Summary

성인 얼룩말 물고기를 사용하여 학습 및 메모리 연구에서 인지 평가를위한 연관 학습 도구로 셔틀 박스 분석

Published: July 12, 2021
doi:

Summary

학습과 기억은 발달, 질병 의존, 또는 환경 유발 인지 장애를 연구하는 데 강력한 지표입니다. 대부분의 인지 평가에는 특수 장비와 광범위한 시간 약속이 필요합니다. 그러나 셔틀박스 분석체는 기존의 젤박스를 활용하여 성인 제브라피시 인식의 신속하고 신뢰할 수 있는 평가를 제공하는 연관 학습 도구입니다.

Abstract

인지 적자, 장애인 된 학습 및 메모리를 포함 하 여, 다양 한 발달 및 나이 관련 된 신경 퇴행 성 질환및 외상성 뇌 손상의 주요 증상 (TBI). Zebrafish는 개발 중 투명성과 신경 외상에 따른 강력한 재생 기능으로 인해 중요한 신경 과학 모델입니다. 제브라피시에는 다양한 인지 검사가 존재하지만, 급속히 비 연관 학습을 검사하는 인지 평가의 대부분은. 동시에, 연관 학습 소법은 종종 며칠 또는 몇 주가 필요합니다. 여기서는 불리한 자극(감전)을 활용하고 최소한의 준비 시간이 필요한 신속한 연관 학습 테스트를 설명합니다. 여기에 제시 된 셔틀 박스 분석법은 간단하고 초보자 수사관에게 이상적이며 최소한의 장비가 필요합니다. TBI에 이어 이 셔틀 박스 테스트는 인지 적자와 젊은 자발물고기로의 회복을 재현적으로 평가합니다. 또한 분석법은 즉시 또는 지연된 메모리를 검사할 수 있습니다. 단일 TBI와 반복된 TBI 이벤트가 학습 및 즉각적인 메모리에 부정적인 영향을 미치지만 메모리가 지연되지 는 않음을 입증합니다. 따라서 셔틀박스 분석이 인지 장애의 진행과 회복을 재현적으로 추적한다는 결론을 내릴 수 있습니다.

Introduction

학습과 기억은 노화, 신경 퇴행성 질환 또는 부상으로 인해 발생하는 인지 장애의 지표로 일상적으로 사용됩니다. 외상성 뇌 손상 (TBIs) 인지 적자 결과 가장 일반적인 부상. 결핵은 전두엽 치매 및 파킨슨 병1,2와 같은 여러 신경 퇴행성 질환과의 연관성 때문에 우려가 커지고있습니다. 또한, 일부 TBI 환자에서 관찰된 베타 아밀로이드 집계증가는 알츠하이머병3,4의발병과도 연관될 수 있음을 시사한다. 결핵은 종종 무딘 힘 외상의 결과이며, 경미한 뇌 손상 (miTBI)이 가장 일반적인 것으로, 단절의 범위에 걸쳐5. 그러나, miTBIs는 수시로 보고되지 않고 단지 짧은 기간 동안 경미한 인식 손상 귀착되기 때문에잘못 진단되고, 부상당한 개별은 일반적으로 완전히 6복구합니다. 대조적으로, 반복되는 miTBI 사건은 젊은 과 중년 성인에서 매우 널리 퍼진 때문에, 시간7에걸쳐 축적될 수 있고, 인지 발달을 손상시킬 수 있고, 신경 퇴행성 질환1,2,3,4,5,중등도 또는 중증 TBI8을경험하는 개인과 유사하게 증가하는 관심사가 되고 있다.

Zebrafish(Danio rerio)는중추 신경계9,10,11,12,13에걸쳐 분실 되거나 손상된 뉴런을 재생하는 기능을 포함하여 신경 과학에서 다양한 주제를 탐구하는 데 유용한 모델입니다. 신경 재생은 또한 등내 부위에 있는 아르치팔륨을 포함하는 텔렌스팔론에서 입증되었다. 이 신경 해부학 영역은 해마와 유사하며 물고기의 인식과인간14,15,16의짧은 메모리에 필요할 가능성이 있습니다. 또한, 제브라피쉬 의 행동은 광범위하게 특징지어지고카탈로그화되어 있다 17. 학습은 짧은 블록에서 수행 될 때 비 연관 학습의 빠른 형태를 나타낼 수있는 깜짝 반응(18)에대한 습관화를 포함하여 다양한 기술을 통해 연구되었으며, 급속한 부패 시간19에주의를기울입니다. T 박스, 플러스 미로 및 시각적 차별(20)20과 같은 연관 학습의 더 복잡한 테스트가 사용되지만 종종 시간이 많이 걸리며 며칠 또는 몇 주 동안 준비가 필요하며 shoaling 또는 긍정적 인 보강에 의존합니다. 여기서는 연관 학습과 즉각적이거나 지연된 메모리를 모두 평가하는 빠른 패러다임을 설명합니다. 이 셔틀 박스 분석은 역경 자극과 부정적인 보강 컨디셔닝을 사용하여 무딘 힘 TBI에 따라 인지 적자와 회복을 평가합니다. 우리는 손상되지 않은 제어 성인 제브라피쉬 (8-24 개월)가 관찰자에 걸쳐 높은 수준의 일관성으로 셔틀 박스에서 20 번의 시험 (평가 <20 분)내에서 적색불을 피하는 법을 다시 배우는 것을 보여줍니다. 또한 셔틀 박스를 사용하면 성인(8-24개월)의 학습 능력과 기억 능력이 일관되며 TBI 가사 나 반복된 TBI 간에 상당한 장애가 있는 인지를 말하는 데 유용합니다. 더욱이, 이 방법은 성인 제브라피시의 인지 유지 또는 회복에 영향을 미치는 약물 내정간섭의 광범위한 질병 진행 또는 효능을 추적하는 지표로 급속하게 사용될 수 있었다.

여기서는 즉각적인 기억과 지연된 메모리 측면에서 복잡한 연관 학습(섹션 1)과 메모리를 모두 검사할 수 있는 신속한 인지 평가에 대한 교육 개요를 제공합니다. 이 패러다임은 학습 된 연관 인지 작업의 단기 및 장기 기억의 평가를 제공합니다 (섹션 2).

Protocol

브라위피쉬는 프레이만 생명과학 센터의 노틀담 제브라피시 시설에서 자랐으며 유지되었습니다. 이 원고에 설명 된 방법은 노틀담 동물 관리 및 사용위원회 (동물 복지 보증 번호 A3093-01)의 대학에 의해 승인되었다. 1. 셔틀 박스 학습 패러다임(그림 1A) 참고: 학습 패러다임은 연관 학습에 관한 인식의 신속한 평가를 제공합니다. <ol…

Representative Results

프로토콜 및 회로도(그림1)에설명된 학습 패러다임은 연관 학습에 대한 인식의 신속한 평가를 제공합니다. 또한, 이 패러다임은 학습을 5회 연속 양성 시험의 반복적이고 일관된 디스플레이로 정의함으로써 높은 수준의 스트링성을 가지고 있습니다. 이 패러다임은 또한 연령과 부상의 범위에 적용 할 수 있습니다. 8개월(청년 성인), 18개월(중년 성인), 24개월(고령자)의 손상?…

Discussion

인지 장애는 삶의 질에 크게 영향을 미칠 수 있습니다. 인구 전반에 걸쳐 뇌진탕과 외상성 뇌 손상의 가시성과 발생이 증가하기 때문에 인지 장애를 일으키는 방법과 손상을 최소화하거나 되돌릴 수있는 방법을 이해하는 것이 중요합니다. 이러한 이유로, 인지 감소에 대 한 테스트 할 수 있는 모델 유기 체 이러한 연구에서 중요 한 역할을. 설치류는 오랫동안 신경 행동 및 인식을 조사하?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

저자는 하이드 랩 회원들에게 사려 깊은 토론과 제브라피시 치료 및 축산에 대한 프레이만 생명 과학 센터 기술자에게 감사를 표하고 싶습니다. 이 작품은 노틀담 대학의 제브라피시 연구 센터, 노틀담 대학의 줄기 세포 및 재생 의학 센터, NIH R01-EY018417 (DRH), 국립 과학 재단 대학원 연구 펠로우십 프로그램 (JTH), 노트르 담 (JTH)의 LTC 닐 하이랜드 펠로우십의 국립 안과 연구소에서 보조금을 지원받았습니다. 자유 펠로우십(JTH)과 팻 틸만 장학금(JTH)의 센티넬. 그림 1은 BioRender.com.

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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Hentig, J., Cloghessy, K., Hyde, D. R. Shuttle Box Assay as an Associative Learning Tool for Cognitive Assessment in Learning and Memory Studies using Adult Zebrafish. J. Vis. Exp. (173), e62745, doi:10.3791/62745 (2021).

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