The role of an oxytocin-like peptide in social reward in zebrafish

Abstract

Zebrafish (Danio rerio) live in shoals and express a preference to associate with conspecifics from very early on during their development. This social motivation plays an important role for their survival, providing protection against predators and improving foraging and mating efficiency. Thus, it has been hypothesized that conspecifics have acquired a reward property (as known as social reward) in social living animals, that promotes group living. The aim of this project is to investigate the occurrence of social reward in zebrafish and to characterize its neural mechanisms. Given the role of oxytocin in the regulation of social behaviour across vertebrates we hypothesized that isotocin (the fish homologue of oxytocin) can be involved in social reward in zebrafish. We have used, for the first time, a social conditioned place preference (CPP) paradigm in this species, in order to assess the rewarding value of conspecifics versus an established non-social reward in zebrafish (e.g. food). Subsequently, we used a knockout (KO) line for the oxytocin receptor to assess the impact of oxytocin on social reward. We were able to demonstrate that adult male zebrafish perform CPP towards a social reward of conspecifics. Yet, this experiment showed that social stimulation has the same reward property as non-social stimulation for adult male zebrafish, and that oxytocin-like peptides seems to be involved in the social reward system. Finally, we have used the expression of a phosphorylation protein (pS6) as a marker of neuronal activity to map the brain regions involved in social reward in zebrafish, as well as the expression of tyrosine hydroxylase (TH) as a marker of the dopaminergic system. Further immunohistochemical assays need to be performed in order to uncover the role of oxytocin in the regulation of the social reward system. However, our preliminary results highlight the significance of social stimulation, in zebrafish, by revealing relevant differences in brain activation in the ventral telencephalic area, more specifically in the dorsal nucleus and in the supracommisural nucleus.

O peixe-zebra (Danio rerio) vive em cardumes e expressa uma preferência para se associar com conspecífios desde os primeiros estágios do seu desenvolvimento. Esta motivação social desempenha um papel importante para a sua sobrevivência, proporcionando protecção contra predadores e aperfeiçoando a eficiência na procura de alimento e no acasalamento. Assim, tem sido hipoteticado que os conspecíficos tenham adquirido uma propriedade de recompensa (também conhecida como recompensa social) em animais sociais, promovendo a vida em grupos. O objectivo deste projecto é instigar a ocorrência de recompensa social no peixe-zebra e caracterizar os seus mecanismos neuronais. Dado o papel da oxitocina na regulação do comportamento social nos vertebrados, pusemos a hipótese de que a isotocina (homólogo da oxitocina nos peixes) possa estar envolvida na recompensa social no peixe-zebra. Utilizámos, pela primeira vez, um paradigma social de preferência de lugar condicionada (CPP) nesta espécie, de forma a avaliar o valor de recompensa dos conspecíficos contra uma recompensa não social já estabelecida no peixe-zebra (por exemplo, comida). Subsequentemente, utilizámos uma linha ablada para o receptor da oxitocina para avaliar o impacto da oxitocina na recompensa social. Fomos capazes de demonstrar que peixes-zebra machos adultos desempenham CPP para uma recompensa social de conspecíficos. Porém, esta experiência mostra que o estímulo social tem a mesma propriedade de recompensa do estímulo não social para peixes-zebra machos adultos, e que os péptidos homólogos da oxitocina parecem estar envolvidos no sitema de recompensa social. Por fim, utilizámos a expressão de um proteína de fosforilação (pS6) como um marcador de activação neuronal para mapear as regiões cerebrais involvidas na recompensa social no peixe-zebra, assim como a expressão da tirosina hidroxilase (TH) como um marcador do sistema dopaminérgico. Ensaios imuno-histoquímicos adicionais são necessários para perceber o papel da oxitocina na regulação do Sistema de recompensa social. No entanto, os nossos resultados preliminares destacam a importância da estimulação social, no peixezebra, revelando diferenças relevantes na activação cerebral na área telencefálica ventral, mais especificamente no núcleo dorsal e no núcleo supracomissural.