Name: behavioral approaches to studying innate stress in zebrafish
Uploaded: 2019-05-01T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Behavioral Approaches to Studying Innate Stress in Zebrafish at JoVE.com

Dette arbejde blev støttet af finansiering fra Jupiter Life Science Initiative på Florida Atlantic University til ERD og ACK. Dette arbejde blev også støttet af tilskud R21NS105071 (tildelt ACK og ERD) og R15MH118625 (tildelt ERD) fra National Institutes of Health.

Protokollen er blevet godkendt af den institutionelle Animal Care og brug Committeeat Florida Atlantic University.
1. forberedelse af
<ol><li>Udpege et isoleret rum til at udføre adfærdsmæssige undersøgelser, eller lukke en del af et rum, så det er isoleret. Bemærk: rummet skal være uforstyrret og have lav trafik for at undgå at forstyrre den normale opførsel af fisken.</li>
	<li>Flyt følgende materialer og udstyr ind i det adfærdsmæssige rum: (i) et kamera og objektiv, (II) e...

Zebrafish udviser en robust stress respons i en ny tank Her beskriver vi en simpel adfærdsmæssig tilgang til at undersøge stress responser i voksne zebrafisk, og validere tilgangen som en simpel måling af stress ved hjælp af farmakologi.
Den nye tank test er en meget anvendt test for at undersøge medfødte stress i: zebrafisk og andre arter af fisk12,14,21,<sup class="xref...

Stress respons er ændret adfærdsmæssige og fysiologiske tilstande som følge af potentielt skadelige eller aversiv stimuli. Stress respons er bevaret i hele dyreriget, og er afgørende for overlevelsen af en organisme1. Årtiers forskning har i høj grad udvidet vores viden om nogle af de genetiske og neuronal mekanismer underliggende stress stater. I dag, områder af hjernen såsom amygdala og striatum2, og genetiske faktorer såsom kortikotropin releasing hormon (CRH), og glukokortikoid (gr) og mineralokortikoid receptorer ( Mr) er blevet undersøgtudførligt 3,4,5,6. På trods af disse kritiske fund, er meget stadig ukendt om genetiske og neuronal regulering af stress. Som sådan, mange stress relaterede lidelser lider af en mangel på terapeutika.
Genetisk ændrbare modelorganismer giver et nyttigt redskab i studiet af genetiske og neuronal kontrol af adfærd. Især fiske modeller er ekstremt kraftige: de er små organismer med korte genererings tider, deres anvendelse i laboratorieomgivelser er facile, deres genomer er nemme at ændre, og som hvirveldyr deler de ikke kun genetiske, men også Neuro anatomiske Homologi med deres pattedyr modparter7,8. Standard analyser til måling af stress kan kombineres med: zebrafisk linjer, der husly genetiske mutationer, eller dem, hvor manipulation af præcise neuronal delmængder er muligt, og virkningerne af enkelt gener eller definerede neuroner kan vurderes hurtigt og effektivt.
Behavioral, stress respons kan karakteriseres i fisk som perioder med Hyper-aktivitet eller længere perioder med inaktivitet (beslægtet med ' frysning ')9, reduceret udforskning10, hurtig vejrtrækning, reduceret fødeindtagelse11, og en sted-præference for bunden af en tank12. For eksempel, når de placeres i en ukendt tank, voksne: zebrafisk og andre små fisk modeller viser en indledende præference for den nederste halvdel af tanken, men med tiden, fiskene begynder at udforske top og bund halvdele med nær-lige frekvens12. Behandling af voksne med lægemidler kendt for at reducere angst forårsage fisk til at udforske umiddelbart den øverste halvdel10,13. Omvendt, lægemidler, der øger angst forårsage fisk til at vise stærk præference for den nederste halvdel af tanken12,14,15. Således, reduceret udforskning og præference for den nederste halvdel af tanken er enkle og pålidelige indikatorer for stress.
Som de fleste hvirveldyr drives stress respons i fisk af aktivering af hypothalamus-hypofyse-Inter-renal akse (HPI; analogt med hypothalamus-hypofyse-binyre [hPa]-aksen i pattedyr)14,16. Hypothalamus neuroner udtrykker hormonet kortikotropin-releasing hormon (CRH) signal til hypofysen, som igen frigiver adrenocorticotropt releasing hormon (ACTH). ACTH derefter signaler til den inter-renal kirtel til at producere og udskille cortisol, som har en række downstream mål16, en af dem er negativ feedback på den CRH-producerende hypothalamus neuroner3,17, 18,19.
Her beskriver vi en metode til at vurdere adfærdsmæssige målinger af medfødte stress. For den opførsel, vi detalje protokoller ved hjælp af roman tank dykning test12,14. Vi derefter demonstrere, som et eksempel, at en kendt angstdæmpende stof, buspiron, reducerer adfærdsmæssige målinger af stress.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1043px;" width="1042">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:217px;">Camera</td>
			<td style="width:264px;"></td>
			<td style="width:181px;"></td>
			<td style="width:380px;">We use Point Grey Grasshopper3 USB camera with lens from Edmund Optics.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:217px;">Infrared filter</td>
			<td style="width:264px;">Edmund Optics</td>
			<td style="width:181px;"></td>
			<td style="width:380px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:217px;">Video Acquisition Program</td>
			<td style="width:264px;"></td>
			<td style="width:181px;"></td>
			<td style="width:380px;">Use programs such as Virtualdub or FlyCapture because the acquisition framerate can be set.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:217px;">Infrared LED lights</td>
			<td style="width:264px;"></td>
			<td style="width:181px;"></td>
			<td style="width:380px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:217px;">Assay tank</td>
			<td style="width:264px;">Aquaneering</td>
			<td style="width:181px;">Part number ZT180</td>
			<td style="width:380px;">Size: M3 1.8 liter</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:217px;">Stand and clamp, or standard tripod for camera</td>
			<td style="width:264px;"></td>
			<td style="width:181px;"></td>
			<td style="width:380px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:217px;">250mL beaker</td>
			<td style="width:264px;"></td>
			<td style="width:181px;"></td>
			<td style="width:380px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:217px;">Tracking software</td>
			<td style="width:264px;"></td>
			<td style="width:181px;"></td>
			<td style="width:380px;">We use Ethovision XT 13 from Noldus Information Technology</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:217px;">Buspirone chloride</td>
			<td style="width:264px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:181px;">B7148</td>
			<td style="width:380px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:217px;">Randomized trial generator</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>We use the RANDBETWEEN function in Microsoft Excel</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

behavioral approaches to studying innate stress in zebrafish

Reagerer hensigtsmæssigt på stressende stimuli er afgørende for overlevelse af en organisme. Omfattende forskning er blevet udført på et bredt spektrum af stress-relaterede sygdomme og psykiske lidelser, men endnu yderligere undersøgelser af den genetiske og neuronal regulering af stress er stadig nødvendige for at udvikle bedre terapeutisk. Den: zebrafisk giver en kraftfuld genetisk model til at undersøge neurale fundament af stress, da der findes en stor samling af mutante og transgene linjer. Desuden, farmakologi kan nemt anvendes til zebrafish, som de fleste stoffer kan tilsættes direkte til vand. Vi beskriver her brugen af ' roman tank test ' som en metode til at studere medfødte stress reaktioner i zebrafish, og demonstrere, hvordan potentielle angstdæmpende medicin kan valideres ved hjælp af analysen. Metoden kan nemt kombineres med zebrafiske linjer, der harkedeligt genetiske mutationer, eller dem, hvor transgene tilgange til manipulation af præcise neurale kredsløb anvendes. Analysen kan også anvendes i andre fiske modeller. Sammen bør den beskrevne protokol lette vedtagelsen af denne enkle analyse til andre laboratorier.

Undersøgelse af stress i: zebrafisk For at undersøge stress adfærd over tid i vild-type zebrafish, testede vi voksne fisk fra AB stamme24 i roman tank test. AB-voksne blev underkastet protokollen som beskrevet ovenfor. Kort, fisk blev givet en 1-h akklimatisering periode i en tank i opførsel værelse. En person blev placeret i et bæger i 10-min, og derefter placeret forsigtigt i en ukendt tank (Roman tank) fyldt med frisk system vand. Lokomotor akt...

Watch this Scientific Journal Video about Behavioral Approaches to Studying Innate Stress in Zebrafish at JoVE.com

Behavioral Approaches to Studying Innate Stress in Zebrafish

Dette manuskript beskriver en enkel metode til at måle stress Behavioral hos voksne zebrafisk. Tilgangen udnytter den medfødte tendens, at: zebrafisk foretrækker den nederste halvdel af en tank, når den er i en stresset tilstand. Vi beskriver også metoder til at sammenkoble analysen med farmakologi.

Adfærdsmæssige tilgange til at studere medfødte stress i Zebrafish

Responding appropriately to stressful stimuli is essential for survival of an organism. Extensive research has been done on a wide spectrum of ...

Den nye tank analyse vil kombinere med kraftfulde genetiske værktøjer i Zebrafish tilbyder en metode til dissekere, hvordan hjernen modulerer stress, og hvordan neurale kredsløb kan desreguleres. Genetiske og neuronale signalveje er stærkt bevaret mellem zebrafisk og pattedyr, og denne teknik kan bidrage til at fremme vores forståelse af de mekanismer, der ligger til grund for stress respons. Metoden er ikke specifik for zebrafisk og har været anvendt med den mexicanske blinde hulefisk og kan derfor potentielt udvides til at omfatte andre fiskearter.En prøvekørsel kan være nyttig til bestemmelse af korrekt belysning og kontrast af dyret på en baggrund for at opnå en vellykket sporing. Analysen er sjældent brugt, men kan være en involveret proces. Visualisering af trinene vil hjælpe andre forskere med at udføre proceduren.Jacqueline Chin, en post-doc i laboratoriet, og Lydia Albert, en bachelor studerende, vil demonstrere denne procedure. Begynd med at fylde et 250 milliliterbæger og mindst to tanke med akvarybe. Om morgenen af testen, overføre mindst 10 voksne Zebrafish for hver eksperimentel tilstand i individuelle bedrift tanke, før du overfører alle fiskene til Behavior Room for akklimatisering i mindst en time.Mærke tankene således, at dyrenes tilstand eller genotype er blind for eksperimentatoren, og brug et net til forsigtigt at placere en enkelt voksen i det fyldte bægerglas. Lad den voksne fisk akklimatisere sig i bægeret i 10 minutter, før den forsigtigt hælder vandet og fisken fra bægeret ind i den eksperimentelle nye tank. Så snart fisken er i tanken, skal du begynde kameraet optagelse og bevæge sig væk fra opsætningen for at forhindre yderligere nød til fisken.Når optagelsen er færdig, skal du fjerne personen fra den nye tank og placere fisken i en ny bedriftstank. At vurdere virkningerne af specifikke lægemidler af interesse, fortynde lægemidlet til en fungerende koncentration i 250 milliliter bægerglas af systemet vand. Brug af et bægerglas med systemvand kun som kontrol.Mask identiteten af lægemidlet og kontrol bægerglas for at sikre, at testeren er blind for behandlingsbetingelserne indtil post-analyse og udføre en ny tank test som påvist for at opnå en baseline adfærdsmæssige stress respons. Ved afslutningen af basisregistreringen anvendes et net til straks at overføre fisken til et af prøvebægeret i 10 minutter, før fisken overføres til et udvasket bægerglas, der kun indeholder friskt systemvand. Det er vigtigt at bruge separate net, der er udpeget til hver behandlingsbæger, for at forhindre utilsigtet dosering af kontrolfisken, især når der er tale om flere lægemiddelbehandlinger.Efter 10 minutter, placere fisken i en ny ny tank for en anden roman tank test. Ved testens afslutning overføres den voksne zebrafisk til en ny bedriftstank, og systemvandet i den anden nye tank erstattes med frisk systemvand til næste trin for at forhindre krydskontaminering af forsøgsstoffet. Ved afslutningen af alle forsøgene skal personerne returneres til fiskefaciliteten.Her vises den bevægelsesaktivitet af en enkelt zebrafisk i første og sidste minut af en 10 minutters ny tanktest. Når først indført i tanken, fisken typisk tilbringer størstedelen af tiden i bunden af den nye tank. Over tid viser de voksne fisk imidlertid en gradvis stigning i den tid, der bruges i toppen af tanken.Faktisk er den samlede tid brugt i toppen af tanken i det første minut betydeligt kortere i forhold til sidste minut af den nye tank test. Derimod afslører den samlede tilbagelagte afstand mellem det første og det sidste minut ingen væsentlige forskelle. I dette repræsentative eksperiment viste analyse af de voksne vandrefisksecomotorveje, at der ikke var stor forskel på zebrafisksvømningaktiviteten før og efter behandling for grupper af voksne, der alene blev eksponeret for køretøjet.I modsætning hertil, voksne udsat for en angstdæmpende stof brugt en stor mængde tid i toppen af tanken i forhold til de bevægelsesveje af samme fisk før stofbrug. Disse forskelle skyldtes generelt ikke mindre bevægelse, da der ikke blev målt nogen væsentlige forskelle i tilbagelagte afstand for nogen af grupperne. Da adfærdsrytmer påvirkes af døgnrytmeprocesser, skal du sørge for at udføre eksperimentelle replikater, der udføres på forskellige dage på samme tidspunkt af dagen for hvert eksperiment.Yderligere adfærdsmæssige analyser, såsom open field test eller andre fysiologiske målinger af stress, kan udføres for yderligere at validere resultater opnået fra den nye tank dykning test. Denne metode kan bruges en høj gennemløbsanalyse til at løse spørgsmål relateret til stress, frygt, og angst.

Research

JoVE Journal

Behavior

The Resident-intruder Paradigm: A Standardized Test for Aggression, Violence and Social Stress

Resident-ubuden gæst Paradigm: en standardiseret test for Aggression, vold og social Stress

This video publication explains in detail the experimental protocol of the resident-intruder paradigm in rats. This test is a standardized method to ...

The Crossmodal Congruency Task as a Means to Obtain an Objective Behavioral Measure in the Rubber Hand Illusion Paradigm

Den Crossmodal Congruency opgave som middel til at opnå et mål Behavioral måling på Rubber Hand Illusion Paradigm

The rubber hand illusion (RHI) is a popular experimental paradigm. Participants view touch on an artificial rubber hand while the participants' own hidden ...

A Procedure to Observe Context-induced Renewal of Pavlovian-conditioned Alcohol-seeking Behavior in Rats

En procedure til at Overhold Kontekst-induceret Fornyelse af Pavlov-condition Alkohol-søger adfærd i rotter

Environmental contexts in which drugs of abuse are consumed can trigger craving, a subjective Pavlovian-conditioned response that can facilitate ...

Asymmetric Walkway: A Novel Behavioral Assay for Studying Asymmetric Locomotion

Asymmetrisk Walkway: A Novel Behavioral Assay til at studere Asymmetrisk Locomotion

Behavioral assays are commonly used for the assessment of sensorimotor impairment in the central nervous system (CNS). The most sophisticated methods for ...

A Mouse Model of Subchronic and Mild Social Defeat Stress for Understanding Stress-induced Behavioral and Physiological Deficits

En musemodel af Subkronisk og Mild Social nederlag stress for Understanding Stress-induceret adfærdsmæssige og fysiologiske Underskud

Stressful life events often increase the incidence of depression in humans. To study the mechanisms of depression, the development of animal models of ...

An Unpredictable Chronic Mild Stress Protocol for Instigating Depressive Symptoms, Behavioral Changes and Negative Health Outcomes in Rodents

En uforudsigelig Kronisk Mild Stress Protokol for Anstiftelse depressive symptomer, adfærdsændringer og negative sundhedsresultater i Gnavere

Chronic, unresolved stress is a major risk factor for the development of clinical depression. While many preclinical models of stress-induced depression ...

Behavioral Disturbances: An Innovative Approach to Monitor the Modulatory Effects of a Nutraceutical Diet

Adfærdsforstyrrelser: en innovativ tilgang til at overvåge Modulerende Virkninger af en Nutraceutical kost

In dogs, diets are often used to modulate behavioral disturbances related to chronic anxiety and stress caused by intense and restless activity. However, ...

The Unpredictable Chronic Mild Stress Protocol for Inducing Anhedonia in Mice

Den uforudsigelige kroniske Mild Stress protokol for at fremkalde Anhedonia i mus

Depression is a highly prevalent and debilitating condition, only partially addressed by current pharmacotherapies. The lack of response to treatment by ...

Stress-Enhanced Fear Learning, a Robust Rodent Model of Post-Traumatic Stress Disorder

Stress-forstærket frygten læring, en Robust gnaver Model af post-traumatisk Stress Disorder

Fear behaviors are important for survival, but disproportionately high levels of fear can increase the vulnerability for developing psychiatric disorders ...

A Visual Guide for Studying Behavioral Defenses to Pathogen Attacks in Leaf-Cutting Ants

En visuel Guide til at studere adfærdsmæssige forsvar og patogen angriber i blad-skæring myrer

The complex lifestyle, evolutionary history of advanced cooperation, and disease defenses of leaf-cutting ants are well studied. Although numerous studies ...