O rápido surgimento de novas substâncias psicoativas (NSP) representa um desafio crescente para a toxicologia em razão da limitada caracterização farmacológica, toxicológica e metabólica desses compostos. Nesse contexto, o zebrafish (Danio rerio) tem emergido como modelo vertebrado promissor para investigações integradas, permitindo a avaliação simultânea de toxicidade, comportamento, metabolismo e parâmetros toxicocinéticos. A presente tese teve como objetivo avaliar o zebrafish como plataforma integrada para a investigação de NSP, com ênfase em agonistas sintéticos dos receptores canabinoides (SCRAs) — MDMB-4en-PINACA, ADB-INACA e CHO-4'Me-5'Br-FUBOXPYRA — e em substâncias dissociativas do tipo fenciclidina — desclorocetamina (DCK) e 2-fluorodesclorocetamina (2-FDCK). Foram conduzidos ensaios de toxicidade aguda embrio-larval (Fish Embryo Acute Toxicity test — FET), conforme a diretriz OECD TG 236, e de determinação da concentração máxima tolerada (Maximum Tolerated Concentration — MTC) em larvas, visando à definição de concentrações subletais para os estudos subsequentes. Os efeitos neurocomportamentais foram avaliados em diferentes estágios do desenvolvimento: em larvas, por testes de atividade locomotora, tigmotaxia e resposta claro-escuro para todos os compostos, e por avaliação de comportamento social no sistema Fishbook para ADB-INACA e CHO-4'Me-5'Br-FUBOXPYRA; em adultos, pelos testes do tanque novo, claro-escuro e do espelho para MDMB-4en-PINACA e ADB-INACA, e por ensaio de autoadministração para o CHO-4'Me-5'Br-FUBOXPYRA. O comportamento toxicocinético do MDMB-4en-PINACA foi investigado em larvas, com caracterização dos processos de absorção, eliminação e distribuição tecidual. O metabolismo dos três SCRAs foi investigado em três sistemas complementares — larvas de zebrafish, zebrafish adultos e microssomas hepáticos humanos (pHLM) —, com identificação do composto parental e de seus metabólitos por cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas de alta exatidão e resolução (LC-HRMS). Os resultados demonstraram que as substâncias avaliadas apresentam perfis distintos de toxicidade embrio-larval e efeitos neurocomportamentais dependentes da classe química e do estágio de desenvolvimento, com destaque para alterações locomotoras acentuadas em concentrações subletais; nos paradigmas de conflito aplicados em adultos, o componente motor predominou sobre as métricas de ocupação de zonas, e os desfechos de comportamento social avaliados não evidenciaram alteração. O estudo toxicocinético evidenciou captação rápida, bioconcentração e depuração bifásica do MDMB-4en-PINACA, com fase terminal de meia-vida estimada em aproximadamente 18 h. A investigação metabólica identificou, para esse composto, trinta e seis espécies distintas entre os três sistemas: dezesseis metabólitos em larvas, incluindo três conjugados glucuronídeos, sete em adultos e vinte e oito espécies em microssomas hepáticos humanos. As reações oxidativas de fase I mostraram-se amplamente conservadas entre os três sistemas, enquanto a conjugação por glucuronidação foi acessível apenas aos modelos in vivo. Para ADB-INACA e CHO-4'Me-5'Br-FUBOXPYRA, o composto parental foi detectado nas três frentes, sem produtos de biotransformação. De forma integrada, os achados sustentam a aplicabilidade do zebrafish como plataforma experimental para triagem toxicológica, investigação comportamental e caracterização metabólica de NSP, contribuindo para o avanço de estratégias pré-clínicas e para a compreensão do risco associado a essas substâncias emergentes.