关于斑马鱼个体内的运动行为研究

今天，让我们来聊聊斑马鱼。要知道，一条斑马鱼肯定和另一条鱼不一样。在进行高通量研究时，这可能会对你的研究产生很大影响。那么，这意味着什么，又该如何帮助研究得到可靠的研究结果呢？

不一样的鱼

可以说，斑马鱼是多种人类精神疾病以及毒理学和药物发现的理想模型。大量的研究都在关注幼鱼的活动和游动模式，其中许多都是在多孔板中进行的高通量研究。然而，斑马鱼幼鱼的行为变化很大，导致使用大量动物，无法检测到小的缺陷。与许多研究领域一样，研究结果可能存在差异。

因此，瑞士联邦水产科学与技术研究所希望更好地了解斑马鱼幼鱼在发育过程中是否稳定，以及行为参数是否与生理和形态特征相关，目的是更好地了解幼鱼运动行为的可变性和可预测性。环境毒理学系博士后菲茨杰拉德博士在《科学报告》（Scientific Reports）上发表了一篇相关论文。

个体自身和个体之间的差异

在自然种群中，包括人类、鸟类、鱼类和其他物种，行为的个体间差异被广泛观察到。然而，当行为被量化为具有相关分散的平均值时，个体仅被视为重复。但是，当忽略个体自身行为的可变性时，潜在的生物学意义就会被掩盖。因此，有必要解决和理解个体自身行为之间的差异，因为这有助于理解个体在环境适应过程中的反应。

个体自身反应的高度可变性也可能导致实验中的变异，这些个体内差异主要归因于个体发育和环境影响。虽然灵长类动物和啮齿动物的个体内行为一致性已得到广泛关注，但水生模型在这方面的特征较少。因此，该研究的目的是测试斑马鱼个体在幼鱼发育过程中是否会出现一致的运动活动，如果是这样，在什么条件下会出现这种活动。鉴于光照条件对运动模式的影响不同，研究假设个体内的一致性可能在不同的光照条件下有所不同。此外，研究还测试了是否可以从刺激引发的活动反应中观察到一致性，以及个体差异是否可以归因于幼鱼的生理或形态特征。

斑马鱼幼鱼的活动

在研究中，他们在斑马鱼行为轨迹跟踪系统(DanioVision)的多孔板中测试了132只野生型斑马鱼幼鱼。在3天的时间里，分别在受精后5、6 和 7 天龄（dpf）的上午和下午对斑马鱼进行了测试。用动物运动轨迹跟踪系统(EthoVision XT)测定了在光照和黑暗条件下测试自发游动行为、在黑暗中游动和在黑暗一段时间后在光照下游动的行为。

黑暗中的一致运动

事实证明，游动活动在个体内保持一致，在黑暗阶段的变化格外低。幼鱼在黑暗中更加活跃，而且似乎它们活动得越多，活动的变化就越小。

一致性在 6 到 7 dpf 年龄段最高。这似乎是一种发育效应，因为在更早的年龄开始测试并没有改变结果。

虽然一般来说，幼鱼的活动在上午和下午有所不同，但个体的移动是一致的：上午活动较多的动物下午也活动更多。

惊吓反应

虽然一般的运动似乎是一个非常一致的因素，但惊吓反应却不那么容易预测。除了光照条件变化的直接影响外，还测量了另外两种惊吓反应：对黑暗闪光的反应和对斑马鱼行为轨迹跟踪系统(DanioVision)内置的震动刺激的反应。

结果显示，所有刺激都会引起运动增加，但从活动指数（移动的百分比）和径向指数（在孔板区域内的位置）来看，这种反应在个体或群体水平上都是不一致的。

生理相关性

每天测试结束后，研究人员使用多视频录制软件(Media Recorder)拍摄幼鱼，并使用斑马鱼微视行为分析系统（DanioScope）研究心率和形态特征（体长、鱼鳔大小）。

运动活动与这些参数都不相关，而且个体间差异很大。测量结果表明，个体以恒定的速度生长。

为研究获得更可靠的结果

这项研究更深入地揭示了个体间和个体内测量结果的差异。它表明，个体幼鱼的运动活动在整个幼鱼发育过程中（尤其是在黑暗阶段）保持一致且可预测。此外，幼鱼对惊吓刺激的反应是不可预测的，反应强度和运动活动之间没有相关性。运动活动与幼鱼的生理或形态特征（心率、体长、鱼鳔大小）无关。通过在个体水平上进行测试来利用这种一致性的研究，可能会有助于使用运动活动作为目的的检测灵敏度的提高。

参考文献

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.