Method Article

القياس الكمي لانتقائية الميزة البصرية لمنعكس الحركة البصرية في الفئران

DOI:

10.3791/65281

⸱

June 23rd, 2023

 , 
1Department of Biology, University of Toronto Mississauga, 2Department of Cell and Systems Biology, University of Toronto

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هنا ، نصف بروتوكولا قياسيا لقياس المنعكس البصري. فهو يجمع بين تحفيز الأسطوانة الافتراضية وتصوير العين بالفيديو ، وبالتالي يسمح بتقييم دقيق لانتقائية الميزة للسلوك ومرونته التكيفية.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

المنعكس البصري (OKR) هو حركة عين فطرية أساسية يتم تشغيلها بواسطة الحركة العالمية للبيئة المرئية وتعمل على تثبيت صور الشبكية. نظرا لأهميته وقوته ، فقد تم استخدام OKR لدراسة التعلم البصري الحركي وتقييم الوظائف البصرية للفئران ذات الخلفيات الوراثية المختلفة والأعمار والعلاجات الدوائية. هنا ، نقدم إجراء لتقييم استجابات OKR للفئران الثابتة الرأس بدقة عالية. يمكن أن يستبعد تثبيت الرأس مساهمة التحفيز الدهليزي في حركات العين ، مما يجعل من الممكن قياس حركات العين الناتجة عن الحركة البصرية فقط. يتم استنباط OKR بواسطة نظام أسطوانة افتراضي ، حيث ينجرف صريف عمودي مقدم على ثلاث شاشات كمبيوتر أفقيا بطريقة تذبذبية أو أحادية الاتجاه بسرعة ثابتة. باستخدام نظام الواقع الافتراضي هذا ، يمكننا تغيير المعلمات المرئية بشكل منهجي مثل التردد المكاني ، والتردد الزمني / التذبذب ، والتباين ، والنصوع ، واتجاه الشبكات ، وتحديد منحنيات ضبط انتقائية الميزة المرئية. يضمن تصوير العين بالفيديو بالأشعة تحت الحمراء عالي السرعة قياسا دقيقا لمسار حركات العين. تتم معايرة عيون الفئران الفردية لتوفير فرص لمقارنة OKRs بين من مختلف الأعمار والأجناس والخلفيات الوراثية. تسمح القوة الكمية لهذه التقنية باكتشاف التغييرات في OKR عندما يتكيف هذا السلوك بشكل بلاستيكي بسبب الشيخوخة أو التجربة الحسية أو التعلم الحركي. وبالتالي ، فإنه يجعل هذه التقنية إضافة قيمة إلى ذخيرة الأدوات المستخدمة للتحقيق في مرونة سلوكيات العين.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

استجابة للمنبهات البصرية في البيئة ، تتحرك أعيننا لتحويل نظرتنا ، أو تثبيت صور الشبكية ، أو تتبع الأهداف المتحركة ، أو محاذاة نقرة العينين مع أهداف تقع على مسافات مختلفة من المراقب ، والتي تعتبر حيوية للرؤية المناسبة 1,2. تم استخدام السلوكيات الحركية للعين على نطاق واسع كنماذج جذابة للتكامل الحسي الحركي لفهم الدوائر العصبية في الصحة والمرض ، على الأقل جزئيا بسبب بساطة النظام الحركي للعين3. يتم التحكم في العين بواسطة ثلاثة أزواج من عضلات العين الخارجية ، وتدور العين في التجويف بشكل أساسي حول ثلاثة محاور مقابلة: الارتفاع والاكتئاب على طول المحور العرضي ، والتقريب والاختطاف على طول المحور ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تمت الموافقة على جميع الإجراءات التجريبية التي أجريت في هذه الدراسة من قبل لجنة رعاية المحلية للعلوم البيولوجية ، وفقا للمبادئ التوجيهية التي وضعتها لجنة رعاية بجامعة تورنتو والمجلس الكندي لرعاية.

1. زرع شريط الرأس أعلى الجمجمة

ملاحظة: لتجنب مساهمة سلوك VOR في حركات العين ، يتم تثبيت رأس الماوس أثناء اختبار OKR. لذلك ، يتم زرع شريط الرأس جراحيا أعلى الجمجمة.

  1. تخدير فأر (أنثى وذكور C57BL / 6 يبلغان من العمر 2-5 أشهر) بمزيج من 4٪ إيزوفلوران (v / v) و O2 في غرفة الغاز. نقل الماوس إلى منصة جراحة مخصصة وتقليل تركيز الأيزوفلوران إلى 1.5٪ -2٪. راقب عمق التخدير عن طريق التحقق من استجا....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

من خلال الإجراء المفصل أعلاه ، قمنا بتقييم اعتماد OKR على العديد من الميزات المرئية. تم اشتقاق أمثلة الآثار الموضحة هنا باستخدام رموز التحليل المتوفرة في ملف الترميز التكميلي 1 ، ويمكن العثور على مثال تتبع الملف الخام في ملف الترميز التكميلي 2. عندما انجرفت شبكة الأسطوانة في مسار جيبي (0.4 هرتز) ، اتبعت عين تلقائيا حركة الشبكة بطريقة تذبذبية مماثلة (اللوحة العلوية الشكل 3B) ، والتي تتميز بسلوك OKR2،5.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

توفر طريقة الفحص السلوكي OKR المعروضة هنا العديد من المزايا. أولا ، يحل التحفيز البصري الذي يتم إنشاؤه بواسطة الكمبيوتر المشكلات الجوهرية للطبول المادية. التعامل مع مسألة أن الطبول المادية لا تدعم الفحص المنهجي للتردد المكاني أو الاتجاه أو ضبط التباين8 ، تسمح الأسطوانة الافتراضية بتغيير هذه المعلمات المرئية على أساس كل تجربة على حدة ، وبالتالي تسهيل التحليل المنهجي والكمي لانتقائية الميزة لسلوك OKR (الشكل 4 أ) ؛ بينما تعاني الأسطوانات المادية من إضاءة غير منتظمة بواسط.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعلن المؤلفون عدم وجود مصالح متنافسة.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نحن ممتنون ل Yingtian He لمشاركة بيانات ضبط الاتجاه. تم دعم هذا العمل بمنح من المؤسسة الكندية للابتكار وصندوق أبحاث أونتاريو (مشروع CFI / ORF رقم 37597) ، NSERC (RGPIN-2019-06479) ، CIHR (Project Grant 437007) ، وجوائز كونوت للباحثين الجدد.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
المرحلة الانتقالية 2DThorlabsXYT1
راتنج الأكريليكLang DentalB1356لتثبيت الصفيحة الأمامية على الجمجمة وحماية الجمجمة
BupivacaineSTERIMAXST-BX223Bupivacaine Injection BP 0.5٪. التخدير الموضعي
كاربروفينRIMADYL8507-14-1تسكين
الهواء المضغوطAlcon
Systaneللحفاظ على رطوبة العين
بطاقة الرسوماتNVIDIAGeforce GTX 1650 أو Quadro P620.لإنشاء شاشة واحدة بين ثلاث شاشات
وسادة تسخينكينت ScientificHTP-1500للحفاظ على درجة حرارة الجسم
كاميرا الأشعة تحت الحمراء عالية السرعة (IR)Teledyne DalsaG3-GM12-M0640لتسجيل دوران العين
IR LEDDigikeyPDI-E803-NDللإشارة إلى CR وإضاءة
مرآة الأشعة تحت الحمراءبصريات إدموند64-471لعكس صورة العين
IsofluraneFRESENIUS KABICP0406V2
Labviewالصكوك الوطنيةإصدار 2014تتبع العين
جرس مرضعباكسترJB2324إمدادات المياه والطاقة
ليدوكائين وإبينفرين مزيجDentsply Sirona82215-1XYLOCAINE. مقياس الإنارة للتخدير الموضعي
Konica MinoltaLS-150لمعايرة الشاشات
MatlabMathWorksالإصدار xxxتحليل حركات العين
Meyhoefer CuretteWorld Precision Instruments501773لكشط الجمجمة وإزالة
شريحة معايرة المجهرAmscopeMR095لقياس تكبير يراقب تصوير العيون بالفيديو
Acer   ؛B247Wالتحفيز البصري
مرشح الكثافة المحايدةمرشحات لي299لتوليد التحفيز البصري
الرؤية القريبةبصريات ألفاAO-3277للسكوتوبيك OKR
الثنائي الضوئيDigikeyTSL254-R-LF-NDلمزامنة التحفيز البصري وتصوير العين
بالفيديو بيلوكاربين هيدروكلوريدسيجما-ألدريتشP6503
PostThorlabsTR1.5
حامل المنشورThorlabsPH1
PsychoPyإصدار برنامج مفتوح المصدرxxxمجموعة أدوات التحفيز البصري
ScissorRWDS12003-09لإزالة الجلد
SuperglueKrazy GlueType: لجميع الأغراض. لالتصاق بغطاء الرأس على الجمجمة
مرهم العين للعين نظارات

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Gerhard, D. Neuroscience. 5th Edition. Yale Journal of Biology and Medicine. , (2013).
  2. Distler, C., Hoffmann, K. P. The Oxford Handbook of Eye Movement. , Oxford University Press. 65-83 (2011).
  3. Sereno, A. B., Bolding, M. S.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Optokinetic ReflexVisual Feature SelectivityVideo OculographyHead FixationVirtual Visual StimulationTuning CurvesEye Movement QuantificationSpatial FrequencyVisual Motor LearningOcular Plasticity

Related Articles