Поведенческая задача «Выбор трех камер» с использованием рыбок данио в качестве модельной системы

Нейродегенеративные заболевания зависят от возраста, изнурительны и неизлечимы. Распространенность этих заболеваний растет, что приводит к настоятельной необходимости в совершенствовании и разработке новых терапевтических стратегий. Начало и представление каждого заболевания уникально, так как некоторые влияют на языковые, двигательные и вегетативные области мозга, в то время как другие вызывают дефицит обучения и потерю памяти^1. В частности, когнитивный дефицит и / или нарушения являются наиболее распространенными осложнениями при всех нейродегенеративных заболеваниях^2. В надежде пролить свет на основные механизмы, связанные с этими нейродегенеративными заболеваниями, было использовано множество различных модельных систем (включая одноклеточные организмы от дрозофилы до позвоночных более высокого порядка, таких как грызуны и люди); однако большинство нейродегенеративных заболеваний остаются неизлечимыми.

Обучение и память являются высокосохраняемными процессами среди организмов, поскольку постоянные изменения окружающей среды требуют адаптации^3. Нарушение как познания, так и синаптической пластичности было продемонстрировано в нескольких моделях грызунов. В частности, хорошо заведомо заведомые поведенческие анализы используют ассоциативное обучение для оценки когнитивных изменений после различных заболеваний и расстройств, вызванных^{нарушениями4.} Кроме того, изменение контрастной дискриминации оценивает когнитивный дефицит, поскольку оно включает в себя функции обучения и памяти более высокого порядка, а изменение зависит от ингибирования ранее изученной ассоциации. Широко используемое трехкамерное задание на выбор разъясняет возможные дефициты путей обучения и памяти центральной нервной системы^5,6. В последнее время эта область расширилась, включив в себя модели, не являющиеся млекопитающими, такие как рыбкиданио (Danio rerio),поскольку было разработано несколько парадигм для диапазона возрастов от личинок до взрослых^{особей 7,8}лет.

Рыбки данио обеспечивают баланс сложности и простоты, что выгодно для оценки когнитивных нарушений с помощью поведенческих методов. Во-первых, рыбки данио поддаются высокопроизводительной поведенческой проверке, учитывая их небольшой размер и плодовитую репродуктивную природу. Во-вторых, рыбки данио обладают структурой, боковым паллием, который аналогичен гиппокампу млекопитающих, поскольку он имеет аналогичные нейронные маркеры и типы клеток^7. Рыбки данио также способны приобретать и запоминать пространственную информацию⁹ и, как и люди, являются суточными^10. Поэтому неудивительно, что рыбки данио все чаще используются в качестве модели нейродегенеративных заболеваний. Однако отсутствие соответствующих поведенческих анализов затруднило применение модели рыбок данио для когнитивных оценок. Опубликованная работа с использованием поведенческих анализов, специфичных для рыбок данио, включает ассоциативные учебные задания^11,тревожное поведение 12, память13, распознавание объектов¹⁴и обусловленное предпочтение места^{15,16,17,18,19.} Хотя было много разработок в отношении поведенческих анализов рыбок данио, аналоги для некоторых тестов когнитивных функций у грызунов еще не разработаны для использования с рыбками данио^18.

Основываясь на предыдущих исследованиях из нашей лаборатории, мы смоделировали / разработали когнитивную задачу у рыбок данио, основанную на трехкамерной задаче выбора, используемой с грызунами, использующими социальное взаимодействие в качестве вознаграждения. Кроме того, мы расширили аспект ассоциативного обучения поведенческой задачи и включили изменение контрастной дискриминации в надежде на дальнейшее развитие этой поведенческой задачи для оценки когнитивных нарушений. Это позволило нам изучить как первоначальное приобретение дискриминационного обучения, так и последующее торможение этого обучения на обратном этапе. В текущем исследовании мы демонстрируем, что эта процедура обеспечила надежный метод оценки когнитивного функционирования у рыбок данио после погружения в глюкозу в течение 4 или 8 недель.