Abstract Non-symbolic number cognition based on an approximate sense of magnitude has been documented in zebrafish. Here we investigated for the first time its neural bases. Zebrafish were habituated to a set of three or nine small dots associated with food reward. During habituation trials, the dots changed in their individual size, position and density maintaining their numerousness and overall surface area. In the dishabituation test, zebrafish faced a change (i) in number (from three to nine or vice versa with the same overall surface), (ii) in shape (with the same overall surface and number), or (iii) in size (with the same shape and number); in a control group (iv) zebrafish faced the same familiar stimuli as during the habituation. Using qPCR to measure modulation of the expression of the immediate early genes c-fos and egr-1 and in-situ hybridization to count egr1-positive cells we found a specific and selective activation of the caudal part of the dorso-central (Dc) division of the zebrafish pallium upon change in numerosity. As pallial regions are implicated in number cognition in mammals and birds, these findings support the existence of an evolutionarily conserved mechanism for approximate magnitude and provide an avenue for exploring the underlying molecular correlates.

Abstract Cerebral asymmetry is critical for typical brain function and development, at the same time altered brain lateralization seems to be associated with neuropsychiatric disorders. In autism spectrum disorders (ASD) studies have suggested reduced functional and structural cerebral asymmetry, reporting changes in asymmetric activation of brain structures involved in language and social processing, and increased prevalence of left-handedness. Zebrafish are increasingly emerging as model species to study brain lateralization, using asymmetric development of the habenula, a phylogenetically old brain structure associated with social and emotional processing, to investigate the relationship between brain asymmetry and social behavior. We exposed 5-hour post-fertilization zebrafish embryos to valproic acid (VPA), a compound used to model the core signs of ASD in many vertebrate species, and assessed social interaction, visual lateralization and gene expression in the thalamus and the telencephalon. VPA-exposed zebrafish exhibit social deficits and a deconstruction of social visual laterality to the mirror. We also observe changes in the asymmetric expression of the epithalamic marker leftover and in telencephalic gene expression in adult zebrafish. Our data indicate that VPA exposure neutralizes the animals’ visual field bias, with a complete loss of the left-eye use bias in front of their own mirror image, and alters brain asymmetric gene expression, opening new perspectives to investigate brain lateralization and its link to atypical social cognitive development, considering zebrafish as an animal model for the autistic syndrome.