视动反应检测：一种测量斑马鱼视觉敏锐度的方法

摘要

来源：Cameron, D. J.，等。利用视动反应定量测定斑马鱼视觉敏锐度。J. Vis. Exp. (2013)

本视频介绍了斑马鱼的视动反应检测方法。该视频通过视觉移动刺激来测量斑马鱼的反射性眼球运动，并确定其视觉敏锐度。

方案

1. 光动反应（OKR）

1. 使用一个直径为14.5 cm的旋转鼓、一台带有可调光强度设置（300–8,000 lux）的体视显微镜和一台计算机搭建定制的OKR记录装置（图1A）。
   1. 在显微镜上安装一个摄像头，以在相邻的显示器上提供实时画面，并实现图像捕捉和录像。
   2. 通过连接至计算机的微控制器控制旋转鼓，以支持多种速度和方向的选择。
2. 将鱼置于0.016%三卡因溶液中麻醉2–3分钟，随后将鱼放置在一个小型平台上，使其眼睛和鳃悬于平台边缘之外。
3. 用一块薄海绵或毛巾覆盖鱼体，并在鱼体上方固定2–3块根据鱼形裁剪的泡沫块，以保持鱼体固定。限制鱼尾的活动被发现是实现有效固定且不造成损伤的关键步骤，使用一块扁平泡沫效果最佳（图1B）。
4. 将鱼置于一个圆柱形注水容器中，该容器可放入OKR记录装置的旋转鼓内。利用平台上的磁铁将鱼保持直立姿势，使眼睛距离鼓边缘约7.3 cm。鱼通常在数分钟内从麻醉中恢复——呼吸恢复正常，并可观察到随机的眼球运动。
5. 将空间频率为0.07 cycles per degree（cpd）的基础光栅放入旋转鼓中，并通过计算机控制系统启动旋转和视频采集（本文采用12 rpm的转速，但8–16 rpm的转速也应可获得类似结果）。
6. 当基础光栅成功诱发初始OKR后，短暂暂停旋转，更换为更细密的光栅（更高的空间频率）。
7. 重复此过程，直至无法再诱发OKR为止。采用改良的阶梯法，对最后能诱发OKR的最小光栅进行复测，然后再次使用未能诱发反应的光栅验证OKR是否确实消失。若最终确定的阈值光栅与首次无反应事件相比发生变化，可重复该过程以确认对最小可检测光栅的真实反应。
8. 通过在对侧眼附近的条纹区域覆盖一块黑色塑料遮挡板，获取单眼视锐度测量值。重复上述步骤（步骤1.6–1.7）。
9. 通过重新放置遮挡板并再次执行步骤1.6–1.7，获取对侧眼的视锐度。
10. 在测试过程中，利用鱼缸下方的参考测量尺记录每只眼睛与条纹之间的距离，以便在后续步骤中准确计算视锐度数值。

2. 视力计算

1. 通过计算每度视角的周期数（cpd）来获得视锐度： 其中 a 为从透镜中心到光栅的距离，h 为观察到OKR反应时最小光栅一个周期的长度（图1C）。
2. 对于联合视锐度测量，采用左眼和右眼a值的平均值。

结果

图1. OKR记录。A) OKR装置由一个直径14.5 cm的旋转鼓和带有可调光强设置（300–8,000 lux）的显微镜组成。摄像头将实时画面传输至相邻的显示器。旋转鼓可在顺时针和逆时针方向以多种速度运行，并可根据需要插入或更换不同空间频率的光栅。B) 将斑马鱼固定后置于旋转鼓中心。C) 每度周期数（cpd）通过公式 cpd=

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
超低照度黑白视频监控摄像头	Super Circuits	 PC164CEX-2 	可使用任意低照度摄像头
Arduino Duemilanove 微控制器	Adafruit Industries		Arduino Uno 也兼容该速度控制软件。
三卡因甲磺酸盐（Tricaine Methanesulfonate）	VWR	101107-950