Logo: to the web site of Uppsala University

uu.sePublications from Uppsala University
Change search
ExportLink to record
Permanent link

Direct link
BETA

Project

Project type/Form of grant
Project grant
Title [sv]
Optimering av zebrafiskhållning - effekter av miljöberikning, tankstorlek och fisktäthet
Title [en]
Optimizing zebrafish welfare - effects of environmental enrichment, tank volume and fish density
Abstract [sv]
Zebrafisken har på senare år blivit en populär och användbar modellorganism inom biomedicinsk forskning. Dagens föreskrifter och rekommendationer gällande tankstorlek och fisktäthet är dock godtyckliga och saknar vetenskaplig grund, och det saknas kunskap om välfärdseffekter av miljöberikning på zebrafisk. Idag är laboratoriehusering av zebrafisk fokuserad på hygien där fiskarna hålls i akvarier utan miljöberikning. Detta pågående projekt är ett första försök att generera ny kunskap om effekter av tankstorlek, fisktäthet och miljöberikning, som är av betydelse för fiskars välfärd. Under innevarande anslagsperiod har vi genomfört omfattande studier av hur fisktäthet påverkar aggressivitet och välfärd hos zebrafisk. Resultaten styrker vår ursprungliga hypotes att zebrafisk måste hållas i tillräcklig täthet för att motverka aggressivt beteende och social stress hos fisken. Den lägsta tätheten (1 fisk/liter) resulterade i kraftig aggressivitet med tydligt negativa effekter på fiskens välfärd. Vi studerade också påverkan av miljöberikning, i detta fall bild av bottensubstrat och plastväxter. Vi såg inga effekter av miljöberikningen på fiskens aggressivitet (analys av hjärnorna pågår fortfarande). Det var dock mycket uppenbart att plastväxterna inte fungerar tillfredställande. De erbjuder mycket dåligt skydd för underordnade fiskar och kan lätt monopoliseras av socialt dominanta individer. Ett annat problem är att de kan läcka mjukgörare och metaller till akvarievattnet. För att fungera är det också viktigt att miljöberikningen enkelt kan bytas ut och rengöras. Vi har nu designat en egen miljöberikning. Denna består av remsor av silikon, ett material som inte släpper ifrån sig några toxiska substanser. Dessa remsor får hänga ner i trådar från akvariets lock men utan att nå ner till botten, vilket är viktigt för fiskens födosök och akvariets självrensande system. Denna miljöberikning kommer att vara mycket enkel att rengöra, ge bättre möjligheter för underordnad fisk att söka skydd samt i det närmaste omöjlig för dominanta fiskar att monopolisera. Vi kommer nu att testa hur miljöberikningen ska utformas för att uppnå bästa effekt, dvs hur många remsor per akvarium, vilken färg etc. Vi kommer också att studera hur själva akvariets storlek (konstant fisktäthet) påverkar fiskens beteende och välfärd. Eftersom optimala huseringsförhållanden kan skilja mellan hanar och honor så kommer fiskar av båda könen att ingå. Förutom aggressivitet kommer vi också att analysera stresshormonet kortisol i fiskar från de olika huseringarna. Fiskarnas beteende kommer även att studeras i en komplex beteendearena som innehåller möjlighet att söka skydd, utforska olika miljöer, bedöma risker och även utsätta sig för riskfyllda miljöer. Sammantaget ger resultaten från beteendearenan kunskap om hur de olika huseringarna påverkar individuella fiskars beteendeprofiler. Slutligen kommer huseringens effekter på aktivitet i hjärnan att studeras genom att viktiga signalsubstanser som serotonin analyseras i olika områden i hjärnan. Resultaten kommer sedan att vägleda ytterligare studier inklusive studier av ensamhållning. Förbättrad välfärd har en tydlig koppling till förbättrad kvalité på erhållna forskningsresultat. Dessutom har detta förslag relevans för reducering av antalet försöksdjur, eftersom antalet djur som krävs för att nå statistisk säkerställd nivå minskar med förbättrad välfärd. Föreskrifter, rekommendationer och praxis som tillämpas inom forskning med försöksdjur måste ha en tydlig vetenskaplig förankring och den information som genereras i projektet kommer att bidra till förbättrad hållande av zebrafiskar i laboratoriemiljö. Delar av resultaten kommer även att kunna användas för bättre bedömning av svårhetsgrad i försök som involverar ensamhållning av fisk. Resultaten, som vi bedömer kommer att få stort genomslag, kommer att presenteras på vetenskapliga konfenser, publiceras i vetenskapliga tidskrifter och delges olika länders 3R-center.
Abstract [en]
This is an ongoing project aimed at generating a scientific basis for recommendations for zebrafish husbandry. The specific husbandry requirements for zebrafish are still far from understood and protocols for housing fish varies between laboratories. Fish are often reared in barren, transparent tanks, which is likely to have negative effects not only on fish welfare but also on the quality of the results obtained. So far, we have studied effects of fish density, showing that low density results in aggression and chronic stress. We now aim to generate knowledge on effects of tank sizes and environmental enrichment on physiology, behaviour and neurobiology in zebrafish. Plastic plants are not optimal since they may release toxic compounds to the water, do not provide enough shelter and refuges, and even worse, are easy for the socially dominant fish to monopolize which will result in severe stress in subordinates. In this project we will develop enrichment prepared from material that does not contaminate the water. We will also study effects of tank sizes as well as separate rearing of males and females and isolation, procedures often applied in zebrafish labs. The knowledge gained from this project could be used to generate scientifically validated recommendations for the rearing of zebrafish.
Publications (2 of 2) Show all publications
Sen Sarma, O. (2026). Improving zebrafish welfare: Effects of stocking density, tank volume, and social isolation. (Doctoral dissertation). Uppsala: Acta Universitatis Upsaliensis
Open this publication in new window or tab >>Improving zebrafish welfare: Effects of stocking density, tank volume, and social isolation
2026 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]

Zebrafish (Danio rerio) has in recent years become widely used and has become the second most common lab species in Sweden. This species is most commonly used in biomedical, behavioural, and neuroscientific research due to its cost efficiency, high reproductive rate, and physiological similarities to humans. This thesis aimed to provide evidence-based insights into the effects of stocking density, tank size, social isolation, and enrichment on stress physiology, behaviour, and neurochemistry.

Three comprehensive experiments were conducted. First, three stocking densities, 1, 3, and 6 fish/L, were compared with or without enrichment. A significant increase was found in aggression and cortisol levels at the lowest density, suggesting a density between 3 and 6 fish/L as optimal. The second study investigated the interaction between two densities (3 and 6 fish/L), two standard tank sizes (6 and 9.5 L), and a novel medical-grade silicone enrichment. Enrichment increased aggression and exploratory behaviour, while the higher density elevated cortisol. Tank size effects were not significant. The third study investigated the effect of long-term (2 months) and short-term (24 hours) social isolation, with or without visual contact with conspecifics, on behaviour, feeding pattern, and brain monoaminergic signalling in male and female zebrafish. Social isolation did not affect the brain monoaminergic system, possibly indicating a relief from social stress created in the housing groups. Males had a lower stress-coping ability, and visual contact with conspecifics had no detectable effect.

The findings of this thesis indicate the difficulties of evaluating the connection between stress biology and welfare in zebrafish, as it varies and is not a one-size-fits-all analysis. Instead, environmental, social, and biological factors interact in non-linear ways to shape behavioural and neuroendocrine outcomes. Additionally, this thesis reports the importance of including both sexes as a critical biological variable. Overall, this work emphasises the need for standardised, context-specific rearing towards improving welfare and scientific validity in zebrafish research.

Place, publisher, year, edition, pages
Uppsala: Acta Universitatis Upsaliensis, 2026. p. 78
Series
Digital Comprehensive Summaries of Uppsala Dissertations from the Faculty of Medicine, ISSN 1651-6206 ; 2233
Keywords
behaviour, monoamine, sex differences, holding density, tank size, social isolation, welfare, cortisol, novel tank diving test, zebrafish multivariate concentric square field
National Category
Biological Sciences
Research subject
Biology
Identifiers
urn:nbn:se:uu:diva-578523 (URN)978-91-513-2739-6 (ISBN)
Public defence
2026-03-26, B41, Husargatan 3, 752 37, Uppsala, 09:15 (English)
Opponent
Supervisors
Funder
Swedish Research Council
Available from: 2026-03-05 Created: 2026-02-05 Last updated: 2026-03-05
Sen Sarma, O.Effects of long- and short-term isolation on behaviour and brain monoaminergic signalling in male and female zebrafish..
Open this publication in new window or tab >>Effects of long- and short-term isolation on behaviour and brain monoaminergic signalling in male and female zebrafish.
(English)Manuscript (preprint) (Other academic)
Abstract [en]

In the lab, social isolation of zebrafish is a common procedure to allow individual recognition. Even though neurobiological and behavioural consequences of social isolation in zebrafish have been described, how these effects may differ between sexes remains insufficiently characterized. This study evaluated the effects of short-term (24 h) and long-term (2 months) social isolation, with and without visual contact, on behaviour, feeding, and brain monoaminergic signalling in male and female zebrafish. We did not observe any effects of social isolation on brain monoaminergic functions, suggesting that social isolation is a relatively mild stressor. Isolation may, in fact, provide a relief from the social stress experienced by group-reared fish. However, the most obvious result was that male and female fish differed in their response to social isolation, males being less able to cope. The results also show that visual contact between isolated fish is insufficient to modify the effects of social isolation.

Keywords
Behaviour, monoamine, sex differences, social isolation, welfare, zebrafish multivariate concentric square field
National Category
Behavioral Sciences Biology
Research subject
Biology
Identifiers
urn:nbn:se:uu:diva-567875 (URN)
Funder
Swedish Research Council, 466191002
Available from: 2025-09-24 Created: 2025-09-24 Last updated: 2026-02-05
Roman, Erika
Principal InvestigatorWinberg, Svante
Coordinating organisation
Uppsala University
Funder
Period
2022-01-01 - 2024-12-31
National Category
ZoologyBehavioral Sciences Biology
Identifiers
DiVA, id: project:8483Project, id: 2021-01366_VR

Search in DiVA

ZoologyBehavioral Sciences Biology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar