Name: Analysis of Recorded Videos for Behavioral Testing of Adult Zebrafish
Uploaded: 2023-11-03T12:40:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Analysis of Recorded Videos for Behavioral Testing of Adult Zebrafish at JoVE.com

analysis of recorded videos for behavioral testing of adult zebrafish

Verhaltenstestbatterie zur Bewertung neurotoxischer Wirkungen bei adulten Zebrafischen

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 im Rampenlicht: Bewertung umwelt- und arzneimittelinduzierter Verhaltensänderungen bei adulten Zebrafischen 

Bewertung der Neurotoxizität bei erwachsenem Danio rerio mit einer Reihe von Verhaltenstests in einem einzigen Tank

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.

Watch this Scientific Journal Video about Analysis of Recorded Videos for Behavioral Testing of Adult Zebrafish at JoVE.com

Analysis of Recorded Videos for Behavioral Testing of Adult Zebrafish  

Analyse von aufgezeichneten Videos für Verhaltenstests von adulten Zebrafischen

Öffnen Sie die Analysesoftware, um die Daten von Fischverhaltenstests zu untersuchen. Um eine neue Vorlage zu erstellen, klicken Sie auf Neue Vorlage und dann auf Vordefinierte Vorlage anwenden, gefolgt von Aus Videodatei. Wählen Sie dann ein Video aus der eingerichteten Vorlage aus.Wählen Sie im Fenster Parameter den Modellfisch für den erwachsenen Zebrafisch, die Arena für das Feld "Öffnen", das Quadrat für eine Arena und die Anzahl der Versuchspersonen pro Arena aus. Wählen Sie dann die Art der Erkennung nach Mittelpunkt und stellen Sie die Bildrate auf 30 FPS ein. Benennen Sie das Experiment als Vorlage und speichern Sie es im selben Ordner wie die restlichen Videos.Überprüfen Sie unter Experimenteinstellungen das konfigurierte Setup. Klicken Sie in den Arena-Einstellungen mit der rechten Maustaste auf die Mitte des Bildschirms und wählen Sie Grab. Wählen Sie aus der Datei im Display ein Videobild in guter Qualität aus und klicken Sie auf Akzeptieren, um dieses Bild für die Hintergrundeinstellungen aufzunehmen.Verwenden Sie die Breite des Tanks von 19 Zentimetern als Maßstab und kalibrieren Sie das aufgenommene Bild, um eine kalibrierte Regel zu erstellen. Zeichnen Sie dann die Arena und grenzen Sie mit der Rahmenfunktion die Formzonen ab. Für den neuartigen Tanktest und den Untiefentest zeichnen Sie zwei gleiche horizontale Kästchen auf den Tank.Zeichne drei gleiche vertikale Kästchen für den Test der sozialen Präferenz. Legen Sie unter Teststeuerungseinstellungen eine unendliche Zeitbedingung fest, und entfernen Sie die anderen Komponenten. Wählen Sie als Nächstes unter Erkennungseinstellungen das zu analysierende Video aus der Videodatei aus und überprüfen Sie die Erkennungsqualität.Klicken Sie auf Auto Detect, um die Erkennung anzupassen und das Tier neu zu fokussieren. Geben Sie unter Testeinstellungen eine Testversion ein. Erstellen Sie dann unter Datenprofile Ergebnisdialogfenster.Wählen Sie unter "Profile analysieren" die zu analysierenden Parameter aus. Um die Vorlage zu kopieren und zu verwenden, öffnen Sie die Vorlagendatei mit einer Verhaltensanalysesoftware. Gehen Sie dann zu Datei und klicken Sie auf Speichern unter, um eine neue identische Datei zu erstellen.Alternativ können Sie Neu aus Vorlage auswählen und dann auf benutzerdefinierte Vorlage anwenden. Gehen Sie als Nächstes zu den Arena-Einstellungen, um die Vorlage anzupassen. Wählen Sie unter "Erfassung" die Option "DDS" aus und klicken Sie dann auf "Bereit", um mit der Verarbeitung des Videos zu beginnen.Sobald die Aufnahme abgeschlossen ist, gehen Sie zum Track-Editor, um das verarbeitete Video zu überprüfen. Klicken Sie abschließend in der Statistik auf Berechnen und dann auf Daten exportieren. Das Angstverhalten, das in einem neuartigen Aquarientest von Zebrafischen, die Methamphetamin ausgesetzt waren, untersucht wurde, zeigte eine Abnahme der zurückgelegten Strecke, der Erkundungsdistanz und -zeit sowie der Anzahl der Besuche in der oberen Zone des Aquariums.Die Latenzzeit vor dem ersten Besuch der oberen Zone erhöhte sich deutlich. Das Gefrierverhalten nahm auch nach dreistündiger Methamphetamin-Exposition signifikant zu. Das soziale Verhalten, das im Schwarmtest der mit Methamphetamin behandelten Fische bewertet wurde, zeigte einen Verhaltensphänotyp der sozialen Isolation mit einem erhöhten Durchschnitt und den größten Entfernungen zwischen den Individuen.Das soziale Verhalten, das im Sozialpräferenztest der mit Methamphetamin behandelten Fische bewertet wurde, zeigte eine signifikante Abnahme der in der Artgenossenzone verbrachten Zeit und der zurückgelegten Strecke.