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關于斑馬魚個體內的運動行為研究
2024-11-14 閱讀(187)
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和藥物發現的理想模型。大量的研究都在關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，導致使用大量動物，無法檢測到小的缺陷。與許多研究領域一樣，研究結果可能存在差異。
因此，瑞士聯邦水產科學與技術研究所希望更好地了解斑馬魚幼魚在發育過程中是否穩定，以及行為參數是否與生理和形態特征相關，目的是更好地了解幼魚運動行為的可變性和可預測性。環境毒理學系博士后菲茨杰拉德博士在《科學報告》（Scientific Reports）上發表了一篇相關論文。
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，當行為被量化為具有相關分散的平均值時，個體僅被視為重復。但是，當忽略個體自身行為的可變性時，潛在的生物學意義就會被掩蓋。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境適應過程中的反應。
個體自身反應的高度可變性也可能導致實驗中的變異，這些個體內差異主要歸因于個體發育和環境影響。雖然靈長類動物和嚙齒動物的個體內行為一致性已得到廣泛關注，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育過程中是否會出現一致的運動活動，如果是這樣，在什么條件下會出現這種活動。鑒于光照條件對運動模式的影響不同，研究假設個體內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的活動反應中觀察到一致性，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(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(EthoVision XT)測定了在光照和黑暗條件下測試自發游動行為、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。這似乎是一種發育效應，因為在更早的年齡開始測試并沒有改變結果。
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
雖然一般的運動似乎是一個非常一致的因素，但驚嚇反應卻不那么容易預測。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：對黑暗閃光的反應和對斑馬魚行為軌跡跟蹤系統(DanioVision)內置的震動刺激的反應。
結果顯示，所有刺激都會引起運動增加，但從活動指數（移動的百分比）和徑向指數（在孔板區域內的位置）來看，這種反應在個體或群體水平上都是不一致的。
生理相關性
每天測試結束后，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（DanioScope）研究心率和形態特征（體長、魚鰾大小）。
運動活動與這些參數都不相關，而且個體間差異很大。測量結果表明，個體以恒定的速度生長。
為研究獲得更可靠的結果
這項研究更深入地揭示了個體間和個體內測量結果的差異。它表明，個體幼魚的運動活動在整個幼魚發育過程中（尤其是在黑暗階段）保持一致且可預測。此外，幼魚對驚嚇刺激的反應是不可預測的，反應強度和運動活動之間沒有相關性。運動活動與幼魚的生理或形態特征（心率、體長、魚鰾大小）無關。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.
