MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798280713192
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32041311
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a574
■1001  ▼aFoianini,  Stephan.▼0(orcid)0009-0005-1166-0332
■24510▼aBreathing  Underwater:  From  Oxygen  Sensing  to  Behavior  in  Larval  Zebrafish
■260    ▼a[Sl]▼bHarvard  University▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a71  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-12,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Engert,  Florian.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Harvard  University,  2025.
■520    ▼aOxygen  (O₂)  is  essential  for  nearly  all  animal  life,  serving  as  the  final  electron  acceptor  in  the  mitochondrial  electron  transport  chain  and  enabling  the  efficient  generation  of  ATP  to  meet  the  energetic  demands  of  multicellular  organisms.  However,  despite  its  abundance  in  the  atmosphere,  oxygen  availability  is  often  unpredictable  in  aquatic  environments.  Many  organisms,  particularly  aquatic  vertebrates,  must  contend  with  acute  drops  in  environmental  oxygen  or  chronic  hypoxic  conditions  during  development.  Understanding  how  vertebrates  sense,  respond  to,  and  survive  fluctuations  in  oxygen  levels  remains  an  important  area  of  biological  inquiry.  Larval  zebrafish  (Danio  rerio),  with  their  optical  transparency,  genetic  tractability,  and  quantifiable  behaviors,  provide  a  powerful  model  to  investigate  the  neural  circuits  and  behavioral  strategies  underlying  hypoxia  adaptation.This  dissertation  explores  how  larval  zebrafish  behaviorally  and  physiologically  respond  to  hypoxia,  employing  a  multidisciplinary  approach  that  integrates  behavioral  assays,  in  vivo  calcium  imaging,  laser  ablation  techniques,  and  serial  electron  microscopy-based  circuit  reconstruction.  The  studies  presented  here  reveal  that  acute  hypoxia  triggers  a  robust  and  stereotyped  motor  behavior  characterized  by  rhythmic  pectoral  fin  movements.  These  movements  likely  serve  an  adaptive  role  by  enhancing  water  flow  across  respiratory  surfaces,  thereby  facilitating  oxygen  uptake.  Calcium  imaging  experiments  suggested  specific  motor  neurons  whose  activity  correlates  with  hypoxia-induced  fin  movements.  Laser  ablation  of  suggested  nerve  bundles  confirmed  the  neural  pathways  controlling  this  behavior.Beyond  acute  responses,  this  dissertation  examines  the  developmental  consequences  of  chronic  hypoxia  exposure.  Larval  zebrafish  raised  under  sustained  low  oxygen  conditions  exhibited  altered  growth  patterns,  including  slow  growth  along  the  anteroposterior  axis  and  a  delayed  onset  of  swim  bladder  inflation.  Behavioral  assays  assessing  the  optomotor  response  revealed  that  chronic  hypoxia  impairs  sensorimotor  coordination  during  critical  stages  of  development,  potentially  affecting  the  larvae's  ability  to  navigate  and  forage  effectively.  These  findings  suggest  that  oxygen  availability  during  early  development  has  lasting  impacts  on  morphology  and  neural  circuit  function.Together,  these  studies  illuminate  the  strategies  by  which  vertebrates  transform  oxygen-sensing  into  coordinated  motor  responses  and  offer  a  foundation  for  further  investigations  into  the  strategies  for  counteracting  hypoxia,  the  interplay  between  environmental  stress  and  nervous  system  development,  and  potential  translational  relevance  for  understanding  hypoxia-related  challenges  in  human  health.
■590    ▼aSchool  code:  0084.
■650  4▼aBiology
■650  4▼aAquatic  sciences
■650  4▼aNeurosciences
■650  4▼aCellular  biology
■650  4▼aMolecular  biology
■653    ▼aBehavior
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■653    ▼aHypoxia
■653    ▼aZebrafish
■690    ▼a0306
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■690    ▼a0792
■690    ▼a0379
■690    ▼a0307
■71020▼aHarvard  University▼bBiology,  Molecular  and  Cellular.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-12B.
■790    ▼a0084
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17357683▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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