A Tarefa Comportamental de Escolha de Três Câmaras usando zebrafish como um sistema modelo

Mostramos que uma tarefa de escolha de três câmaras desenvolvida para roedores pode ser adaptada para avaliar a aquisição e reversão do aprendizado de discriminação visual em zebrafish. Nossa câmara comportamental foi projetada para avaliar o desempenho cognitivo. Uma vez adquiridos, os zebrafish lembram-se da tarefa oito semanas depois, tornando-a adequada para estudos com mutantes de zebrafish e/ou após a exposição a drogas.

Demonstrando o procedimento será a Dra. Para preparar uma câmara de teste de três câmaras, fixar um canal em forma de U de alumínio para as paredes de vidro interior de um aquário de 40 litros 50 por 30 por 30 centímetros cúbicos para separar o aquário em três câmaras com a câmara central medindo 10 por 30 por 30 centímetros centrais cúbicos. Em seguida, coloque divisórias opacas de 10 centímetros de altura construídas a partir de folhas de PVC cinzas em ambos os lados dos canais de alumínio.

Para cada tarefa de discriminação, use fita adesiva e fita de loop para colocar peças de feltro bege, preto ou branco individuais nas costas, laterais e inferiores das câmaras de escolha. Como recompensa, coloque quatro zebrafish adultos que de outra forma não serão usados no estudo em um pequeno tanque claro no canto de trás de cada câmara de escolha para criar um grupo de conespecíficos. Para aclimatação em grupo para cada um dos três dias, conecte o fundo bege ao exterior de ambos os compartimentos de escolha e submerse um tanque de cardião vivo em cada um dos compartimentos, em seguida, adicione cinco a seis zebrafish à câmara de partida central com as duas portas deslizantes abertas e deixe o peixe vagar livremente por 30 minutos.

O zebrafish experimental deve ser capaz de interagir e socializar com o peixe cardume através do tanque como recompensa depois de atravessar para qualquer compartimento de escolha durante a aclamação. Acredita-se que um peixe tenha entrado em uma das câmaras laterais quando seu corpo inteiro entra na câmara. Para aclimatação individual, após a instalação da câmara da mesma forma, coloque um zebrafish individual na câmara de partida central com as portas deslizantes fechadas.

Após dois minutos, abra as duas portas simultaneamente e certifique-se de que o primeiro nada da câmara central através de qualquer porta um total de 10 vezes em 30 minutos. Recompense o peixe cada vez que ele entrar em uma das câmaras laterais. Após completar a aclimatação, coloque uma peça de feltro branco na parte externa de um compartimento de escolha e uma peça de feltro preto para o lado de fora do compartimento de outra escolha e coloque uma recompensa de cardume apenas em um dos compartimentos de escolha.

Este se torna o lado recompensado. Para começar a aquisição, coloque um único peixe experimental na câmara inicial com os compartimentos de escolha fechados. Após uma aclimatação de dois minutos, abra simultaneamente as duas portas e inicie um cronômetro para avaliar a latência da escolha.

Para indicar a resposta de escolha, quando o peixe fizer uma escolha entrando em um dos compartimentos laterais, pare o temporizador. Se o peixe selecionar corretamente o lado preferido, feche imediatamente a porta entre a câmara central desse lado para restringir o peixe ao lado preferido por um minuto para permitir que o primeiro seja recompensado interagindo com o tanque de cardumes. Marque este teste como C para corrigir.

Se o peixe nadar pela porta incorreta, use uma rede para transferir suavemente o peixe de volta para a câmara central, feche ambas as portas e marque o teste como eu por incorreto. Se o peixe não tomar uma decisão dentro de dois minutos após as portas serem abertas, mova o peixe para o lado correto por um minuto e marque o teste como M para marcado. Uma vez que o peixe tenha sido devolvido à câmara central, espere um minuto antes de realizar a tarefa novamente.

Após cada peixe ter concluído oito ensaios de aquisição, categorize peixes que selecionaram com sucesso o lado correto do tanque pelo menos seis das oito vezes mais alto desempenho e o peixe que não atende a esse critério como de baixo desempenho. Uma vez identificado, abriga o peixe de alto e baixo desempenho separadamente. Quando os peixes demonstraram a capacidade de resolver uma simples tarefa de discriminação, anexar o feltro preto e branco aos mesmos lados das câmaras de escolha quanto à tarefa de aquisição e submergir o tanque de cardum no canto traseiro do lado oposto ao da câmara de escolha anteriormente recompensada.

Teste os peixes individualmente como demonstrado. Como o lado recompensado é invertido em comparação com a tarefa de aquisição, a tarefa de reversão avalia se o peixe pode saber onde a recompensa está localizada independentemente da cor do fundo. Quando um total de oito ensaios tiverem sido concluídos para os três dias consecutivos de tratamento, informe os resultados dos experimentos como médias de grupo para cada bloco de dois ensaios em cada um dos três dias de reversão, mantendo os dados para peixes de alto e baixo desempenho separados para determinar se os dois grupos apresentam o mesmo nível de desempenho durante a reversão como fizeram durante a aquisição.

Após três dias de treinamento, animais experimentais condicionados usando uma recompensa baseada em cardum levam em média 125 segundos para chegar à primeira decisão e uma média de 725 segundos para completar toda a tarefa de aclimatação individual. Não é observada nenhuma preferência lateral significativa durante a aclimatação e o número de peixes excluídos é mínimo em comparação com outros tipos de recompensa testados anteriormente. Durante a fase de aquisição, o número de animais de alto desempenho aumenta diariamente com peixes de alto desempenho observados no terceiro dia de aquisição em comparação com o primeiro dia.

A latência de escolha inicial para todos os peixes diminui ao longo dos três dias de aquisição, indicando um melhor desempenho a cada dia de aquisição. A mesma tendência é observada quando apenas o grupo de peixes de alto desempenho é considerado. Como mostrado nesta análise de razão de discriminação, todos os peixes têm desempenho acima do acaso ao final da aquisição, indicando que os peixes aprenderam a tarefa de discriminação.

Após a aquisição da aprendizagem por discriminação, os peixes demonstram forte comportamento de reversão e aumento da discriminação durante os três dias de aprendizagem. O paradigma de escolha de três câmaras também pode ser aplicado ao exame de complicações da doença. Por exemplo, nesta análise, foram avaliadas a aclimatação e aquisição de zebrafish hiperglicêmicos.

Esta tarefa fornece um ensaio robusto que pode ser aplicado a vários estudos que examinam doenças ligadas comportamentalmente, como complicações hiperglicêmicas de diabetes, Alzheimer e demência.