斑馬魚學(xué)習(xí)記憶行為實驗

【服務(wù)簡介】

斑馬魚幼體在受精后前兩天通體透明悦施，眼睛大小占到大腦體積的二分之一以上，成魚晝夜節(jié)律明顯去团，對光反應(yīng)強烈抡诞，因此斑馬魚在視覺領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢十分明顯。斑馬魚是一種典型的白晝活動和具有較好視覺功能的魚類土陪，視網(wǎng)膜面積為(3.04 ± 0.29) mm2昼汗，厚度為(167.5 ± 12.5) μm，視網(wǎng)膜細胞層可分為10層鬼雀，神經(jīng)節(jié)細胞總數(shù)量約為 40 000～56 000個顷窒，感光細胞層(包括色素上皮層)與神經(jīng)網(wǎng)膜厚度比值約為1∶1.3。頂蓋是魚腦中高度發(fā)達的部分源哩，視覺信息通過視交叉投射至對側(cè)頂蓋鞋吉，而很少投射至同側(cè)頂蓋．視覺信息輸入在斑馬魚群聚、捕食励烦、逃避等高級神經(jīng)活動中都占主導(dǎo)地位谓着。

斑馬魚視動反應(yīng)系統(tǒng)

眼動反應(yīng)

眼動反應(yīng)(optokinetic response, OKR)是檢測斑馬魚視覺相關(guān)基因突變的經(jīng)典行為學(xué)實驗。受精后第3天(day post-fertilization,dpf)開始坛掠，幼魚在光適應(yīng)一段時間后就會對移動的光柵進行注視赊锚，如果光柵是在一個圍繞幼魚的圓筒上移動時，幼魚的眼睛就會一直追隨光柵直到其眼睛不能再轉(zhuǎn)動屉栓，然后就會有一個急速的眼顫動以回復(fù)到最初水平舷蒲。之后又進行下一個追隨反應(yīng)，如此循環(huán)友多。斑馬魚所在培養(yǎng)皿的正上方放置一個數(shù)碼攝像機對其眼動進行實時記錄牲平，然后用專門的軟件分析眼睛與體軸的夾角，從而可以篩選出視覺功能存在缺陷的個體夷陋。有研究在第一次將斑馬魚作為模式動物的時候就已經(jīng)注意到這種現(xiàn)象欠拾，他們最早應(yīng)用了斑馬魚的眼動反應(yīng)和視動反應(yīng)來篩選視覺缺陷的個體胰锌。當(dāng)光柵是由圓筒上的黑白條紋產(chǎn)生時，調(diào)整條紋的寬度可以調(diào)節(jié)刺激的空間頻率藐窄，而調(diào)整圓筒的轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)刺激的時間頻率资昧。當(dāng)使用數(shù)碼投影時，可以對黑白條紋的光柵進行相應(yīng)的傅立葉變換荆忍，產(chǎn)生一組帶有第二信息的光柵刺激格带。有研究證實，幼年斑馬魚不僅可以對第一刺激指令起反應(yīng)刹枉，也可以對第二刺激指令起正確的反應(yīng)叽唱。對這種次級指令的視覺認知是在視皮層中進行的，可是斑馬魚卻沒有視皮層微宝。

因此棺亭，有研究提出對刺激指令信號的提取可能在低等脊椎動物的神經(jīng)回路中就已經(jīng)形成的觀點。報道中斑馬魚適合做OKR的年齡是在 73～80 hpf 時期蟋软，成魚暫時還沒有相關(guān)的OKR報道．這是因為幼魚可以通過體表呼吸镶摘，當(dāng)幼魚固定在甲基纖維素中進行視動反應(yīng)時并不會因為窒息而死，但是成年斑馬魚在甲基纖維素固定的情況下鰓部不能張合以致死亡岳守。用特定的方法固定成魚頭部與身體凄敢，同樣實驗條件下也可以看到明顯的OKR。

視動反應(yīng)

視動反應(yīng)(optomotor response, OMR)是指斑馬魚對移動的目標(biāo)有一種追逐的行為湿痢，該反應(yīng)可以用來檢測幼魚和成魚的視覺相關(guān)基因突變涝缝。幼年斑馬魚發(fā)生明顯視動反應(yīng)的時期一般在7 dpf左右。將幼魚放在一個狹窄的長方形水缸中譬重，在魚缸底部放置一個顯示器拒逮，當(dāng)顯示器中的光柵朝向某個方向運動時，斑馬魚會朝著光柵移動的方向運動害幅。多條魚進行實驗時消恍，光柵發(fā)散或聚集，魚群會表現(xiàn)出相應(yīng)的群體反應(yīng)以现。通過不斷變換光柵的呈現(xiàn)模式狠怨，可以篩選那些對光柵方向改變反應(yīng)遲鈍的個體，以達到篩選視覺基因缺陷體的目的邑遏。因為可以將多個魚缸并聯(lián)使用佣赖，由此可見這是一種高通量的篩選方法。

成年斑馬魚的視動反應(yīng)裝置與幼年斑馬魚的眼動反應(yīng)裝置有點類似记盒。斑馬魚在一個透光性好的圓形魚缸中可以自由游動憎蛤，魚缸中放置一個小圓柱以阻擋斑馬魚穿過中心區(qū)域游動。在魚缸的外圍放置一個可以轉(zhuǎn)動的塑料圓柱，塑料圓柱上貼上一張黑白條紋相間的白紙俩檬，在環(huán)形光源的照射下可以產(chǎn)生一組具有時間頻率和空間頻率的光柵萎胰。當(dāng)光柵轉(zhuǎn)動時斑馬魚會追隨光柵圍繞魚缸做圓周運動，改變光柵的轉(zhuǎn)動方向棚辽，斑馬魚會對移動方向做出相應(yīng)的調(diào)整技竟。有研究發(fā)現(xiàn)，斑馬魚對低空間頻率的光柵刺激會有一個明顯的追隨反應(yīng)屈藐，而對于高空間頻率具有頻率選擇作用榔组，對于時間頻率的反應(yīng)取決于光柵的空間頻率，固定空間頻率的情況下不同時間頻率有不同的追隨偏好联逻。

OKR搓扯、OMR測試裝置示意圖

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