斑马鱼行为篇（102）：斑马鱼前脉冲抑制实验

脑声常谈

2024-12-03 08:38发布于上海科普领域创作者

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惊跳反应（Startle Response）是一种快速的、反射性的肌肉收缩，通常由突然的声音或视觉刺激触发。这种反应在许多物种中都存在，包括人类和斑马鱼。惊跳反应的调节涉及复杂的神经通路，这些通路在某些神经疾病中可能受到影响，如精神分裂症。斑马鱼前脉冲抑制（PPI）实验是一种用于评估感觉运动门控功能的行为学测试，它在神经精神疾病研究中具有重要应用。斑马鱼模型因其幼虫的光学透明性和基因操作的便利性，被用于PPI实验以模拟神经发育障碍的关键内表型。在斑马鱼PPI实验中，通常使用听觉刺激模式，如爆破白噪音。实验包括适应期、强刺激实验以及弱刺激与强刺激不同时间间隔的一系列实验。这些实验顺序以随机方式给出，以确保后面的刺激作为新奇刺激出现，避免不应期对后续刺激的影响。
幼鱼通常以25-30组在6厘米的培养皿中进行研究，单个幼鱼在附着在培养皿上的10毫米直径的塑料O形环中进行测试。成鱼单独在直径10厘米的容器中进行研究，容器中有150毫升的鱼水。
使用三种类型的声学/振动刺激，为了研究PPI和对不同强度和频率刺激的惊吓反应，使用一个小型振动激励器控制，定时和波形由定制软件生成。峰峰加速度是通过以10,000帧/秒的速度测量刺激装置上固定粒子的位置来计算。使用由管状电磁铁传递的冲击“敲击”刺激。当使用敲击刺激时，前脉冲由一个振动换能器产生，该换能器安装在用于照亮幼鱼的灯箱上。传递一个2毫秒，500赫兹的振动。在所有实验中，惊吓诱导刺激以15秒的间隔传递。如果在同一实验中呈现不同的刺激，则使用随机完全区组设计。在PPI实验中，前脉冲试验与单独刺激试验以伪随机顺序交错进行。    
惊吓反应以两波发生：短潜伏期C型（SLC）反应和长潜伏期C型（LLC）反应。计算LLC反应性作为在第一波SLC反应启动后仍处于静止状态的所有鱼中，以长潜伏期C型弯曲反应的幼鱼数量的分数[LLC/剩余（LLC/R）]。在测试单个幼虫的PPI时，对敲击刺激表现出小于30%的惊吓反应的动物被归类为无反应者，类似于人类和动物的前脉冲抑制研究程序。对于PPI，百分抑制率计算为100×（对惊吓刺激反应的百分比 - 对前脉冲+惊吓序列反应的百分比）/（对惊吓刺激反应的百分比），类似于通常用于哺乳动物PPI研究的差异比例测量。    
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评估：
斑马鱼幼鱼对声刺激表现出惊吓反应，多粒子跟踪算法可用于分析斑马鱼幼虫的高速视频录像，能够定量描述单个鱼对刺激的反应的运动学。记录幼鱼可以每小时分析约2500个反应，包括惊吓反应的潜伏期、转角、角速度和持续时间等。    
参考文献：
  • Burgess HA, Granato M. Sensorimotor gating in larval zebrafish. J .Neurosci. 2007;27(18):4984–94. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0615-07.2007.
  • Stewart AM, Kalueff AV. The developing utility of zebrafish models for cognitive enhancers research. Curr Neuropharmacol. 2012 Sep;10(3):263-71.    


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