Method Article

通过视运动反应进行视觉功能的行为评估，通过Y迷宫对糖尿病大鼠的认知功能进行行为评估

DOI:

10.3791/61806

⸱

October 23rd, 2020

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Center for Visual and Neurocognitive Rehabilitation, Atlanta VA Medical Center, 2Department of Biomedical Engineering, Georgia Institute of Technology, 3Department of Neuroscience, Emory University, 4Gangarosa Department of Environmental Health, Emory University

In This Article

Erratum Notice

Important: There has been an erratum issued for this article. Read More ...

Erratum

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

Formal Correction: Erratum: Behavioral Assessment of Visual Function via Optomotor Response and Cognitive Function via Y-Maze in Diabetic Rats
Posted by JoVE Editors on 1/05/2022. Citeable Link.

An erratum was issued for: Behavioral Assessment of Visual Function via Optomotor Response and Cognitive Function via Y-Maze in Diabetic Rats. The author list was updated.

The author list was updated from:

Kaavya Gudapati*1,2, Anayesha Singh*1,3, Danielle Clarkson-Townsend1,4, Andrew J. Feola1,2, Rachael S. Allen1,2
1Center for Visual and Neurocognitive Rehabilitation, Atlanta VA Medical Center,
2Department of Biomedical Engineering, Georgia Institute of Technology,
3Department of Neuroscience, Emory University,
4Gangarosa Department of Environmental Health, Emory University
* These authors contributed equally

to:

Kaavya Gudapati*1,2, Anayesha Singh*1,3, Danielle Clarkson-Townsend1,4, Stephen Q. Phillips1, Amber Douglass1, Andrew J. Feola1,2, Rachael S. Allen1,2
1Center for Visual and Neurocognitive Rehabilitation, Atlanta VA Medical Center,
2Department of Biomedical Engineering, Georgia Institute of Technology,
3Department of Neuroscience, Emory University,
4Gangarosa Department of Environmental Health, Emory University
* These authors contributed equally

Summary

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

糖尿病导致的眼睛和大脑的神经变性可以通过对啮齿动物进行的行为测试来观察。Y迷宫（空间认知的量度）和光运动反应（视觉功能的度量）都提供了对潜在诊断和治疗的洞察。

Abstract

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

视运动反应和Y迷宫分别是用于评估视觉和认知功能的行为测试。视神经膜反应是一种有价值的工具，用于跟踪许多视网膜疾病模型（包括糖尿病视网膜病变）中空间频率（SF）和对比度敏感性（CS）阈值随时间的变化。同样，Y迷宫可用于监测影响中枢神经系统的许多疾病模型中的空间认知（通过自发交替测量）和探索性行为（由许多条目测量）。光运动反应和Y迷宫的优点包括灵敏度，测试速度，先天反应的使用（不需要训练），以及在清醒（非麻醉）动物身上进行的能力。在这里，描述了光运动反应和Y迷宫的协议，以及它们在I型和II型糖尿病模型中显示的使用示例。方法包括准备啮齿动物和设备，光运动响应和Y迷宫的性能以及测试后数据分析。

Introduction

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

超过 4.63 亿人患有糖尿病，使其成为全球最大的疾病流行之一1。糖尿病引起的严重并发症之一是糖尿病视网膜病变（DR），这是美国工作年龄成年人失明的主要原因2。在未来 30 年内，面临 DR 风险的人口比例预计将翻一番，因此在早期阶段找到诊断 DR 的新方法以预防和缓解 DR 发展至关重要3。DR通常被认为是一种血管疾病4，5，6。然而，现在有证据表明在血管病理学之前视网膜中存在神经元功能障碍和细胞凋亡，DR被定义为具有神经元和血管成分4，5，6，7，8，9。诊断DR的一种方法是检查视网膜中的神经异常，视网膜组织可能比其他神经组织更容易受到糖尿病的氧化应激和代谢应变的影响10

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

Protocol

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

所有程序均由亚特兰大退伍军人事务机构动物护理和使用委员会批准，并符合美国国立卫生研究院关于实验室动物护理和使用的指南（NIH出版物，第 8版，2011年更新）。

1. 光运动响应 （OMR）

  1. 设置 OMR 设备（材料表中有关设备和软件的详细信息）
    1. 为啮齿动物选择适当大小的平台:小鼠，大鼠或大型/受损大鼠（图1A）。
    2. 打开OMR软件，该软件应打开一个窗口，其中包含多个选项选项卡和OMR/虚拟鼓内部的实时视频源（图1B）。根据需要使用摄像机放大或缩小，以便平台及其周围环境可见。
    3. 请注意实时图像左侧的图标（图1C）。单击星号图标和旋转条纹图标，以便绿色星号和绿色旋转条纹从实时源中消失。
    4. 单击 指南针图标 ，以便显示一个绿色圆圈和两条垂直线。拉伸绿色圆圈，使其与平台上的黑色圆圈完美对齐，这将确保OMR完全对齐。
    5. 单击 指南针图标 ，因为在测试期间不必看到圆圈。单击 绿色星号图标 和 绿色旋转条纹图标

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

Results

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

如果可以从啮齿动物获得空间频率和对比度灵敏度阈值，则OMR被认为是成功的。在这里，使用OMR评估空间频率在幼稚对照Brown-Norway和Long-Evans大鼠中得到了说明，它们都是年轻（3-6个月）和老年（9-12个月）。褐-挪威大鼠通常比长埃文斯大鼠表现出更高的基线空间频率。此外，在Long-Evans大鼠中观察到对空间频率的老化影响（图3A）。使用单因素方差分析分析数据，然后进行Holms-Sidak事后比较，因为年轻和老年结果来自不同的队列。

使用OMR评估对比敏感性在接受运动干预治疗的I型糖尿病的STZ模型中得到了说明。Long-Evans大鼠被分配到四组之一:对照组，对照组+活性组，糖尿病组和糖尿病组+活性组。给予糖尿病大鼠静脉注射毒素STZ以损害胰腺β细胞并诱导高血糖。活跃的大鼠每周接受5天30分钟的跑步机运动。不活跃的老鼠有一个锁定的跑步机。在糖尿病大鼠中观察到对比敏感性的显着缺陷（图3B）。运动治疗减少了这些缺陷（

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

Discussion

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

OMR和Y迷宫允许随着时间的推移对啮齿动物的视觉功能和认知功能缺陷进行非侵入性评估。在该协议中，OMR和Y迷宫被证明可以跟踪糖尿病啮齿动物模型中的视觉和认知缺陷。

协议中的关键步骤

奥姆雷

在执行OMR以评估视觉功能时要考虑的一些重要要点是使用的测试参数，实验设计和测试时间以及执行测量的研究人员的经验。协议中更关键的步骤之一是确保正确设置参数。此外，作为设置的一部分，OMR室应在每种啮齿动物之前和之后用消毒液或其他批准的消毒剂进行清洁。同样重要的是，执行这些措施的研究人员已经过培训，并且在执行这些措施方面经验丰富。当啮齿动物平静并适应房间时，在开始实验之前将它们留在笼子里30分钟，可以看到最好的结果。同样重要的是，每当开始使用新菌株时，都要确定基线空间频率和对比度灵敏度，并注意并非所有菌株都会表现出相同的基线水平。褐-挪威大鼠的基线空间频率高于长埃文斯大鼠。同时，一些白化大鼠菌株似乎损害了空间频率24<.......

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

Disclosures

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

作者没有什么可透露的。

Acknowledgements

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

这项工作得到了退伍军人事务部康复研发服务职业发展奖（CDA-1，RX002111;CDA-2;RX002928）到RSA和（CDA-2，RX002342）到AJF和美国国立卫生研究院（NIH-NICHD F31 HD097918到DACT和NIH-NIEHS T32 ES012870到DACT）和NEI核心授权P30EY006360。

....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
OptoMotry HDCerebralMechanics 公司OMR 仪器 & 软件
计时器Thomas Scientific810029AR
Y-Maze 仪器San Diego Instruments7001-043专门用于大鼠

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. IDF. International Diabetes Federation Diabetes Atlas, 9th edn. , Available from: https://diabetesatlas.org/upload/resources/material/20200302_133351_IDFATLAfinal-web.pdf (2019).
  2. Wang, W., Lo, A. C. Y. Diabetic retinopathy: pathophysiology and treatments. International Journal of Molecular Sciences. 19 (6), (2018).....

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

Optomotor ResponseY MazeVisual FunctionCognitive FunctionSpatial FrequencyContrast SensitivitySpatial CognitionExploratory BehaviorDiabetic RatsBehavioral Tests

Related Articles