वयस्क ज़ेब्राफ़िश का उपयोग करके सीखने और मेमोरी अध्ययन में संज्ञानात्मक मूल्यांकन के लिए एक साहचर्य लर्निंग टूल के रूप में शटल बॉक्स परख
Summary
सीखना और स्मृति या तो विकास, रोग पर निर्भर, या पर्यावरण की दृष्टि से प्रेरित संज्ञानात्मक हानि का अध्ययन करने में शक्तिशाली मैट्रिक्स हैं । अधिकांश संज्ञानात्मक आकलन के लिए विशेष उपकरण और व्यापक समय प्रतिबद्धताओं की आवश्यकता होती है। हालांकि, शटल बॉक्स परख एक साहचर्य सीखने का उपकरण है जो वयस्क जेब्राफिश अनुभूति के तेजी से और विश्वसनीय मूल्यांकन के लिए एक पारंपरिक जेल बॉक्स का उपयोग करता है।
Abstract
बिगड़ा सीखने और स्मृति सहित संज्ञानात्मक घाटे, विभिन्न विकासात्मक और उम्र से संबंधित न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों और दर्दनाक मस्तिष्क चोट (टीबीआई) का एक प्राथमिक लक्षण हैं । न्यूरोट्रॉमा के बाद विकास और मजबूत पुनर्योजी क्षमताओं के दौरान उनकी पारदर्शिता के कारण जेब्राफिश एक महत्वपूर्ण तंत्रिका विज्ञान मॉडल है। जबकि जेब्राफिश में विभिन्न संज्ञानात्मक परीक्षण मौजूद हैं, अधिकांश संज्ञानात्मक आकलन जो तेजी से गैर-साहचर्य सीखने की जांच कर रहे हैं। एक ही समय में, साहचर्य सीखने परख अक्सर कई दिनों या हफ्तों की आवश्यकता होती है । यहां, हम एक तेजी से साहचर्य-अधिगम परीक्षण का वर्णन करते हैं जो प्रतिकूल उत्तेजना (इलेक्ट्रिक शॉक) का उपयोग करता है और न्यूनतम तैयारी समय की आवश्यकता होती है। शटल बॉक्स परख, यहां प्रस्तुत, सरल, नौसिखिया जांचकर्ताओं के लिए आदर्श है, और न्यूनतम उपकरणों की आवश्यकता है । हम प्रदर्शित करते हैं कि, टीबीआई के बाद, यह शटल बॉक्स परीक्षण पुन: संज्ञानात्मक घाटे और युवा से पुराने जेब्राफिश तक वसूली का आकलन करता है। इसके अतिरिक्त, परख या तो तत्काल या देरी स्मृति की जांच करने के लिए अनुकूलनीय है । हम प्रदर्शित करते हैं कि एक टीबीआई और दोहराए गए टीबीआई दोनों घटनाएं सीखने और तत्काल स्मृति को नकारात्मक रूप से प्रभावित करते हैं लेकिन स्मृति में देरी नहीं करते हैं। इसलिए, हम यह निष्कर्ष निकालते हैं कि शटल बॉक्स परख पुन: संज्ञानात्मक हानि की प्रगति और वसूली को ट्रैक करता है।
Introduction
सीखना और स्मृति नियमित रूप से संज्ञानात्मक हानि के मैट्रिक्स के रूप में उपयोग किया जाता है, जो उम्र बढ़ने, न्यूरोडीजेनेरेटिव रोग, या चोट के कारण होता है। दर्दनाक मस्तिष्क चोटों (TBIs) सबसे आम चोट है कि संज्ञानात्मक घाटे में परिणाम हैं । टीबीआई कई न्यूरोडीजेनेरेटिव विकारों, जैसे फ्रंटोटेम्पोरल डिमेंशिया और पार्किंसंस रोग1,2के साथ उनके सहयोग के कारण बढ़ती चिंता का विषय है। इसके अलावा, कुछ टीबीआई रोगियों में देखे गए बीटा-एमिलॉयड एकत्रीकरण में वृद्धि का सुझाव है कि यह अल्जाइमर रोग3,4के विकास से भी जुड़ा हो सकता है। टीबीआई अक्सर कुंद-बल आघात का परिणाम होता है और हल्के मस्तिष्क चोटों (एमआईटीबीआई) के साथ5गंभीरता की एक श्रृंखला का परिणाम होता है। हालांकि, miTBIs अक्सर असूचित और गलत निदान कर रहे हैं क्योंकि वे केवल एक छोटी अवधि के लिए मामूली संज्ञानात्मक हानि में परिणाम है, और घायल व्यक्तियों को आम तौर पर पूरी तरह से6ठीक हो । इसके विपरीत, बार-बार मिटीबीआई की घटनाएं चिंता का विषय रही हैं क्योंकि यह युवा और मध्यम आयु वर्ग के वयस्कों में अत्यधिक प्रचलित है, समय7के साथ जमा हो सकती है, संज्ञानात्मक विकास को बढ़ा सकती है, और न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों को बढ़ा सकती है1,2,3,4,5,उन व्यक्तियों के समान जो या तो मध्यम या गंभीर टीबीआई8का अनुभव करते हैं।
जेब्राफिश(डैनियो रेरियो)न्यूरोसाइंस में विभिन्न विषयों की खोज के लिए एक उपयोगी मॉडल है, जिसमें केंद्रीय तंत्रिका तंत्र9,10, 11, 12,13में खोए या क्षतिग्रस्त न्यूरॉन्स को पुनर्जीवित करने की क्षमता शामिल है। टेलेंसेफेलन में तंत्रिका उत्थान का भी प्रदर्शन किया गया था, जिसमें पृष्ठीय-भीतरी क्षेत्र में आर्किपल्लीम शामिल है। यह न्यूरोएनाटॉमिकल क्षेत्र हिप्पोकैम्पस के अनुरूप है और 14 , 15,16मनुष्यों में मछली में अनुभूति और कम समय की स्मृति के लिए आवश्यक है। इसके अलावा, ज़ेब्राफिश व्यवहार को बड़े पैमाने पर विशेषता और सूचीबद्ध किया गया है17। सीखने का अध्ययन विभिन्न तकनीकों के माध्यम से किया गया है, जिसमें चौंक प्रतिक्रिया18की आदत शामिल है, जो छोटे ब्लॉकों में प्रदर्शन करते समय और तेजी से क्षय समय19पर ध्यान देने के साथ गैर-संघीय सीखने के तेजी से रूप का प्रतिनिधित्व कर सकता है। इस तरह के टी बक्से, प्लस mazes, और दृश्य भेदभाव20, 21के रूप में साहचर्य सीखने के अधिक जटिल परीक्षणों का उपयोग कियाजाता है,लेकिन अक्सर समय लेने वाली हैं, दिन या तैयारी के सप्ताह की आवश्यकता होती है, और shoaling या सकारात्मक सुदृढीकरण पर भरोसा करते हैं । यहां, हम एक तेजी से प्रतिमान का वर्णन करने के लिए दोनों साहचर्य सीखने और या तो तत्काल या देरी स्मृति का आकलन । यह शटल बॉक्स परख कुंद बल टीबीआई के बाद संज्ञानात्मक घाटे और वसूली का आकलन करने के लिए एक विरोधी उत्तेजना और नकारात्मक सुदृढीकरण कंडीशनिंग का उपयोग करता है । हम प्रदर्शित करते हैं कि अक्षतिग्रस्त नियंत्रण वयस्क ज़ेब्राफ़िश (8-24 महीने) पुन: उत्पन्न रूप से शटल बॉक्स में 20 परीक्षणों (<20 मिनट के मूल्यांकन के भीतर लाल बत्ती से बचने के लिए सीखते हैं, पर्यवेक्षकों में उच्च स्तर की निरंतरता के साथ। इसके अतिरिक्त, शटल बॉक्स का उपयोग करके हम प्रदर्शित करते हैं कि वयस्क (8-24 महीने पुराने) में सीखने और स्मृति क्षमताएं सुसंगत हैं और या तो अलग टीबीआई गंभीरता या दोहराई गई टीबीआई के बीच महत्वपूर्ण हानि के साथ अनुभूति के लिए उपयोगी हैं। इसके अलावा, वयस्क जेब्राफिश में अनुभूति या वसूली को प्रभावित करने वाले रोग प्रगति या दवा हस्तक्षेपों की प्रभावकारिता को ट्रैक करने के लिए इस विधि को एक मीट्रिक के रूप में तेजी से नियोजित किया जा सकता है।
यहां, हम एक त्वरित संज्ञानात्मक मूल्यांकन का एक अनुदेशात्मक अवलोकन प्रदान करते हैं जो तत्काल और विलंबित स्मृति दोनों के संदर्भ में जटिल साहचर्य सीखने (धारा 1) और स्मृति दोनों की जांच कर सकता है। यह प्रतिमान एक विद्वान साहचर्य संज्ञानात्मक कार्य (धारा 2) की लघु और दीर्घकालिक स्मृति का आकलन प्रदान करता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
संज्ञानात्मक हानि जीवन की गुणवत्ता को काफी और नकारात्मक रूप से प्रभावित कर सकती है। जनसंख्या में बढ़ी हुई दृश्यता और दर्दनाक मस्तिष्क चोटों की घटना के कारण, यह समझना महत्वपूर्ण है कि वे संज्ञानात्मक ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखकों को अपने विचारशील चर्चा और जेब्राफिश देखभाल और पशुपालन के लिए Freimann जीवन विज्ञान केंद्र तकनीशियनों के लिए हाइड लैब के सदस्यों का शुक्रिया अदा करना चाहते हैं । इस काम को नोट्रे डेम विश्वविद्यालय में जेब्राफिश रिसर्च के लिए केंद्र, नोट्रे डेम विश्वविद्यालय में स्टेम सेल और पुनर्योजी चिकित्सा के लिए केंद्र द्वारा समर्थित किया गया था, और राष्ट्रीय नेत्र संस्थान NIH R01-EY018417 (DRH), राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन ग्रेजुएट रिसर्च फैलोशिप कार्यक्रम (जेटीएच), एलटीसी नील हाइलैंड फैलोशिप ऑफ नोट्रे डेम (जेठ) से अनुदान, फ्रीडम फेलोशिप (जेटीएच) के प्रहरी, और पैट टिलमैन स्कॉलरशिप (जेटीएच) । चित्रा 1 BioRender.com के साथ बनाया गया है।
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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