本文是一篇关于斑马鱼幼虫早期社会经验对其社会回避行为影响的原创性研究论文，发表于2020年10月19日的《Current Biology》期刊上，作者包括Antonia H. Groneberg、João C. Marques、A. Lucas Martins、Ruth Diez del Corral、Gonzalo G. de Polavieja和Michael B. Orger，研究机构为葡萄牙Champalimaud研究中心。

研究背景

社会经验对动物行为的发展具有深远影响，尤其是在关键发育阶段缺乏社会经验可能导致社会行为缺陷。然而，早期社会隔离如何影响行为发展的机制尚不明确。斑马鱼作为一种社会性物种，其幼虫在发育过程中能够精确控制社会经验，且其行为可以通过离散的、可量化的事件进行研究。因此，斑马鱼成为研究社会隔离效应的理想模型。本研究旨在探讨早期社会隔离如何影响斑马鱼幼虫的社会回避行为，并揭示其背后的感觉机制。

研究流程

研究分为多个步骤，主要包括： 1. 实验对象与分组：斑马鱼幼虫在受精后0天（dpf）或3天被分为两组，一组在群体中饲养（group-raised, GR），另一组在隔离环境中饲养（isolation-raised, ISO）。 2. 行为记录与追踪：在6 dpf时，幼虫被放置在一个圆形游泳区域中，使用高速摄像机记录其位置和尾部运动。通过在线追踪算法，实时记录幼虫的游泳行为。 3. 游泳行为分类：基于73个运动学参数，使用无监督聚类方法将游泳行为分为13种类型，包括慢速游泳、转向游泳和快速逃避游泳（如C-start）等。 4. 社会回避行为分析：通过计算幼虫之间的回避区域和游泳行为类型的使用频率，比较GR和ISO幼虫在社会互动中的行为差异。 5. 感觉器官的操纵：通过药物处理（如新霉素）或视觉剥夺（黑暗环境）来分别阻断侧线器官（lateral line）和视觉输入，分析这些感觉系统在社会回避行为中的作用。 6. 局部水振动刺激：使用压电装置模拟其他鱼游动时产生的水振动，测试幼虫对机械感觉刺激的反应。

主要结果

1. 社会隔离增强社会回避反应：ISO幼虫在与其他鱼互动时表现出更强的回避反应，回避区域更大，且更频繁地使用高加速度的短潜伏期C-start（SLC）游泳行为。
2. 侧线器官的必要性与充分性：通过侧线器官的消融实验，发现侧线输入是增强社会回避反应的必要条件。局部水振动刺激能够模拟社会回避反应，表明侧线输入足以驱动这种行为。
3. 视觉与机械感觉的不同贡献：视觉输入主要影响回避距离，而侧线输入则影响C-start游泳行为的选择。在黑暗环境中，ISO幼虫的回避距离差异消失，但SLC的使用频率仍然较高。
4. 社会隔离对运动行为的影响：ISO幼虫在非社会环境中表现出较少的游泳行为，且游泳持续时间更长，表明社会隔离对运动行为有普遍影响。

结论

研究表明，早期社会经验对斑马鱼幼虫的机械感觉回避反应具有重要影响。社会隔离导致幼虫在与其他鱼互动时表现出更强的回避反应，且这种反应依赖于侧线器官的输入。研究还揭示了视觉和机械感觉在社会回避行为中的不同作用，视觉主要影响回避距离，而侧线输入则影响游泳行为的选择。这些发现为理解社会经验如何塑造行为提供了新的见解。

研究亮点

1. 重要发现：社会隔离增强了斑马鱼幼虫的社会回避反应，且这种反应依赖于侧线器官的输入。
2. 方法创新：研究使用了高速视频追踪和无监督聚类方法，精确分析了斑马鱼幼虫的游泳行为。
3. 研究对象的特殊性：斑马鱼幼虫作为模型，能够精确控制社会经验，且其行为可以通过离散事件进行研究，为研究社会隔离效应提供了独特的机会。

研究意义

本研究不仅揭示了早期社会经验对斑马鱼幼虫社会行为的深远影响，还为理解社会隔离如何通过感觉系统塑造行为提供了新的视角。这些发现对于研究社会行为的神经机制具有重要意义，并为未来的行为神经科学研究提供了新的实验范式。