ゼブラフィッシュをモデルシステムとして用いた3部屋選択行動課題
Summary
認知能力を評価するために設計された行動室を提示します。ゼブラフィッシュは、一度取得すると、8週間後にタスクを覚えていることを示すデータを提供します。我々はまた、高血糖ゼブラフィッシュが認知能力を変化させたことを示し、このパラダイムが認知と記憶を評価する研究に適用されることを示す。
Abstract
神経変性疾患は、年齢依存性、衰弱性、不治の病です。最近の報告はまた、メモリや認知障害の変化と高血糖を相関しています。.私たちは、高血糖ゼブラフィッシュで使用するためにげっ歯類と同様の3チャンバー選択認知タスクを変更し、開発しました。試験室は、中央に位置する開始室と両側の2つの選択肢コンパートメントで構成され、報酬として使用される固有の浅瀬が使用されます。私たちは、取得したら、ゼブラフィッシュが少なくとも8週間後にタスクを覚えていることを示すデータを提供します。我々のデータは、ゼブラフィッシュがこの報酬に強く反応することを示し、我々は治療の4週間後に高血糖魚の認知障害を同定した。この行動アッセイは、認知および記憶に関連する他の研究にも適用可能である。
Introduction
神経変性疾患は、年齢依存性、衰弱性、不治の病です。これらの疾患は有病率の増加に伴い、新しい治療戦略を改善し、開発する緊急の必要性をもたらしている。各疾患の発症と提示は、言語、運動、自律神経脳領域に影響を与えるものもあれば、学習障害や記憶喪失を引き起こすものもあるので、ユニークです。最も顕著なのは、認知障害および/または障害は、すべての神経変性疾患2で最も一般的な合併症である。これらの神経変性疾患に関与する根本的なメカニズムに光を当てることを期待して、多くの異なるモデルシステム(げっ歯類やヒトなどの高次脊椎動物への ショウジョウバエ への単細胞生物を含む)の使用が採用されている。しかし、神経変性疾患の大半は不治のままです。
環境への一定の変化は適応を必要とするので、学習と記憶は生物の間で非常に保存されたプロセスである3.認知およびシナプス可塑性の両方の障害は、いくつかのげっ歯類モデルで実証されています。具体的には、十分に確立された行動アッセイは、様々な障害誘発性疾患および障害に続く認知変化を評価するために連想学習を使用する4。さらに, コントラスト差別の逆転は、高次学習と記憶機能を伴うので認知障害を評価します, 逆転は、以前に学習した関連の阻害に依存します.広く使用されている3部屋選択タスクは、中枢神経系5、6の学習および記憶経路における可能な赤字を解明する。近年、幼虫から7歳、8歳までの年代に対していくつかのパラダイムが開発され、ゼブラフィッシュ(Danio rerio)などの哺乳類以外のモデルが含まれるように拡大しています。
ゼブラフィッシュは、行動技術と認知障害の評価に有利である複雑さとシンプルさのバランスを提供します。第一に、ゼブラフィッシュは、その小さなサイズと多産の生殖特性を考えると、ハイスループットの行動スクリーニングに適しています。第二に、ゼブラフィッシュは、同様の神経マーカーと細胞型7を有する哺乳類海馬に類似した構造、横パリウムを有する。ゼブラフィッシュはまた、空間情報9を取得して記憶することができ、人間のように、日当り10です。したがって、ゼブラフィッシュが頻度の増加に伴い神経変性疾患のモデルとして使用されていることは驚くべきことではありません。しかし、適切な行動アッセイがないことにより、ゼブラフィッシュモデルを認知評価に適用することが困難になっています。ゼブラフィッシュ特異的行動アッセイを用いた公開された研究には、連想学習タスク11、不安行動12、記憶13、物体認識14、および条件付き場所優先15、16、17、18、19が含まれる。ゼブラフィッシュの行動アッセイに関しては多くの進展があったが、げっ歯類の認知機能のいくつかのテストの対応は、ゼブラフィッシュ18で使用するためにまだ開発されていない。
私たちの研究室からの以前の研究に基づいて、私たちは報酬として社会的相互作用を使用してげっ歯類で使用される3つの部屋の選択タスクに基づいてゼブラフィッシュの認知タスクをモデル化/開発しました。さらに、行動課題の連想学習の側面を拡大し、認知障害を評価するためのこの行動タスクをさらに発展させることを期待して、対照的な差別の逆転を取り入れた。これにより、差別学習の最初の獲得と、その後の逆転段階での学習の阻害の両方を調べることができ、現在の研究では、この手順が4〜8週間のグルコース浸漬後のゼブラフィッシュの認知機能を評価するための信頼できる方法を提供したことを実証した。
Protocol
Representative Results
Discussion
過去15年間24年にゼブラフィッシュを用いて行われた神経科学研究の量と多様性は大きく伸びていますが、哺乳類モデルシステム11,25,26と比較して行動アッセイがこの種に欠けている。ここでは、げっ歯類と共に使用するために開発された3つのチャンバー選択タスクを、ゼブラフィッシュにおける視覚差?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
私たちは、ゼブラフィッシュモデルとジェレミー・ポポウィッツとアリソン・マークにげっ歯類の3室の選択パラダイムを適応させる彼女の助け、行動収集日の支援、ランニングトライアルの支援、動物ケア、タンクのセットアップに対する彼女の支援に対するサブリナ・ジョーンズに感謝します。3室選択タンクの設計と建設に協力してくれたジェームズ・M・フォーベ(機械エンジニア)にも感謝します。
資金:VPCとTLDは、アメリカン大学芸術科学大学から共同教員研究支援助成金(FRSG)を受け取りました。CJRは、アメリカン大学芸術科学大学大学院学生支援センターの支援を受けました。
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