Este trabajo ha contado con el apoyo de la Agencia Estatal de Investigación del Ministerio de Ciencia e Innovación (proyecto PID2020-113371RB-C21), IDAEA-CSIC, Centro de Excelencia Severo Ochoa (CEX2018-000794-S). Juliette Bedrossiantz ha contado con el apoyo de una beca de doctorado (PRE2018-083513) cofinanciada por el Gobierno de España y el Fondo Social Europeo (FSE).

Batería de pruebas de comportamiento para evaluar los efectos neurotóxicos en el pez cebra adulto

<ol>
	<li>Rald&#250;a, D., Pi&#241;a, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+zebrafish+assays+for+analyzing+drug+toxicity.">In vivo zebrafish assays for analyzing drug toxicity.</a> Expert Opinion on Drug Metabolism &amp; Toxicology. 10 (5), 685-697 (2014).</li><li>Faria, M., Prats, E., Bellot, M., Gomez-Canela, C., Rald&#250;a, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pharmacological+modulation+of+serotonin+levels+in+zebrafish+larvae:+Lessons+for+identifying+environmental+neurotoxicants+targeting+the+serotonergic+system.">Pharmacological modulation of serotonin levels in zebrafish larvae: Lessons for identifying environmental neurotoxicants targeting the serotonergic system.</a> Toxics. 9 (6), 118 (2021).</li><li>Faria, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zebrafish+models+for+human+acute+organophosphorus+poisoning.">Zebrafish models for human acute organophosphorus poisoning.</a> Scientific Reports. 5, 15591 (2015).</li><li>Faria, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glyphosate+targets+fish+monoaminergic+systems+leading+to+oxidative+stress+and+anxiety.">Glyphosate targets fish monoaminergic systems leading to oxidative stress and anxiety.</a> Environment International. 146, 106253 (2021).</li><li>Faria, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Screening+anti-predator+behaviour+in+fish+larvae+exposed+to+environmental+pollutants.">Screening anti-predator behaviour in fish larvae exposed to environmental pollutants.</a> Science of the Total Environment. 714, 136759 (2020).</li><li>Faria, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acrylamide+acute+neurotoxicity+in+adult+zebrafish.">Acrylamide acute neurotoxicity in adult zebrafish.</a> Scientific Reports. 8 (1), 7918 (2018).</li><li>Kalueff, A. V., Stewart, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zebrafish+Protocols+for+Neurobehavioral+Research.">Zebrafish Protocols for Neurobehavioral Research.</a> Neuromethods. , (2012).</li><li>Kalueff, A. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+a+comprehensive+catalog+of+zebrafish+behavior+1.0+and+beyond.">Towards a comprehensive catalog of zebrafish behavior 1.0 and beyond.</a> Zebrafish. 10 (1), 70-86 (2013).</li><li>Egan, R. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+behavioral+and+physiological+phenotypes+of+stress+and+anxiety+in+zebrafish.">Understanding behavioral and physiological phenotypes of stress and anxiety in zebrafish.</a> Behavioural Brain Research. 205, 38-44 (2009).</li><li>. Social behavior in Zebrafish Available from: <a target="_blank" href="https://www.noldus.com/applications/social-behavior-zebrafish">https://www.noldus.com/applications/social-behavior-zebrafish</a> (2012)</li><li>Green, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+high-throughput+neurophenotyping+of+zebrafish+social+behavior.">Automated high-throughput neurophenotyping of zebrafish social behavior.</a> Journal of Neuroscience Methods. 210 (2), 266-271 (2012).</li><li>Miller, N., Gerlai, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+of+shoaling+behaviour+in+zebrafish+(Danio+rerio).">Quantification of shoaling behaviour in zebrafish (Danio rerio).</a> Behavioural Brain Research. 184 (2), 157-166 (2007).</li><li>Landin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxytocin+receptors+regulate+social+preference+in+zebrafish.">Oxytocin receptors regulate social preference in zebrafish.</a> Scientific Reports. 10 (1), 5435 (2020).</li><li>Ogi, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Social+preference+tests+in+zebrafish:+A+systematic+review.">Social preference tests in zebrafish: A systematic review.</a> Frontiers in Veterinary Science. 7, 590057 (2021).</li><li>Bedrossiantz, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+zebrafish+model+of+neurotoxicity+by+binge-like+methamphetamine+exposure.">A zebrafish model of neurotoxicity by binge-like methamphetamine exposure.</a> Frontiers in Pharmacology. 12, 770319 (2021).</li><li>Hamilton, T. J., Krook, J., Szaszkiewicz, J., Burggren, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shoaling,+boldness,+anxiety-like+behavior+and+locomotion+in+zebrafish+(Danio+rerio)+are+altered+by+acute+benzo[a]pyrene+exposure.">Shoaling, boldness, anxiety-like behavior and locomotion in zebrafish (Danio rerio) are altered by acute benzo[a]pyrene exposure.</a> Science of the Total Environment. 774, 145702 (2021).</li><li>Kane, A. S., Salierno, J. D., Brewer, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chapter+32.">Chapter 32.</a> Fish models in behavioral toxicology: Automated Techniques, Updates, and Perspectives Methods in Aquatic Toxicology. Volume2, (2005).</li><li>Faria, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glyphosate+targets+fish+monoaminergic+systems+leading+to+oxidative+stress+and+anxiety.">Glyphosate targets fish monoaminergic systems leading to oxidative stress and anxiety.</a> Environment International. 146, 106253 (2021).</li><li>Maximino, C., Costa, B., Lima, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+monoaminergic+neuropsychopharmacology+in+zebrafish,+6+years+later:+Towards+paradoxes+and+their+solution.">A review of monoaminergic neuropsychopharmacology in zebrafish, 6 years later: Towards paradoxes and their solution.</a> Current Psychopharmacology. 5 (2), 96-138 (2016).</li><li>Maximino, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+serotonin+in+zebrafish+(Danio+rerio)+anxiety:+Relationship+with+serotonin+levels+and+effect+of+buspirone,+WAY+100635,+SB+224289,+fluoxetine+and+para-chlorophenylalanine+(pCPA)+in+two+behavioral+models.">Role of serotonin in zebrafish (Danio rerio) anxiety: Relationship with serotonin levels and effect of buspirone, WAY 100635, SB 224289, fluoxetine and para-chlorophenylalanine (pCPA) in two behavioral models.</a> Neuropharmacology. 71, 83-97 (2013).</li><li>Faria, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Therapeutic+potential+of+N-acetylcysteine+in+acrylamide+acute+neurotoxicity+in+adult+zebrafish.">Therapeutic potential of N-acetylcysteine in acrylamide acute neurotoxicity in adult zebrafish.</a> Scientific Reports. 9 (1), 16467 (2019).</li><li>Homer, B. D., Solomon, T. M., Moeller, R. W., Mascia, A., DeRaleau, L., Halkitis, P. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methamphetamine+abuse+and+impairment+of+social+functioning:+A+review+of+the+underlying+neurophysiological+causes+and+behavioral+implications.">Methamphetamine abuse and impairment of social functioning: A review of the underlying neurophysiological causes and behavioral implications.</a> Psychological Bulletin. 134 (2), 301-310 (2008).</li><li>Linker, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+the+maximum+predictive+validity+for+neuropharmacological+anxiety+screening+assays+using+zebrafish.">Assessing the maximum predictive validity for neuropharmacological anxiety screening assays using zebrafish.</a> Neuromethods. 51, 181-190 (2011).</li><li>Hartung, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+alternative+methods+to+a+new+toxicology.">From alternative methods to a new toxicology.</a> European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 77 (3), 338-349 (2011).</li><li>Cachat, J. M., Kalueff, A., Cachat, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Video-Aided+Analysis+of+Zebrafish+Locomotion+and+Anxiety-Related+Behavioral+Responses.">Video-Aided Analysis of Zebrafish Locomotion and Anxiety-Related Behavioral Responses.</a> Zebrafish Neurobehavioral Protocols. Neuromethods. 51, (2011).</li><li>Rosemberg, D. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differences+in+spatio-temporal+behavior+of+zebrafish+in+the+open+tank+paradigm+after+a+short-period+confinement+into+dark+and+bright+environments.">Differences in spatio-temporal behavior of zebrafish in the open tank paradigm after a short-period confinement into dark and bright environments.</a> PLoS ONE. 6 (5), e19397 (2011).</li><li>Blaser, R., Gerlai, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral+phenotyping+in+Zebrafish:+Comparison+of+three+behavioral+quantification+methods.">Behavioral phenotyping in Zebrafish: Comparison of three behavioral quantification methods.</a> Behavioral Research Methods. 38 (3), 456-469 (2006).</li><li>Cachat, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+neurophenotyping+of+adult+zebrafish+behavior.">Three-dimensional neurophenotyping of adult zebrafish behavior.</a> PLoS ONE. 6 (3), e17597 (2011).</li><li>Cachat, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deconstructing+adult+zebrafish+behavior+with+swim+trace+visualizations.">Deconstructing adult zebrafish behavior with swim trace visualizations.</a> Neuromethods. 51, 191-201 (2011).</li></ol>

Los autores declaran que la investigación se llevó a cabo en ausencia de relaciones comerciales o financieras que pudieran interpretarse como un posible conflicto de intereses.

Las conductas de ansiedad características observadas en la NTT se han correlacionado positivamente con los niveles de serotonina analizados en el cerebro21. Por ejemplo, después de la exposición a la paraclorofenilalanina (PCPA), un inhibidor de la biosíntesis de 5-HT, los peces exhibieron geotaxis positiva, así como una disminución de los niveles cerebrales de 5-HT22, resultados muy similares a los obtenidos con METH. Por lo tanto, la disminución de los niveles de s...

El pez cebra (Danio rerio) es una especie de vertebrado modelo popular para estudios de ecotoxicología, descubrimiento de fármacos y farmacología de seguridad. Su bajo costo, sus herramientas genéticas moleculares bien establecidas y la conservación de los procesos fisiológicos clave involucrados en la morfogénesis y el mantenimiento del sistema nervioso hacen del pez cebra un modelo animal ideal para la investigación en neurociencia, incluida la toxicología neuroconductual 1,2. El principal criterio de valoración para evaluar la neurotoxicidad de una sustancia química era, hasta hace poco, la presencia de efectos neuropatológicos. Últimamente, sin embargo, los criterios de valoración conductuales se han incorporado a los protocolos de cribado neurotoxicológico, y estos resultados funcionales se utilizan ahora comúnmente para identificar y determinar la neurotoxicidad potencial de las sustancias químicas 3,4. Además, los criterios de valoración conductuales son muy relevantes desde el punto de vista ecológico, ya que incluso un cambio de comportamiento muy leve en los peces podría poner en peligro la supervivencia del animal en condiciones naturales5.
Uno de los ensayos conductuales más utilizados en la investigación del pez cebra adulto es la nueva prueba de tanque (NTT), que mide el comportamiento similar a la ansiedad 6,7. En este ensayo, los peces se exponen a la novedad (los peces se colocan en un tanque desconocido), a un estímulo aversivo leve y se observan sus respuestas conductuales. La NTT se utiliza para evaluar la actividad locomotora basal, la geotaxis, la congelación y los movimientos erráticos de los peces, principalmente. El 8 erráticose caracteriza por cambios bruscos de dirección (zigzagueo) y episodios repetidos de aceleraciones (dardos). Es una reacción de alarma y suele observarse antes o después de los episodios de congelación. El comportamiento de congelación corresponde a un cese completo de los movimientos del pez (excepto los movimientos operculares y oculares) mientras se encuentra en el fondo del tanque, a diferencia de la inmovilidad causada por la sedación, que causa hipolocomoción, acinesia y hundimiento8. La congelación suele estar relacionada con un alto estado de estrés y ansiedad y también forma parte de la conducta sumisa. Los comportamientos complejos son excelentes indicadores del estado de ansiedad de los animales. Se ha demostrado que la NTT es sensible a la manipulación farmacológica y genética9, lo que la convierte en una herramienta valiosa para estudiar las bases neurales de la ansiedad y los trastornos relacionados.
El pez cebra es una especie altamente social, por lo que podemos medir una amplia gama de comportamientos sociales. El test de cardúmenes (ST) y el test de preferencia social (SPT) son los ensayos más utilizados para evaluar el comportamiento social10. El ST mide la tendencia de los peces a agruparse11 cuantificando su comportamiento espacial y patrones de movimiento. La TS es útil para estudiar la dinámica de grupo, el liderazgo, el aprendizaje social y la comprensión del comportamiento social de muchas especies de peces12. El SPT en pez cebra adulto se adaptó de la preferencia de Crawley por la prueba de novedad social para ratones13 y rápidamente se convirtió en un ensayo de comportamiento popular para el estudio de la interacción social en esta especie modelo14. Estas dos pruebas también han sido adaptadas para su uso en ensayos de detección de drogas y se han mostrado prometedoras para la identificación de nuevos compuestos que modulan el comportamiento social15,16.
En general, los ensayos conductuales en pez cebra adulto son herramientas poderosas que pueden proporcionar información valiosa sobre los mecanismos de comportamiento o los neurofenotipos de los compuestos activos y los fármacos de los que se abusa17. Este protocolo detalla cómo implementar estas herramientas conductuales7 con recursos materiales básicos y cómo aplicarlas en ensayos de toxicidad para caracterizar los efectos de una amplia gama de compuestos neuroactivos. Además, veremos que las mismas pruebas se pueden aplicar para evaluar los efectos neuroconductuales de la exposición aguda a un compuesto neuroactivo (metanfetamina) pero también para caracterizar estos efectos después de la exposición crónica a concentraciones ambientales de un plaguicida (glifosato).

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Aquarium Cube shape</td>
			<td>Blau Aquaristic</td>
			<td>7782025</td>
			<td>Cubic Panoramic 10 &#160;(10 L, 20 cm x 20 cm x 25 cm, 5 mm)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethovision software</td>
			<td>Noldus</td>
			<td>Ethovision XT</td>
			<td>Version 12.0 or newer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GigE camera</td>
			<td>Imaging Development Systems</td>
			<td>UI-5240CP-NIR-GL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GraphPad Prism 9.02</td>
			<td>GraphPad software Inc</td>
			<td>GraphPad Prism 9.02</td>
			<td>&#160;For Windows</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IDS camera manager</td>
			<td>Imaging Development Systems</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LED backlight illumination</td>
			<td>Quirumed</td>
			<td>GP-G2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPSS Software</td>
			<td>IBM</td>
			<td>IBM SPSS v26</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>uEye Cockpit software&#160;</td>
			<td>Imaging Development Systems</td>
			<td>version 4.90</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

neurotoxicity assessment in adult danio rerio using a battery of behavioral tests in a single tank

La presencia de efectos neuropatológicos resultó ser, durante muchos años, el principal criterio de valoración para evaluar la neurotoxicidad de una sustancia química. Sin embargo, en los últimos 50 años, se han investigado activamente los efectos de los productos químicos en el comportamiento de las especies modelo. Progresivamente, los criterios de valoración conductuales se incorporaron a los protocolos de cribado neurotoxicológico, y estos resultados funcionales se utilizan ahora de forma rutinaria para identificar y determinar la posible neurotoxicidad de las sustancias químicas. Los ensayos conductuales en peces cebra adultos proporcionan un medio estandarizado y confiable para estudiar una amplia gama de comportamientos, incluida la ansiedad, la interacción social, el aprendizaje, la memoria y la adicción. Los ensayos de comportamiento en el pez cebra adulto suelen consistir en colocar a los peces en un campo experimental y registrar y analizar su comportamiento mediante un software de seguimiento de vídeo. Los peces pueden estar expuestos a diversos estímulos y su comportamiento se puede cuantificar utilizando una variedad de métricas. La nueva prueba de tanque es una de las pruebas más aceptadas y ampliamente utilizadas para estudiar el comportamiento similar a la ansiedad en los peces. Las pruebas de cardúmenes y preferencias sociales son útiles para estudiar el comportamiento social del pez cebra. Este ensayo es particularmente interesante ya que se estudia el comportamiento de todo el cardúmen. Estos ensayos han demostrado ser altamente reproducibles y sensibles a las manipulaciones farmacológicas y genéticas, lo que los convierte en herramientas valiosas para estudiar los circuitos neuronales y los mecanismos moleculares que subyacen al comportamiento. Además, estos ensayos se pueden utilizar en el cribado de fármacos para identificar compuestos que pueden ser posibles moduladores del comportamiento.
En este trabajo mostraremos cómo aplicar herramientas conductuales en neurotoxicología de peces, analizando el efecto de la metanfetamina, una droga recreativa, y el glifosato, un contaminante ambiental. Los resultados demuestran la contribución significativa de los ensayos conductuales en pez cebra adulto a la comprensión de los efectos neurotoxicológicos de los contaminantes ambientales y los fármacos, además de proporcionar información sobre los mecanismos moleculares que pueden alterar la función neuronal.

The zebrafish (Danio rerio) is a popular model vertebrate species for ecotoxicology, drug discovery, and safety pharmacology studies. Its low cost, well-established molecular genetic tools, and conservation of key physiological processes involved in the morphogenesis and maintenance of the nervous system make zebrafish an ideal animal model for neuroscience research, including neurobehavioral toxicology1,2. The main endpoint for evaluating the neurotoxicity of a chemical was, until recently, the presence of neuropathological effects. Lately, however, behavioral endpoints have been incorporated into neurotoxicological screening protocols, and these functional outcomes are now commonly used to identify and determine the potential neurotoxicity of chemicals3,4. Moreover, behavioral endpoints are highly relevant from an ecological point of view, as even a very mild behavioral change in fish could endanger the survival of the animal in natural conditions5.
One of the most used behavioral assays in adult zebrafish research is the novel tank test (NTT), which measures anxiety-like behavior6,7. In this assay, fish are exposed to novelty (fish are placed in an unfamiliar tank), a mild aversive stimulus and their behavioral responses are observed. NTT is used to assess basal locomotor activity, geotaxis, freezing, and erratic movements of fish, principally. Erratic8 is characterized by abrupt changes of direction (zigzagging) and repeated episodes of accelerations (darting). It is an alarm reaction and is usually observed before or after freezing episodes. Freezing behavior corresponds to a complete cessation of the fish&#39;s movements (except for opercular and ocular movements) while on the bottom of the tank, as distinguished from immobility caused by sedation, which causes hypolocomotion, akinesia, and sinking8. Freezing is usually related to a high state of stress and anxiety and is also part of submissive behavior. Complex behaviors are excellent indicators of the state of anxiety of animals. NTT has been shown to be sensitive to pharmacological and genetic manipulation9, making it a valuable tool for studying the neural basis of anxiety and related disorders.
Zebrafish are a highly social species, so we can measure a wide range of social behaviors. The shoaling test (ST) and the social preference test (SPT) are the most used assays to assess social behavior10. The ST measures the tendency of fish to group together11 by quantifying their spatial behavior and movement patterns. ST is useful for studying group dynamics, leadership, social learning, and understanding the social behavior of many fish species12. The SPT in adult zebrafish was adapted from Crawley&#39;s preference for social novelty test for mice13&#160;and quickly became a popular behavioral assay for the study of social interaction in this model species14. These two tests have also been adapted for use in drug screening assays and have shown promise for identifying novel compounds that modulate social behavior15,16.
In general, behavioral assays in adult zebrafish are powerful tools that can provide valuable information on the behavior mechanisms or the neurophenotypes of active compounds and abused drugs17. This protocol details how to implement these behavioral tools7 with basic material resources and how to apply them in toxicity assays to characterize the effects of a wide range of neuroactive compounds. In addition, we will see that the same tests can be applied to assess the neurobehavioral effects of acute exposure to a neuroactive compound (methamphetamine) but also to characterize these effects after chronic exposure to environmental concentrations of a pesticide (glyphosate).

Autor destacado: Evaluación de los cambios de comportamiento ambientales e inducidos por drogas en el pez cebra adulto 

Evaluación de la Neurotoxicidad en Danio rerio Adulto mediante una Batería de Pruebas de Comportamiento en un Tanque Único

Our main research aims to identify the behavioral effects induced by environmental pollutants and drugs in fish. Also trying to understand the mechanisms leading to these effects. A social and anxiety-like behavior cannot be conveniently addressed using embryos.We conduct studies targeting these behaviors in the adult Zebrafish model. This protocol details how to implement behavioral tools with basic material resources to facilitate the reproducibility of tests and harmonize the results obtained within the scientific community. The assays presented in this protocol have proven to be highly reproducible and sensitive to genetic and pharmacological manipulations, making them variable and noninvasive tools fostering the neural and molecular mechanisms underlying behavior.Once a behavioral effort has been identified, the most challenging part is to determine the specific modes of action leading to the observative efforts. Starting by the molecular initiating event where predictions can provide some clues on the molecular initiating event, we are still far from obtaining accurate predictions. We are currently interested in the determining the phase validity of the chemical models of Parkinson's disease developed in embryonic and adult Zebrafish by using MPTP and rotenone with the same, the kinematic of the gait-like movement or during an explosive movement like the acoustic evoked escape response, will be evaluated.

En esta sección, veremos algunas posibles aplicaciones de estas herramientas conductuales en la neurotoxicología de peces. Los siguientes resultados corresponden a la caracterización de los efectos agudos o atracones de la metanfetamina (METH), una droga recreativa, y los efectos subcrónicos del glifosato, uno de los principales herbicidas encontrados en los ecosistemas acuáticos.
Caracterización de un modelo de neurotoxicidad por atracón de metanfetamina en pez cebra adulto</st...

Watch this Scientific Journal Video about Assessment of Environmental and Drug-Induced Behavioral Changes in Adult Zebrafish at JoVE.com

Aquí, presentamos una batería integral de pruebas de comportamiento, que incluye el nuevo tanque, Shoaling y pruebas de preferencia social, para determinar de manera efectiva los posibles efectos neurotóxicos de los productos químicos (por ejemplo, metanfetamina y glifosato) en el pez cebra adulto utilizando un solo tanque. Este método es relevante para la neurotoxicidad y la investigación ambiental.

The presence of neuropathological effects proved to be, for many years, the main endpoint for assessing the neurotoxicity of a chemical substance. ...

Nuestra investigación principal tiene como objetivo identificar los efectos conductuales inducidos por contaminantes ambientales y fármacos en peces. También tratando de entender los mecanismos que conducen a estos efectos. Un comportamiento social y similar a la ansiedad no puede abordarse convenientemente utilizando embriones.Llevamos a cabo estudios dirigidos a estos comportamientos en el modelo adulto de pez cebra. Este protocolo detalla cómo implementar herramientas conductuales con recursos materiales básicos para facilitar la reproducibilidad de las pruebas y armonizar los resultados obtenidos dentro de la comunidad científica. Los ensayos presentados en este protocolo han demostrado ser altamente reproducibles y sensibles a las manipulaciones genéticas y farmacológicas, lo que los convierte en herramientas variables y no invasivas que fomentan los mecanismos neuronales y moleculares que subyacen al comportamiento.Una vez que se ha identificado un esfuerzo conductual, la parte más desafiante es determinar los modos específicos de acción que conducen a los esfuerzos observativos. Comenzando por el evento de iniciación molecular, donde las predicciones pueden proporcionar algunas pistas sobre el evento de iniciación molecular, todavía estamos lejos de obtener predicciones precisas. Actualmente estamos interesados en determinar la validez de fase de los modelos químicos de la enfermedad de Parkinson desarrollados en peces cebra embrionarios y adultos mediante el uso de MPTP y rotenona con la misma se evaluará la cinemática del movimiento similar a la marcha o durante un movimiento explosivo como la respuesta de escape acústica evocada.

neurotoxicity-assessment-adult-danio-rerio-using-battery-behavioral

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurotoxicity Assessment in Adult Danio rerio using a Battery of Behavioral Tests in a Single Tank

1.1K vistas.  Institute for Environmental Assessment and Water Research (IDAEA-CSIC). Nuestra investigación principal tiene como objetivo identificar los efectos conductuales inducidos por contaminantes ambientales y fármacos en peces. También tratando de entender los mecanismos que conducen a estos efectos. Un comportamiento social y similar a la ansiedad no puede abordarse convenientemente utilizando embriones.Llevamos a cabo estudios dirigidos a estos comportamientos en el modelo adulto de pez cebra. Este protocolo detalla cómo implementar herramientas conductual...

Video: Autor destacado: Evaluación de los cambios de comportamiento ambientales e inducidos por drogas en el pez cebra adulto 

The presence of neuropathological effects proved to be, for many years, the main endpoint for assessing the neurotoxicity of a chemical substance. However, in the last 50 years, the effects of chemicals on the behavior of model species have been actively investigated. Progressively, behavioral endpoints were incorporated into neurotoxicological screening protocols, and these functional outcomes are now routinely used to identify and determine the potential neurotoxicity of chemicals. Behavioral assays in adult zebrafish provide a standardized and reliable means to study a wide range of behaviors, including anxiety, social interaction, learning, memory, and addiction. Behavioral assays in adult zebrafish typically involve placing the fish in an experimental arena and recording and analyzing their behavior using video tracking software. Fish can be exposed to various stimuli, and their behavior can be quantified using a variety of metrics. The novel tank test is one of the most accepted and widely used tests to study anxiety-like behavior in fish. The shoaling and social preference tests are useful in studying the social behavior of zebrafish. This assay is particularly interesting since the behavior of the entire shoal is studied. These assays have proven to be highly reproducible and sensitive to pharmacological and genetic manipulations, making them valuable tools for studying the neural circuits and molecular mechanisms underlying behavior. Additionally, these assays can be used in drug screening to identify compounds that may be potential modulators of behavior.
We will show in this work how to apply behavioral tools in fish neurotoxicology, analyzing the effect of methamphetamine, a recreational drug, and glyphosate, an environmental pollutant. The results demonstrate the significant contribution of behavioral assays in adult zebrafish to the understanding of the neurotoxicological effects of environmental pollutants and drugs, in addition to providing insights into the molecular mechanisms that may alter neuronal function.

Here, we present a comprehensive behavioral test battery, including the novel tank, Shoaling, and social preference tests, to effectively determine the potential neurotoxic effects of chemicals (e.g., methamphetamine and glyphosate) on adult zebrafish using a single tank. This method is relevant to neurotoxicity and environmental research.

Investigación

Neurociencias

Experimental Tank Configuration and Video Recording Setup for Behavioral Testing in Adult Zebrafish

To begin, assemble the square experimental tanks, cameras, and computers. For individual behavior assays of zebra fish. Fill the tank with seven liters of 28 degrees Celsius well-oxygenated fish water.Adjust the position of the tank in front of the camera to avoid distorted images. Using the LED backlight, check the illumination setup, and turn on the camera. Next, open the camera manager to check the availability of the jiggy camera on the computer.Launch the jiggy camera controlling software and open the Camera option. Then select Monochrome Mode and adjust the image size. Open camera properties, and under Camera, set the pixel clock to maximum and frame rate to 30 frames per second.Then, adjust the exposure. Now under Image, set the gain to zero and adjust the black levels. In the Size tab, adjust the window dimensions to the region requiring engraving.Once done, close the camera properties. Next, create a general folder for the experiment session to save the camera settings and videos. Then click File, Save Parameters, and to file to save the settings.After configuring all cameras, open record video sequence and select Create to save as a new video file. Select max frames, and enter 10, 800 in the frame box. Then select Calculate Frame Rate.Introduce the fish one by one at the bottom of the experimental tanks for behavioral tests, and click Record to start the recording. For the shoaling test, introduce the shoal at the bottom of the experimental tank. For the social preference test, introduce the fish one by one at the bottom of the different experimental tanks.Once a chat box with a maximum number of frames achieved appears on the screen, click Accept. Then select Close to conclude the recording. Finally, remove the fish recorded for behavioral tests from the experimental tank and separate them from naive fish.

Configuración de Tanque Experimental y Configuración de Grabación de Video para Pruebas de Comportamiento en Pez Cebra Adulto

Analysis of Recorded Videos for Behavioral Testing of Adult Zebrafish

Open the Analysis Software for examining fish behavioral test data. To elaborate on a new template, click on New from template, then Apply a pre-defined template followed by From video file. Then select a video from the template set up.In the Parameters window, select the model fish to adult zebrafish, the arena to Open field, square to one arena and the number of subjects per arena. Then choose the type of detection by Center point and adjust the frame rate to 30 FPS. Name the experiment as a template and store it in the same folder as the rest of the videos.Under Experiment Settings, review the configured setup. In Arena Settings, right click on the center of the screen and select Grab. From file in the display, select a good quality video image and click Accept to capture this image for the background settings.Using the 19 centimeters width of the tank as a scale, calibrate the captured image to create a calibrated rule. Then draw the arena, and using the frame function, delineate the shape zones. For the novel tank test and shoaling test, draw two equal horizontal boxes on the tank.Draw three equal vertical boxes for the social preference test. Under Trial Control Settings, put an infinite time condition and remove the other components. Next, under Detection Settings, select the video for analysis from the video file and check the detection quality.Click on Auto Detect to adjust the detection and refocus the animal. Under Trial Settings, input one trial. Then under Data Profiles, create results dialogue windows.And under Analyze Profiles, select the parameters to analyze. To copy and use the template, open the template file with behavior analysis software. Then go to File and click Save As to create a new identical file.Alternatively, select New from Template, then apply to custom template. Next, go to Arena Settings to readjust the template. Under Acquisition, select DDS, then click Ready to start to process the video.Once the acquisition is complete, go to track editor to check the processed video. Finally, in Statistics, click on Calculate, then Export Data. Anxiety behavior assessed in a novel tank test of zebrafish exposed to methamphetamine exhibited a decrease in distance traveled, exploration distance and time, and number of visits to the upper zone of the tank.The latency time before the first visit to the upper zone increased significantly. Freezing behavior increased also significantly after three hours of methamphetamine exposure. Social behavior assessed in the shoaling test of the methamphetamine treated fish displayed a behavioral phenotype of social isolation with an increased average and farthest distances between individuals.Social behavior assessed in the social preference test of the methamphetamine treated fish showed a significant decrease in time spent and distance traveled in the conspecific zone.