關(guān)于斑馬魚個體內(nèi)的運動行為研究

今天，讓我們來聊聊斑馬魚。要知道，一條斑馬魚肯定和另一條魚不一樣。在進行高通量研究時，這可能會對你的研究產(chǎn)生很大影響。那么，這意味著什么，又該如何幫助研究得到可靠的研究結(jié)果呢？

不一樣的魚

可以說，斑馬魚是多種人類精神疾病以及毒理學(xué)和藥物發(fā)現(xiàn)的理想模型。大量的研究都在關(guān)注幼魚的活動和游動模式，其中許多都是在多孔板中進行的高通量研究。然而，斑馬魚幼魚的行為變化很大，導(dǎo)致使用大量動物，無法檢測到小的缺陷。與許多研究領(lǐng)域一樣，研究結(jié)果可能存在差異。

因此，瑞士聯(lián)邦水產(chǎn)科學(xué)與技術(shù)研究所希望更好地了解斑馬魚幼魚在發(fā)育過程中是否穩(wěn)定，以及行為參數(shù)是否與生理和形態(tài)特征相關(guān)，目的是更好地了解幼魚運動行為的可變性和可預(yù)測性。環(huán)境毒理學(xué)系博士后菲茨杰拉德博士在《科學(xué)報告》（Scientific Reports）上發(fā)表了一篇相關(guān)論文。

個體自身和個體之間的差異

在自然種群中，包括人類、鳥類、魚類和其他物種，行為的個體間差異被廣泛觀察到。然而，當(dāng)行為被量化為具有相關(guān)分散的平均值時，個體僅被視為重復(fù)。但是，當(dāng)忽略個體自身行為的可變性時，潛在的生物學(xué)意義就會被掩蓋。因此，有必要解決和理解個體自身行為之間的差異，因為這有助于理解個體在環(huán)境適應(yīng)過程中的反應(yīng)。

個體自身反應(yīng)的高度可變性也可能導(dǎo)致實驗中的變異，這些個體內(nèi)差異主要歸因于個體發(fā)育和環(huán)境影響。雖然靈長類動物和嚙齒動物的個體內(nèi)行為一致性已得到廣泛關(guān)注，但水生模型在這方面的特征較少。因此，該研究的目的是測試斑馬魚個體在幼魚發(fā)育過程中是否會出現(xiàn)一致的運動活動，如果是這樣，在什么條件下會出現(xiàn)這種活動。鑒于光照條件對運動模式的影響不同，研究假設(shè)個體內(nèi)的一致性可能在不同的光照條件下有所不同。此外，研究還測試了是否可以從刺激引發(fā)的活動反應(yīng)中觀察到一致性，以及個體差異是否可以歸因于幼魚的生理或形態(tài)特征。

斑馬魚幼魚的活動

在研究中，他們在斑馬魚行為軌跡跟蹤系統(tǒng)(DanioVision)的多孔板中測試了132只野生型斑馬魚幼魚。在3天的時間里，分別在受精后5、6 和 7 天齡（dpf）的上午和下午對斑馬魚進行了測試。用動物運動軌跡跟蹤系統(tǒng)(EthoVision XT)測定了在光照和黑暗條件下測試自發(fā)游動行為、在黑暗中游動和在黑暗一段時間后在光照下游動的行為。

黑暗中的一致運動

事實證明，游動活動在個體內(nèi)保持一致，在黑暗階段的變化格外低。幼魚在黑暗中更加活躍，而且似乎它們活動得越多，活動的變化就越小。

一致性在 6 到 7 dpf 年齡段最高。這似乎是一種發(fā)育效應(yīng)，因為在更早的年齡開始測試并沒有改變結(jié)果。

雖然一般來說，幼魚的活動在上午和下午有所不同，但個體的移動是一致的：上午活動較多的動物下午也活動更多。

驚嚇反應(yīng)

雖然一般的運動似乎是一個非常一致的因素，但驚嚇反應(yīng)卻不那么容易預(yù)測。除了光照條件變化的直接影響外，還測量了另外兩種驚嚇反應(yīng)：對黑暗閃光的反應(yīng)和對斑馬魚行為軌跡跟蹤系統(tǒng)(DanioVision)內(nèi)置的震動刺激的反應(yīng)。

結(jié)果顯示，所有刺激都會引起運動增加，但從活動指數(shù)（移動的百分比）和徑向指數(shù)（在孔板區(qū)域內(nèi)的位置）來看，這種反應(yīng)在個體或群體水平上都是不一致的。

生理相關(guān)性

每天測試結(jié)束后，研究人員使用多視頻錄制軟件(Media Recorder)拍攝幼魚，并使用斑馬魚微視行為分析系統(tǒng)（DanioScope）研究心率和形態(tài)特征（體長、魚鰾大?。?。

運動活動與這些參數(shù)都不相關(guān)，而且個體間差異很大。測量結(jié)果表明，個體以恒定的速度生長。

為研究獲得更可靠的結(jié)果

這項研究更深入地揭示了個體間和個體內(nèi)測量結(jié)果的差異。它表明，個體幼魚的運動活動在整個幼魚發(fā)育過程中（尤其是在黑暗階段）保持一致且可預(yù)測。此外，幼魚對驚嚇刺激的反應(yīng)是不可預(yù)測的，反應(yīng)強度和運動活動之間沒有相關(guān)性。運動活動與幼魚的生理或形態(tài)特征（心率、體長、魚鰾大?。o關(guān)。通過在個體水平上進行測試來利用這種一致性的研究，可能會有助于使用運動活動作為目的的檢測靈敏度的提高。

參考文獻

Fitzgerald, J.A.; Tulasi Kirla, K.; Zinner, C.P.; Berg, C.M., vom (2019). Emergence of consistent intra-individual locomotor patterns during zebrafish development. Scientific Reports 9, 13647.