揭秘焦虑调制因素对斑马鱼旷场测试行为的影响:探索潜在神经行为机制

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Behavioural Processes 1.3

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  为明确焦虑调制因素对斑马鱼旷场测试(OFT)中趋触性及相关行为的影响,研究人员用吗啡(MOR)、同种警报物质(CAS)、乙醇(ETOH)、氟西汀(FLU)处理斑马鱼后进行 OFT 测试。结果显示不同处理对行为影响各异,该研究有助于深入理解焦虑相关神经行为机制。

  在神经科学研究的广袤领域中,探寻焦虑相关行为的奥秘一直是众多科研人员的目标。旷场测试(Open Field Test,OFT)作为评估焦虑相关行为、探索活动和运动能力的经典范式,在跨物种研究中具有重要意义。它就像是一个特殊的 “舞台”,能让研究者观察和量化动物在特定环境中的行为表现。然而,这个 “舞台” 上还有许多谜团等待解开。比如,虽然 OFT 能评估焦虑相关行为,但焦虑诱导和抗焦虑处理与一些行为终点(如趋触性,即动物对场地边缘的偏好)之间的精确关系尚不明确。而且在 OFT 测试过程中,动物对环境适应时趋触性反应的动态变化也未完全明晰。此外,甩尾行为在斑马鱼多种行为范式中都有出现,但它与趋触性及其他焦虑相关表型的关联也未见报道。这些未解之谜严重影响了研究人员对 OFT 测试数据的解读,也让这个 “舞台” 上的表演难以被准确理解。
为了揭开这些谜团,来自国外的研究人员展开了深入研究。他们希望通过一系列实验,明确不同焦虑调制因素对成年斑马鱼在 OFT 测试中习惯化过程的影响,重点关注趋触性随时间的变化;同时量化甩尾行为,探究其对焦虑诱导和抗焦虑调制因素的反应;最后比较不同行为终点,评估它们之间的相关性。

研究人员选择了成年斑马鱼(Danio rerio)作为实验对象。这些斑马鱼来自当地商业供应商,年龄在 4 - 6 个月,雌雄比例约为 1:1。在实验中,研究人员采用了多种处理方式。焦虑诱导处理方面,他们使用了吗啡(1.5 mg/L)戒断方案(MOR)和 3.5 mL/L 的急性同种警报物质(Conspecific Alarm Substance,CAS)处理 5 分钟;抗焦虑处理则选取了 0.5%(v/v)的急性乙醇(Ethanol,ETOH)处理 1 小时和 100 μg/L 的急性氟西汀(Fluoxetine,FLU)处理 15 分钟。之后,将斑马鱼单独转移到 OFT 测试中进行 10 分钟的测试,并对其行为活动进行分析。

在研究结果部分,关于 MOR 处理的斑马鱼。研究发现,随着测试时间的推移,两组斑马鱼在周边区域停留的时间都有所增加(时间效应:F(19,361) = 8.597,p < 0.0001,ηp2 = 0.311),但 MOR 组在周边区域停留的时间比对照组(CTRL)更长(组效应:F(1,19) = 14.16,p = 0.0013,ηp2 = 0.427)。同样,两组斑马鱼在周边区域游动的距离也随时间增加(时间效应:F(19,361) = 9.314,p < 0.0001,ηp2 = 0.329),MOR 组在这一参数上也高于 CTRL 组。这表明 MOR 处理会使斑马鱼表现出更多的活跃行为,更高的趋触性以及增加的甩尾行为。

而 CAS 处理的斑马鱼,与 MOR 组有所不同。CAS 处理的斑马鱼在测试中表现出总不动时间增加,这意味着 CAS 可能导致斑马鱼出现更明显的抑制行为。

再看 ETOH 处理的斑马鱼。ETOH 处理后,斑马鱼在周边区域停留的时间和游动距离都减少,甩尾行为和运动能力也有所下降。这说明 ETOH 的抗焦虑处理对斑马鱼的行为产生了抑制作用,使其在测试中的活跃度降低。

FLU 处理的斑马鱼同样出现了在周边区域停留时间减少的情况,趋触性和甩尾行为也有所降低。这表明 FLU 也具有抗焦虑的效果,改变了斑马鱼在 OFT 测试中的行为模式。

此外,研究人员还通过皮尔逊分析(Pearson analyses),进一步明确了各终点数据之间的相关性,强化了观察到的不同反应。

综合研究结果,研究人员得出结论:不同的焦虑诱导和抗焦虑方案对斑马鱼在 OFT 测试中的趋触性有显著差异影响。同时,甩尾行为可能是改进 OFT 测试中行为分析的有效工具,有助于进一步深入研究不同的焦虑样状态。

这项研究成果发表在《Behavioural Processes》上,其意义重大。它首次详细描述了在 OFT 测试中斑马鱼对新奇环境适应过程中趋触性的变化,以及不同焦虑调制因素对这种动态变化的影响。这不仅有助于研究人员更准确地理解焦虑相关行为在 OFT 测试中的表现机制,也为后续神经行为学研究提供了新的思路和方法。通过明确甩尾行为与焦虑相关表型的关系,为未来开发更精准的焦虑相关疾病研究模型和治疗方法奠定了基础。

在研究方法上,研究人员首先确定实验动物斑马鱼的来源及相关参数,计算最小样本量。然后分别进行不同的处理,包括 MOR 戒断、CAS 处理、ETOH 处理和 FLU 处理。最后将处理后的斑马鱼进行 10 分钟的 OFT 测试,并对行为活动进行分析,同时运用皮尔逊分析来研究各行为终点数据之间的相关性。

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