DEVELOPING A HOLISTIC APPROACH TO LEARNING AND TEACHING INTRODUCTORY OBJECT-ORIENTED PROGRAMMING

ABSTRACT

STRESS IS AN INTEGRAL ASPECT OF DAILY LIFE, YET ITS DEFINITION AND COMPREHENSIVE CHARACTERISATION REMAIN SUBJECTS OF DEBATE. IN THIS THESIS, THE FOCUS IS ON PSYCHOLOGICAL STRESS, DEFINED BY THE COGNITIVE APPRAISAL OF EXTERNAL STIMULI AND ENVIRONMENTAL THREATS PROCESSED BY INTEGRATIVE BRAIN CENTRES. THE INTRODUCTION REVIEWS EVIDENCE FOR THE CAPACITY OF FISH TO EXPERIENCE PSYCHOLOGICAL STRESS, PROVIDING A RATIONALE FOR THE CHOICE OF STRESSORS INVESTIGATED TO ADDRESS THE ROLE OF THE SOCIAL CONTEXT. THE CENTRAL AIM OF THE THESIS WAS TO INVESTIGATE THE ROLE OF TWO NONAPEPTIDES, OXYTOCIN AND VASOTOCIN, IN REGULATING SOCIAL STRESS RESPONSE. TO ACHIEVE THIS, TWO FISH SPECIES WERE SELECTED: THE FIGHTING FISH BETTA SPLENDENS AND THE ZEBRAFISH DANIO RERIO. THESE SPECIES PROVIDE A COMPARATIVE FRAMEWORK IN WHICH ZEBRAFISH REPRESENTS A HIGHLY SOCIAL MODEL, WHILE B. SPLENDENS, WITH ITS INTRINSIC AGGRESSIVENESS AND SOLITARY LIFESTYLE, SERVES AS A CONTRASTING NON-SOCIAL COUNTERPART. AS MORE INFORMATION ON STRESS RESPONSES WAS ALREADY AVAILABLE FOR ZEBRAFISH, B. SPLENDENS WAS CHOSEN AS THE PRIMARY MODEL ORGANISM. DUE TO DIFFERENCES IN THE EXISTING TOOLBOX FOR BOTH SPECIES, NONAPEPTIDE MODULATION OF STRESS RESPONSES WAS INVESTIGATED THROUGH PHARMACOLOGICAL MANIPULATIONS IN B. SPLENDENS AND BY LEVERAGING THE ADVANTAGES OF GENETIC TOOLS FOR D. RERIO, NAMELY THE EXISTENCE OF MUTANT KNOCKOUT LINES FOR OXYTOCIN. THE RESULTS DEMONSTRATE THAT OXYTOCIN AND VASOTOCIN DIFFERENTIALLY MODULATE STRESS RESPONSES IN THE TWO SPECIES. VASOTOCIN SHOWED CONTEXT-DEPENDENT EFFECTS IN B. SPLENDENS. DURING EXPOSURE TO A THREATENING LOOMING STIMULUS, VASOTOCIN RECEPTOR ANTAGONISM SHIFTED BEHAVIOURAL RESPONSES, INCREASING FIGHT BEHAVIOURS WHILE REDUCING FLIGHT RESPONSES, WITHOUT AFFECTING PERIPHERAL HORMONAL MARKERS SUCH AS CORTISOL. IN AN AGGRESSION MIRROR CHALLENGE, BLOCKING VASOTOCIN RECEPTORS HAD NO EFFECT IN AGGRESSIVE BEHAVIOUR, ALTHOUGH IT IMPAIRED THE 11-KETOTESTOSTERONE RESPONSE TO THE CHALLENGE. BY CONTRAST, ADMINISTRATION OF AN OXYTOCIN RECEPTOR ANTAGONIST DID NOT ALTER ANY OF THE MEASURED RESPONSES TO STRESSORS, INCLUDING BEHAVIOURAL, ENDOCRINE, AND NEURAL CELL PROLIFERATION IN B. SPLENDENS. CHRONIC SOCIAL ISOLATION IMPAIRED CELL PROLIFERATION IN THE ANTERIOR PARAVENTRICULAR NUCLEI (PPA), BUT THIS EFFECT WAS NEITHER REVERSED BY SUBSEQUENT SOCIAL EXPOSURE NOR INFLUENCED BY OXYTOCIN ANTAGONISM. IN ZEBRAFISH, HOWEVER, SOCIAL CONTEXT–DEPENDENT INCREASES IN PROLIFERATION WERE OXYTOCIN-DEPENDENT IN THE VENTRAL TELENCEPHALON (VD AND VC) AND THE PPA. NOTABLY, OXYTOCIN RECEPTOR KNOCKOUT ZEBRAFISH FAILED TO SHOW THE EXPECTED PROLIFERATIVE INCREASE FOLLOWING SOCIAL EXPOSURE, WHEREAS WILD-TYPE CONSPECIFICS DID. COLLECTIVELY, THESE FINDINGS SHOW THAT THE ACTIONS OF NONAPEPTIDES ON STRESS RESPONSES ARE BOTH PEPTIDE-SPECIFIC, SPECIES-SPECIFIC AND CONTEXT-DEPENDENT. IN B. SPLENDENS, VASOTOCIN ACTS DIFFERENTIALLY AT BEHAVIOURAL AND ENDOCRINE LEVELS DEPENDING ON THE STRESSOR, WHEREAS OXYTOCIN SHOWS NO DETECTABLE ROLE. IN ZEBRAFISH, BY CONTRAST, OXYTOCIN IS REQUIRED FOR SOCIAL CONTEXT–MEDIATED NEURAL PLASTICITY. THESE RESULTS PROVIDE NEW INSIGHTS INTO THE NEUROENDOCRINE REGULATION OF STRESS AND REPRESENT A FOUNDATIONAL STEP TOWARD THE NEUROBIOLOGICAL CHARACTERISATION OF STRESS RESPONSES AND BRAIN PLASTICITY IN TELEOSTS. O STRESSE É UM ASPETO INTEGRAL DA VIDA QUOTIDIANA, EMBORA A SUA DEFINIÇÃO E CARACTERIZAÇÃO PERMANEÇAM EM DEBATE. ESTE TRABALHO INCIDE SOBRE O STRESSE PSICOLÓGICO, QUE IMPLICA A AVALIAÇÃO COGNITIVA DE ESTÍMULOS EXTERNOS E AMEAÇAS AMBIENTAIS PROCESSADOS POR CENTROS CEREBRAIS INTEGRATIVOS. A INTRODUÇÃO REVÊ A EVIDÊNCIA RELATIVA À CAPACIDADE DOS PEIXES EM EXPERIENCIAR STRESSE PSICOLÓGICO, JUSTIFICANDO A ESCOLHA DOS AGENTES UTILIZADOS PARA ABORDAR O PAPEL DO CONTEXTO SOCIAL. O OBJETIVO CENTRAL DA TESE FOI INVESTIGAR O PAPEL DE DOIS NONAPEPTÍDEOS, OXITOCINA E VASOTOCINA, NA REGULAÇÃO DA RESPOSTA AO STRESSE SOCIAL. PARA TAL, FORAM SELECIONADAS DUAS ESPÉCIES DE PEIXES: O PEIXE-COMBATE BETTA SPLENDENS E O PEIXE-ZEBRA DANIO RERIO. ESTAS ESPÉCIES POSSIBILITAM UM ENQUADRAMENTO COMPARATIVO UMA VEZ QUE O PEIXE-ZEBRA REPRESENTA UM MODELO ALTAMENTE SOCIAL, ENQUANTO B. SPLENDENS, COM A SUA AGRESSIVIDADE INTRÍNSECA E ESTILO DE VIDA SOLITÁRIO, PODE SER CONSIDERADO UM CONTRAPONTO NÃO SOCIAL. UMA VEZ QUE JÁ EXISTIA MAIS INFORMAÇÃO SOBRE AS RESPOSTAS AO STRESSE NO PEIXE-ZEBRA, B. SPLENDENS FOI ESCOLHIDO COMO ORGANISMO MODELO PRIMÁRIO. DEVIDO ÀS DIFERENÇAS NAS FERRAMENTAS EXPERIMENTAIS DISPONÍVEIS PARA CADA ESPÉCIE, A MODULAÇÃO DOS NONAPEPTÍDEOS SOBRE AS RESPOSTAS AO STRESSE FOI INVESTIGADA ATRAVÉS DE MANIPULAÇÕES FARMACOLÓGICAS EM B. SPLENDENS E, PARA PEIXE-ZEBRA, APROVEITANDO AS VANTAGENS PROPORCIONADAS POR FERRAMENTAS GENÉTICAS, NOMEADAMENTE A EXISTÊNCIA DE LINHAS MUTANTES KNOCKOUT PARA OXITOCINA. OS RESULTADOS DEMONSTRAM QUE OXITOCINA E VASOTOCINA MODULAM DIFERENTEMENTE AS RESPOSTAS AO STRESSE NAS DUAS ESPÉCIES. A VASOTOCINA APRESENTOU EFEITOS DEPENDENTES DO CONTEXTO EM B. SPLENDENS. DURANTE A EXPOSIÇÃO A UM ESTÍMULO AMEAÇADOR DE LOOMING, O ANTAGONISMO DOS RECETORES DE VASOTOCINA ALTEROU AS RESPOSTAS COMPORTAMENTAIS, AUMENTANDO OS COMPORTAMENTOS DE LUTA E REDUZINDO OS DE FUGA, SEM AFETAR MARCADORES HORMONAIS PERIFÉRICOS, COMO O CORTISOL. NUM DESAFIO DE ESPELHO PARA AGRESSÃO, O BLOQUEIO DOS RECETORES DE VASOTOCINA NÃO TEVE EFEITO SOBRE O COMPORTAMENTO AGRESSIVO, EMBORA TENHA COMPROMETIDO A RESPOSTA DE 11-CETOTESTOSTERONA AO DESAFIO. POR CONTRASTE, A ADMINISTRAÇÃO DE UM ANTAGONISTA DO RECETOR DE OXITOCINA NÃO ALTEROU NENHUMA DAS RESPOSTAS MEDIDAS AOS AGENTES DE STRESSE, INCLUINDO COMPORTAMENTAIS, ENDÓCRINAS OU A PROLIFERAÇÃO CELULAR NEURAL EM B. SPLENDENS. O ISOLAMENTO SOCIAL CRÓNICO PREJUDICOU A PROLIFERAÇÃO CELULAR NOS NÚCLEOS PARAVENTRICULARES ANTERIORES (PPA), MAS ESTE EFEITO NÃO FOI REVERTIDO PELA EXPOSIÇÃO SOCIAL SUBSEQUENTE NEM INFLUENCIADO PELO ANTAGONISMO DA OXITOCINA. NO PEIXE-ZEBRA, POR OUTRO LADO, OS AUMENTOS DA PROLIFERAÇÃO DEPENDENTES DO CONTEXTO SOCIAL REVELARAM-SE OXITOCINA-DEPENDENTES NO TELENCÉFALO VENTRAL (VD E VC) E NOS PPA. PEIXES-ZEBRA KNOCKOUT PARA O RECETOR DE OXITOCINA NÃO APRESENTARAM O AUMENTO PROLIFERATIVO ESPERADO APÓS A EXPOSIÇÃO SOCIAL, AO CONTRÁRIO DOS CONGÉNERES WILD-TYPE. EM CONJUNTO, ESTES RESULTADOS MOSTRAM QUE A AÇÃO DOS NONAPEPTÍDEOS NAS RESPOSTAS AO STRESSE É ESPECÍFICA DO PÉPTIDO, DA ESPÉCIE E DEPENDENTE DO CONTEXTO. EM B. SPLENDENS, A VASOTOCINA ATUA DE FORMA DIFERENCIADA A NÍVEIS COMPORTAMENTAL E ENDÓCRINO, DEPENDENDO DO AGENTE DE STRESSE, ENQUANTO A OXITOCINA NÃO APRESENTA UM PAPEL DETETÁVEL. NO PEIXE-ZEBRA, PELO CONTRÁRIO, A OXITOCINA É NECESSÁRIA PARA A PLASTICIDADE NEURAL MEDIADA PELO CONTEXTO SOCIAL. ESTES RESULTADOS FORNECEM NOVAS PERSPETIVAS SOBRE A REGULAÇÃO NEUROENDÓCRINA DO STRESSE, CARACTERIZAÇÃO NEUROBIOLÓGICA DAS RESPOSTAS AO STRESSE E DA PLASTICIDADE CEREBRAL EM TELEÓSTEOS.