Name: shuttle box assay as an associative learning tool for cognitive assessment in learning and memory studies using adult zebrafish
Uploaded: 2021-07-12T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Shuttle Box Assay as an Associative Learning Tool for Cognitive Assessment in Learning and Memory Studies using Adult Zebrafish at JoVE.com

Yazarlar, hyde laboratuvar üyelerine düşünceli tartışmaları için ve zebra balığı bakımı ve bakımı için Freimann Yaşam Bilimleri Merkezi teknisyenlerine teşekkür etmek istiyor. Bu çalışma Notre Dame Üniversitesi Zebra Balığı Araştırmaları Merkezi, Notre Dame Üniversitesi Kök Hücre ve Rejeneratif Tıp Merkezi tarafından desteklendi ve NIH R01-EY018417 Ulusal Göz Enstitüsü (DRH), Ulusal Bilim Vakfı Lisansüstü Araştırma Burs Programı (JTH), LTC Neil Hyland Notre Dame Bursu (JTH), Özgürlük Bursu Nöbetçileri (JTH) ve Pat Tillman Bursu (JTH). Şekil 1 BioRender.com ile yapılmıştır.

Zebra balıkları, Freimann Yaşam Bilimleri Merkezi'ndeki Notre Dame Zebra balığı tesisinde yetiştirildi ve bakımı yapıldı. Bu yazıda açıklanan yöntemler Notre Dame Üniversitesi Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (Hayvan Refahı Güvence Numarası A3093-01) tarafından onaylanmıştır.
1. Mekik kutusu öğrenme paradigması (Şekil 1A)
NOT: Öğrenme paradigması, ilişkilendirilebilir öğrenme ile ilgili bilişin hızlı...

<ol>
	<li>Deutsch, M., Mendez, M., Teng, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interactions+between+traumatic+brain+injury+and+frontotemporal+degeneration.">Interactions between traumatic brain injury and frontotemporal degeneration.</a> Dementia and Geriatric Cognitive Disorders. 39, 143-153 (2015).</li><li>Gardner, R., 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=Traumatic+brain+injury+in+later+life+increases+risk+for+Parkinson+disease.">Traumatic brain injury in later life increases risk for Parkinson disease.</a> Annals in Neurology. 77, 987 (2015).</li><li>Fleminger, S., Oliver, D., Lovestone, S., Rabe-Hesketh, S., Giora, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Head+injury+as+a+risk+factor+for+Alzheimer's+disease:+the+evidence+10+years+on;+a+partial+replication.">Head injury as a risk factor for Alzheimer's disease: the evidence 10 years on; a partial replication.</a> Journal of Neurology, Neurosurgery and Psychiatry. 74, 857-886 (2003).</li><li>Johnson, V., Stewart, W., Smith, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Traumatic+brain+injury+and+amyloid-&#946;+pathology:+a+link+to+Alzheimer's+disease.">Traumatic brain injury and amyloid-&#946; pathology: a link to Alzheimer's disease.</a> Nature Reviews Neurosciences. 11, 361-370 (2010).</li><li>Korley, F. K., Kelen, G. D., Jones, C. M., Diaz-Arrastia, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emergency+department+evaluation+of+traumatic+brain+injury+in+the+United+States,+2009-2010.">Emergency department evaluation of traumatic brain injury in the United States, 2009-2010.</a> The Journal of Head Trauma Rehabilitation. 31, 379-387 (2016).</li><li>Corrigan, J. D., Selassie, A. W., Orman, J. A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+epidemiology+of+traumatic+brain+injury.">The epidemiology of traumatic brain injury.</a> The Journal of Head Trauma Rehabilitation. 25, 72-80 (2010).</li><li>Levin, H., Arrastia, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diagnosis,+prognosis,+and+clinical+management+of+mild+traumatic+brain+injury.">Diagnosis, prognosis, and clinical management of mild traumatic brain injury.</a> The Lancet Neurology. 14, 506-517 (2015).</li><li>GBD 2016 Traumatic Brain Injury and Spinal Cord Injury Collaborators. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global,+regional,+and+national+burden+of+traumatic+brain+injury+and+spinal+cord+injury,+1990-2016:+A+systematic+analysis+for+the+Global+Burden+of+Disease+Study+2016.">Global, regional, and national burden of traumatic brain injury and spinal cord injury, 1990-2016: A systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2016.</a> The Lancet, Neurology. 18 (1), 56-87 (2019).</li><li>Campbell, L. 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=Notch3+and+DeltaB+maintain+M&#252;ller+glia+quiescence+and+act+as+negative+regulators+of+regeneration+in+the+light-damaged+zebrafish+retina.">Notch3 and DeltaB maintain M&#252;ller glia quiescence and act as negative regulators of regeneration in the light-damaged zebrafish retina.</a> Glia. 69 (3), 546-566 (2021).</li><li>Green, L. A., Nebiolo, J. C., Smith, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microglia+exit+the+CNS+in+spinal+root+avulsion.">Microglia exit the CNS in spinal root avulsion.</a> PLoS Biology. 17 (2), 3000159 (2019).</li><li>Hentig, J., Byrd-Jacobs, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exposure+to+zinc+sulfate+results+in+differential+effects+on+olfactory+sensory+neuron+subtypes+in+the+adult+zebrafish.">Exposure to zinc sulfate results in differential effects on olfactory sensory neuron subtypes in the adult zebrafish.</a> International Journal of Molecular Sciences. 17 (9), 1445 (2016).</li><li>Ito, Y., Tanaka, H., Okamoto, H., Oshima, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+neural+stem+cells+and+their+progeny+in+the+adult+zebrafish+optic+tectum.">Characterization of neural stem cells and their progeny in the adult zebrafish optic tectum.</a> Developmental Biology. 342, 26-38 (2010).</li><li>Lahne, M., Nagashima, M., Hyde, D. R., Hitchcock, P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reprogramming+Muller+glia+to+regenerate+retinal+neurons.">Reprogramming Muller glia to regenerate retinal neurons.</a> Annual Reviews of Vision Sciences. 6, 171-193 (2020).</li><li>Kroehne, V., Freudenreich, D., Hans, S., Kaslin, J., Brand, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regeneration+of+the+adult+zebrafish+brain+from+neurogenic+radial+glia-type+progenitors.">Regeneration of the adult zebrafish brain from neurogenic radial glia-type progenitors.</a> Development. 138 (22), 4831-4841 (2011).</li><li>Kishimoto, N., Shimizu, K., Sawamoto, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+regeneration+in+a+zebrafish+model+of+adult+brain+injury.">Neuronal regeneration in a zebrafish model of adult brain injury.</a> Disease Models &amp; Mechanisms. 5 (2), 200-209 (2012).</li><li>Bhattarai, P., 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=Neuron-glia+interaction+through+Serotonin-BDNF-NGFR+axis+enables+regenerative+neurogenesis+in+Alzheimer's+model+of+adult+zebrafish+brain.">Neuron-glia interaction through Serotonin-BDNF-NGFR axis enables regenerative neurogenesis in Alzheimer's model of adult zebrafish brain.</a> PLoS Biology. 18 (1), 3000585 (2020).</li><li>Kalueff, 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=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>Chanin, S., 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+startle+responses+and+their+habituation+in+adult+zebrafish.">Assessing startle responses and their habituation in adult zebrafish.</a> Zebrafish Protocols for Neurobehavioral Research. 66, (2012).</li><li>L&#243;pez-Schier, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuroplasticity+in+the+acoustic+startle+reflex+in+larval+zebrafish.">Neuroplasticity in the acoustic startle reflex in larval zebrafish.</a> Current Opinion in Neurobiology. 54, 134-139 (2019).</li><li>Maheras, A. L., 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=Genetic+pathways+of+neuroregeneration+in+a+novel+mild+traumatic+brain+injury+model+in+adult+zebrafish.">Genetic pathways of neuroregeneration in a novel mild traumatic brain injury model in adult zebrafish.</a> eNeuro. 5 (1), (2018).</li><li>Gaspary, K. V., Reolon, G. K., Gusso, D., Bonan, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+object+recognition+and+object+location+tasks+in+zebrafish:+Influence+of+habituation+and+NMDA+receptor+antagonism.">Novel object recognition and object location tasks in zebrafish: Influence of habituation and NMDA receptor antagonism.</a> Neurobiology of Learning and Memory. 155, 249-260 (2018).</li><li>Hentig, J., Cloghessy, K., Dunseath, C., Hyde, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+scalable+model+to+study+the+effects+of+blunt-force+injury+in+adult+zebrafish.">A scalable model to study the effects of blunt-force injury in adult zebrafish.</a> Journal of Visualized Experiments. , (2021).</li><li>Wu, Y. 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=Fragile+X+mental+retardation-1+knockout+zebrafish+shows+precocious+development+in+social+behavior.">Fragile X mental retardation-1 knockout zebrafish shows precocious development in social behavior.</a> Zebrafish. 14 (5), 438-443 (2017).</li><li>Rea, V., Van Raay, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+zebrafish+to+model+autism+spectrum+disorder:+A+Comparison+of+ASD+risk+genes+between+zebrafish+and+their+mammalian+counterparts.">Using zebrafish to model autism spectrum disorder: A Comparison of ASD risk genes between zebrafish and their mammalian counterparts.</a> Frontiers in Molecular Neuroscience. 13, 575575 (2020).</li><li>Zhdanova, I. 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=Aging+of+the+circadian+system+in+zebrafish+and+the+effects+of+melatonin+on+sleep+and+cognitive+performance.">Aging of the circadian system in zebrafish and the effects of melatonin on sleep and cognitive performance.</a> Brain Research Bulletin. 75 (2-4), 433-441 (2008).</li><li>Yu, L., Tucci, V., Kishi, S., Zhdanova, I. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cognitive+aging+in+zebrafish.">Cognitive aging in zebrafish.</a> PloS One. 1 (1), 14 (2006).</li><li>Bahl, A., Engert, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+circuits+for+evidence+accumulation+and+decision+making+in+larval+zebrafish.">Neural circuits for evidence accumulation and decision making in larval zebrafish.</a> Nature Neuroscience. 23 (1), 94-102 (2020).</li><li>Ngoc Hieu, B. T., 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=Development+of+a+modified+three-day+t-maze+protocol+for+evaluating+learning+and+memory+capacity+of+adult+zebrafish.">Development of a modified three-day t-maze protocol for evaluating learning and memory capacity of adult zebrafish.</a> International Journal of Molecular Sciences. 21 (4), 1464 (2020).</li><li>Williams, F. E., White, D., Messer, W. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simple+spatial+alternation+task+for+assessing+memory+function+in+zebrafish.">A simple spatial alternation task for assessing memory function in zebrafish.</a> Behavioural Processes. 58 (3), 125-132 (2002).</li><li>Zohar, O., 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=Closed-head+minimal+traumatic+brain+injury+produces+long-term+cognitive+deficits+in+mice.">Closed-head minimal traumatic brain injury produces long-term cognitive deficits in mice.</a> Neuroscience. 118 (4), 949-955 (2003).</li><li>Becker, C., Becker, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adult+zebrafish+as+a+model+for+successful+central+nervous+system+regeneration.">Adult zebrafish as a model for successful central nervous system regeneration.</a> Restorative Neurology and Neuroscience. 26 (2-3), 71-80 (2008).</li><li>Grandel, H., Kaslin, J., Ganz, J., Wenzel, I., Brand, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+stem+cells+and+neurogenesis+in+the+adult+zebrafish+brain:+origin,+proliferation+dynamics,+migration,+and+cell+fate.">Neural stem cells and neurogenesis in the adult zebrafish brain: origin, proliferation dynamics, migration, and cell fate.</a> Developmental Biology. 295 (1), 263-277 (2006).</li></ol>

Bilişsel bozukluk yaşam kalitesini önemli ölçüde ve olumsuz yönde etkileyebilir. Nüfus genelinde beyin sarsıntıları ve travmatik beyin yaralanmalarının görünürlüğünün ve oluşumunun artması nedeniyle, bilişsel bozulmaya nasıl neden olduklarını ve hasarın nasıl en aza indirilebileceğini veya tersine çevrilebileceğini anlamak önemlidir. Bu nedenlerle bilişsel düşüş için test edilebilen model organizmalar bu çalışmalarda kritik bir rol oynamaktadır. Kemirgenler uzun zamandır nörobe...

Öğrenme ve hafıza rutin olarak yaşlanma, nörodejeneratif hastalık veya yaralanma nedeniyle meydana gelen bilişsel bozukluk ölçümleri olarak kullanılır. Travmatik beyin yaralanmaları (DTİ'ler) bilişsel eksikliklerle sonuçlanan en yaygın yaralanmadır. TBİ'ler, frontotemporal demans ve Parkinson hastalığı1,2gibi çeşitli nörodejeneratif bozukluklarla ilişkileri nedeniyle artan bir endişe kaynağıdır. Ek olarak, bazı TBI hastalarında gözlenen artan beta-amiloid toplamaları, Alzheimer hastalığının gelişimi ile de ilişkili olabileceğini göstermektedir3,4. TBI'ler genellikle künt cisim travmasının sonucudur ve bir dizi şiddete yayılır5Hafif beyin yaralanmaları (miTBI) en yaygın olanıdır. Bununla birlikte, miTBI'ler genellikle rapor edilmemiş ve yanlış teşhis edilir, çünkü sadece kısa bir süre için küçük bilişsel bozukluklara neden olurlar ve yaralı bireyler genellikle tamamen iyileşir6. Buna karşılık, tekrarlanan miTBI olayları, genç ve orta yaşlı yetişkinlerde oldukça yaygın olduğu, zamanla birikebileceği için artan bir endişe olmuştur7, bilişsel gelişimi bozabilir ve nörodejeneratif hastalıkları şiddetlendirebilir1,2,3,4,5, orta veya şiddetli bir TBI yaşayan bireylere benzer8.
Zebra balığı (Danio rerio) nörobilimde, merkezi sinir sistemi boyunca kayıp veya hasarlı nöronları yenileme yeteneği de dahil olmak üzere çeşitli konuları keşfetmek için yararlı bir modeldir9, 10,11,12,13. Sırt-iç bölgedeki arkipalumu içeren teleensefalonda da nöral rejenerasyon gösterilmiştir. Bu nöroanatomik bölge hipokampusa benzer ve muhtemelen balıklarda biliş ve insanlarda kısa süreli hafıza için gereklidir14,15,16. Ayrıca, zebra balığı davranışı kapsamlı bir şekilde karakterize edilmiş ve kataloglanmıştır17. Öğrenme, kısa bloklar halinde ve hızlı çürüme süresine dikkat ederek hızlı bir ilişkisel olmayan öğrenme biçimini temsil edebilecek18ürkünç yanıta alışkanlık da dahil olmak üzere çeşitli tekniklerle çalışılmıştır19. T kutuları, artı labirentler ve görsel ayrımcılık20 , 21 gibi ilişkilendirilebilir öğrenmenin daha karmaşık testleri kullanılır, ancak genellikle zaman alıcıdır, günler veya haftalar süren hazırlık gerektirir ve sürü veya pozitif takviyeye dayanır. Burada, hem ilişkilendirilebilir öğrenmeyi hem de anında veya gecikmiş belleği değerlendirmek için hızlı bir paradigmayı açıklıyoruz. Bu mekik kutusu tahlilleri, künt kuvvet TBI'dan sonra bilişsel açıkları ve iyileşmeyi değerlendirmek için averatif bir uyaran ve negatif takviye şartlandırması kullanır. Hasarsız kontrol yetişkin zebra balıklarının (8-24 ay) mekik kutusundaki 20 denemede (<20 dakikalık değerlendirme) kırmızı ışıktan kaçınmayı tekrar tekrar öğrendiğini ve gözlemciler arasında yüksek derecede tutarlılık gösterdiğini gösteriyoruz. Ek olarak, mekik kutusunu kullanarak, yetişkin (8-24 aylık) genelinde öğrenme ve hafıza yeteneklerinin tutarlı olduğunu ve farklı TBI önemleri veya tekrarlanan TBI arasında önemli bozukluklarla bilişi test etmek için yararlı olduğunu gösteriyoruz. Ayrıca, bu yöntem, yetişkin zebra balıklarında bilişin sürdürülmesini veya kurtarılmasını etkileyen çok çeşitli hastalık ilerlemelerini veya ilaç müdahalelerinin etkinliğini izlemek için bir metrik olarak hızla kullanılabilir.
Burada, hem karmaşık ilişkilendirilebilir öğrenmeyi (bölüm 1) hem de belleği hem anında hem de gecikmiş bellek açısından inceleyebilen hızlı bir bilişsel değerlendirmeye öğretimsel bir genel bakış sunuyoruz. Bu paradigma, öğrenilen bir ilişkilendirilebilir bilişsel görevin kısa ve uzun vadeli hafızasının değerlendirilmesini sağlar (bölüm 2).

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Flashlight</td>
			<td>Ultrafire</td>
			<td>9145</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Instant Ocean</td>
			<td>Instant Ocean</td>
			<td>SS15-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Large DNA Gel Box</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>FB-SB-1316</td>
			<td>Shuttle Box</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power Supply</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>FB-105</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

shuttle box assay as an associative learning tool for cognitive assessment in learning and memory studies using adult zebrafish

Öğrenme ve hafıza bozukluğu da dahil olmak üzere bilişsel eksiklikler, çeşitli gelişimsel ve yaşa bağlı nörodejeneratif hastalıkların ve travmatik beyin hasarının (TBI) birincil belirtisidir. Zebra balığı, gelişim sırasındaki şeffaflığı ve nörotrauma sonrasındaki sağlam rejeneratif yetenekleri nedeniyle önemli bir sinirbilim modelidir. Zebra balıklarında çeşitli bilişsel testler mevcut olsa da, hızlı olan bilişsel değerlendirmelerin çoğu ilişkisel olmayan öğrenmeyi inceler. Aynı zamanda, ilişkilendirilebilir öğrenme tahlilleri genellikle birden fazla gün veya hafta gerektirir. Burada, olumsuz bir uyaran (elektrik çarpması) kullanan ve minimum hazırlık süresi gerektiren hızlı bir ilişkilendirilebilir öğrenme testini açıklıyoruz. Burada sunulan mekik kutusu tahlilleri basittir, acemi araştırmacılar için idealdir ve minimum ekipman gerektirir. TBI'dan sonra, bu mekik kutusu testinin bilişsel eksikliği ve genç zebra balıklarından yaşlı zebra balıklarına iyileşmeyi tekrar tekrar değerlendirdiğini gösteriyoruz. Ayrıca, test anında veya gecikmiş belleği incelemek için uyarlanabilir. Hem tek bir TBI hem de tekrarlanan TBI olaylarının öğrenmeyi ve anında hafızayı olumsuz etkilediğini, ancak gecikmeli belleği etkilemediğini gösteriyoruz. Bu nedenle, mekik kutusunun tahlilinin bilişsel bozukluğun ilerlemesini ve iyileşmesini tekrar tekrar izlediği sonucuna varıyoruz.

Protokolde ve şematikte özetlenen öğrenme paradigması (Şekil 1), ilişkilendirilebilir öğrenme ile ilgili olarak bilişin hızlı bir değerlendirmesini sağlar. Buna ek olarak, bu paradigma, öğrenmeyi ardışık 5 pozitif denemenin tekrarlanan ve tutarlı bir gösterimi olarak tanımlayarak yüksek bir sıkılığa sahiptir. Bu paradigma, çeşitli yaşlar ve yaralanmalar için de geçerlidir. 8 aylık (genç yetişkin), 18 aylık (orta yaşlı yetişkin) ve 24 aylık (yaşlı yet...

Watch this Scientific Journal Video about Shuttle Box Assay as an Associative Learning Tool for Cognitive Assessment in Learning and Memory Studies using Adult Zebrafish at JoVE.com

Shuttle Box Assay as an Associative Learning Tool for Cognitive Assessment in Learning and Memory Studies using Adult Zebrafish

Öğrenme ve hafıza, gelişimsel, hastalığa bağımlı veya çevresel olarak indüklenen bilişsel bozuklukların incelenmesinde güçlü metriklerdir. Bilişsel değerlendirmelerin çoğu özel ekipman ve kapsamlı zaman taahhütleri gerektirir. Bununla birlikte, mekik kutusu tahlili, yetişkin zebra balığı bilişinin hızlı ve güvenilir bir şekilde değerlendirilmesi için geleneksel bir jel kutusu kullanan ilişkilendirilebilir bir öğrenme aracıdır.

Yetişkin Zebra Balığı Kullanarak Öğrenme ve Bellek Çalışmalarında Bilişsel Değerlendirme için İlişkisel Bir Öğrenme Aracı Olarak Mekik Kutusu Tahlil

Cognitive deficits, including impaired learning and memory, are a primary symptom of various developmental and age-related neurodegenerative diseases and ...

Mekik Kutusu Tahlil, zebra balıklarındaki künt bir travma veya başka herhangi bir beyin hasarının ardından bilişsel bozukluğun ilerlemesini ve iyileşmesini tekrar tekrar izler. Shuttle Box Tahlil, zebra balıklarında hem kısa hem de uzun süreli bellekte ilişkisel öğrenmenin nispeten basit, hızlı ve sağlam bir şekilde ölçününü sağlar. Başlamak için, her iki tarafa 45 derecelik bir açıyla eklenen 5'e 19 santimetrelik akvaryum sınıfı pleksiglas parçası ile 30,5'e 19'a 7,5 santimetre jel kutusunu değiştirerek Mekik Kutusunu hazırlayın.Ardından, balıkların tankın ortasını ne zaman geçtiğini değerlendirmek için tankın yarı noktasını işaretleyen bir çizgi yapın. Mekik Kutusuna 800 mililitre sistem suyu ekledikten sonra, sistem suyu içeren bir tutma tankına iki ila üç balık yerleştirin. Tankı Mekik Kutusu Testinin yapılacağı karanlık odada bırakın.Daha sonra, karanlık odaya, Mekik Kutusunun ortasına bir balık yerleştirin. Kapağı sabitleyin ve elektrotları bir güç kaynağına takın. Balık karanlıkta alışmalı.Tüm ışıkları kapatın ve balıkları 15 dakika boyunca Mekik Kutusu'na alıştırın. Balık tankı serbestçe keşfettiğinde başarılı bir alışma düşünülebilir. Balığın başarılı bir şekilde birleştikten sonra, balığın kapladığı taraftaki jel kutusu duvarından yaklaşık iki santimetre uzaklıkta 800 lümenlik kırmızı lens el fenerini manuel olarak parlatın.Balık platin telin yanında dinleniyorsa denemeye başlamayın. Işık uyaranını doğrudan balığın üzerine parlatın ve uyaranın sürekli görselleştirilmesini sağlamak için balığın herhangi bir yanal hareketini ışıkla manuel olarak takip edin. Başarılı veya başarısız bir deneme için aşağıdaki koşullardan biri karşılanana kadar hafif uyaranı sağlamaya devam edin.Balık, ışığa maruz kalmadan sonraki 15 saniye içinde tankın yarı noktasından geçerse denemenin başarılı olduğunu düşünün. Balık yarı noktayı geçtikten sonra, ışık uyaranını hemen durdurun. Deneme başarısız olursa, bir ampere 20 milivoltluk negatif bir şok uyaranı uygulamak için bir elektroforezi güç kaynağı kullanın, iki saniye açık, en fazla dört şokla 15 saniye boyunca iki saniye kapalı veya balık kutunun yarı noktasını geçene kadar.Daha sonra hem ışığı hem de negatif uyaranı sonlandırın. Eğitim süresinden önce, balıkları karanlık koşullar altında 15 dakika bırakarak Mekik Kutusuna başarılı bir şekilde alıştırılmasını sağlayın. Daha sonra balığın kapladığı taraftaki jel kutusu duvarından yaklaşık iki santimetre uzaklıkta 800 lümenlik kırmızı lens el fenerini manuel olarak parlatın.Işık uyaranını doğrudan balığın üzerine parlatın ve uyaranın sürekli görselleştirilmesini sağlamak için balığın yanal hareketini ışıkla takip edin. Işık balık üzerinde parlarken, aynı anda 20 milivoltluk olumsuz şok uyaranını bir ampere uygulayın, iki saniye açık, en fazla dört şokla 15 saniye boyunca iki saniye kapalı veya balık kutunun yarı noktasını geçene kadar. Bu başarıldıktan sonra, ışığı ve olumsuz uyaranı sonlandırın.25 yineleme için tekrarlayın. Tamamlandığında, balığa karanlık koşullar altında 15 dakikalık başka bir alışma süresi verin. İlk test süresi boyunca, Mekik Kutusu'nda 15 dakika boyunca başarılı bir iklimlendirme gerçekleştirin, ardından sadece hafif uyaranı 15 saniyeye kadar uygulayın ve yanıtları kaydedin.Balık, ışık uyaranını başlattıktan sonra 15 saniye içinde Mekik Kutusunun yarı noktasından geçerse denemeyi başarılı bir şekilde düşünün ve balık yarı noktayı geçtiğinde ışık uyaranını hemen durdurun. Balık, ışık uyaranını başlattıktan 15 saniye sonra Mekik Kutusunun yarı noktasından geçmezse denemenin başarısız olduğunu düşünün ve 15 saniye sonra ışık uyaranını durdurun. İlk test sırasında, başarısız bir denemenin ardından olumsuz bir uyaran uygulamayın.İlk test döneminin hemen ardından kısa süreli bellek testi gerçekleştirin. Dramatik beyin hasarına neden olarak test etmeden önce dört saat bekleyin. Daha sonra balıkları Mekik Kutusu'nda 15 dakika alıştırın.Sadece ışık uyaranını 15 saniyeye kadar uygulayarak kısa süreli belleği değerlendirin ve ışığın kapatılmadan önce kutunun yarı noktasından geçip geçmediğini, deneme sürümünden geçmiş olarak kabul edildiğini veya başarısız deneme olarak kabul edilen 15 saniye içinde yarı noktayı geçemediğini kaydedin. Yukarıdaki adımı her deneme arasında 30 saniyelik bir dinlenme süresiyle 25 kez tekrarlayın ve başarılı ve başarısız denemelerin sayısını kaydedin. İlk testden dört gün sonra uzun süreli bellek testi gerçekleştirin.Travmatik beyin hasarına neden olan ve testten önce dört saatlik bir süre bekleyin, ardından balıkları Mekik Kutusu'nda 15 dakika alıştırın. Sadece ışık uyaranını 15 saniyeye kadar uygulayarak uzun süreli belleği değerlendirin ve ışığın kapatılmadan önce kutunun yarı noktasından geçip geçmediğini, deneme sürümü olarak kabul edildiğini veya başarısız deneme olarak kabul edilen 15 saniye içinde yarı noktayı geçemediğini kaydedin. Yukarıdakileri her deneme arasında 30 saniyelik bir dinlenme süresiyle 25 kez tekrarlayın ve başarılı ve başarısız denemelerin sayısını kaydedin.Bilişsel değerlendirme için öğrenme ve bellek paradigmalarına öğretimsel genel bakış burada gösterilmiştir. Sekiz aylık, genç yetişkin, 18 aylık, orta yaşlı yetişkin ve 24 aylık, yaşlı yetişkin olan hasarsız balık, kırmızı ışıktan kaçınma davranışını öğrenmek için benzer sayıda deneme gerektiriyordu. Şiddetli künt cisim travmatik beyin hasarı modelini veya STBI'yi kullandıktan sonra, farklı yaşlardaki balıklar, yaralanma sonrası bir ila beş gün boyunca testlerde ustalaşmak için benzer sayıda denemeye ihtiyaç vardı.STBI'yi takip eden ilk gün, her yaştan balık, hasarsız kontrollerden önemli ölçüde daha büyük olan davranışı öğrenmek için benzer sayıda deneme gerektiriyordu. Hasarsız balık, yaklaşık 17 denemede art arda beş pozitif deneme elde ederek Mekik Kutusu'nda hızla ustalaştı, oysa hafif bir beyin hasarı veya hafif bir TBI'dan sonra bir gün balıklar davranışı öğrenmek için deneme sayısında önemli bir artış gösterdi. Bu açık iki hafif TBI'dan sonra artmış ve üç hafif TBI yaralanmasından sonra daha da yükselmiştir.Hasarsız balıklar, ilk test dönemine göre anında bellekte ve gecikmiş bellekte başarılı denemelerin yüzdelik farkının yüzdesinde hafif bir artış sergiler. Tek bir hafif TBI'ın ardından, balıklar hasarsız balıklara kıyasla önemli ve anında hafıza açıkları gösterdi. Bu eğilim, hem iki hafif TBI hem de üç hafif TBI'nın ardından artan açıklarla tekrarlanan yaralanmalarla devam etti.Uygulanan advers uyaranların zamanlaması kritik öneme sahiptir. Olumsuz uyaranları ışıkla eşleştirmek ve aynı anda çıkarılması, ilişkilerini sağlamleştirir ve paradigma için çok önemlidir. Test, bilişsel bozukluk üzerindeki gelişimsel, yaşlanma ve çevresel etkileri araştırmak için kullanılabilecek hızlı değerlendirme veya karmaşık ilişkilendirilebilir öğrenme sağlar.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

C. elegans Positive Butanone Learning, Short-term, and Long-term Associative Memory Assays

C. elegans Positive Butanone Learning, Short-term, and Long-term Associative Memory Assays

C. elegans Pozitif bütanon Öğrenme, Kısa vadeli ve uzun vadeli ilişkilendirilebilir Bellek Tahliller

The memory of experiences and learned information is critical for organisms to make choices that aid their survival. C. elegans navigates its environment ...

Nörobilim

Optical Recording of Suprathreshold Neural Activity with Single-cell and Single-spike Resolution

Tek hücreli ve tek başak çözünürlüğe sahip supratreshold nöral aktivitenin Optik kaydı

Signaling of information in the vertebrate central nervous system is often carried by populations of neurons rather than individual neurons. Also ...

Mapping Cortical Dynamics Using Simultaneous MEG/EEG and Anatomically-constrained Minimum-norm Estimates: an Auditory Attention Example

Eşzamanlı MEG / EEG ve Anatomik-kısıtlı Minimum norm Tahminleri Kullanarak Eşleme Kortikal Dinamiği: Bir İşitsel Dikkat Örneği

Magneto- and electroencephalography (MEG/EEG) are neuroimaging techniques that provide a high temporal resolution particularly suitable to investigate the ...

Appetitive Associative Olfactory Learning in Drosophila Larvae

Appetitive Associative Olfactory Learning in Drosophila Larvae

In iştahlı İlişkilendirilebilir Olfaktör Öğrenme<em&gt; Drosophila</em&gt; Larva

In the following we describe the methodological  details of appetitive associative olfactory learning in Drosophila larvae. The setup, in combination with ...

Drosophila Adult Olfactory Shock Learning

Drosophila Adult Olfactory Shock Learning

Drosophila Yetişkin Koku Şok Öğrenme

Drosophila have been used in classical conditioning experiments for over 40 years, thus greatly facilitating our understanding of memory, including the ...

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

Kemirgen Santral Sinir Sistemi vivo optogenetic Stimülasyon içinde

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution ...

Electrophysiological Method for Recording Intracellular Voltage Responses of Drosophila Photoreceptors and Interneurons to Light Stimuli In Vivo

Electrophysiological Method for Recording Intracellular Voltage Responses of Drosophila Photoreceptors and Interneurons to Light Stimuli In Vivo

Recording Hücre içi Gerilim Yanıtları için Elektrofizyolojik Yöntem<em&gt; Drosophila</em&gt; Işık Uyaranların için Fotoreseptörler ve internöronlar<em&gt; İn Vivo</em

Voltage responses of insect photoreceptors and visual interneurons can be accurately recorded with conventional sharp microelectrodes. The method ...

Assessing Spatial Learning and Memory in Small Squamate Reptiles

Küçük pul pul Sürüngenler Mekansal Öğrenme ve Bellek değerlendirilmesi

Clinical research has leveraged a variety of paradigms to assess cognitive decline, commonly targeting spatial learning and memory abilities. However, ...

Drosophila Courtship Conditioning As a Measure of Learning and Memory

Drosophila Courtship Conditioning As a Measure of Learning and Memory

Öğrenme ve Bellek Tedrisi Olan Drosophila Kurbanlığı İklimlendirme

Many insights into the molecular mechanisms underlying learning and memory have been elucidated through the use of simple behavioral assays in model ...