Поведенческая задача «Выбор трех камер» с использованием рыбок данио в качестве модельной системы

Показано, что трехкамерная задача выбора, разработанная для грызунов, может быть адаптирована для оценки приобретения и обращения вспять обучения визуальной дискриминации у рыбок данио. Наша поведенческая камера предназначена для оценки когнитивных функций. После приобретения рыбки данио запоминают задачу восемь недель спустя, что делает ее пригодной для исследований с мутантами рыбок данио и / или после воздействия наркотиков.

Продемонстрировать процедуру будет доктор Кэсси Роу, формальный докторант из Лаборатории Коннотона. Чтобы подготовить трехкамерную выборную испытательную камеру, закрепите алюминиевый U-образный канал к внутренним стеклянным стенкам аквариума размером 40 литров 50 на 30 на 30 кубических сантиметров, чтобы разделить аквариум на три камеры с центральной камерой размером 10 на 30 кубических центральных сантиметров. Затем укладывают непрозрачные разделители высотой 10 сантиметров, построенные из серых листов ПВХ, в обе стороны алюминиевых каналов.

Для каждой задачи дискриминации используйте крючковую и петлевую ленту, чтобы поместить отдельные бежевые, черные или белые войлочные детали на внешнюю заднюю, боковую и нижнюю части выбранных камер. В качестве награды поместите четырех взрослых рыбок данио, которые в противном случае не будут использоваться в исследовании, в небольшой прозрачный резервуар в дальнем заднем углу каждой камеры выбора, чтобы создать группу конспецифичных. Для групповой акклиматизации в течение каждого из трех дней прикрепите бежевый фон к внешней стороне обоих отсеков выбора и погрузите живой отмельной резервуар в каждый из отсеков, затем добавьте пять-шесть рыбок данио в центральную стартовую камеру с открытыми раздвижными дверями и позвольте рыбе свободно бродить в течение 30 минут.

Экспериментальная рыбка данио должна иметь возможность взаимодействовать и общаться с мелкой рыбой через аквариум в качестве награды после пересечения в любом отсеке выбора во время аккламации. Считается, что рыба вошла в одну из боковых камер, когда все ее тело входит в камеру. Для индивидуальной акклиматизации, после настройки камеры таким же образом, поместите особую рыбку данио в центральную стартовую камеру с закрытыми раздвижными дверями.

Через две минуты откройте обе двери одновременно и убедитесь, что первая заплывет из центральной камеры через любую дверь в общей сложности 10 раз за 30 минут. Вознаграждайте рыбу каждый раз, когда она входит в одну из боковых камер. После завершения акклиматизации поместите белый войлок наружу одного отсека выбора и черный войлок наружу другого отсека выбора и поместите награду за мелководье только в одном из выбранных отсеков.

Это становится вознаграждаемой стороной. Чтобы начать приобретение, поместите одну подопытную рыбу в стартовую камеру с закрытыми отсеками выбора. После двухминутной акклиматизации одновременно откройте обе двери и запустите секундомер, чтобы оценить задержку выбора.

Чтобы обозначить реакцию выбора, когда рыба делает выбор, войдя в один из боковых отсеков, остановите таймер. Если рыба правильно выбирает предпочтительную сторону, немедленно закройте дверь между центральной камерой в этой стороне, чтобы ограничить рыбу предпочтительной стороной в течение одной минуты, чтобы позволить первой быть вознагражденной взаимодействием с мелководьем. Оценьте это испытание как C для правильного.

Если рыба проплывает через неправильную дверь, используйте сеть, чтобы аккуратно перенести рыбу обратно в центральную камеру, закройте обе двери и засчижите испытание как неправильное. Если рыба не принимает решения в течение двух минут после открытия дверей, переместите рыбу в правильную сторону в течение одной минуты и засчилите испытание как M для маркировки. После того, как рыба была возвращена в центральную камеру, подождите одну минуту, прежде чем выполнять задачу снова.

После того, как каждая рыба завершила восемь испытаний по приобретению, классифицируйте рыб, которые успешно выбрали правильную сторону аквариума, по крайней мере, в шесть из восьми раз более высокопроизводительных, а рыбу, которая не соответствует этому критерию, как низкопроизводительную. После идентификации разместите высоко- и низкопроизводительных рыб отдельно. Когда рыба продемонстрирует способность решать простую задачу различения, прикрепите черно-белый войлок к тем же сторонам камер выбора, что и для задачи приобретения, и погрузь мелководный резервуар в дальний задний угол стороны, противоположный ранее вознагражденной камере выбора.

Протестируйте рыбу индивидуально, как показано на демонстрации. Поскольку вознаграждаемая сторона меняется на противоположную по сравнению с задачей приобретения, задача на разворот оценивает, может ли рыба узнать, где находится награда, независимо от цвета фона. Когда в общей сложности восемь испытаний были завершены в течение трех последовательных дней лечения, сообщите результаты экспериментов как средние значения группы для каждого блока двух испытаний в каждый из трех дней разворота, сохраняя данные для высоко- и низкопроизводительных рыб отдельно, чтобы определить, показывают ли две группы тот же уровень производительности во время разворота, что и во время приобретения.

После трех дней обучения экспериментальным животным, подготовленным с использованием мелкой награды, потребуется в среднем 125 секунд, чтобы прийти к своему первому решению, и в среднем 725 секунд, чтобы выполнить всю индивидуальную задачу акклиматизации. Во время акклиматизации не наблюдается существенных побочных предпочтений, а количество исключенных рыб минимально по сравнению с другими ранее протестированными типами вознаграждений. На этапе приобретения количество высокопроизводительных животных увеличивается ежедневно, причем в третий день приобретения наблюдается больше высокопроизводительной рыбы по сравнению с первой.

Первоначальная задержка выбора для всех рыб уменьшается в течение трех дней приобретения, что указывает на улучшение производительности с каждым днем приобретения. Такая же тенденция наблюдается, когда рассматривается только высокоэффективная группа рыб. Как показано в этом анализе коэффициента дискриминации, все рыбы к концу приобретения работают выше шансов, что указывает на то, что рыба научилась задаче дискриминации.

После приобретения дискриминационного обучения, рыбы демонстрируют сильное обратное поведение и повышенную дискриминацию в течение трехдневного периода обучения. Парадигма трехкамерного выбора также может быть применена к исследованию осложнений заболевания. Например, в этом анализе оценивалась акклиматизации и приобретение гипергликемических рыбок данио.

Эта задача обеспечивает надежный анализ, который может быть применен к различным исследованиям, изучающим поведенчески связанные заболевания, такие как гипергликемические осложнения диабета, болезни Альцгеймера и деменции.