STUDY_AND_ASSESSMENT_OF_COGNITIVE_IMPAIRMENTS_ZEBRAFISH_AFTER

1. STUDY AND ASSESSMENT OF COGNITIVE IMPAIRMENTS ZEBRAFISH AFTER LASER INDUCED CRANIOCEREBRAL INJURY

Author:
Fedoseeva Anastasia Konstantinovna,
Faculty of Medicine and Biology, Siberian State Medical
University, Tomsk, Russia
Scientific director:
Drozdova M.N.
Assistant of Department of Foreign Languages

2. Topicality:

• Cognitive impairment, including learning and memory impairment, is a primary symptom of various
neurodegenerative diseases and traumatic brain injury (TBI).
• Pathogenesis is not fully understood, therefore there is growing interest in the development of therapeutic
methods aimed at enhancing neuroprotection of the central nervous system.
• TBI is a multidisciplinary problem that is relevant for neurosurgeons, neurologists, psychiatrists,
traumatologists, radiologists, as well as specialists in the field of biomedical research.

3.

New research is needed
to study the
development of TBI
and its impact on the
brain
Objective: To test zebrafish (Danio rerio) cognitive abilities the dynamics of behavior on a
model of laser-induced craniocerebral injury in «new aquarium» test and «Y-shaped
labyrinth» test.
Goals:
1) To study the effect of laser-induced trauma on the dynamics of motor activity, anxiety, and
short-term memory impairment in zebrafish in the “Y-shaped labyrinth” test.
2) To evaluate the cognitive abilities and behavior of zebrafish in "new aquarium" tests.
3) To draw conclusions that will complement knowledge about the effect of TBI on brain
function.

4.

Memory is a designation for a complex of cognitive abilities and higher mental functions related to the
accumulation, preservation and reproduction of knowledge, skills and abilities.
longterm memory
shortterm memory
Two possible ways in which these storages may differ are
in duration and in capacity
scratch storage
It allows the manipulation of stored
information, while short-term
memory refers only to the shortterm storage of information.

5.

Model object
• Ease of keeping animals;
• High fertility;
Large number of animals for analysis;
• Rapid embryonic development;
• Embryonic transparency of the body integument;
• Zebrafish genome completely sequenced;
• Gene expression databases and fish brain atlases are also
available for study;
• The genome organization and genetic pathways controlling
signal transduction and development are highly congruent
between Zebrafish and humans.
• Neurogenesis is maintained throughout life;
Zebrafish (Danio rerio)

6.

Causing injury
Laser machine. 1. Fish; 2. sponge for fixing fish; 3. video camera;
4. lens with a focal length of 50 mm; 5. light filter; 6. laser; 7.
fastening mechanism 8. control unit; 9. lifting table.

7.

КОНЕЧНЫЙ МОЗГ (теленцефалон) - самый крупный отдел головного мозга у высших позвоночных, образующий большие полушария; высший отдел центральной нервной системы.
У млекопитающих К. м. состоит из коры больших полушарий головного мозга, белого
вещества (нервные волокна,
направляющиеся в мозг из
периферич. отделов и идущие от К. м. на периферию, а
также связывающие оба полушария) и подкорковых образований – базальных ядер.

8.

9.

Тестирование поведения
Y - образный лабиринт
Тест “Y-лабиринт” используется для оценки рабочей памяти.
Дизайн теста “Y- лабиринта”. * - день тестирования групп
“ЛО” и “ЧМТ”.

10.

Тестирование поведения
Тест «новый аквариум»
В тест двигательную активность оценивали по параметрам: общая пройденное расстояние, средняя скорость
частота и длительность замираний; тревожность по параметрам: время пребывания в нижней зоне установке,
частота и длительность замираний, время первого перехода и число переходов в верхнюю зону аквариума
15 см
6 см
20 см
Дизайн теста нового аквариума. * - тестирование групп “ЛО”
и “ЧМТ”.

11.

Подбор параметров лазерного излучения
Исследование поведения у травмированных рыб для подбора мощности лазерного воздействия проводилось в тесте
«новый аквариум» на первые сутки после операции.
Одностороннее поражении дорсомедиальной части
теленцефалона мощностью лазера 50 мВт, и 100 мВт
Двусторонняя травме медиальной части теленцефалона
Поражении лазером мощностью 500 мВт
Итоговая оптическая мощность лазера 175 мВт,
одностороннее поражение
достоверного различия в поведении между
группами не обнаружено
нарушение целостности покровных тканей
отсутствию нарушения целостности покровов, и
обеспечивало достаточную силу воздействия.

12.

Результаты
Тест «новый аквариум»
Оценка рабочий памяти у рыб с лазериндуцированной ЧМТ в
тесте “Y - образный лабиринт”.
Влияние на поведение зебраданио в тесте «новый аквариум» в день 1 после
травмы, индуцированной лазером оптической мощности 175 мВт,
сфокусированного на теленцефалон, Общая локомоция оценивалась по
пройденному пути (А), частоте (В) и продолжительности (Г) замирания.
Суммарная продолжительность пребывания в верхней зоне (Б). Данные
выражены в виде медианы с 1-м и 3-м квартилями значений, полученных в
независимой группе животных (n =8). * p <0,05, ** p <0,001. * - по сравнению
с группой ложно-оперированных рыб (ЛО).
Влияние лазер-индуцированного поражения теленцефалона на
поведение зебраданио в тесте Y-образного лабиринта в дни 17 после травмы. Доля спонтанных альтераций (А), число
переходов между рукавами лабиринта. * - по сравнению с
соответствующей группой ЛО того же дня после травмы. # сравнению с группой того же типа в 1 день.

13.

Обсуждение
с оптической мощностью 175 мВт
• снижение двигательной активности,
увеличение частоты и длительности актов
замирания по сравнению с группой ложнооперированных рыб
=> повышении тревожности и снижении
двигательной активности.
• не удалось обнаружить существенного
влияния закрытой ЧМТ на краткосрочную
(рабочую) память у зебраданио
Выводы
1. Показано снижение двигательной
активности и повышение тревожности в 0
и 1 день после травматического
воздействия с их последующим
восстановлением, начиная с 3дня.
Поведенческий дефицит сохранялся на 5
и 7 день.
2. У зебраданио после травматического
воздействия не выявлен когнитивный
дефицит, выраженный нарушением
краткосрочной (рабочей) памяти,
специфического влияния ЧМТ на
краткосрочную память не установлено.
3. Результаты исследования собраны,
проанализированы.