Моделирование социального поведения с использованием зебраданио (Danio rerio) в тестах социального взаимодействия, предпочтения, поведения в косяке и тесте на агрессию

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Социальное взаимодействие между особями одного вида — важный фактор нормального развития индивида в сообществе, нарушение которого считается проявлением многих психических расстройств. Для рыб зебраданио (Danio rerio) описаны несколько методов диагностики нарушения социального поведения, включая тесты на социальное предпочтение и социальное взаимодействие, используемые для моделирования широкого спектра социальных фенотипов, потенциально значимых для изучения депрессии, патологической агрессии, шизофрении, аутизма и других заболеваний мозга. Важный и широко используемый метод для определения социального поведения — тест построения косяка, основанный на врожденной, генетически закрепленной особенности зебраданио формировать стаи (косяки), плотность которых зависит от множества факторов, таких как присутствие хищника, воздействие фармакологических препаратов и др. Агрессия, наряду со способностью построения косяка, — так же важное проявление социального поведения, служащее при этом центральным звеном в ряде заболеваний мозга, таких как синдром нарушения контроля, кондуктивное расстройство и др. В настоящее время существуют различные методы оценки агрессивного поведения у зебраданио, например тесты зеркального отражения, рассмотренные в настоящей статье.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Давид Самвелович Галстян

Санкт-Петербургский государственный университет; Российский научный центр радиологии и хирургических технологий им. акад. А.М. Гранова; Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова

Email: david_sam@mail.ru

научн. сотр.

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Татьяна Олеговна Колесникова

Научно-технологический университет «Сириус»

Email: philimontani@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5561-8583
SPIN-код: 8558-7887

научн. сотр.

Россия, Сочи

Юрий Михайлович Косицын

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: ikosicin53@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4266-808X

научн. сотр.

Россия, Санкт-Петербург

Константин Николаевич Забегалов

Научно-технологический университет «Сириус»

Email: hatokiri@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9748-0324
SPIN-код: 5993-6315

научн. сотр.

Россия, Сочи

Мария Андреевна Губайдуллина

Научно-технологический университет «Сириус»

Email: mariangub@gmail.com

научн. сотр.

Россия, Сочи

Глеб Олегович Маслов

Научно-технологический университет «Сириус»; Уральский федеральный университет

Email: maslovog6@gmail.com

научн. сотр.

Россия, Сочи; Екатеринбург

Константин Андреевич Демин

Санкт-Петербургский государственный университет; Научно-технологический университет «Сириус»; Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова

Email: deminkasci@gmail.com
SPIN-код: 3830-1853

канд. биол. наук, ст. научн. сотр.

Россия, Санкт-Петербург; Сочи; Санкт-Петербург

Алан Валерьевич Калуев

Санкт-Петербургский государственный университет; Российский научный центр радиологии и хирургических технологий им. акад. А.М. Гранова; Научно-технологический университет «Сириус»; Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова; Уральский федеральный университет; Новосибирский государственный университет; Научно-исследовательский институт нейронаук и медицины; Московский физико-технический институт

Автор, ответственный за переписку.
Email: avkalueff@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7525-1950
SPIN-код: 4134-0515

д-р биол. наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург; Сочи; Санкт-Петербург; Екатеринбург; Новосибирск; Новосибирск; Москва

Список литературы

  1. House J.S., Landis K.R., Umberson D. Social relationships and health // Science. 1988. Vol. 241, No. 4865. P. 540–545. doi: 10.1126/science.3399889
  2. Engeszer R.E., Ryan M.J., Parichy D.M. Learned social preference in zebrafish // Curr Biol. 2004. Vol. 14, No. 10. P. 881–884. doi: 10.1016/j.cub.2004.04.042
  3. Семёнова А.А., Лопатина О.Л., Салмина А.Б. Модели аутизма и методики оценки аутистически-подобного поведения у животных // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2020. Т. 70, № 2. С. 147–162. doi: 10.31857/S0044467720020112
  4. Stednitz S.J. The Social Brain of Zebrafish: [dissertation]. University of Oregon, 2019. 84 p.
  5. Stewart A.M., Nguyen M., Wong K., et al. Developing zebrafish models of autism spectrum disorder (ASD) // Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 2014. Vol. 50. P. 27–36. doi: 10.1016/j.pnpbp.2013.11.014
  6. Stednitz S.J., McDermott E.M., Ncube D., et al. Forebrain control of behaviorally driven social orienting in zebrafish // Curr Biol. 2018. Vol. 28, No. 15. P. 2445–2451. e3. doi: 10.1016/j.cub.2018.06.016
  7. Orger M.B., de Polavieja G.G. Zebrafish behavior: opportunities and challenges // Ann Rev Neurosci. 2017. Vol. 40. P. 125–147. doi: 10.1146/annurev-neuro-071714-033857
  8. Saverino C., Gerlai R. The social zebrafish: behavioral responses to conspecific, heterospecific, and computer animated fish // Behav Brain Res. 2008. Vol. 191, No. 1. P. 77–87. doi: 10.1016/j.bbr.2008.03.013
  9. Kalueff A.V., Stewart A.M. Zebrafish protocols for neurobehavioral research. New York: Humana Press, 2012. 357 p. doi: 10.1007/978-1-61779-597-8
  10. Grossman L., Stewart A., Gaikwad S., et al. Effects of piracetam on behavior and memory in adult zebrafish // Brain Res Bull. 2011. Vol. 85, No. 1–2. P. 58–63. doi: 10.1016/j.brainresbull.2011.02.008
  11. Veness C., Prior M., Bavin E., et al. Early indicators of autism spectrum disorders at 12 and 24 months of age: A prospective, longitudinal comparative study // Autism. 2012. Vol. 16, No. 2. P. 163–177. doi: 10.1177/1362361311399936
  12. Figueira M.L., Brissos S. Measuring psychosocial outcomes in schizophrenia patients // Curr Opin Psychiatry. 2011. Vol. 24, No. 2. P. 91–99. doi: 10.1097/YCO.0b013e3283438119
  13. Касумян А.О., Павлов Д.С. Стайное поведение рыб. Москва: Товарищество научных изданий КМК, 2018. 274 с.
  14. Miller N., Gerlai R. Quantification of shoaling behaviour in zebrafish (Danio rerio) // Behav Brain Res. 2007. Vol. 184, No. 2. P. 157–166. doi: 10.1016/j.bbr.2007.07.007
  15. Green J., Collins C., Kyzar E.J., et al. Automated high-throughput neurophenotyping of zebrafish social behavior // J Neurosci methods. 2012. Vol. 210, No. 2. P. 266–271. doi: 10.1016/j.jneumeth.2012.07.017
  16. Cachat J., Kyzar E.J., Collins C., et al. Unique and potent effects of acute ibogaine on zebrafish: the developing utility of novel aquatic models for hallucinogenic drug research // Behav Brain Res. 2013. Vol. 236. P. 258–269. doi: 10.1016/j.bbr.2012.08.041
  17. Kyzar E.J., Collins C., Gaikwad S., et al. Effects of hallucinogenic agents mescaline and phencyclidine on zebrafish behavior and physiology // Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 2012. Vol. 37, No. 1. P. 194–202. doi: 10.1016/j.pnpbp.2012.01.003
  18. Schaefer I.C., Siebel A.M., Piato A.L., et al. The side-by-side exploratory test: a simple automated protocol for the evaluation of adult zebrafish behavior simultaneously with social interaction // Behav Pharmacol. 2015. Vol. 26, No. 7. P. 691–696. doi: 10.1097/FBP.0000000000000145
  19. Buske C., Gerlai R. Early embryonic ethanol exposure impairs shoaling and the dopaminergic and serotoninergic systems in adult zebrafish // Neurotoxicol Teratol. 2011. Vol. 33, No. 6. P. 698–707. doi: 10.1016/j.ntt.2011.05.0009
  20. Riehl R., Kyzar E., Allain A., et al. Behavioral and physiological effects of acute ketamine exposure in adult zebrafish // Neurotoxicol Teratol. 2011. Vol. 33, No. 6. P. 658–667. doi: 10.1016/j.ntt.2011.05.011
  21. Speedie N., Gerlai R. Alarm substance induced behavioral responses in zebrafish (Danio rerio) // Behav Brain Res. 2008. Vol. 188, No. 1. P. 168–177. doi: 10.1016/j.bbr.2007.10.031
  22. Kurta A., Palestis B.G. Effects of ethanol on the shoaling behavior of zebrafish (Danio rerio) // Dose-Response. 2010. Vol. 8, No. 4. ID dose-response. 10–008. Palestis. doi: 10.2203/dose-response.10-008.Palestis
  23. Lindeyer C.M., Langen E.M., Swaney W.T., Reader S.M. Nonapeptide influences on social behaviour: effects of vasotocin and isotocin on shoaling and interaction in zebrafish // Behaviour. 2015. Vol. 152, No. 7–8. P. 897–915. doi: 10.1163/1568539X-00003261
  24. Delaney M., Follet C., Ryan N., et al. Social interaction and distribution of female zebrafish (Danio rerio) in a large aquarium // Biol Bull. 2002. Vol. 203, No. 2. P. 240–241. doi: 10.2307/1543418
  25. Liu C.-x., Li C.-y., Hu C.-c., et al. CRISPR/Cas9-induced shank3b mutant zebrafish display autism-like behaviors // Mol Autism. 2018. Vol. 9. ID23. doi: 10.1186/s13229-018-0204-x
  26. Peper J.S., de Reus M.A., van den Heuvel M.P., Schutter D.J. Short fused? Associations between white matter connections, sex steroids, and aggression across adolescence // Hum Brain Map. 2015. Vol. 36. P. 1043–1052. doi: 10.1002/hbm.22684
  27. Wrangham R.W. Two types of aggression in human evolution // PNAS USA. 2018. Vol. 115, No. 2. P. 245–253. doi: 10.1073/pnas.1713611115
  28. American Psychiatric Association. Diagnostic and Statistical Manual of mental disorders. 5th ed. DSM-V. USA: American Psychiatric Publishing, 2013. 947 p.
  29. de Almeida R.M.M., Cabral J.C.C., Narvaes R. Behavioural, hormonal and neurobiological mechanisms of aggressive behaviour in human and nonhuman primates // Physiol Behav. 2015. Vol. 143. P. 121–135. doi: 10.1016/j.physbeh.2015.02.053
  30. Liu J., Zhong R., Xiong W., et al. Melatonin increases reactive aggression in humans // Psychopharmacology. 2017. Vol. 234, No. 19. P. 2971–2978. doi: 10.1007/s00213-017-4693-7
  31. Lischinsky J.E., Lin D. Neural mechanisms of aggression across species // Nat Neurosci. 2020. Vol. 23, No. 11. P. 1317–1328. doi: 10.1038/s41593-020-00715-2
  32. Kolla N.J., Mishra A. The endocannabinoid system, aggression, and the violence of synthetic cannabinoid use, borderline personality disorder, antisocial personality disorder, and other psychiatric disorders // Front Behav Neurosci. 2018. Vol. 12. ID 41. doi: 10.3389/fnbeh.2018.00041
  33. Кудрявцева Н.Н., Смагин Д.А., Коваленко И.Л. Серотонергические гены в развитии тревожно/депрессивного расстройства и патологии агрессивного поведения у самцов мышей: данные RNA-SEQ // Молекулярная биология. 2017. Т. 51, № 2. С. 288–300. doi: 10.7868/S0026898417020136
  34. O’Leary A., Laas K., Vaht M., et al. Nitric oxide synthase genotype interacts with stressful life events to increase aggression in male subjects in a population-representative sample // Eur Neuropsychopharmacol. 2020. Vol. 30. P. 56–65. doi: 10.1016/j.euroneuro.2019.07.241
  35. Suzuki H., Lucas L.R. Neurochemical correlates of accumbal dopamine D2 and amygdaloid 5-HT 1B receptor densities on observational learning of aggression // Cogn Affect Behav Neurosci. 2015. Vol. 15, No. 2. P. 460–474. doi: 10.3758/s13415-015-0337-8
  36. Oliveira R.F., Silva J.F., Simões J.M. Fighting zebrafish: characterization of aggressive behavior and winner-loser effects // Zebrafish. 2011. Vol. 8, No. 2. P. 73–81. doi: 10.1089/zeb.2011.0690
  37. Lumley L.A., Charles R.F., Charles R.C., et al. Effects of social defeat and of diazepam on behavior in a resident–intruder test in male DBA/2 mice // Pharmacol Biochem Behav. 2000. Vol. 67, No. 3. P. 433–447. doi: 10.1016/s0091-3057(00)00382-8
  38. Jones L.J., Norton W.H.J. Using zebrafish to uncover the genetic and neural basis of aggression, a frequent comorbid symptom of psychiatric disorders // Behav Brain Res. 2015. Vol. 276. P. 171–180. doi: 10.1016/j.bbr.2014.05.055
  39. Norton W., Bally-Cuif L. Adult zebrafish as a model organism for behavioural genetics // BMC Neuroscience. 2010. Vol. 11. ID 90. doi: 10.1186/1471-2202-11-90
  40. Pham M., Raymond J., Hester J., et al. Assessing social behavior phenotypes in adult zebrafish: shoaling, social preference, and mirror biting tests. In: Kalueff A.V., Stewart A.M., editors. Zebrafish protocols for neurobehavioral research. Totowa, NJ: Humana Press, 2012. P. 231–246. doi: 10.1007/978-1-61779-597-8_17
  41. Zabegalov K.N., Kolesnikova T.O., Khatsko S.L., et al. Understanding zebrafish aggressive behavior // Behav Processes. 2019. Vol. 158. P. 200–210. doi: 10.1016/j.beproc.2018.11.010
  42. Sterling M.E., Karatayev O., Chang G.-Q., et al. Model of voluntary ethanol intake in zebrafish: Effect on behavior and hypothalamic orexigenic peptides // Behav Brain Res. 2015. Vol. 278. P. 29–39. doi: 10.1016/j.bbr.2014.09.024
  43. Echevarria D.J., Toms C.N., Jouandot D.J. Alcohol-induced behavior change in zebrafish models // Rev Neurosci. 2011. Vol. 22, No. 1. P. 85–93. doi: 10.1515/RNS.2011.010
  44. Parker M.O., Annan L.V., Kanellopoulos A.H., et al. The utility of zebrafish to study the mechanisms by which ethanol affects social behavior and anxiety during early brain development // Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 2014. Vol. 55. P. 94–100. doi: 10.1016/j.pnpbp.2014.03.011
  45. Fontana B.D., Meinerz D.L., Rosa L.V., et al. Modulatory action of taurine on ethanol-induced aggressive behavior in zebrafish // Pharmacol Biochem Behav. 2016. Vol. 141. P. 18–27. doi: 10.1016/j.pbb.2015.11.011
  46. Giacomini A.C.V.V., Abreu M.S., Giacomini L.V., et al. Fluoxetine and diazepam acutely modulate stress induced-behavior // Behav Brain Res. 2016. Vol. 296. P. 301–310. doi: 10.1016/j.bbr.2015.09.027
  47. Theodoridi A., Tsalafouta A., Pavlidis M. Acute exposure to fluoxetine alters aggressive behavior of zebrafish and expression of genes involved in serotonergic system regulation // Front Neurosci. 2017. Vol. 11. ID223. doi: 10.3389/fnins.2017.00223
  48. Michelotti P., Quadros V.A., Pereira M.E., Rosemberg D.B. Ketamine modulates aggressive behavior in adult zebrafish // Neurosci Lett. 2018. Vol. 684. P. 164–168. doi: 10.1016/j.neulet.2018.08.009
  49. Colman J.R., Baldwin D., Johnson L.L., Scholz N.L. Effects of the synthetic estrogen, 17α-ethinylestradiol, on aggression and courtship behavior in male zebrafish (Danio rerio) // Aquat Toxicol. 2009. Vol. 91, No. 4. P. 346–354. doi: 10.1016/j.aquatox.2008.12.001
  50. Filby A.L., Paull G.C., Searle F., et al. Environmental estrogen-induced alterations of male aggression and dominance hierarchies in fish: A mechanistic analysis // Environ Sci Technol. 2012. Vol. 46, No. 6. P. 3472–3479. doi: 10.1021/es204023d
  51. Norton W.H.J., Stumpenhorst K., Faus-Kessler T., et al. Modulation of Fgfr1a signaling in zebrafish reveals a genetic basis for the aggression-boldness syndrome // J Neurosci. 2011. Vol. 31, No. 39. P. 13796–13807. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2892-11.2011
  52. Aliczki M., Varga Z.K., Balogh Z., Haller J. Involvement of 2-arachidonoylglycerol signaling in social challenge responding of male CD1 mice // Psychopharmacology. 2015. Vol. 232. P. 2157–2167. doi: 10.1007/s00213-014-3846-1
  53. Krug R.G. II, Lee H.B., El Khoury L.Y., et al. The endocannabinoid gene faah2a modulates stress-associated behavior in zebrafish // PloS one. 2018. Vol. 13, No. 1. ID e0190897-e. doi: 10.1371/journal.pone.0190897
  54. Carreño Gutiérrez H., O’Leary A., Freudenberg F., et al. Nitric oxide interacts with monoamine oxidase to modulate aggression and anxiety-like behavior // Eur Neuropsychopharmacol. 2020. Vol. 30. P. 30–43. doi: 10.1016/j.euroneuro.2017.09.004

© Галстян Д.С., Колесникова Т.О., Косицын Ю.М., Забегалов К.Н., Губайдуллина М.А., Маслов Г.О., Демин К.А., Калуев А.В., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 65565 от 04.05.2016 г.