Рыбки данио-рерио обладают рядом биологических и поведенческих характеристик, что делает их очень привлекательным организмом для исследований, связанных с генами, окружающей средой и поведением 5,19. Этот протокол дает конечному пользователю относительно простое руководство по анализу социального поведения, множество способов количественного измерения социального поведения и может связать поведенческие реакции отдельных рыб с такими методами лечения, как воздействие этанола в эмбрионах, генетические мутации или другие фармакологические вещества.
Чтобы оценить социальное поведение взрослых рыбок данио, тщательно следуйте этому протоколу в сочетании с руководством пользователя выбранного программного обеспечения для слежения. Чтобы построить испытательную арену, нужен просто бак объемом 37 л с крышкой и подсветкой, гофрированный пластик, два бака поменьше для социального стимула и камера; Большинство из этих товаров можно приобрести в зоомагазинах и в любом крупном розничном магазине. Когда одна рыбка данио преподносится группе рыбок данио-рерио, естественное поведение одной рыбки данио заключается в уменьшении расстояния до группы при одновременном увеличении времени, проводимого в непосредственной близости от группы19, что называется реакцией стаи19. Реакция стаи представляет собой социальное поведение, которое можно охарактеризовать двумя способами: во-первых, когда социальный стимул виден, измеряется расстояние между социальным стимулом и одной рыбой, а во-вторых, измеряется время, проведенное в зоне, ближайшей к социальному стимулу, когда он виден. Возможность количественно оценить время, которое рыбки данио рерио проводят в зоне 5 см, когда виден социальный стимул, является убедительным доказательством социальной реакции, учитывая, что эти рыбы в среднем имеют длину около 4 см.
Разделение аквариума 50 см на участки по 10 5 см помогает в статистическом анализе, потому что вероятность того, что испытуемая рыба находится в любой зоне, одинакова. На первый взгляд, наличие двух показателей для одного и того же результата кажется излишним. Тем не менее, избыточность может обеспечить проверку. Кроме того, измерения расстояния и продолжительности во время привыкания могут быть использованы для определения того, влияет ли лечение на зрение или движение. В этом протоколе используется коммерчески доступное программное обеспечение для автоматизированного слежения13,18, но он поддается другим системам слежения или даже ручному слежению обученным наблюдателем.
Независимо от используемого программного обеспечения для отслеживания, необходимо предпринять критически важные шаги для оптимизации отслеживания. Во-первых, выберите фон, который обеспечивает значительный контраст по сравнению с записываемой рыбой. Дикие данио-рерио имеют горизонтальные полосы золотистого и синегоцвета 20; Они также имеют мозаику из желтых ксантофор, серебристых или голубых иридофоров и черных меланофоров20. Так, при характеристике поведения рыб дикого типа АВ используют белый фон 12,13,17, с другой — при характеристике социального поведения рыбок данио-рерио, у которых отсутствует пигмент, используют черный фон17. Во-вторых, убедитесь, что есть достаточное освещение для отслеживания подопытных рыб. Если арен слежения несколько, убедитесь, что освещение между аренами одинаково. Еще одним важным шагом является обеспечение того, чтобы уровень воды в аквариуме объемом 37 литров соответствовал уровню воды в резервуарах объемом 1,4 литра, чтобы гарантировать, что испытуемые рыбы не смогут плавать в местах, где нет социальных стимулов. Кроме того, убедитесь, что бак объемом 1,4 л находится в кадре, при записи видео; Это обеспечит резервную копию на случай, если потребуется ручное кодирование данных или потребуется проверка стимульной стороны.
Типичными проблемами в протоколе являются неправильное отслеживание объекта, недостаточный период привыкания и короткая временная задержка при преодолении непрозрачных барьеров при создании нескольких арен. Чтобы избежать неправильного отслеживания объекта, убедитесь, что существует достаточный контраст между рыбой и фоном, как упоминалось ранее, и следуйте рекомендациям программного обеспечения. Кроме того, если программное обеспечение пользователя позволяет инфракрасное слежение, это может уменьшить проблемы, связанные с контрастностью. Хотя 10 минут может показаться долгим временем для периода привыкания, наша неопубликованная работа предполагает, что сокращение времени привыкания негативно влияет на протокол. Наконец, если непрозрачный барьер между баками объемом 37 л и 1,4 л тянется вручную и если установлено несколько арен, все барьеры не могут быть вытянуты точно одновременно, если только несколько человек не тянут барьеры. В качестве альтернативы, если анализ проводит только один человек, то следует принять меры по уравновешиванию того, какие барьеры на арене будут удалены в первую очередь.
Несмотря на то, что протокол прост, стоимость программного обеспечения для отслеживания и дополнительное время, необходимое для индивидуальной характеристики рыбы, являются потенциальными ловушками. В этом протоколе использовалось коммерчески доступное программное обеспечение для отслеживания поведения экспериментальных рыб, что позволяет избежать предвзятости наблюдателя и увеличить пропускную способность за счет создания нескольких арен и, таким образом, регистрации нескольких рыб. Несмотря на то, что в этом протоколе использовалось коммерческое программное обеспечение, доступно и другое программное обеспечение для слежения, в том числе бесплатное. Использование этого протокола с отслеживанием по выбору конечного пользователя позволит воспроизвести социальный анализ. В этом протоколе характеризовалось поведение отдельной рыбы; Другие сосредоточились на изучении групп рыбок данио14 , что является одним из способов устранения потенциальной ловушки характеристики одной рыбы за раз. В качестве альтернативы, как упоминалось ранее, одновременное использование нескольких испытательных арен может увеличить пропускную способность, сохраняя при этом возможность присвоения поведенческого профиля отдельной рыбе. Поддержание способности коррелировать поведенческий профиль отдельной рыбы важно, потому что это дает исследователю возможность искать изменчивость в пределах группы лечения. Несмотря на то, что воздействие этанола на эмбрионы использовалось в качестве независимой переменной в репрезентативных данных, будущие применения метода, описанного в настоящем протоколе, не ограничиваются простой характеристикой влияния воздействия этанола на эмбриональное поведение в обществе. Например, можно определить влияние генетических мутаций21 или других фармакологических методовлечения 22 на социальное поведение. Кроме того, помимо воздействия этанола на эмбрионы, будущие работы могут охарактеризовать влияние других тератогенов на социальное поведение. Таким образом, текущий протокол полезен для любого исследователя, заинтересованного в понимании того, как гены и/или окружающая среда влияют на социальное поведение.