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

Detta arbete stöddes av finansiering från Jupiter Life Science Initiative vid Florida Atlantic University till ERD och ACK. Detta arbete stöddes också av bidrag R21NS105071 (tilldelas ACK och ERD) och R15MH118625 (tilldelas ERD) från National Institutes of Health.

Protokollet har godkänts av den institutionella djur omsorg och användning Committeeat Florida Atlantic University.
1. förberedelser
<ol><li>Utse ett isolerat rum för att utföra beteende studier, eller stänga av en del av ett rum så att den är isolerad. Obs: rummet ska vara ostört och ha låg trafik för att undvika störa normalt beteende av fisken.</li>
	<li>Flytta följande material och utrustning till beteende rummet: (i) en kamera och ett objektiv, (II) ett infrarött filter...

Zebrafish uppvisar en robust stress reaktion i en ny tank Här beskriver vi en enkel beteendemässiga strategi för att undersöka stress reaktioner hos vuxna zebra fiskar, och validera metoden som ett enkelt mått på stress med hjälp av farmakologi.
Den nya tanken testet är ett allmänt använt test för att undersöka inneboende stress i zebra fisk och andra arter av fisk12,14,21...

Stress reaktioner är förändrade beteendemässiga och fysiologiska tillstånd till följd av potentiellt skadliga eller aversiva stimuli. Stress reaktioner bevaras i hela djur riket, och är avgörande för överlevnaden av en organism1. Decennier av forskning har kraftigt utökat vår kunskap om några av de genetiska och neuronala mekanismerna bakom stress stater. Idag, områden i hjärnan som amygdala och striatum2, och genetiska faktorer såsom kortikotropin releasing hormon (CRH), och glukokortikoid (gr) och mineralokortikoid receptorer ( Mr) har studerats utförligt3,4,5,6. Trots dessa kritiska fynd, mycket är okänd om genetisk och neuronala reglering av stress. Som sådan, många stressrelaterade sjukdomar lider av en brist på Therapeutics.
Genetiskt modifierbara modellorganismer ger ett användbart verktyg i studiet av genetisk och neuronala kontroll av beteende. Fisk modeller, i synnerhet, är extremt kraftfulla: de är små organismer med korta produktions tider, deras användning i en laboratorie miljö är lättsmält, deras genom är lätt ändras, och som ett ryggradsdjur, de delar inte bara genetiska, men också neuroanatomiska homologi med deras däggdjur motsvarigheter7,8. Standard analyser för att mäta stress kan paras ihop med Zebra fiskar linjer som hyser genetiska mutationer, eller de där manipulering av exakta neuronala under grupper är möjligt, och effekterna av enskilda gener eller definierade nerv celler kan bedömas snabbt och effektivt.
Behaviorally, stress svar kan karakteriseras i fisk som perioder av hyper-aktivitet eller långvariga perioder av inaktivitet (besläktad med "frysning")9, minskad prospektering10, snabb andning, minskat födo intag11, och en plats-preferens för botten av en tank12. Till exempel, när placeras i en okänd tank, vuxen zebra fiskar och andra små fisk modeller visar en första preferens för den nedre halvan av tanken, men med tiden, fisken börja utforska topp och botten halvor med nästan lika frekvens12. Behandling av vuxna med läkemedel kända för att minska ångest orsaka fisk att utforska omedelbart den övre halvan10,13. Omvänt, droger som ökar ångest orsaka fisk att visa stark preferens för den nedre halvan av tanken12,14,15. Således, minskad prospektering och preferens för den nedre halvan av tanken är enkla och pålitliga indikatorer på stress.
Liksom de flesta ryggradsdjur, stress svar i fisk drivs av aktivering av hypotalamus-hypofys-Inter-renal axel (HPI; analog till hypotalamus-hypofys-adrenal [hPa] axel i däggdjur)14,16. Hypotalamus nerv celler uttrycker hormonet kortikotropin-releasing hormon (CRH) signal till hypofysen, som i sin tur frigör adrenokortikotropic releasing hormon (ACTH). ACTH signalerar sedan till Inter-renal körtel att producera och utsöndra kortisol, som har ett antal nedströms mål16, en av dem är negativ återkoppling av CRH-producerande hypotalamus nerv celler3,17, 18,19.
Här beskriver vi en metod för att bedöma beteendemässiga åtgärder av inneboende stress. För beteendet, vi detalj protokoll med hjälp av romanen tank dykning test12,14. Vi visar sedan, som ett exempel, att en känd ångestdämpande läkemedel, Buspirone, minskar beteendemässiga åtgärder av 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

Reagera på lämpligt sätt på stressande stimuli är viktigt för överlevnad av en organism. Omfattande forskning har gjorts på ett brett spektrum av stressrelaterade sjukdomar och psykiatriska störningar, men ytterligare studier av den genetiska och neuronala regleringen av stress krävs fortfarande för att utveckla bättre terapier. Den zebra fiskar ger en kraftfull genetisk modell för att undersöka neurala underbyggnad av stress, eftersom det finns en stor samling av muterade och transgena linjer. Dessutom kan farmakologi lätt appliceras på zebra fiskar, eftersom de flesta droger kan tillsättas direkt till vatten. Vi beskriver här användningen av den "nya tank test" som en metod för att studera medfödda stress svar i zebra fisk, och visa hur potentiella ångestdämpande läkemedel kan val IDE ras med hjälp av analysen. Metoden kan lätt kombineras med Zebra fiskar linjer hyser genetiska mutationer, eller de där transgena metoder för att manipulera exakta neurala kretsar används. Analysen kan också användas i andra fisk modeller. Tillsammans bör det beskrivna protokollet under lätta antagandet av denna enkla analys till andra laboratorier.

Undersöka stress i zebra fiskar För att undersöka stress beteendet över tid i vildtyps-zebrafisk testade vi vuxna fiskar från AB-stammen24 i det nya tank provet. AB vuxna utsattes för protokollet enligt beskrivningen ovan. Kort, fisk fick en 1-h acklimatisering period i en tank i beteende rummet. En individ placerades i en bägare i 10 minuter och placerades sedan försiktigt i en obekant tank (ny tank) fylld med friskt system vatten. Rörelse 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

Detta manuskript beskriver en enkel metod för att mäta stress behaviorally hos vuxna Zebrafish. Metoden drar nytta av den inneboende tendensen att zebra fiskar föredrar den nedre halvan av en tank när i ett stressat tillstånd. Vi beskriver också metoder för att koppla analysen till farmakologi.

Beteendemässiga strategier för att studera innate 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 nya tank analysen kommer att kombinera med kraftfulla genetiska verktyg i Zebrafish erbjuder en metod för att dissekera hur hjärnan modulerar stress och hur neurala kretsar kan deregleras. Genetiska och neuronala signalvägar är mycket bevarade mellan Zebrafish och däggdjur och denna teknik kan bidra till att ytterligare vår förståelse av de mekanismer som ligger till grund för stressrespons. Metoden är inte specifik för Zebrafish och har använts tillsammans med den mexikanska blinda grottfisken och kan därför potentiellt utvidgas till andra fiskarter.En provkörning kan vara till hjälp för att bestämma korrekt belysning och kontrast av djuret mot en bakgrund för att uppnå framgångsrik spårning. Analysen är sällan används, men kan vara en involverad process. Visualisera stegen kommer att hjälpa andra forskare framgångsrikt utföra förfarandet.Jacqueline Chin, en post-doc i labbet, och Lydia Albert, en grundutbildning student, kommer att visa detta förfarande. Börja med att fylla en 250 milliliter bägare och minst två tankar innehav med fisk system vatten. På morgonen av testet, överför minst 10 vuxna Zebrafish för varje experimentellt tillstånd till enskilda holdingtankar innan du överför all fisk till Beteenderummet för acklimatisering i minst en timme.Märk tankarna så att djurens tillstånd eller genotyp är blinda för försöksmedjor och använd ett nät för att försiktigt placera en enda vuxen i den förfyllda bägaren. Låt den vuxna fisken acklimatisera sig i bägaren i 10 minuter innan du försiktigt häller vattnet och fisken från bägaren i den experimentella novel tank. Så snart fisken är i tanken, börja kameran inspelningen och flytta bort från setup för att förhindra ytterligare nöd till fisken.När inspelningen är klar, ta bort den enskilde från den nya tanken och placera fisken i en ny tank. För att bedöma effekterna av specifika läkemedel av intresse, späd läkemedlet till en fungerande koncentration i 250 milliliter bägare av systemvatten. Använda en bägare med systemvatten endast som en kontroll.Mask identiteter av läkemedlet och kontrollera bägare för att säkerställa att testaren är blind för behandlingsförhållandena tills efter analys och utföra en ny tank test som visas för att få en baslinje beteendemässiga stressrespons. I slutet av baslinjeregistreringen, använd ett nät för att omedelbart överföra fisken till en av provbägarna i 10 minuter innan fisken överförs till en tvätt ut bägare som innehåller enbart färskt systemvatten. Det är viktigt att använda separata nät som utsetts för varje behandlingsbägare för att förhindra oavsiktliga feldosering av kontrollfisken, särskilt när flera läkemedelsbehandlingar är inblandade.Efter 10 minuter, placera fisken i en ny roman tank för en andra roman tank test. I slutet av testet överföra den vuxna Zebrafish i en ny anläggning tank och ersätta systemet vatten i den andra romanen tanken med färskt systemvatten för nästa steg för att förhindra korskontaminering av den experimentella drogen. I slutet av alla försök, återföra individerna till fiskanläggningen.Här visas den lokomotoriska aktiviteten hos en enda Zebrafisk under första och sista minuten av ett 10 minuters nytt tanktest. När först infördes i tanken, fisken tillbringar vanligtvis majoriteten av tiden i botten av den nya tanken. Med tiden visar dock den vuxna fisken en gradvis ökning av den tid som tillbringas i tankens topp.Faktum är att den totala tiden i toppen av tanken under den första minuten är betydligt kortare jämfört med den sista minuten av den nya tanktest. Däremot visar den totala sträckan som restes mellan första och sista minuten inga signifikanta skillnader. I detta representativa experiment, analys av den vuxna Zebrafish locomotor vägar visade liten skillnad mellan Zebrafish simning verksamhet före och efter behandling för grupper av vuxna utsätts för fordon ensam.Däremot tillbringade vuxna som exponeras för ett ångestdämpande läkemedel en stor del av tiden i toppen av tanken jämfört med de locomotoriska stigarna hos samma fisk före läkemedelsexponeringen. Dessa skillnader berodde inte på mindre förflyttning i allmänhet eftersom inga signifikanta skillnader i tillryggalagd sträcka mättes för någon av grupperna. Som beteendemässiga rytmer påverkas av dygnsrytm processer, se till att genomföra experimentella replikat utförs på olika dagar under samma tid på dagen för varje experiment.Ytterligare beteendeanalyser, såsom det öppna fälttestet eller andra fysiologiska mätningar av stress, kan utföras för att ytterligare validera resultat som erhållits från det nya tankdykningstestet. Denna metod kan användas en hög genomströmning assay för att ta itu med frågor relaterade till stress, rädsla, och ångest.

Research

JoVE Journal

Behavior

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

Den Resident-inkräktaren Paradigm: ett standardiserat test för Aggression, våld och 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 kongruens Task som ett sätt att få en objektiv Behavioral Mät i gummihand 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

Ett förfarande för att observera Context-inducerad Förnyelse av Pavlovian konditione Alkohol sökande beteende hos råttor

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

Asymmetric Gångväg: A Novel Behavioral analys för att studera Asymmetric 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 musmodell av Subkronisk och Mild sociala Besegra Stress för att förstå Stress-inducerad beteendemässiga och fysiologiska underskott

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 oförutsägbar Kronisk Mild stress protokoll för anstiftan depressiva symtom, beteendeförändringar och negativa hälsoeffekter hos gnagare

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

Beteendestörningar: en innovativ strategi för att övervaka modulerande effekterna av en Nutraceutical Diet

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

Oförutsägbara kronisk Mild Stress protokollet för att inducera likgiltighet hos möss

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-förbättrade rädsla lärande, en Robust gnagare modell av posttraumatiskt stressyndrom

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 visuell Guide för att studera beteendemässiga försvar att patogenen attacker i blad-skärning myror

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