest częścią zachowania uległego. Złożone zachowania są doskonałymi wskaźnikami stanu lęku zwierząt. Wykazano, że NTT jest wrażliwy na manipulacje farmakologiczne i genetyczne9, co czyni go cennym narzędziem do badania neuronalnych podstaw lęku i powiązanych zaburzeń.
Danio pręgowany jest gatunkiem wysoce społecznym, więc możemy mierzyć szeroki zakres zachowań społecznych. Test płycizny (ST) i test preferencji społecznych (SPT) są najczęściej używanymi testami do oceny zachowań społecznych10. ST mierzy tendencję ryb do grupowania się w grupy11 poprzez ilościowe określenie ich zachowań przestrzennych i wzorców ruchowych. ST jest przydatny do badania dynamiki grupy, przywództwa, społecznego uczenia się i zrozumienia zachowań społecznych wielu gatunków ryb12. SPT u dorosłego danio pręgowanego został zaadaptowany z preferencji Crawleya do testu nowości społecznej dla myszy13 i szybko stał się popularnym testem behawioralnym do badania interakcji społecznych u tego gatunku modelowego14. Te dwa testy zostały również przystosowane do stosowania w testach przesiewowych leków i okazały się obiecujące w identyfikacji nowych związków, które modulują zachowania społeczne15,16.
Ogólnie rzecz biorąc, testy behawioralne u dorosłych ryb danio pręgowanego są potężnymi narzędziami, które mogą dostarczyć cennych informacji na temat mechanizmów zachowania lub neurofenotypów związków aktywnych i nadużywanych leków17. Protokół ten szczegółowo opisuje, jak zaimplementować te narzędzia behawioralne7 z podstawowymi zasobami materiałowymi i jak zastosować je w testach toksyczności w celu scharakteryzowania wpływu szerokiej gamy związków neuroaktywnych. Ponadto zobaczymy, że te same testy można zastosować do oceny neurobehawioralnych skutków ostrej ekspozycji na związek neuroaktywny (metamfetaminę), ale także do scharakteryzowania tych skutków po przewlekłym narażeniu na stężenia pestycydu (glifosatu) w środowisku.

<table><tbody><tr><td>Akwarium Kształt kostki</td><td>Blau Akwarystyczny</td><td>7782025</td><td>Sześcienny Panoramiczny 10 &nbsp;( 10 L, 20 cm x 20 cm x 25 cm, 5 mm)</td></tr><tr><td>Oprogramowanie Ethovision</td><td>Noldus</td><td>Ethovision XT</td><td>wersja 12.0 lub nowsza</td></tr><tr><td>Kamera GigE</td><td>Systemy rozwoju obrazowania</td><td>UI-5240CP-NIR-GL</td><td></td></tr><tr><td>GraphPad Prism 9.02</td><td>Oprogramowanie GraphPad Inc</td><td>GraphPad Prism 9.02</td><td>&nbsp; Dla systemu Windows</td></tr><tr><td>IDS Menedżer kamer</td><td>Systemy rozwoju</td><td></td><td></td>obrazowania</tr><tr><td>Podświetlenie LED</td><td>Quirumed</td><td>GP-G2</td><td></td></tr><tr><td>SPSS Software</td><td>IBM</td><td>IBM SPSS v26</td><td></td></tr><tr><td>uEye Cockpit software&nbsp;</td><td>Imaging Development Systems</td><td>w wersji 4.90</td><td></td></tr></tbody></table>

ocena neurotoksyczności u dorosłych danio rerio przy użyciu baterii testów behawioralnych w jednym zbiorniku

Neurotoxicity Assessment in Adult Danio rerio using a Battery of Behavioral Tests in a Single Tank

Obecność efektów neuropatologicznych okazała się przez wiele lat głównym punktem końcowym oceny neurotoksyczności substancji chemicznej. Jednak w ciągu ostatnich 50 lat wpływ substancji chemicznych na zachowanie gatunków modelowych był aktywnie badany. Stopniowo behawioralne punkty końcowe zostały włączone do protokołów badań przesiewowych neurotoksykologicznych, a te funkcjonalne wyniki są obecnie rutynowo wykorzystywane do identyfikacji i określenia potencjalnej neurotoksyczności substancji chemicznych. Testy behawioralne u dorosłych danio pręgowanego zapewniają ustandaryzowany i niezawodny sposób badania szerokiego zakresu zachowań, w tym lęku, interakcji społecznych, uczenia się, pamięci i uzależnień. Testy behawioralne u dorosłych danio pręgowanego zazwyczaj polegają na umieszczeniu ryby na arenie eksperymentalnej oraz rejestrowaniu i analizowaniu jej zachowania za pomocą oprogramowania do śledzenia wideo. Ryby mogą być narażone na różne bodźce, a ich zachowanie można określić ilościowo za pomocą różnych wskaźników. Nowatorski test zbiornika jest jednym z najbardziej akceptowanych i szeroko stosowanych testów do badania zachowań podobnych do lęku u ryb. Testy płycizny i preferencji społecznych są przydatne w badaniu zachowań społecznych danio pręgowanego. Ten test jest szczególnie interesujący, ponieważ badane jest zachowanie całej ławicy. Testy te okazały się wysoce powtarzalne i wrażliwe na manipulacje farmakologiczne i genetyczne, co czyni je cennymi narzędziami do badania obwodów neuronalnych i mechanizmów molekularnych leżących u podstaw zachowania. Ponadto testy te mogą być wykorzystywane w badaniach przesiewowych leków w celu identyfikacji związków, które mogą być potencjalnymi modulatorami zachowania.
W tej pracy pokażemy, jak zastosować narzędzia behawioralne w neurotoksykologii ryb, analizując wpływ metamfetaminy, narkotyku rekreacyjnego, i glifosatu, zanieczyszczenia środowiska. Wyniki wskazują na znaczący wkład testów behawioralnych u dorosłych danio pręgowanego w zrozumienie neurotoksykologicznych skutków zanieczyszczeń środowiska i leków, a także dostarczają informacji na temat mechanizmów molekularnych, które mogą zmieniać funkcje neuronów.

W tej sekcji przyjrzymy się niektórym możliwym zastosowaniom tych narzędzi behawioralnych w neurotoksykologii ryb. Poniższe wyniki odpowiadają charakterystyce efektów ostrych lub efektów po jednorazowym przyjęciu dużej dawki (binge effects) metamfetaminy (METH), narkotyku rekreacyjnego, oraz efektów podprzewlekłych glifosatu, jednego z głównych herbicydów występujących w ekosystemach wodnych.
Charakterystyka modelu neurotoksyczności wywołanej epizodem nadużywania metamfetaminy u dorosł...

Tutaj prezentujemy kompleksowy zestaw testów behawioralnych, w tym nowatorski zbiornik, Shoaling i testy preferencji społecznych, aby skutecznie określić potencjalne neurotoksyczne skutki chemikaliów (np. metamfetaminy i glifosatu) na dorosłe rybki danio pręgowane za pomocą jednego zbiornika. Metoda ta jest istotna dla badań neurotoksycznych i środowiskowych.

Ocena neurotoksyczności u dorosłych Danio rerio przy użyciu baterii testów behawioralnych w jednym zbiorniku

The presence of neuropathological effects proved to be, for many years, the main endpoint for assessing the neurotoxicity of a chemical substance. ...

Nasze główne badania mają na celu zidentyfikowanie skutków behawioralnych wywoływanych przez zanieczyszczenia środowiska i leki u ryb. Również próbując zrozumieć mechanizmy prowadzące do tych efektów. Zachowania aspołeczne i lękowe nie mogą być wygodnie rozwiązane za pomocą embrionów.Prowadzimy badania ukierunkowane na te zachowania w modelu dorosłego grybowanego. Protokół ten szczegółowo opisuje, w jaki sposób wdrażać narzędzia behawioralne z podstawowymi zasobami materialnymi, aby ułatwić odtwarzalność testów i zharmonizować wyniki uzyskane w społeczności naukowej. Testy przedstawione w tym protokole okazały się wysoce powtarzalne i wrażliwe na manipulacje genetyczne i farmakologiczne, co czyni je zmiennymi i nieinwazyjnymi narzędziami wspierającymi obwód neuronalny i mechanizmy molekularne leżące u podstaw zachowania.Po zidentyfikowaniu wysiłku behawioralnego, najtrudniejszą częścią jest określenie konkretnego sposobu działania prowadzącego do wysiłków obserwacyjnych. Zaczynając od molekularnego zdarzenia inicjującego, w którym przewidywania mogą dostarczyć pewnych wskazówek na temat molekularnego zdarzenia inicjującego, nadal jesteśmy daleko od uzyskania dokładnych przewidywań. Obecnie jesteśmy zainteresowani określeniem trafności fazowej modeli chemicznych choroby Parkinsona opracowanych u embrionów i dorosłych danio pręgowanych przy użyciu MPTP i rotenonu, przy czym przy tym samym, oceniona zostanie kinematyka ruchu podobnego do chodu lub podczas ruchu eksplozywnego, takiego jak akustyczna reakcja ucieczki wywołana przez dźwięk.Na początek zmontuj kwadratowe zbiorniki eksperymentalne, kamery i komputery do indywidualnych testów zachowania danio pręgowanego. Napełnij zbiornik siedmioma litrami dobrze natlenionej wody dla ryb o temperaturze 28 stopni Celsjusza. Dostosuj położenie zbiornika przed kamerą, aby uniknąć zniekształconych obrazów.Korzystając z podświetlenia LED, sprawdź konfigurację oświetlenia i włącz kamerę. Następnie otwórz menedżera kamery, aby sprawdzić dostępność podskakującej kamery na komputerze. Uruchom oprogramowanie sterujące kamerą Jiggy i otwórz opcję kamery.Następnie wybierz tryb monochromatyczny i dostosuj rozmiar obrazu. Otwórz okno Właściwości aparatu, a następnie w obszarze Aparat ustaw zegar pikseli na maksimum i liczbę klatek na sekundę na 30 klatek na sekundę. Następnie dostosuj ekspozycję.Teraz w obszarze Obraz ustaw wzmocnienie na zero i dostosuj poziomy czerni. W zakładce Rozmiar dopasuj wymiary okna do obszaru wymagającego grawerowania. Po zakończeniu zamknij właściwości kamery.Następnie utwórz folder ogólny dla sesji eksperymentalnej, aby zapisać ustawienia kamery i filmy. Następnie kliknij Plik, Zapisz parametry i Do pliku, aby zapisać ustawienia. Po skonfigurowaniu wszystkich kamer otwórz Nagraj sekwencję wideo i wybierz Utwórz, aby zapisać jako nowy plik wideo.Wybierz opcję Maksymalna liczba klatek i wprowadź wartość 10 800 w polu klatki. Następnie wybierz opcję Calc Frame Rate (Obliczanie liczby klatek na sekundę). Wprowadź ryby jedna po drugiej na dnie zbiorników eksperymentalnych do testów behawioralnych i kliknij Nagraj, aby rozpocząć nagrywanie.W celu przeprowadzenia testu mielizny należy wprowadzić mieliznę na dnie zbiornika doświadczalnego. W celu przeprowadzenia testu preferencji społecznych wprowadzaj ryby pojedynczo na dno różnych zbiorników doświadczalnych. Gdy na ekranie pojawi się okno czatu z maksymalną liczbą osiągniętych klatek, kliknij przycisk Akceptuj.Następnie wybierz pozycję Zamknij, aby zakończyć nagrywanie. Na koniec usuń ryby zarejestrowane do testów behawioralnych ze zbiornika doświadczalnego i oddziel je od ryb naiwnych. Otwórz oprogramowanie analityczne, aby przeanalizować dane z testów behawioralnych ryb.Aby rozwinąć nowy szablon, kliknij Nowy z szablonu, następnie Zastosuj do predefiniowanego szablonu, a następnie Z pliku wideo. Następnie wybierz film z konfiguracji szablonu. W oknie parametrów wybierz model ryby do dorosłego danio pręgowanego, arenę do otwartego pola kwadratowego, do jednej areny oraz liczbę obiektów na arenę.Następnie wybierz typ wykrywania według punktu środkowego i dostosuj liczbę klatek na sekundę do 30 FPS. Nazwij eksperyment jako szablon i zapisz go w tym samym folderze, co pozostałe filmy. W obszarze Ustawienia eksperymentu przejrzyj skonfigurowaną konfigurację.W ustawieniach areny kliknij prawym przyciskiem myszy na środku ekranu i wybierz Chwyć. Z Plik na wyświetlaczu wybierz obraz wideo dobrej jakości i kliknij Akceptuj, aby przechwycić ten obraz dla ustawień tła. Używając 19-centymetrowej szerokości zbiornika jako skali, skalibruj przechwycony obraz, aby utworzyć skalibrowaną regułę.Następnie narysuj arenę i za pomocą funkcji ramki nakreśl strefy kształtu. W przypadku nowego testu zbiornika i testu mielizny narysuj dwie równe poziome pola na zbiorniku. Narysuj trzy równe pionowe pola do testu preferencji społecznych.W obszarze Ustawienia kontroli próbnej ustaw warunek nieskończonego czasu i usuń inne składniki. Następnie w obszarze Ustawienia wykrywania wybierz wideo do analizy z pliku wideo i sprawdź jakość wykrywania. Kliknij Automatyczne wykrywanie, aby dostosować wykrywanie i ponownie ustawić ostrość zwierzęcia.W obszarze Ustawienia wersji próbnej wprowadź jedną wersję próbną. Następnie w obszarze Profile danych utwórz okna dialogowe wyników. W obszarze Analizuj profile wybierz parametry do analizy.Aby skopiować szablon i go użyć, otwórz plik szablonu za pomocą oprogramowania do analizy zachowania. Następnie przejdź do Plik i kliknij Zapisz jako, aby utworzyć nowy identyczny plik. Możesz też wybrać pozycję Nowy z szablonu, a następnie zastosować do szablonu niestandardowego.Następnie przejdź do Ustawień Areny, aby ponownie dostosować szablon. W obszarze Pozyskiwanie wybierz pozycję DDS. Następnie kliknij Gotowy do rozpoczęcia, aby przetworzyć wideo.Po zakończeniu pobierania przejdź do Edytora ścieżek, aby sprawdzić przetworzone wideo. Na koniec w Statystykach kliknij Oblicz, a następnie Eksportuj dane. Zachowania lękowe oceniane w nowym teście zbiornikowym danio pręgowanego wystawionego na działanie metamfetaminy wykazały zmniejszenie przebytej odległości, odległości eksploracji i czasu oraz liczby wizyt w górnej strefie zbiornika.Czas opóźnienia przed pierwszą wizytą w górnej strefie znacznie się wydłużył. Zachowanie związane z zamrażaniem również znacznie się zwiększyło po trzech godzinach ekspozycji na metamfetaminę. Zachowania społeczne oceniane w teście płycizny ryb leczonych metamfetaminą wykazywały behawioralny fenotyp izolacji społecznej, ze zwiększonymi średnimi i najdalszymi odległościami między osobnikami.Zachowania społeczne oceniane w teście preferencji społecznych ryb leczonych metamfetaminą wykazały znaczny spadek czasu spędzonego i odległości przebytej w strefie współgatunku.

neurotoxicity-assessment-adult-danio-rerio-using-battery-behavioral

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

Tutaj prezentujemy protokół do badania aktywności lokomotorycznej larw danio pręgowanego i strzebli grubogłowych oraz reakcji fotomotorycznych (PMR) za pomocą automatycznego oprogramowania śledzącego. Po włączeniu do powszechnych testów biologicznych toksykologicznych, analizy tych zachowań stanowią narzędzie diagnostyczne do badania bioaktywności chemicznej. Protokół ten jest opisany przy użyciu kofeiny, modelowego neurostymulantu.

Eksperymentalny protokół badania profili reakcji behawioralnych u larw ryb: zastosowanie do neurostymulantu kofeiny

Kompleksowy test behawioralny obejmujący umiejętności motoryczne, nastrój - w tym interakcje społeczne, depresję i lęk - oraz funkcje poznawcze jest przeznaczony do wielokrotnej oceny zmian behawioralnych związanych z neurodegeneracją u myszy.

Bateria testów behawioralnych do wielokrotnej oceny zdolności motorycznych, nastroju i funkcji poznawczych u myszy

W tym artykule przedstawiono szczegółowy protokół eksperymentalny do oceny neurobehawioralnej toksyczności zanieczyszczeń środowiska przy użyciu modelu larw danio pręgowanego, w tym procesu ekspozycji i testów wskaźników neurobehawioralnych.

Badanie neurobehawioralnych skutków zanieczyszczeń środowiska na larwy danio pręgowanego

Opisujemy przebieg pracy systemu badań przesiewowych i analizę danych do oceny toksyczności związków chemicznych na podstawie reakcji na wibracje zarodka danio pręgowanego. System rejestruje ruchy zarodków danio pręgowanego po wystawieniu na bodziec wibracyjny i pozwala na zintegrowaną ocenę ogólnej toksyczności/śmiertelności i toksyczności nerwowo-mięśniowej.

Ocena toksyczności substancji chemicznych za pomocą systemu badań przesiewowych reakcji na drgania danio pręgowanego

Protokół przedstawia wysokoprzepustową, opłacalną metodę oceny neurotoksyczności u muszki owocowej poprzez kwantyfikację dysfunkcji lokomotorycznej jako alternatywę dla tradycyjnych modeli ssaków. Ma na celu ocenę neurotoksycznego wpływu związków farmaceutycznych, czynników środowiskowych lub modyfikacji genetycznych przy użyciu czułego, powtarzalnego i etycznie korzystnego modelu.

Analiza behawioralna dysfunkcji narządu ruchu u Drosophila melanogaster jako odczyt neurotoksyczności

Protokół ten ustanawia paradygmat fenotypowania behawioralnego u larw danio objętych zabiegiem MPTP, aby ocenić deficyty ruchowe i niemotoryczne podobne do choroby Parkinsona.

Profilowanie fenotypowe fenotypów behawioralnych podobnych do parkinsońskiego wywołanych MPTP u larw danio pręgowanego na podstawie eksperymentu behawioralnego

Opracowaliśmy dwie metody badania wpływu bodźców wzrokowych na zachowanie w warunkach braku bodźców dotykowych i chemicznych. Pierwsza metoda polega na filmowaniu reakcji raków na odbijające światło ścianki akwarium; druga bada wpływ bodźców wzrokowych dostarczanych przez żywego raka znajdującego się za przezroczystą przegrodą.

Rejestracja reakcji behawioralnych na odbicie u raków

Reagowanie na sygnały powiązane z pokarmem lub lekiem nasila się w czasie okresu abstynencji, co może wiązać się ze zwiększoną podatnością na zachowania nawrotowe. W niniejszym materiale szczegółowo opisujemy procedurę oceny tej „inkubacji głodu” (ang. incubation of craving) u szczurów, które podawały sobie samodzielnie sacharozę.

Ogólna metoda oceny inkubacji głodu sacharozy u szczurów

Niniejsze streszczenie opisuje nowatorską metodę oceny rozwoju neurotoksyczności u pacjentów poddawanych chemioterapii. Podczas gdy konwencjonalne metody oceny mają ograniczone możliwości wykrywania wczesnych zmian w funkcji nerwów, techniki badania pobudliwości nerwów umożliwiają wczesną identyfikację pacjentów zagrożonych ciężką neurotoksycznością oraz dostarczają wiedzy na temat patofizjologii.

Ocena pobudliwości nerwów w neurotoksyczności indukowanej chemioterapią

Transport retrogradny barwnika fluorescencyjnego pozwala na oznakowanie subpopulacji neuronów na podstawie projekcji anatomicznej. Oznakowane aksony mogą być celowane wizualnie in vivo, co umożliwia rejestrację pozakomórkową z zidentyfikowanych aksonów. Technika ta ułatwia rejestrację w przypadkach, gdy neurony nie mogą zostać oznakowane poprzez manipulacje genetyczne lub gdy ich izolacja za pomocą „ślepych” metod in vivo jest utrudniona.

Retrogradne znakowanie fluorescencyjne umożliwia ukierunkowaną zewnątrzkomórkową rejestrację pojedynczych jednostek z zidentyfikowanych neuronów in vivo

Poznaj metodę oceny neurotoksyczności u dorosłych Danio rerio przy użyciu baterii testów behawioralnych w jednym zbiorniku. Protokół umożliwia badanie wpływu chemikaliów na zachowanie i mechanizmy nerwowe.

Ocena neurotoksyczności u dorosłych Danio rerio przy użyciu baterii testów behawioralnych w jednym zbiorniku

Przeglądaj więcej filmów