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运动对斑马鱼焦虑样行为的影响

2018年07月06日 浏览量: 评论(0) 来源:Behavioural Processes Available online 12 April 2018 In Press, Corrected ProofWhat are Corrected Proof articles? 作者:李晓菲译 责任编辑:admin
摘要:在非人类的哺乳动物中,锻炼可以减少焦虑等行为。相反,许多研究报告没有效果,甚至在运动后焦虑样行为的增加,但是,跨学科研究的不一致训练机制与行为范式可能混淆了结果。斑马鱼是神经行为研究中一种公认的动物模型,它有潜力揭示运动对焦虑样行为的新影响,其中先前的研究受到限制,由于精确地控制运动的强度和持续时间,以及测量焦虑样行为的不同方面的测试的验证。
摘要:在非人类的哺乳动物中,锻炼可以减少焦虑等行为。相反,许多研究报告没有效果,甚至在运动后焦虑样行为的增加,但是,跨学科研究的不一致训练机制与行为范式可能混淆了结果。斑马鱼是神经行为研究中一种公认的动物模型,它有潜力揭示运动对焦虑样行为的新影响,其中先前的研究受到限制,由于精确地控制运动的强度和持续时间,以及测量焦虑样行为的不同方面的测试的验证。在目前的研究中,鱼被分为两个组,运动和对照组。在运动条件下,鱼需氧挑战(最大水流速度:0.5米/秒),每天使用游泳隧道一小时,每周五天,持续六周。对照组鱼在游泳隧道中花费了等量的时间,但不是有氧挑战(最大水流速度:0.05米/秒)。六周后,在斑马鱼的两个标准互补焦虑测试中分别测试所有的鱼:新型水箱测试和光暗测试。运动鱼在新的水箱试验中表现出减少的焦虑样行为;他们在顶部花费更多的时间,并且比对照鱼更快地进入新水箱的顶部。此外,与对照鱼相比,锻炼鱼在光暗区的光室中花费更多的时间。研究结果表明,运动对斑马鱼焦虑样行为的有益作用。
 
关键词:焦虑 身体锻炼 光暗试验 新型水箱潜水试验 斑马鱼
 
简介:在哺乳动物的人体生理学研究模型中,运动可以通过调节下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴的改变来降低焦虑样行为。然而,一些研究也报告了最小的效果,甚至增加了类似焦虑的行为。不同的训练制度(自愿轮跑和强迫跑步机跑,运动训练的持续时间和强度)和行为范式(不同的焦虑测试,如开阔视野测试,高架十字迷宫或轻暗测试)可能在整个研究的不一致的结果中起作用。例如,许多研究运动对焦虑样行为影响的啮齿动物研究集中在自愿轮跑的影响上。尽管自愿锻炼范式有很多好处,包括减少人与人之间的交互作用,但也有许多缺点,尤其是关于轮跑在个体之间运行的一致性。鱼是一种研究运动对大脑和行为影响的新的替代品,因为运动强度和频率可以被严格控制。有人认为,运动对认知和抗逆性影响的神经机制在脊椎动物,包括鱼类中是保守的。特别是,5-羟色胺能系统(控制HPA轴)的神经元通路似乎表现出一定程度的进化保守性,许多血清素的行为功能是高度保守的,包括焦虑行为。此外,以前的观点是,鱼类拥有简单的大脑,它们只能经历原始行为的基本神经元过程。然而,最近对鱼类认知的兴趣的增加提供了越来越多的证据表明,鱼的大脑比这更复杂,这种复杂的鱼类行为的效用现在才刚刚显现。近年来,运动对斑马鱼的学习产生了有益的影响。已经显示出增加大胆、探索和侵略性。然而,运动对鱼类焦虑样行为的影响还有待探索。斑马鱼由于其低成本、快速繁殖周期、易于遗传操作和良好的行为模式的可用性,正在成为神经行为研究中广泛使用的动物模型。最近,斑马鱼已经成为观察运动对大脑和行为影响的一个已建立的模型。用标准的技术评估有氧游泳能力的鱼的游泳性能,通常牵涉到一个到几个阶段的流速增加,目的是引起鱼类疲劳。已经开发了许多范例作为斑马鱼焦虑样行为的有效测试,并且被设计为引起啮齿动物中类似焦虑样行为的行为。然而,建议每个测试评估焦虑的不同方面。例如,一个新的水箱测试,看看鱼在一个陌生的水箱底部的时间,然而,光暗测试,评估鱼的时间花费在白色或黑色的测试舱中,建议平行啮齿动物(避光)行为的啮齿动物。这两种测试都被独立地用作斑马鱼焦虑的测量,但是使用焦虑行为测试中的一个对另一个的验证是困难的,因为没有单一的行为测量能够可靠地反映焦虑本身。因此,当前研究的总体目标是通过使用有效地评估斑马鱼焦虑样行为的不同方面的组合来确定运动对焦虑的影响。假设运动的鱼会表现出减少焦虑样行为,光暗测试增加在光室的时间,在新的水箱试验期间减少了水箱底部的时间。
 
方法:野生型斑马鱼,一岁(n=52)随机分布在10个水箱(35×19×28 cm)中,每个水箱中每个性别的数量相等。每个家庭水箱都有生物过滤器、加热器和砾石基底。每个鱼缸被随机分配给两个治疗组中的一个;运动组或对照组。将鱼维持在12/12的光暗循环,水温为25±1°C。鱼从他们的水箱中转移到一个多通道游泳隧道。每天一小时,每周五天,持续6周。各组在"早"(8:00-9:00AM)和"晚"(9:00-10:00AM)训练期间每天交替。运动和对照组,其通道分配(1至5)每周随机。建立适当的水流和测量之后,将鱼放入指定的游泳池,在游泳隧道游泳完毕后放回原来的水箱中。运动的鱼受到游泳的挑战,水的速度范围从0.05到0.5米/秒。根据以前报道的成年斑马鱼UcRIT值确定最大水速为0.5μm/s。对照组鱼允许在小到没有水流(水的速度范围为0至0.05米/秒)自由移动。
 
焦虑分析1:光暗试验:第7周第1天,在光暗试验中,对所有治疗的鱼进行焦虑行为筛查。实验箱采用不透明丙烯酸分为三个等尺寸的隔室(25×25×30 cm),水深保持在20厘米。中心舱的墙壁和地板用灰色胶带覆盖,代表一个中立的空间,鱼可以选择进入黑暗或黑暗的隔间。. 暗室的墙壁和地板上都是黑带。明室的墙壁和地板都用白色胶带覆盖,上面有360流明的灯。每个舱室有一个矩形门(5×7×厘米),允许自由进出。为了开始试验,将单独的鱼放入中心隔室中,并给予10分钟以在舱室之间自由移动。一旦鱼被放入水中,开始收集数据。测量的变量包括在每三个室(黑暗,中性,光)中每个的总花费时间,进入光室和暗室花费的时间,进入暗室和光室的鱼数目。
 
焦虑分析2:新型水箱试验:在第7周的第二天,对各组的所有鱼在新型水箱试验中筛选焦虑行为。测试水箱(24×20×17?cm,水的深度14cm)三面覆盖黑色塑胶。在为覆盖面放置摄像机,每条鱼都可以探测水箱5分钟。每次试验后,换三分之一的水。试验箱在计算机监视器上用3×3×cm的网格在视觉上划分为底部、中部和顶部区域。当第一次释放时,所有的鱼都游到水箱底部。一旦鱼到达底部(大约5秒),数据收集就开始了。测量的变量包括进入顶部(S)的潜伏期、进入顶部/底部的比率、在顶部(S)中花费的时间、平均顶部进入持续时间(S)、冻结持续时间(S)和移动速率(栅格线交叉/分钟的数目)。
 
结果:焦虑分析1:光暗试验:与对照鱼相比,运动鱼在光室中花费了更多的时间,并且在黑暗室中的时间显著减少。两组在试验箱的中央室中花费的时间没有差异。进入光室的数量、进入暗室的数量、进入光室的潜伏期或室的总数变化之间也没有区别。
 
焦虑分析2:新型水箱试验:在整个5分钟的试验中,与对照鱼相比,运动鱼在鱼缸底部运动的鱼消耗较少的时间。在试验的前3分钟,对照组中饲养的鱼在试验箱底部花费更多的时间,与经历过锻炼的鱼相比,表现出更多的焦虑迹象。在5分钟的试验中,两组动物在罐底的时间没有显著差异,运动速度没有差异,但经历过运动的鱼更快地移动到顶部并停留在顶部更长时间。运动的鱼移动的平均速度更快。在进入顶部/底部的条目数量、平均顶部输入持续时间或冻结时间之间的处理没有差异。
 
结论:目前的研究结果表明,运动可以减少鱼焦虑样行为,并提供运动制度,利用标准UCRIT值,可以应用于不同的研究。结果还强调了使用多个测试来观察焦虑行为的不同组成部分的重要性,以便充分了解运动对斑马鱼焦虑样行为的影响。
 
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