A Tarefa Comportamental de Escolha de Três Câmaras usando zebrafish como um sistema modelo

As doenças neurodegenerativas são dependentes da idade, debilitantes e incuráveis. Essas doenças estão aumentando na prevalência, resultando em uma necessidade urgente de melhorar e desenvolver novas estratégias terapêuticas. O início e apresentação de cada doença é único, pois alguns afetam as regiões do cérebro, motor e autônomo, enquanto outras causam déficits de aprendizagem e perda de memória¹. Mais notavelmente, déficits cognitivos e/ou prejuízos são as complicações mais prevalentes em todas as doenças neurodegenerativas². Na esperança de lançar luz sobre os mecanismos subjacentes envolvidos nessas doenças neurodegenerativas, o uso de muitos sistemas de modelos diferentes (incluindo organismos unicelulares para Drosophila para vertebrados de maior ordem, como roedores e humanos) foram empregados; no entanto, a maioria das doenças neurodegenerativas permanece incurável.

A aprendizagem e a memória são processos altamente conservados entre os organismos, pois mudanças constantes no ambiente requerem adaptação³. O comprometimento tanto na cognição quanto na plasticidade sináptica tem sido demonstrado em vários modelos de roedores. Especificamente, ensaios comportamentais bem estabelecidos utilizam aprendizado associativo para avaliar alterações cognitivas após várias doenças e distúrbios induzidos por comprometimento⁴. Além disso, a reversão da discriminação por contraste avalia déficits cognitivos porque envolve funções de aprendizagem e memória de maior ordem, e a reversão depende da inibição de uma associação previamente aprendida. A tarefa de escolha de três câmaras amplamente utilizada elucida possíveis déficits nas vias de aprendizagem e memória do sistema nervoso central^5,6. Recentemente, este campo expandiu-se para incluir modelos não-mamíferos, como o zebrafish (Danio rerio), já que vários paradigmas foram desenvolvidos para uma faixa etária, desde larvas até adultos^7,8.

O zebrafish proporciona um equilíbrio de complexidade e simplicidade que é vantajoso para a avaliação de prejuízos cognitivos com técnicas comportamentais. Primeiro, os zebrafish são favoráveis à triagem comportamental de alto rendimento, dado seu pequeno tamanho e natureza reprodutiva prolífica. Em segundo lugar, os zebrafish possuem uma estrutura, o pálio lateral, que é análogo ao hipocampo mamífero, pois possui marcadores neuronais semelhantes e tipos^{celulares 7}. Os zebrafish também são capazes de adquirir e lembrar informações espaciais⁹ e, como os humanos, são diurnos¹⁰. Portanto, não é de surpreender que os zebrafish estejam sendo usados como modelo para doenças neurodegenerativas com frequência crescente. No entanto, a ausência de ensaios comportamentais adequados tem dificultado a aplicação do modelo de zebrafish para avaliações cognitivas. Os trabalhos publicados utilizando ensaios comportamentais específicos de zebrafish incluem tarefas de aprendizagem associativa^11,comportamento de ansiedade^12,memória^13,reconhecimento de^{objetos 14}e preferência de local condicionado^{15,16,17,18,19}. Embora tenha havido muitos desenvolvimentos em relação aos ensaios comportamentais dos zebrafish, as contrapartidas para alguns testes de funções cognitivas em roedores ainda não foram desenvolvidas para uso com zebrafish¹⁸.

Com base em estudos anteriores do nosso laboratório, modelamos/desenvolvemos uma tarefa cognitiva em zebrafish baseada na tarefa de escolha de três câmaras usada com roedores usando a interação social como recompensa. Além disso, expandimos o aspecto de aprendizagem associativa da tarefa comportamental e incorporamos a reversão da discriminação de contraste na esperança de desenvolver ainda mais essa tarefa comportamental para avaliar o comprometimento cognitivo. Isso nos permitiu examinar tanto a aquisição inicial da aprendizagem por discriminação quanto a subsequente inibição desse aprendizado na fase de reversão. No presente estudo, demonstramos que este procedimento forneceu um método confiável para avaliar o funcionamento cognitivo em zebrafish após a imersão da glicose por 4 ou 8 semanas.