如何测量斑马鱼幼虫对水中运动的高度刻板反应?

在德国海德堡的马克斯·普朗克医学研究所，格罗内伯格和同事们研究了达尼奥·雷雷奥行为的一个神经基础。他们表明，斑马鱼幼虫执行接近反应，然后是一种积极的滑行和逐渐的运动阻尼，以响应水流。这听起来可能很复杂，但它的基本意思是斑马鱼幼虫能够探测到水中的微小运动，并以刻板的方式做出反应。

有趣的实验设置

除了结果之外，他们的研究中同样有趣的是实验的进行方式。为了确保斑马鱼的行为尽可能的自然，整个实验都是在EthoVision XT软件这样，研究人员就不必与装置互动;房间里的声音和振动根本不会影响斑马鱼的行为。这种自动化也消除了观察者偏见的风险，实验者的反应延迟，甚至完全错过线索。

但是斑马鱼幼体自由地游来游去。当你不知道动物什么时候会表现出特定的行为时，你如何设计刺激?单独测试每只动物，研究人员的想法是当斑马鱼幼虫的头部出现在距离游泳室中心1.75毫米的距离内时，引起横向位移(水运动)。这都是由EthoVision XT执行的。EthoVision XT计算了将幼虫与室内中心进行比较的位置。当幼虫头部进入“虚拟触发区”时，EthoVision XT软件触发流动装置开始侧向位移(LD)。

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那么刻板的回答呢?

在300秒的实验时间内，自由游动的幼虫平均诱导出8.2(±0.9)个ld，平均诱导时间间隔为21.2 s(±2.1 s)。随着LD间隔时间的延长和变化，反应潜伏期和最大位移均与LD的出现次数保持不变。为了进一步调查对ld的行为，测试了两种协议。一种方法观察了当给予LD时幼虫的行为，LD与幼虫的位置不变。幼虫缩短了他们到刺激源的距离，并表现出减少的运动能力，只要ld持续存在，就几乎完全不能动。他们逐渐恢复到刺激前的运动水平。

第二种方案是当幼虫游到刺激源附近时进行LD刺激。再一次，动物们靠近光源，减少了它们的运动活动。这些实验已经进行了更详细的测试，以研究刺激特性和感觉背景对运动阻尼的影响。小组住房与个人住房的影响也进行了审查;令人惊讶的是，单独饲养的幼虫比群体饲养的幼虫表现出更大的反应。

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四种类型的回答可供未来研究

这项研究的结果揭示了斑马鱼幼虫的反应，符合四类行为:

1. 定向:无条件的物种特异性反应
2. 刺激分化:对刺激的选择性反应和对感觉背景的辨别
3. 并行处理:改变处理并行输入的能力
4. 持续反应:长时间内对刺激的反应

这些反应可能有助于用于觉醒研究、高通量遗传学和药理学筛查的行为筛查。

了解更多

Groneberg A.H.;Herget,美国;Ryu,美国;德马可，R. (2015)斑马鱼幼体对水运动的正向趋同性和持续反应．神经回路前沿，9 (9)， doi: 10.3389/fncir.2015.00009。

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