斑馬魚行為軌跡跟蹤系統(tǒng)在毒理學研究等多個前沿研究方向中的應用介紹
斑馬魚作為一種重要的模式生物，憑借其基因改造相對容易、與人類基因高度相似等優(yōu)勢，在疾病建模、藥物篩選和毒理評估等多個研究領域中得到廣泛應用。無論是在胚胎期還是成魚階段，斑馬魚都具有重要的科學研究價值。
若您需要對斑馬魚幼體或其他小型生物進行高通量行為分析，斑馬魚行為軌跡跟蹤系統(tǒng)(DanioVision)無疑是理想之選。該系統(tǒng)已歷經(jīng)近二十年的實踐檢驗，其可靠性已被超過1500篇學術論文所引用和驗證。DanioVision 集成了專業(yè)的硬件設備與業(yè)界領先的視頻追蹤軟件 動物運動軌跡跟蹤系統(tǒng)(EthoVision XT)，為研究者提供一體化的行為分析解決方案。
本文將為您梳理DanioVision在多個前沿研究方向中的具體應用。如您在實驗設計或系統(tǒng)使用中有任何疑問，歡迎隨時與我們聯(lián)系，我們將竭誠提供技術支持。
藥物發(fā)現(xiàn)與安全性評價
斑馬魚與人類存在驚人的相似性：斑馬魚與人類共享約70%的基因，而人類約84%的致病相關基因在斑馬魚中均有對應。因此，斑馬魚已成為研究疾病機制、評估藥物療效與安全性的重要模型。
以腫瘤學研究為例，研究人員可利用 DanioVision，通過趨光性實驗等，在斑馬魚癌癥模型中觀察藥物干預后的行為變化。
毒理學研究
在毒理學領域，斑馬魚被廣泛用于評估重金屬、農(nóng)藥等環(huán)境污染物對生物行為的潛在影響。這些研究尤其關注污染物對神經(jīng)系統(tǒng)的損害。
使用斑馬魚（通常為幼體或亞成體）進行神經(jīng)毒性評估時，常見的行為指標包括：
- 自發(fā)運動活動：如運動速度變化、總活動水平增減（過度活躍或活動不足），以及特定游泳模式（例如貼壁游動）；
- 感官運動反應：例如驚嚇反應。當斑馬魚受到突然的聲音、震動或光影變化等刺激時，會觸發(fā)防御性反應，表現(xiàn)為劇烈的非定向運動，并可能伴隨躲避或藏匿等復雜行為。
晝夜節(jié)律分析
斑馬魚常被用于研究特定干預措施對晝夜周期有效性的影響。受精后四天，斑馬魚便能展現(xiàn)顯著的運動活動。
此階段過后，研究者可觀察并追蹤幼魚的基礎運動模式。當暴露于明暗周期（DanioVision系統(tǒng)預設）時，幼魚的運動行為會發(fā)生變化。特定化合物或干預措施引發(fā)的運動變化規(guī)律正是研究者關注的焦點。
正如Aschoff（1965）所言：“人體內(nèi)幾乎沒有哪個器官或功能不表現(xiàn)類似的每日節(jié)律性。”因此，通過DanioVision長時間連續(xù)監(jiān)測行為變化，能夠為揭示機體或器官功能狀態(tài)提供關鍵數(shù)據(jù)支持。
癲癇與癲癇發(fā)作模型
斑馬魚幼體可用于構建遺傳性或化學誘導的癲癇模型。研究人員可采用多種技術誘導幼體發(fā)生癲癇發(fā)作，例如施用致痙攣藥物或暴露于特定光刺激，進而研究驅(qū)動癲癇發(fā)作的潛在神經(jīng)機制。
DanioVision可配備震動裝置。通過該裝置配合EthoVision XT，可自動設定震動的時機與力度。這意味著每次輸入操作均受控且保持一致。
視覺與光動反應
針對斑馬魚對外界刺激的反應能力，存在多種測試方法。其中一種是前文提及的驚嚇反應，研究人員還會利用光誘發(fā)行為反應。
幼魚光動反應（LPR）檢測是一種針對5-7天齡自由游動斑馬魚幼魚的運動測試。在此發(fā)育階段，魚類會表現(xiàn)出定型化的非定向?qū)す庑袨?mdash;—即光線熄滅時運動速度的急劇提升。
趨光性是對光的定向反應：當測試對象向光源移動為正趨光性，遠離光源則為負趨光性。如Qian等人（2021）研究發(fā)現(xiàn)，斑馬魚幼體在接觸神經(jīng)毒性殺菌劑博克拉菌素后，趨光行為明顯受到抑制。
驚嚇反應
斑馬魚幼體的驚嚇反應是一種以尾部卷曲形式表現(xiàn)的保守性防御反應。這種身體彎曲行為是對多種感官刺激的反應。該反應的變化可反映神經(jīng)精神疾病的影響。研究人員通過觀察幼體對標準化刺激產(chǎn)生驚嚇反應的方式及頻率來進行評估。
斑馬魚常被用于研究特定干預措施對晝夜周期有效性的影響。受精后四天，斑馬魚便能展現(xiàn)顯著的運動活動。
此階段過后，研究者可觀察并追蹤幼魚的基礎運動模式。當暴露于明暗周期（DanioVision系統(tǒng)預設）時，幼魚的運動行為會發(fā)生變化。特定化合物或干預措施引發(fā)的運動變化規(guī)律正是研究者關注的焦點。
正如Aschoff（1965）所言：“人體內(nèi)幾乎沒有哪個器官或功能不表現(xiàn)類似的每日節(jié)律性。”因此，通過DanioVision長時間連續(xù)監(jiān)測行為變化，能夠為揭示機體或器官功能狀態(tài)提供關鍵數(shù)據(jù)支持。
癲癇與癲癇發(fā)作模型
斑馬魚幼體可用于構建遺傳性或化學誘導的癲癇模型。研究人員可采用多種技術誘導幼體發(fā)生癲癇發(fā)作，例如施用致痙攣藥物或暴露于特定光刺激，進而研究驅(qū)動癲癇發(fā)作的潛在神經(jīng)機制。
DanioVision可配備震動裝置。通過該裝置配合EthoVision XT，可自動設定震動的時機與力度。這意味著每次輸入操作均受控且保持一致。
視覺與光動反應
針對斑馬魚對外界刺激的反應能力，存在多種測試方法。其中一種是前文提及的驚嚇反應，研究人員還會利用光誘發(fā)行為反應。
幼魚光動反應（LPR）檢測是一種針對5-7天齡自由游動斑馬魚幼魚的運動測試。在此發(fā)育階段，魚類會表現(xiàn)出定型化的非定向?qū)す庑袨?mdash;—即光線熄滅時運動速度的急劇提升。
趨光性是對光的定向反應：當測試對象向光源移動為正趨光性，遠離光源則為負趨光性。如Qian等人（2021）研究發(fā)現(xiàn)，斑馬魚幼體在接觸神經(jīng)毒性殺菌劑博克拉菌素后，趨光行為明顯受到抑制。
驚嚇反應
斑馬魚幼體的驚嚇反應是一種以尾部卷曲形式表現(xiàn)的保守性防御反應。這種身體彎曲行為是對多種感官刺激的反應。該反應的變化可反映神經(jīng)精神疾病的影響。研究人員通過觀察幼體對標準化刺激產(chǎn)生驚嚇反應的方式及頻率來進行評估。
運動障礙
某些神經(jīng)毒性化合物可能與阿爾茨海默癥（AD）和帕金森�。≒D）等神經(jīng)退行性疾病相關。斑馬魚因其諸多優(yōu)勢——尤其是與人類基因組在生理功能和信號傳導通路上的相似性——被廣泛用作神經(jīng)毒性研究的毒理學模型。這些相似性使斑馬魚結合其強烈的行為反應，成為研究這些疾病的理想模型。
Pang等學者（2019）運用DanioVision觀察運動行為，以此作為神經(jīng)系統(tǒng)受潛在毒性化合物影響的讀數(shù)指標。盡管該研究同時檢測了PD的遺傳標記，但仍需通過行為評估全面揭示這些干預措施的生理效應。
光遺傳學研究
斑馬魚幼體通體透明，使其成為光遺傳學實驗的理想載體。借助DanioVision光遺傳學模塊，您可通過EthoVision XT精準調(diào)控光照模式（顏色、強度、時序），并即時監(jiān)測行為變化。例如：短暫照射特定光線激活腦回路可觀察到游動頻率增加；采用另一種光模式抑制回路則會導致活動水平下降。
您可以在多孔板中同時進行多種條件測試，以高通量方式篩選表型、優(yōu)化方法，或驗證特定神經(jīng)環(huán)路與行為之間的因果關系。
繼續(xù)推進您的研究！
我們整理了DanioVision的部分應用案例供您參考，如需了解更多詳情，敬請隨時聯(lián)系我們。
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參考文獻
- Aschoff, J.Circadian Rhythms in Man. Science 1965, 148, 1427–1432,doi:10.1126/science.148.3676.1427.
- Qian, L.; Qi, S.; Wang, Z.; Magnuson, J.T.; Volz, D.C.; Schlenk, D.; Jiang, J.; Wang, C.Environmentally Relevant Concentrations of Boscalid Exposure Affects the Neurobehavioral Response of Zebrafish by Disrupting Visual and Nervous Systems. J. Hazard. Mater. 2021, 404, 124083,doi:10.1016/j.jhazmat.2020.124083.
- Pang, M.; Song, X.; Miao, Y.; Wang, Y.; Zhou, C.; Geng, Z.; Du, J.; Moussian, B.; Su, Y.; Liu, X.; et al.
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