穿梭盒测定作为使用成人斑马鱼进行学习和记忆研究认知评估的关联学习工具
Summary
学习和记忆是研究发育、疾病依赖或环境诱发的认知障碍的有力指标。大多数认知评估都需要专门的设备和广泛的时间承诺。然而，穿梭箱检测是一种关联学习工具，利用传统的凝胶盒快速可靠的评估成人斑马鱼认知。
Abstract
认知缺陷，包括学习和记忆受损，是各种发育和年龄相关的神经退行性疾病和创伤性脑损伤（TBI）的主要症状。斑马鱼是一个重要的神经科学模型，由于它们在发育过程中的透明度和神经创伤后强大的再生能力。虽然斑马鱼存在各种认知测试，但大多数认知评估都是快速检查非关联性学习的。同时，关联学习分析通常需要多日或数周。在这里，我们描述了一个快速的关联学习测试，它利用了不利的刺激（电击），并且需要最少的准备时间。这里介绍的穿梭箱检测简单，非常适合新手调查员，并且需要最少的设备。我们证明，在TBI之后，这个穿梭盒测试可以重复评估认知缺陷和从年轻到老斑马鱼的恢复。此外，检测适应性强，可检查即时或延迟内存。我们证明，单个 TBI 和重复的 TBI 事件都会对学习和即时记忆产生负面影响，但不会延迟记忆。因此，我们的结论是，穿梭盒检测可重复跟踪认知障碍的进展和恢复。
Introduction
学习和记忆经常被用作认知障碍的指标，这些障碍是由于衰老、神经退行性疾病或损伤造成的。创伤性脑损伤 （TBIs） 是导致认知缺陷的最常见损伤。TBI越来越受到关注，因为它们与几个神经退行性疾病有关，如前脑痴呆症和帕金森病1，2。此外，在一些TBI患者中观察到的β-淀粉样蛋白聚合增加表明，它可能也与阿尔茨海默病3，4的发展有关。TBI通常是钝力创伤的结果，跨越一系列的分离5，轻度脑损伤（miTBI）是最常见的。然而，miTBI往往没有报告和误诊，因为它们只导致轻微的认知障碍很短的时间，受伤的人通常完全恢复6。相比之下，反复发生的miTBI事件越来越受到关注，因为它在年轻人和中年人中非常普遍，可以随着时间的推移积累7，会损害认知发展，并加剧神经退行性疾病1，2，3，4，5，类似于经历中度或重度TBI8的人。
斑马鱼（Danio rerio）是探索神经科学中各种主题的有用模型，包括在整个中枢神经系统9、10、11、12、13中重建丢失或受损神经元的能力。神经再生也表现在脑脊膜中，它包含在正交内区域的原型。这个神经解剖区域类似于海马，可能是在鱼类和人类14，15，16的短时间记忆的认知所必需的。此外，斑马鱼的行为已被广泛的特点和编目17。学习已经通过各种技术，包括习惯到惊人的反应18，它可以代表一种快速形式的非关联学习时，执行短块和注意快速衰变时间19。更复杂的关联学习测试，如T盒，加迷宫，和视觉歧视20，21使用，但往往很费时，需要几天或几周的准备，并依靠浅滩或积极的强化。在这里，我们描述了一个快速的范式来评估关联学习以及即时或延迟记忆。这种穿梭盒检测使用逆向刺激和负强化调理来评估钝力TBI之后的认知缺陷和恢复。我们证明，未受损的控制成年斑马鱼（8-24个月）可重复学习避免在航天飞机箱中的20个试验（<20分钟的评估）内闯红灯，观察者之间高度一致。此外，使用穿梭盒，我们证明成人（8-24 个月大）的学习和记忆能力是一致的，并且对于在不同的 TBI 分离或重复 TBI 之间具有显著障碍的怀疑认知是有用的。此外，这种方法可以迅速用作衡量标准，以跟踪影响成人斑马鱼认知维持或恢复的药物干预措施的各种疾病进展或疗效。
在这里，我们提供了快速认知评估的教学概述，可以检查复杂的关联学习（第1节）和记忆在即时和延迟记忆方面。此范式提供了对学习的关联认知任务的短期和长期记忆的评估（第 2 节）。
Protocol
Representative Results
Discussion
认知障碍会对生活质量产生显著和负面影响。由于整个人群的能见度和脑震荡和创伤性脑损伤的发生增加，了解它们如何导致认知障碍以及如何将损害降到最低或逆转非常重要。由于这些原因，可以测试认知衰退的模型生物在这些研究中起着至关重要的作用。长期以来，啮齿动物一直是研究神经行为和认知的主要模型，然而，斑马鱼已成为一个有用的模型，具有许多不同的行为，以调查一系列发?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
作者要感谢海德实验室成员的深思熟虑的讨论和弗雷曼生命科学中心斑马鱼护理和饲养的技术人员。这项工作得到了圣母大学斑马鱼研究中心、圣母大学干细胞和再生医学中心以及国家眼科研究所NIH R01-EY018417（DRH）、国家科学基金会研究生研究奖学金计划（JTH）、圣母大学LTC尼尔·海兰研究金（JTH） 的资助。 自由奖学金（JTH）和帕特·蒂尔曼奖学金（JTH）的哨兵。图1用 BioRender.com 制作的。
Materials
| Flashlight | Ultrafire | 9145 | |
| Instant Ocean | Instant Ocean | SS15-10 | |
| Large DNA Gel Box | Fisher Scientific | FB-SB-1316 | Shuttle Box |
| Power Supply | Fisher Scientific | FB-105 |
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