The role of the stress axis in modulating behavioural flexibility in a social cichlid

Ferlinc, Zala (avtor), Tebbich, Sabine (mentor), Fischer, Stefan (komentor)

The hypothalamic-pituitary-interrenal (HPI) axis or the stress axis – the hypothalamicpituitary-adrenal (HPA) axis equivalent in fishes, is a major neuroendocrine system that regulates the stress response and effects many body functions including cognition. Activity of the axis is regulated by negative feedback induced by the release of glucocorticoids which bind on glucocorticoid receptors in the brain to stop the further release of glucocorticoids. The stress axis activity following acute stress is regulated via the lower affinity glucocorticoid receptors which are found in high concentrations all over the pituitary and the brain. An acute rise with a subsequent swift decline of glucocorticoid hormones induces an emergency response which enhances cognitive performance. Although memory formation and attention, two important building blocks of behavioural flexibility, are known to be influenced when exposed to stressors, whether stress mediates behavioural flexibility is less investigated. The main objective of this experiment was to investigate the role of the HPI axis in mediating behavioural flexibility in the cooperatively breeding cichlid fish Neolamprologus pulcher in an ecologically valid set-up in which the stress hormone cascade is dependent on the behavioural task under study. To verify this role, we pharmacologically blocked glucocorticoid receptors in adults using a non-invasive short-term application of a glucocorticoid antagonist mifepristone (RU486). Subsequently after the application we repeatedly exposed test fish to an ecologically relevant mild stressor and tested their behavioural flexibility in a detour task. The application of mifepristone decreased behavioural flexibility in an ecologically relevant spatial task without altering motivation to seek shelter. This highlights the role of the stress axis in determining the ability of animals to adapt to changes in the environment and emphasises the tight link between stress and cognition in general. This work is of particular relevance for current conservation issues in a world where humans rapidly alter the environment.

• Jezik: Angleški jezik
• Ključne besede: glucocorticoid receptors, HPI/HPA axis, phenotypic plasticity, Neolamprologus pulcher, stress, RU486
• Vrsta gradiva: Magistrsko delo/naloga
• Tipologija: 2.09 - Magistrsko delo
• Organizacija: PEF - Pedagoška fakulteta
• Leto izida: 2022
• PID: 20.500.12556/RUL-143579
• COBISS.SI-ID: 135465987
• Datum objave v RUL: 12.01.2023

Sekundarni jezik

• Jezik: Slovenski jezik
• Naslov: Vloga stresne osi pri moduliranju vedenjske fleksibilnosti pri socialnem ostrižniku

Izvleček

Os hipotalamus-hipofiza-medledvična žleza (HPI-os) ali stresna os – ekvivalent osi hipotalamus-hipofiza-nadledvična žleza (HPA-os) pri ribah, je eden izmed glavnih nevroendokrinih sistemov pri vretenčarjih. HPI-os uravnava odziv na stresorje in vpliva na mnoge telesne funkcije, vključno z možganskimi funkcijami. Aktivnost stresne osi pomembno regulirajo glukokortikoidi, ki se vežejo na glukokortikoidne receptorje in preko negativne povratne zanke inhibirajo nadaljne izločanje glukokortikoidnih hormonov. Aktivnost osi, ki sledi kratkotrajni izpostavljenosti organizma s stresorji, regulirajo glukokortikoidni receptorji nizke afinitete, visoko koncentrirani v možganih in hipofizi. Akutno povišanje glukokortikoidov, ki mu sledi hitra stabilizacije stresnih hormonov na izhodiščno vrednost, pozitivno vpliva na možganske funkcije. Glukokortikoidi znatno vplivajo na spomin in pozornost – ključna gradnika vedenjske fleksibilnosti, manj pa je raziskano, kako ti stresni hormoni vplivajo na vedenjsko fleksibilnost kot tako. Glavi namen magistrske naloge je bil raziskati vlogo HPI-osi pri moduliranju vedenjske fleksibilnosti pri socialnih ostrižnikih Neoloamprologus pulcher z uporabo ekološko veljavne eksperimentalne procedure, kjer je bila kaskada stresnih hormonov sprožena z vedenjsko nalogo, ki je merila ta kognitivni proces. Da bi raziskali vpliv glukokortikoidov na vedenjsko fleksibilnost, smo farmakološko blokirali glukokortikoidne receptorje z neinvazivno in kratkotrajno uporabo glukokortikoidnega antagonista mifepristona (RU486). Po farmakološki manipulaciji smo testne subjekte izpostavili blagemu ekološko veljavnemu stresorju in testirali njihovo vedenjsko fleksibilnost na detour nalogi. Rezultati naše raziskave kažejo, da mifepristone negativno vpliva na vedenjsko fleksibilnost na ekološko veljavnem testu in hkrati ne vpliva na motivacijo subjektov. Te ugotovitve pomembno prispevajo k razumevanju vloge stresne osi pri fleksibilnem prilagajanju vedenja živali na spremembe v okolju in kaže na tesno povezavo med stresom in možganskimi funkcijami v splošnem. Naše delo je posebej relevantno v luči trenutnih naravovarstvenih izzivov, povezanih z intenzivnim poseganjem ljudi v naravne habitate živali.

• Ključne besede: glukokortikoidni receptorji, HPI/HPA os, fenotipična plastičnost, Neolamprologus pulcher, stres, RU486