Рыбы данио становятся все более популярными модельными животными в доклинических и нейроповеденческих исследованиях из-за их генетического сходства с людьми и высокой скорости размножения. Исследования поведения рыбок данио пролили свет на социальные и биологические явления, начиная от динамики коллективного поведения животных, такого как стайка и стаи, до беспокойства, страха и лидерства. Заимствуя десятилетия работы на мышах и крысах, большинство наблюдений за рыбками данио проводятся с использованием двумерного подхода, несмотря на то, что рыбки данио плавают в трехмерном (3D) пространстве.
В новой статье, опубликованной в Scientific Reports, исследовательская группа под руководством Маурицио Порфири, профессора машиностроения и аэрокосмической инженерии в Тандонской инженерной школе Нью-Йоркского университета, сравнила двухмерные и трехмерные данные наблюдений в серии поведенческих экспериментов.. Их результаты выявили потенциальные компромиссы в целостности данных в поведении с оценкой 2D по сравнению с 3D, причем первое имеет тенденцию недооценивать локомоцию у рыбок данио. Поскольку интерпретация поведения рыбок данио полностью зависит от оценки моделей плавания и предпочтений в ответ на различные раздражители, такие ошибки в отчетах могут повлиять на результаты эксперимента.
Эксперименты также подтвердили, что 3D-подходы к анализу поведения рыбок данио требуют менее половины количества рыбок данио, используемых в 2D-подходах, без ущерба для достоверности. Эти данные могут привести к сокращению количества подопытных животных.
В соавторстве с Симоной Макри? Istituto Superiore di Sanita? в Риме, Италия; Даниэле Нери, Томмазо Руберто и Вайолет Мваффо, все в Тандоне Нью-Йоркского университета в группе Порфири; и Сачит Бутейл, доцент кафедры машиностроения Университета Северного Иллинойса.
«Рыбки данио по своей природе являются социальными видами, которые демонстрируют богатый репертуар плавательного поведения в ответ на различные раздражители», - сказал Порфири. «Двумерная оценка по своей природе упускает из виду основной аспект поведения при плавании, что приводит к нежелательным ложноположительным и ложноотрицательным результатам. Это первое исследование, систематически оценивающее степень, в которой целостность данных может быть нарушена таким подходом».
Используя данные предыдущих исследований рыбок данио на основе программного обеспечения для трехмерного отслеживания, разработанного группой Порфири, исследовательская группа сравнила поведение рыбок данио в ответ на раздражители, включая живого сородича и живого хищника, 3D-печатные модели сородича и хищника, и компьютерное анимированное изображение хищника. Эти экспериментальные парадигмы обычно используются для изучения беспокойства, памяти, страха и общей локомоции у рыбок данио.
Их результаты подтвердили, что 2D-отслеживание значительно недооценивает поведение рыбок данио при плавании в отношении средней скорости, средней пиковой скорости, следования за стеной и других параметров. Кроме того, двухмерное отслеживание постоянно переоценивало пространственное предпочтение стимулов, что является важным параметром для понимания страха, беспокойства и других видов социального поведения. Например, у рыбок данио врожденное отвращение к угрожающим раздражителям; такое отвращение, четко определяемое с помощью 3D-подхода, можно не заметить, когда данные оцениваются в 2D.
Исследователи признают, что материальные затраты и бремя анализа 3D-данных увеличивают вычислительную нагрузку, что, вероятно, препятствует замене 2D-подходов, но подчеркивают, что системы 3D-слежения могут быть ценным дополнением к анализу поведения рыбок данио, особенно в качестве означает получение обширных наборов данных с меньшим количеством подопытных.