Abstract Background Cold tolerance during embryonic development, especially blood circulation is important for growth in poikilothermic animals. Medaka ( Oryzias latipes ), has cold tolerance and is distributed in the highest latitudes occupied by the genus Oryzias . Regarding cold tolerance in embryogenesis, Hd-rR strain belonging to the southern Japanese (S.JPN) group showed arrhythmia when the embryo was exposed to 15 °C in the heartbeat initiation period (st. 24), whereas the embryo of Odate medaka, which belongs to the northern Japanese (N.JPN) group, showed stable heartbeats. Results In this study, to verify the sensitivity to low temperature in the medaka wild populations, heartbeat intervals of st. 24 embryos derived from three N.JPN, eight S.JPN, and two western Korean/Chinese (W.KOR) populations were investigated at an arbitrary temperature range of 12–15 °C. There was no significant difference in the mean values of the heart rates and the coefficient of variation (CV) of interbeat intervals in the N.JPN, S.JPN, and W.KOR groups. A temperature dependency of the CV within 12–15 °C was observed only in five S.JPN specimens, whereas three S.JPN, the N.JPN and the W.KOR specimens showed no alteration in CV with temperature. Temperature dependency of the heart rate was also varied in the S.JPN specimens. Conclusions These results suggest that the temperature dependency of the CV under 12–15 °C during the heartbeat initiation period is a variation within the S.JPN after the divergence from the N.JPN.

Abstract Small teleosts have recently been established as models of human diseases. However, measuring heart rate by electrocardiography is highly invasive for small fish. The physiological nature and function of vertebrate autonomic nervous system (ANS) modulation of the heart has traditionally been investigated in larvae with an incompletely developed ANS or in anesthetized adults, whose ANS activity may possibly be disturbed under anesthesia. Here, we defined the frequency characteristics of heart rate variability (HRV) modulated by the ANS from observations of heart movement in high-speed movie images and changes in ANS regulation under environmental stimulation in unanesthetized adult medaka ( Oryzias latipes ), a small teleost. The HRV was significantly reduced by atropine (1 mM) in the 0.25 – 0.65 Hz and by propranolol (100 μM) at 0.65–1.25 Hz range, suggesting that HRV in adult medaka is modulated by both the parasympathetic and sympathetic nervous systems within these frequency ranges. Such modulations of HRV by the ANS were remarkably suppressed in anesthetized adult medaka. Continuous exposure to light suppressed HRV only in the 0.25 – 0.65 Hz range, indicating parasympathetic withdrawal. The power of HRV increased along developmental processes. These results suggest that ANS modulation of the heart in adult medaka is frequency-dependent phenomenon, and that the impact of long-term environmental stimuli on ANS activities can be precisely evaluated in unanesthetized adult fish using this method.