COGNITIVE BIAS AND SOCIAL STRESS IN FISH

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Linking appraisal to behavioral flexibility in animals : Implications for stress research

Publication . Faustino, Ana Isabel Soares; Oliveira, Gonçalo A.; Oliveira, Rui Filipe

In fluctuating environments, organisms require mechanisms enabling the rapid expression of context-dependent behaviors. Here, we approach behavioral flexibility from a perspective rooted in appraisal theory, aiming to provide a better understanding on how animals adjust their internal state to environmental context. Appraisal has been defined as a multi-component and interactive process between the individual and the environment, in which the individual must evaluate the significance of a stimulus to generate an adaptive response. Within this framework, we review and reframe the existing evidence for the appraisal components in animal literature, in an attempt to reveal the common ground of appraisal mechanisms between species. Furthermore, cognitive biases may occur in the appraisal of ambiguous stimuli. These biases may be interpreted either as states open to environmental modulation or as long-lasting phenotypic traits. Finally, we discuss the implications of cognitive bias for stress research.

2015Journal article

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Mechanisms of social buffering of fear in zebrafish

Publication . Faustino, Ana Isabel Soares; Tacão-Monteiro, André; Oliveira, Rui Filipe

Some humans thrive whereas others resign when exposed to threatening situations throughout life. Social support has been identified as an important modulator of these discrepancies in human behaviour, and other social animals also exhibit phenomena in which individuals recover better from aversive events when conspecifics are present - aka social buffering. Here we studied social buffering in zebrafish, by exposing focal fish to an aversive stimulus (alarm substance - AS) either in the absence or presence of conspecific cues. When exposed to AS in the presence of both olfactory (shoal water) and visual (sight of shoal) conspecific cues, focal fish exhibited a lower fear response than when tested alone, demonstrating social buffering in zebrafish. When separately testing each cue's effectiveness, we verified that the visual cue was more effective than the olfactory in reducing freezing in a persistent threat scenario. Finally, we verified that social buffering was independent of shoal size and coincided with a distinct pattern of co-activation of brain regions known to be involved in mammalian social buffering. Thus, this study suggests a shared evolutionary origin for social buffering in vertebrates, bringing new evidence on the behavioural, sensory and neural mechanisms underlying this phenomenon.

2017Journal article

Restricted access

Social buffering of fear in zebrafish

Publication . Faustino, Ana Isabel Soares; Oliveira, Rui Filipe

A ubiquidade da formação de grupos em animais tem sido explicada, entre outros aspectos, pelos seus benefícios na proteção contra predadores, nomeadamente devido ao aumento global do estado de vigilância, diluição do risco e capacidade de confundir o predador. Assim, os grupos sociais proporcionam um ambiente mais seguro na presença de ameaças, onde a presença de conspecíficos diminui o medo desencadeado por eventos aversivos que surjam no ambiente, um fenómeno designado por “social buffering”. Este fenómeno social tem sido verificado em mamíferos, onde já existe alguma evidência sobre os mecanismos neurais envolvidos, mas o seu estudo em outros vertebrados ainda é escasso. Por esta razão, são necessários mais estudos comparativos para melhor compreender a evolução do “social buffering” entre animais sociais e quão evolutivamente conservados são os mecanismos subjacentes a este comportamento social. Diferentes modalidades sensoriais (através de “cues”) podem promover este efeito de “buffering” e a eficácia de cada canal sensorial neste fenómeno comportamental pode variar entre espécies. Além disso, do que é sabido, a eficácia ao longo do tempo de diferentes “cues” sensoriais, bem como a eficiência de grupos sociais que divirjam no seu número de elementos, nunca foi testada no contexto de “social buffering”. Estas questões adquirem especial importância se considerarmos que exposições mais prolongadas a ameaças e grupos sociais maiores, influenciam as probabilidades de sobrevivência do indivíduo. Dada a sua posição filogenética, os peixes teleósteos permitem explorar o “social buffering” e os mecanismos envolvidos neste comportamento social, na radiação evolutiva de maior sucesso entre os vertebrados (paralela à dos tetrápodes). O peixe-zebra é uma espécie pertencente aos teleósteos que apresenta comportamentos de medo quando submetido a situações ameaçadoras em contextos de isolamento social, no entanto a ocorrência de “social buffering” nesta espécie permanece praticamente inexplorada. Nesta tese, investigámos a ocorrência de “social buffering” no peixe-zebra, submetendo peixes focais a um estímulo aversivo (substância de alarme) quer na presença ou ausência de “cues” sensoriais sociais. Numa primeira experiência, mostrámos que quando submetidos à substância de alarme na presença de “cues” sociais olfactivas (água do cardume) e visuais (visualização do cardume), os peixe-zebra apresentaram uma resposta de medo inferior do que quando submetidos à substância de alarme sozinhos (durante 30 minutos de exposição) revelando a ocorrência de “social buffering” continuado da resposta de medo. No entanto, análises ao cortisol ou RNA mensageiro da hormona libertadora de corticotrofina (CRF), dos receptores de glucocorticóides, e receptores de mineralocorticóides, não revelaram evidências de “buffering” da resposta de stress. Numa segunda experiência, testámos separadamente a eficácia de “cues” olfactivas e visuais no fenómeno de “social buffering”, e verificámos que a visualização do cardume de peixes-zebra se revelou a “cue” mais eficaz na diminuição da resposta de medo provocada pela substância de alarme, quando num cenário de exposição constante à ameaça (30 minutos). Numa terceira experiência, demonstrámos que este “buffering” social não depende do número de conspecíficos presentes no cardume, uma vez que cardumes mais pequenos se revelaram igualmente eficazes em diminuir a resposta de medo provocada pela substância de alarme. Finalmente, usando a expressão génica de um “immediate early gene” (c-fos) como indicador de atividade neuronal, verificámos que o fenómeno de “social buffering” em peixezebra desencadeia um padrão específico de co-activação de áreas cerebrais conhecidas pelo seu envolvimento em respostas de medo e “buffering” em mamíferos. Concluindo, o conjunto de estudos apresentados nesta tese sugerem uma origem evolutiva comum nos vertebrados para o comportamento de “social buffering”, providenciando novas perspectivas sobre os mecanismos comportamentais e neurais envolvidos neste comportamento social.

2016-05-25Doctoral thesis

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