斑马鱼逃避反应行为实验

【服务简介】

斑马鱼视觉行为的一个主要功能是在捕食过程中识别并追踪猎物。有研究用不同大小的运动光点作为视觉刺激, 发现1度视角的光点可以引起自由游动的斑马鱼汇聚双眼并朝向光点游动, 类似于草履虫诱发的捕食行为。还有研究采用不同宽度的运动光条作为刺激, 发现相对于视角 16°及以上的宽光条, 窄小的刺激在该处引起的反应更强。

逃避反应(escape response)可用来定量地分析斑马鱼的视觉敏感性。斑马鱼放在一个类似于成年斑马鱼视动反应的装置中，外周的转筒上涂上一个某种颜色的条带或图案。正常情况下斑马鱼会绕挡筒做缓慢的游动，当条带刺激出现在斑马鱼的视野中时，斑马鱼会迅速地决定是否要游开这个区域以躲避这个“捕食者”。这种逃脱行为一般情况下是很明显的，正常的野生型斑马鱼在50次刺激当中会有42次左右的正向逃脱行为。如果成年斑马鱼对某个颜色习惯之后可以更换一种颜色刺激。调节刺激条带的光学强度，可以检测斑马鱼逃避反应的激发阈值。

使用的装置由一个带有透明侧面的固定圆形容器（直径10厘米）组成，周围是一个覆盖着白纸的转鼓。纸上标记了一个黑色部分（5×3×5 厘米）作为威胁物体。放置在容器中央的一根柱子（直径3厘米）可防止鱼直接从容器的一侧游到另一侧。滚筒从上方用白色光源照射，并通过连接到相邻电机的皮带以10rpm 的速度转动。通过连接红外摄像机的电视监视器观察到鱼的行为反应。

 图1 成年斑马鱼视觉敏感度行为分析仪

当斑马鱼被限制在圆形容器中时，斑马鱼通常会缓慢地绕圈游动。然而当受到威胁物体的挑战时，斑马鱼会表现出强烈的逃避反应。一旦看到威胁物体，鱼就会立即转身并迅速游走。首先测试了装置引发逃避反应的有效性，对于野生型斑马鱼（8-10个月），在两个1分钟的试验中检查了积极的逃避反应；在一次试验中，滚筒顺时针旋转，在另一次试验中，滚筒逆时针旋转。记录黑色部分接近鱼的次数，以及鱼表现出积极逃避反应的次数。所有测试的野生型鱼（23 条中的23条）都对黑色部分表现出逃避反应。平均一条鱼在两次1分钟的试验中，遇到黑色部分的次数为50.26次，积极响应的次数为42.74次。大约85%的时间野生型斑马鱼在我们的装置中对威胁物体的接近做出积极反应。

参考文献

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Trivedi C A, Bollmann J H. Visually driven chaining of elementary swim patterns into a goal-directed motor sequence: a virtual reality study of zebrafish prey capture. Front Neural Circuits, 2013, 7: 86–86.