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Comprehensive machine learning assessment of zebrafish behaviour and biochemical markers in response to caffeine exposure.

カフェイン曝露に対するゼブラフィッシュの行動と生化学マーカーの包括的機械学習評価 (機械翻訳の邦題)

Ecotoxicology (London, England)2025Teixeira C, Rodrigues S, Amorim J, et al.
研究デザインその他の原著論文
対象動物

記録の確認項目

研究デザイン
その他の原著論文
対象
動物
出版年
2025
出典
doi.org
抄録の表示
表示あり
出版状態
有効な記録
状態確認日
2026/08/17
収集日
2026/08/03
鮮度
確認期限内
確認段階
自動処理
記録状態
公開

日本語要約(機械生成)

環境中のカフェイン(CAF)が水生生物に及ぼす影響を評価するため、環境関連濃度(0.16-50 µg/L)でゼブラフィッシュを慢性的に曝露し、その行動と生化学的応答を解析した。コホーネン型人工ニューラルネットワークにより、行動は9つのクラスに分類され、判別分析では行動記述子と生化学マーカーがそれぞれデータ変動の38%と67%を説明し、組み合わせることで100%の正診率を示す19モデルが得られた。最適なモデルAは、スーパーオキシドジスムターゼ、カタラーゼ、グルタチオンペルオキシダーゼ活性と行動特性を統合し、マハラノビス距離を統合的応答指標として用いる新規枠組みを提案する。この手法は、様々な水生汚染物質の影響評価への応用が期待される。

この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。

抄録

Environmental exposure to caffeine (CAF) poses potential risks to aquatic ecosystems, affecting non-target species. This study investigated the chronic effects of environmentally relevant CAF concentrations, ranging from 0.16-50 µg/L, on zebrafish behaviour. A Kohonen-type artificial neural network classified zebrafish behaviour into nine behavioural classes based on a set of movement descriptors (mean meander, mean velocity, instantaneous velocity, distance to centre point, mean angular velocity and instantaneous acceleration), while a comprehensive analysis integrated behavioural classes previously defined and biochemical markers of oxidative stress, lipid peroxidation, reserve energy content, energetic pathways, and neurotoxicity. The discriminant analysis demonstrated that behaviour descriptors and biomarkers individually explained 38% and 67% of data variation, respectively, while the combination resulted in 19 models with 100% correct diagnosis. One of the models (Model A) seemed to suit the best dose-response relationship, incorporating key biomarkers including superoxide dismutase, catalase, glutathione peroxidase activities, and behavioural characteristics such as movement distance and velocity. This suggested methodology offers a different approach to evaluating CAF's ecological impact, highlighting behavioural analysis as a valuable complement to traditional ecotoxicological assessments. This study provides a novel framework for understanding organism-level responses to environmental stressors (e.g., several anthropogenic compounds), utilising Mahalanobis distance as an integrative response index. This approach shows promise for broader application in assessing the impact of various aquatic contaminants on aquatic organisms (from bacteria to fish), potentially extending to pharmaceuticals, pesticides, and industrial pollutants.

MeSH

AnimalsBehavior, AnimalBiomarkersCaffeineEnvironmental MonitoringMachine LearningOxidative StressWater Pollutants, ChemicalZebrafish

DOI 10.1007/s10646-025-02873-0

PMID 40108086

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