今天，讓我們來(lái)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(jìn)行高通量研究時(shí)，這可能會(huì)對(duì)你的研究產(chǎn)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(jié)果呢？

不一樣的魚

可以說(shuō)，斑馬魚是多種人類精神疾病以及毒理學(xué)和藥物發(fā)現(xiàn)的理想模型。大量的研究都在關(guān)注幼魚的活動(dòng)和游動(dòng)模式，其中許多都是在多孔板中進(jìn)行的高通量研究。然而，斑馬魚幼魚的行為變化很大，導(dǎo)致使用大量動(dòng)物，無(wú)法檢測(cè)到小的缺陷。與許多研究領(lǐng)域一樣，研究結(jié)果可能存在差異。

因此，瑞士聯(lián)邦水產(chǎn)科學(xué)與技術(shù)研究所希望更好地了解斑馬魚幼魚在發(fā)育過(guò)程中是否穩(wěn)定，以及行為參數(shù)是否與生理和形態(tài)特征相關(guān)，目的是更好地了解幼魚運(yùn)動(dòng)行為的可變性和可預(yù)測(cè)性。環(huán)境毒理學(xué)系博士后菲茨杰拉德博士在《科學(xué)報(bào)告》（Scientific Reports）上發(fā)表了一篇相關(guān)論文。

個(gè)體自身和個(gè)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(gè)體間差異被廣泛觀察到。然而，當(dāng)行為被量化為具有相關(guān)分散的平均值時(shí)，個(gè)體僅被視為重復(fù)。但是，當(dāng)忽略個(gè)體自身行為的可變性時(shí)，潛在的生物學(xué)意義就會(huì)被掩蓋。因此，有必要解決和理解個(gè)體自身行為之間的差異，因?yàn)檫@有助于理解個(gè)體在環(huán)境適應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)。

個(gè)體自身反應(yīng)的高度可變性也可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中的變異，這些個(gè)體內(nèi)差異主要?dú)w因于個(gè)體發(fā)育和環(huán)境影響。雖然靈長(zhǎng)類動(dòng)物和嚙齒動(dòng)物的個(gè)體內(nèi)行為一致性已得到廣泛關(guān)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(cè)試斑馬魚個(gè)體在幼魚發(fā)育過(guò)程中是否會(huì)出現(xiàn)一致的運(yùn)動(dòng)活動(dòng)，如果是這樣，在什么條件下會(huì)出現(xiàn)這種活動(dòng)。鑒于光照條件對(duì)運(yùn)動(dòng)模式的影響不同，研究假設(shè)個(gè)體內(nèi)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(cè)試了是否可以從刺激引發(fā)的活動(dòng)反應(yīng)中觀察到一致性，以及個(gè)體差異是否可以歸因于幼魚的生理或形態(tài)特征。

斑馬魚幼魚的活動(dòng)

在研究中，他們?cè)?/span>斑馬魚行為軌跡跟蹤系統(tǒng)(DanioVision)的多孔板中測(cè)試了132只野生型斑馬魚幼魚。在3天的時(shí)間里，分別在受精后5、6 和 7 天齡（dpf）的上午和下午對(duì)斑馬魚進(jìn)行了測(cè)試。用動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)(EthoVision XT)測(cè)定了在光照和黑暗條件下測(cè)試自發(fā)游動(dòng)行為、在黑暗中游動(dòng)和在黑暗一段時(shí)間后在光照下游動(dòng)的行為。

黑暗中的一致運(yùn)動(dòng)

事實(shí)證明，游動(dòng)活動(dòng)在個(gè)體內(nèi)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(dòng)得越多，活動(dòng)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(fā)育效應(yīng)，因?yàn)樵?/span>更早的年齡開(kāi)始測(cè)試并沒(méi)有改變結(jié)果。

雖然一般來(lái)說(shuō)，幼魚的活動(dòng)在上午和下午有所不同，但個(gè)體的移動(dòng)是一致的：上午活動(dòng)較多的動(dòng)物下午也活動(dòng)更多。

驚嚇?lè)磻?yīng)

雖然一般的運(yùn)動(dòng)似乎是一個(gè)非常一致的因素，但驚嚇?lè)磻?yīng)卻不那么容易預(yù)測(cè)。除了光照條件變化的直接影響外，還測(cè)量了另外兩種驚嚇?lè)磻?yīng)：對(duì)黑暗閃光的反應(yīng)和對(duì)斑馬魚行為軌跡跟蹤系統(tǒng)(DanioVision)內(nèi)置的震動(dòng)刺激的反應(yīng)。

結(jié)果顯示，所有刺激都會(huì)引起運(yùn)動(dòng)增加，但從活動(dòng)指數(shù)（移動(dòng)的百分比）和徑向指數(shù)（在孔板區(qū)域內(nèi)的位置）來(lái)看，這種反應(yīng)在個(gè)體或群體水平上都是不一致的。

生理相關(guān)性

每天測(cè)試結(jié)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(tǒng)（DanioScope）研究心率和形態(tài)特征（體長(zhǎng)、魚鰾大?。?/span>

運(yùn)動(dòng)活動(dòng)與這些參數(shù)都不相關(guān)，而且個(gè)體間差異很大。測(cè)量結(jié)果表明，個(gè)體以恒定的速度生長(zhǎng)。

為研究獲得更可靠的結(jié)果

這項(xiàng)研究更深入地揭示了個(gè)體間和個(gè)體內(nèi)測(cè)量結(jié)果的差異。它表明，個(gè)體幼魚的運(yùn)動(dòng)活動(dòng)在整個(gè)幼魚發(fā)育過(guò)程中（尤其是在黑暗階段）保持一致且可預(yù)測(cè)。此外，幼魚對(duì)驚嚇刺激的反應(yīng)是不可預(yù)測(cè)的，反應(yīng)強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)活動(dòng)之間沒(méi)有相關(guān)性。運(yùn)動(dòng)活動(dòng)與幼魚的生理或形態(tài)特征（心率、體長(zhǎng)、魚鰾大?。o(wú)關(guān)。通過(guò)在個(gè)體水平上進(jìn)行測(cè)試來(lái)利用這種一致性的研究，可能會(huì)有助于使用運(yùn)動(dòng)活動(dòng)作為目的的檢測(cè)靈敏度的提高。

參考文獻(xiàn)

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.