斑马鱼的抑制性回避学习

Remy Manuel, Marnix Gorissen和Ruud van den Bos
(电子邮件:(电子邮件保护)，(电子邮件保护)＆(电子邮件保护)）

斑马鱼(Danio rerio)正越来越多地被用作行为、神经生物学和遗传学研究的模型。其根本原因是与人类的基因同源性高，以及使用啮齿动物具有成本低、操作方便、繁殖周期短、繁殖力强等诸多优点。此外，它的基因组、转录组和蛋白质组被很好地描述，使该物种成为与遗传学相关的行为研究的选择模型。

一个新兴的研究领域涉及与焦虑和恐惧行为相关的学习和记忆，该领域已通过抑制性回避范式进行研究[1,2]。对斑马鱼抑制性回避学习的评估是基于进入黑暗区域和避开明亮区域之间的冲突(先天反应;先天焦虑)和避免这一黑暗区域，因为它与作为负面刺激的电击有关(条件恐惧回避)。训练后进入黑暗区域的较高潜伏期表明抑制性回避学习的增加。

年龄

和哺乳动物一样，斑马鱼在年老时学习能力下降:成年斑马鱼(24个月)需要额外的训练一天，才能表现出与12个月(成年)斑马鱼相似的回避行为水平。端脑的基因表达分析表明，较低水平的神经元可塑性是这些观察结果的基础。

光周期

斑马鱼是一种白天活动的鱼类，白天活动较多，夜间活动较少。和其他动物一样，斑马鱼也有受光影响的昼夜节律。将斑马鱼置于长时间(例如42天)的连续光照下会导致抑制性回避学习的强烈减弱。压力相关基因表达的变化表明，压力轴活动的变化是观察到的回避学习减少的基础。

长期的压力

当暴露在(数周)不可预测的慢性压力(UCS)下时，斑马鱼的回避学习能力下降。与对大鼠的研究相似，当压力源在休息/睡眠阶段施加时，UCS的负面影响似乎比在活动/清醒阶段更强。ucs诱导的压力轴活动的变化，表现为全身皮质醇水平的升高和伴随的压力相关基因表达的变化，可能是观察到的回避学习减少的基础[3,4]。

浓缩

为了确保适当的水质，实验用鱼通常被安置在贫瘠的水族箱中。然而，增加丰富已被证明可以减少焦虑类行为，增加脑容量并提高空间学习任务的表现。抑制性回避学习在丰富的条件下减少。对端脑基因的分析表明，斑马鱼可能对范例中使用的电击影响不太敏感。

回避型和non-avoiders

在抑制性回避学习范式中，观察到两种不同类型的反应者:强烈避开黑色隔间的鱼(回避者)和快速进入黑色隔间的鱼(非回避者)。这些回避行为的差异与全身皮质醇含量的差异以及与学习、记忆和焦虑相关的基因表达水平有关。[5]

行为分析

在抑制性回避学习过程中，行为被记录下来并进行事后分析EthoVision XTv10.0跟踪软件(Noldus, Wageningen，荷兰)。初步数据分析表明，回避者和非回避者在空间偏好、游泳速度和抬升滑动门前的移动距离等方面不存在差异。

然而，当推拉门被打开，与黑暗休克相关的隔间可以接近时，就会发现一个不同:逃避者会在离黑暗隔间最远的地方待着，而非逃避者在进入黑暗隔间前自由地游来游去(图1)。这些数据支持了逃避者和非逃避者之间条件恐惧水平的差异。

未来的视角

总之，我们的数据表明，斑马鱼是研究与焦虑和恐惧相关的学习和记忆基础上的基因-大脑-行为关系的合适模型。此外，这些数据可以作为解开焦虑和恐惧相关学习的个体差异的起点。

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参考文献

1. Blank, M.， Guerim, L. D.， Cordeiro, R. F.， & Vianna, m.r.m.(2009)。斑马鱼的一次试验抑制回避任务:快速获得nmda依赖的长期记忆。学习与记忆神经生物学“，，92 (4), 529 - 534。doi: 10.1016 / j.nlm.2009.07.001
2. Ng M.-C。，Hsu, C.-P., Wu, Y.-J., Wu, S.-Y., Yang, Y.-L., & Lu, K.-T. (2012). Effect of MK-801-induced impairment of inhibitory avoidance learning in zebrafish via inactivation of extracellular signal-regulated kinase (ERK) in telencephalon.鱼类生理与生物化学，38 (4), 1099 - 1106。doi: 10.1007 / s10695 - 011 - 9595 - 8
3. Piato,。L.， Capiotti, K. M.， Tamborski, A. R.， osses, J. P.， Barcellos, L. J. G.， Bogo, m.r，等(2011)。斑马鱼不可预测的慢性应激模型:行为和生理反应。神经精神药理学与生物精神病学研究进展，35 (2), 561 - 567。doi: 10.1016 / j.pnpbp.2010.12.018
4. 曼纽尔，R.，戈里森，M.，泽托夫，J.，艾贝松，L. O. E.，范·德·维斯，H.，弗里克，G.，和范·登·博斯，R.(2014)。不可预测的慢性应激会降低Tuebingen长鳍斑马鱼的抑制性回避学习:静息期比活动期的影响更强。实验生物学杂志．doi: 10.1242 / jeb.109736
5. 曼纽尔，R.，戈里森，M.，皮萨·罗卡，C.，泽托夫，J.，范·德·维斯，H.，弗里克，G.，和范·登·博斯，R.(2014)。斑马鱼的抑制性回避学习:冲击强度的影响和任务表现的差异。斑马鱼．doi: 10.1089 / zeb.2013.0970

这是一篇客座博客文章。Remy Manuel, Marnix Gorissen和Ruud van den Bos非常感谢你们的贡献!

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