通过视觉运动反应和Y迷宫评估糖尿病大鼠的视觉功能和认知功能

视觉运动反应（optomotor response，OMR）和Y迷宫是行为学检测方法，分别可用于多种疾病模型中视觉功能和认知功能的评估。这些检测方法的优点包括灵敏度高、检测速度快、利用动物的先天本能反应而无需训练，以及可在清醒且未麻醉的动物身上进行实验。OMR和Y迷宫可与其他检测方法联合使用，以识别糖尿病等疾病中视网膜和脑功能障碍出现的时间特征，从而实现更早期的诊断。

演示Y迷宫实验的将是来自我实验室的研究技术员Stephen Phillips。演示视动反应（OMR）实验操作的将是Allen和Viola实验室的研究技术员Amber Douglass。在搭建OMR装置时，首先应为所使用的实验动物种类选择合适尺寸的平台，并打开OMR软件。

根据需要使用摄像机放大或缩小画面，确保平台及其周围环境清晰可见，然后单击星号和旋转条纹图标，使绿色星号和绿色旋转条纹均从实时画面中消失。单击指南针图标，使绿色圆圈和两条相互垂直的直线出现，并拉伸绿色圆圈，使其与平台上的黑色圆圈完全对齐。当 OMR 完全对齐后，再次单击指南针、星号和旋转条纹图标。

请注意，绿色条纹将与滚筒中的条纹同向旋转。在“测试”选项卡下，点击“心理物理学”选项卡。为测量空间频率，在“阈值”下选择“频率”。

在测试过程中，点击预设并选择所用实验动物的默认设置。点击空白标签，勾选跟踪框中的空白选项，以便在鼠标右键单击时暂停条纹显示，并使转鼓内的计算机屏幕变暗。然后点击结果标签，打开用于显示测试结果的窗口。

为评估空间频率，将啮齿类动物放置在由四台计算机显示器组成的虚拟现实环境腔室中央的圆形平台上，显示器呈现垂直正弦波光栅，以每秒12度的速度围绕腔室旋转。位于腔室顶部的视频摄像机应将动物的行为实时投射到计算机显示器上。观察当光栅顺时针或逆时针移动时，动物头部是否出现反射性动作。

确保程序中可见示意图中的条带，因为它们将显示分级运动的方向。观察啮齿动物头部是否与分级运动方向一致。当头部运动呈现平滑追踪而非不规则的突发动作时，将此运动计为追踪。

根据实际情况点击“是”或“否”。空间频率将从 0.042 周/度开始，每次点击“是”或“否”后会相应调整，以使其变得更容易或更困难。在测试啮齿类动物时，请确保星号始终位于动物头部上方，并注意观察系统提示，当达到该动物的空间频率阈值时，系统会显示“完成”。

请注意，是和否按钮将不再可点击。然后打开结果选项卡，查看左眼、右眼及双眼合并的空间频率。要测量对比敏感度，请在测试和心理物理学选项卡中选择对比度单次测量。

打开刺激和分级选项卡，将空间频率输入框中填入适当数值，以在对比敏感度曲线峰值处保持空间频率恒定开始进行分级。从100%的对比度开始，观察是否出现与空间频率测试期间相同的反射性头部运动。注意，随着测试的进行，对比度会逐渐降低，直至啮齿类动物不再对刺激产生反射性头部运动为止。

当达到对比敏感度阈值时，打开结果标签页，查看左眼、右眼及双眼联合的对比敏感度数值。进行Y迷宫分析时，首先将Y迷宫的起始臂标记为B，另外两个臂标记为A和C，并将啮齿类动物放置于靠近迷宫中心的B臂内。立即启动计时器，允许啮齿类动物在Y迷宫中自由探索八分钟。

坐在距离迷宫几英尺远的位置，保持对迷宫的视线，并在记录和记下任何观察结果时避免发出任何噪音。将起始位置记录为B。每次啮齿动物进入一个新的臂时，记录其新的位置。如果啮齿动物在同一个位置停留超过60秒且未表现出探索行为，则将其移向Y形迷宫的中心，并继续试验。

每次试验结束后，清除任何粪便，并用消毒液清洁迷宫。将探索行为计算为试验八分钟内总共进入的次数。空间认知能力通过成功交替进入的次数除以总进入次数来计算。

在此，通过使用OMR评估 naive 控制组的布朗-挪威大鼠和朗-伊万斯大鼠的空间频率。通常，布朗-挪威大鼠的基础空间频率高于朗-伊万斯大鼠。此外，在朗-伊万斯大鼠中观察到空间频率随年龄增长而变化的效应。

利用视动反应（OMR）评估对比敏感度，发现1型糖尿病大鼠的对比敏感度存在显著缺陷。运动干预可减轻这些缺陷，表明OMR在有或无干预情况下均适用于检测和追踪视网膜功能缺陷随时间的变化。采用Y迷宫评估2型糖尿病模型的认知功能和探索行为，结果显示，与Wistar对照组大鼠相比，Goto-Kakizaki大鼠从7周龄开始，在自发交替率（衡量空间认知能力）和进入次数（衡量探索行为）方面均表现出显著缺陷。

在第3.4步中学会识别跟踪头部运动是OMR中最困难的部分。了解平滑追踪运动的表现形式至关重要。OMR和Y迷宫为IM脑科学研究人员提供了快速、可靠地测量动物视觉和认知功能的方法，且无需训练，对动物造成的应激也最小。