斑馬魚（Danio rerio）斑馬魚是一種淡水硬骨魚，輻鰭亞綱鯉科，
一般常見的飼養觀賞魚，約在三十多年前被George Streisinger 選來用 於實驗室作為由基因層面探討脊椎動物神經發育研究後改變了牠的
命運(Grunwald & Eisen, 2002)。Streisinger 為什麼選擇斑馬魚？原因 在今天廣泛的斑馬魚實驗研究中都能夠得到回答。斑馬魚為雙套染色 體的脊椎動物，其性別分化、免疫系統、胚胎發育等，各系統的發育 表現出脊椎動物自低等到高等的某些進化特徵，正好在簡單於複雜中 取得平衡(Guo, 2004)。此外體型小（3-4 cm），對水質接受度大，相
當易於實驗室飼養及繁殖。雌魚每次生產約 200 顆卵，卵孵化後約 2-3 個月達到性成熟，透明的胚胎更是利於解剖學特徵觀察。此物種
大 部 分 基 因 具 有 演 化 上 的 保 留 性 ， 並 與 哺 乳 類 具 同 源 性(Cerda, Conrad, Markl, Brand, & Herrmann, 1998)。因此實驗者能夠使用基因 工程，產生大量的突變斑馬魚群體應用在基因與生藥研究上(Ninkovic, et al., 2006)。近年來以斑馬魚基因發展的突變種類涵蓋數以千計，包
含以基因突變技術改變AChE （acetylcholine esterase）活性，延緩老 化對認知造成的改變(Yu, Tucci, Kishi, & Zhdanova, 2006)。由於斑馬 魚是一種在基因與發育上皆有良好描述定義的脊椎動物，過去以大鼠 來探討基因與環境因素對認知退化造成的影響所驗證出的結果，亦可 利用斑馬魚作為動物模式來研究。
斑馬魚最初的運動行為出現在受精後17 小時的自發性收縮，為 簡 單 的 脊 椎 網 路 利 用 初 級 運 動 、 感 覺 與 中 間 神 經 元 所 引 發 (Saint-Amant & Drapeau, 2001)。27 小時後對於輕微的觸碰能夠產生
游開一小段距離的反應。五天大的幼魚，可對碰撞產成逃離反應 (escape response)，且能夠學習以線索誘發的反射運動，例如以視覺線 索引發的視運動（optomotor response）反應，以物理性感覺線索引發
的 逃 離 反 應 ， 另 外 還 有 以 餵 食 或 避 開 掠 奪 者 訓 練 出 的 目 標 導 向
（goal-directed）運動。斑馬魚生性活潑好動，在分子生物學上適合 作為基因轉殖後行為觀察研究、生態學上的水質試驗或神經科學上的 學習與記憶訓練，因此許多相關的行為實驗也應運而生。
斑馬魚偏好與相同魚群種類群聚，並形成團隊及群體行動。同 一群體以適當距離聚游，此行為可有效對抗掠食者。斑馬魚是晝行性 魚種，白天時偏好逗留在光亮處而不願停留黑暗處，但遇到危險時則 會反應性地躲向暗處。這些行為特性使斑馬魚在近年來，常用以研究 較複雜的行為。近期的文獻指出，斑馬魚具有與哺乳類相似的空間學 習能力，實驗者利用斑馬魚的偏好或以食物作為學習誘因，進行 T 字型迷宮的實驗。結果發現，當斑馬魚經過兩次空間學習訓練後，便 能成功建立前往目的地的空間記憶(Darland & Dowling, 2001)。如在 水中投予glutamate NMDA receptor antagonist（MK-801），會干擾斑 馬魚在T 字型迷宮中的學習能力(Swain, Sigstad, & Scalzo, 2004)。其 他行為實驗尚有：主動逃避(Xu, Scott-Scheiern, Kempker, & Simons, 2007)、空間適應(Sovrano, Bisazza, & Vallortigara, 2007)及空間學習記
憶(Colwill, Raymond, Ferreira, & Escudero, 2005; Williams, White, &
Messer, 2002)，或以藥物作為獎賞（rewarding）之條件線索傾好
（conditioned place preference, CPP）模式誘導出成癮行為，應用於檢 測藥物濫用效果與基因轉殖後篩選分析(Darland & Dowling, 2001;
Levin, Limpuangthip, Rachakonda, & Peterson, 2006; Ninkovic &
Bally-Cuif, 2006; Yang, 2003; Yu, Tucci, Kishi, & Zhdanova, 2006)。
長期增益現象（long-term potentiation, LTP）是海馬迴與杏仁核
電生理實驗當中，廣泛用於探討學習與記憶之形成機制。麩胺酸 N-methyl-D-aspartate （NMDA）receptor 受興奮性胺基酸-麩胺酸
（glutamate）活化，為與突觸可塑性（neuronal synaptic plasticity）相 關受體，更為建立 LTP 神經機轉所必須。哺乳類研究結果顯示，位 於海馬迴的glutamate NMDA receptor 參與學習與記憶的建立過程，
投予glutamate NMDA receptor 拮抗劑可干擾動物之空間學習與記憶 (Morris, 1989)。活體 （in vivo）電生理實驗結果顯示，斑馬魚端腦
可形成LTP，而利用 glutamate NMDA receptor 拮抗劑可阻斷 LTP 的 形成(Nam, Kim, & Lee, 2007)。這些實驗結果支持斑馬魚端腦區具有
神經突觸可塑能力，且可能參與相關的學習與記憶之建立。
過去的魚類端腦腦區破壞探討空間記憶之實驗以金魚（goldfish）
居 多 (Lopez, Broglio, Rodriguez, Thinus-Blanc, & Salas, 2000;
Portavella & Vargas, 2005; Vargas, Bingman, Portavella, & Lopez,
2006)，缺少以斑馬魚端腦破壞探討空間學習的文獻。利用斑馬魚的 優勢例如胚胎期短（2-3 天）、器官形成過程易於觀察、性成熟期短（3 個月）、能夠以物理及化學方式產生突變魚，或以分子生物學方法改 變特定基因的表現及產生基因轉殖魚等，加上基因體解碼計畫完成，
目前斑馬魚成為遺傳發育研究領域頗負盛名的模式動物。這些上述特 性，我們選擇使用斑馬魚探討端腦破壞是否影響空間學習的習得、保 存與表現，希望藉此證實其端腦同源於哺乳類海馬回在空間記憶上扮 演重要的角色，並以此結果做為未來發展以斑馬魚研究空間記憶的模 式動物，結合轉殖基因技術以及斑馬魚胚胎透明利於在發育期間作階 段觀察的優勢，發展研究先天神經系統缺陷疾病的動物模式。
二、研究目的（Study purposes）
A.透過空間訓練前的全端腦手術破壞方式，探討斑馬魚端腦在空間
記憶習得過程中的重要性，是否參與空間相關長期記憶與短期記憶 形成與保存。
B.透過空間訓練後的全端腦手術破壞方式，探討破壞斑馬魚端腦影 響已形成之空間記憶提取表現。
C.透過學習前、後之左、右側端腦半球破壞手術方式，探討斑馬魚 端腦是否具有功能不對稱性。