La tarea de comportamiento de elección de tres cámaras utilizando el pez cebra como sistema modelo

Las enfermedades neurodegenerativas dependen de la edad, son debilitantes e incurables. Estas enfermedades están aumentando en prevalencia, lo que resulta en una necesidad urgente de mejorar y desarrollar nuevas estrategias terapéuticas. El inicio y la presentación de cada enfermedad es única, ya que algunas afectan a las regiones del lenguaje, motoras y del cerebro autónomo, mientras que otras causan déficits de aprendizaje y pérdida de memoria¹. En particular, los déficits cognitivos y/o el deterioro son las complicaciones más prevalentes en todas las enfermedades neurodegenerativas². Con la esperanza de arrojar luz sobre los mecanismos subyacentes involucrados en estas enfermedades neurodegenerativas, se ha empleado el uso de muchos sistemas modelo diferentes (incluidos organismos unicelulares a Drosophila a vertebrados de orden superior como roedores y humanos); sin embargo, la mayoría de las enfermedades neurodegenerativas siguen siendo incurables.

El aprendizaje y la memoria son procesos altamente conservados entre los organismos, ya que los cambios constantes en el medio ambiente requieren adaptación³. El deterioro tanto en la cognición como en la plasticidad sináptica se ha demostrado en varios modelos de roedores. Específicamente, los ensayos conductuales bien establecidos utilizan el aprendizaje asociativo para evaluar los cambios cognitivos después de diversas enfermedades y trastornos inducidos por el deterioro⁴. Además, la reversión de la discriminación de contraste evalúa los déficits cognitivos porque involucra funciones de aprendizaje y memoria de orden superior, y la reversión depende de la inhibición de una asociación previamente aprendida. La tarea de elección de tres cámaras ampliamente utilizada aclara posibles déficits en las vías de aprendizaje y memoria del sistema nervioso central^5,6. Recientemente, este campo se ha expandido para incluir modelos no mamíferos, como el pez cebra(Danio rerio),ya que se han desarrollado varios paradigmas para un rango de edades desde larvas hasta adultos^7,8.

El pez cebra proporciona un equilibrio de complejidad y simplicidad que es ventajoso para la evaluación de deficiencias cognitivas con técnicas conductuales. En primer lugar, el pez cebra es susceptible de un cribado conductual de alto rendimiento dado su pequeño tamaño y su prolífica naturaleza reproductiva. En segundo lugar, el pez cebra posee una estructura, el palio lateral, que es análogo al hipocampo de los mamíferos, ya que tiene marcadores neuronales y tipos de células similares⁷. Los peces cebra también son capaces de adquirir y recordar información espacial⁹ y, al igual que los humanos, son diurnos^10. Por lo tanto, no es sorprendente que el pez cebra se esté utilizando como modelo para enfermedades neurodegenerativas con una frecuencia cada vez mayor. Sin embargo, la ausencia de ensayos conductuales apropiados ha dificultado la aplicación del modelo de pez cebra para las evaluaciones cognitivas. El trabajo publicado utilizando ensayos de comportamiento específicos del pez cebra incluye tareas de aprendizaje asociativo^11,comportamiento de ansiedad^12,memoria^13,reconocimiento^{de objetos 14}y preferencia de lugar condicionado^{15,16,17,18,19.} Aunque ha habido muchos desarrollos con respecto a los ensayos de comportamiento del pez cebra, las contrapartes para algunas pruebas de funciones cognitivas en roedores aún no se han desarrollado para su uso con el pez cebra¹⁸.

Basándonos en estudios previos de nuestro laboratorio, modelamos / desarrollamos una tarea cognitiva en pez cebra basada en la tarea de elección de tres cámaras utilizada con roedores que utilizan la interacción social como recompensa. Además, ampliamos el aspecto de aprendizaje asociativo de la tarea conductual e incorporamos la inversión de la discriminación por contraste con la esperanza de desarrollar aún más esta tarea conductual para evaluar el deterioro cognitivo. Esto nos permitió examinar tanto la adquisición inicial del aprendizaje de la discriminación como la posterior inhibición de ese aprendizaje en la fase de reversión. En el estudio actual, demostramos que este procedimiento proporcionó un método confiable para evaluar el funcionamiento cognitivo en el pez cebra después de la inmersión en glucosa durante 4 u 8 semanas.