Name: VisioTracker, eine innovative automatisierte Ansatz zur oculomotorius Analysis (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-10-12T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 51 s
Description: Lernen Sie die automatisierte Analyse okulomotorischer Funktionen mit VisioTracker bei Zebrafisch-Larven und adulten Tieren. Diese Methode ermöglicht Hochdurchsatzstudien zur visuellen Entwicklung und Pharmakologie.

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Ein. Zucht von Fischen Die Embryonen wurden gehalten und unter Standard-Bedingungen (Brand 2002) angehoben und inszeniert nach Entwicklung in Tag nach der Befruchtung (dpf). Adulte und Larven wurden bei 5 dpf für Messungen genutzt werden. 2. Versuchsdurchführung <ol><li> Herstellung Instrument </li></ol> Larven: Fish Larven wurden in 3% Embedded vorgewärmten (28 ° C) Methylcellulose Körperbewegungen zu verhindern. Die Embryonen wurden dorsal nach oben in den VisioTracker, mit Blick auf die Projektionsleinwand. Erwachsene Fische: Fische waren kurzzeitig betäubt in 300 mg / l MS-222, ausgestattet in die Sperrvorrichtung und in den VisioTracker. Vor den Messungen wurden initiiert, wurden sie von links nach 1-2 min erholen. <ol start="2"><li> Generation von Reizmuster </li></ol> Reizmuster aus vertikalen schwarz-weißen Sinuswelle Gittern Drehen um die Fische geschaffenüber das proprietäre Software-Paket. Sie könnten durch das Software-Paket moduliert gemäß Wellenform, Kontrast, Helligkeit, Winkelgeschwindigkeit und Ortsfrequenz. Patterns wurden auf dem Bildschirm mit einem digitalen Lichtprojektor im VisioTracker enthaltenen projiziert. Der ungefähre Abstand zwischen dem Fischauge und der Bildschirm war 4,5 cm, und Projektion Größe auf dem Bildschirm betrug 360 deg horizontal und 55 Grad vertikal. Für Fischlarven, wurde Richtung Stimulation mit einer Frequenz von 0,33 Hz verändert werden, um Sakkade Frequenz zu reduzieren. Erwachsene Fische wurden unidirektional und stimuliert nur das Auge in temporal-to-nasaler Richtung stimuliert wurde berücksichtigt, da nasal-to-zeitliche Auge Geschwindigkeit im allgemeinen deutlich geringer und weniger konstant (siehe Müller und Neuhauss, 2010). <ol start="3"><li> Aufzeichnung der Augenbewegungen </li></ol> A Hellfeldbild des Fisches Kopf wurde auf einer Infrarot-Videokamera zugeführt. Infrarot-Beleuchtung Fisch wurde f erfolgtrom unten. Die Kamera erfasst Bilder mit einer Rate von 5 Frames / Sekunde (Larven) oder 12,5 Frames / Sekunde (Erwachsene), bzw.. Die Bilder werden automatisch verarbeitet, korrigiert und geglättet zur Augenform. Eye Orientierung in Bezug auf die horizontale Achse wurde dann automatisch bestimmt und Auge Geschwindigkeit wurde durch das proprietäre Software-Paket berechnet. Kleine Bewegungen der Fische wurden automatisch durch die Software korrigiert werden. Alle Aufzeichnung und Analyse wurde in Echtzeit erreicht. 3. Post-experimentelle Datenverarbeitung <ol><li> Rohmessungen des Auges Geschwindigkeiten wurden Sakkaden gefiltert, um langsam Phasengeschwindigkeit extrahieren. </li><li> Sakkade-gefilterten Auge Geschwindigkeitskurven wurden von einem laufenden Durchschnitt mit einem Schiebefenster von 7 Frames geglättet. </li><li> Eye Geschwindigkeit wurde über Frames mit identischen Stimulus-Bedingungen gemittelt. </li><li> Für Fischlarven wurde eye Geschwindigkeit über beiden Augen gemittelt. </li></ol> 4. Repräsentative Ergebnisse: <p class = &quot;jove_content&quot;&gt; Um die Fähigkeiten des VisioTracker für Larven und ausgewachsene Fische zu beurteilen, wurden Experimente mit Zebrafischlarven bei 5 dpf und erwachsenen Zebrafisch durchgeführt. Für Larven Zebrafisch, wurde der Stoßfänger mutierten gewählt. In dieser Mutante, Linsenepithelzellen hyperproliferate, was zu einer reduzierten Größe und ektopische Linse Position der Linse. Diese morphologischen Veränderungen werden durch eine deutliche Reduzierung der Kontrastempfindlichkeit und Sehschärfe (Schönthaler et al., 2010) reflektiert wird. Abbildung 1 zeigt den Unterschied in Kontrastempfindlichkeit des Stoßfängers Mutanten im Vergleich zu Wildtyp-Geschwister. Stoßfänger Mutanten immer nicht in Auge Geschwindigkeit wie die Stimulus dagegen Rückgänge einstellen. Analog dazu, wenn der Reiz Raumfrequenz erhöht wird, dh die Impulse Streifenbreite verringert wird, Stoßfänger Mutanten ebenfalls demonstrieren Sehschärfe (Abb. 2) gesenkt Die Abhängigkeit von erwachsenen Zebrafisch visual Leistung auf Umgebungsbedingungen wurde durch Unterziehen der Fische zu variierenden Konzentrationen von Alkohol im Tank Wasser für 30 Minuten und anschließendes Messen der optokinetischen Reaktion unter variierenden Stimulus Bedingungen untersucht. Adult Zebrafisch zeigen eine deutliche Reduktion der Kontrastempfindlichkeit, wenn in zunehmenden Alkohol-Konzentrationen (Abb. 3) erhalten. Eine ähnliche dosisabhängige Reduzierung der gesamten Auges Geschwindigkeit über einen weiten Bereich von räumlichen Frequenzen konnte beobachtet werden, wenn der Fisch mit steigender Alkoholkonzentration (Abb. 4) behandelt wurden, werden. Alkohol-Behandlung weiterhin dosisabhängig reduziert okulomotorischen Leistung bei anspruchsvolleren Aufgaben wie durch erhöhte Reiz Geschwindigkeiten (Abb. 5) veranschaulicht. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/3556/3556fig1.jpg" /> Abbildung 1. Zebrafisch Larven Auge Geschwindigkeit ist abhängig vom Stimulus Kontrast. 10 Stoßfänger Mutanten und 10 Wildtyp-Geschwister wurden bei 5 dpf unter variierenden s analysiert<html> timulus Streifen Kontrastverhältnisse. Die Grafik zeigt den durchschnittlichen Auge Geschwindigkeit ± 1 SEM. <img alt="Abbildung 2" src="/files/ftp_upload/3556/3556fig2.jpg" /> Abbildung 2. Zebrafisch Larven Auge Geschwindigkeit ist abhängig von Ortsfrequenz. 10 Stoßfänger Mutanten und 10 Wildtyp-Geschwister wurden zu verschiedenen Stimulus Streifenbreiten bei 5 dpf unterzogen und wie beschrieben analysiert. Die Grafik zeigt den durchschnittlichen Auge Geschwindigkeit ± 1 SEM. <img alt="Abbildung 3" src="/files/ftp_upload/3556/3556fig3.jpg" /> Abbildung 3. Adult Zebrafisch zeigen Alkoholkonzentration-abhängige Reduktion der Kontrastempfindlichkeit. Adult Zebrafisch wurden in unterschiedlichen Alkoholkonzentrationen für 30 Minuten angegeben und analysiert unter variierenden Stimulus Streifen Gegensatz Bedingungen gehalten. Die Grafik zeigt die durchschnittliche zeitliche-to-nasal Auge Geschwindigkeit ± 1 SEM von 9 Fisch pro Gruppe (außer Kontrollgruppe: n = 11). e 4 &quot;src =&quot; / files/ftp_upload/3556/3556fig4.jpg &quot;/&gt; Abbildung 4. Adult Zebrafisch zeigen Alkoholkonzentration-abhängige Verringerung der gesamten Augenbewegung über einen weiten Bereich von Stimulus Streifenbreite. Adult Zebrafisch wurden in unterschiedlichen Alkoholkonzentrationen für 30 Minuten angegeben und analysiert unter variierenden Stimulus Streifenbreite Bedingungen gehalten. Die Grafik zeigt die durchschnittliche zeitliche-to-nasal Auge Geschwindigkeit ± 1 SEM von 9 Fisch pro Gruppe (außer Kontrollgruppe: n = 11). <img alt="Abbildung 5" src="/files/ftp_upload/3556/3556fig5.jpg" /> Abbildung 5. Adult Zebrafisch zeigen Alkoholkonzentration-abhängige Verringerung der gesamten Augenbewegung über einen weiten Bereich von Stimulus Geschwindigkeiten. Adult Zebrafisch wurden in unterschiedlichen Alkoholkonzentrationen für 30 Minuten angegeben und analysiert unter variierenden Stimulus Geschwindigkeit Bedingungen gehalten. Die Grafik zeigt die durchschnittliche zeitliche-to-nasal Auge Geschwindigkeit ± 1 SEM von 9 Fisch pro Gruppe (außer Kontrollgruppe:n = 11).

<ol><li>Bahadori, R., Rinner, O., Schonthaler, H. B., Biehlmaier, O., Makhankov, Y. V., Paris, R., Jagadeeswaran, P., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+fade+out+mutant+is+a+novel+genetic+model+for+Hermansky-Pudlak+syndrome%5BTitle%5D)+AND+%22Investigative+Optical+and+Visual+Sciences%22%5BJournal%5D)">The fade out mutant is a novel genetic model for Hermansky-Pudlak syndrome.</a> Investigative Optical and Visual Sciences. 47, 4523-4531 (2006).</li>
<li>Beck, J. C., Gilland, E., Baker, R., Tank, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Instrumentation+for+measuring+oculomotor+performance+and+plasticity+in+larval+organisms%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+in+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Instrumentation for measuring oculomotor performance and plasticity in larval organisms.</a> Methods in Cell Biol. 76, 383-411 (2004).</li>
<li>Brand, M. G. M., Nüsslein-Vollhard, C. Keeping and raising Zebrafish. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBrand%2C+MGM+%22Zebrafish%2C+Practical+Approach+Series%22">Zebrafish, Practical Approach Series</a>. Nüsslein-Vollhard, C., Dahm, R. , Oxford University Press. Oxford. 7-37 (2002).</li>
<li>Easter, S. S., Nicola, G. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+development+of+vision+in+the+zebrafish+%28Danio+rerio%29%5BTitle%5D)+AND+%22Dev.+Biol%22%5BJournal%5D)">The development of vision in the zebrafish (Danio rerio).</a> Dev. Biol. 180, 646-663 (1996).</li>
<li>Easter, S. S., Nicola, G. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+development+of+eye+movements+in+the+zebrafish+%28Danio+rerio%29%5BTitle%5D)+AND+%22Dev.+Psychobiol%22%5BJournal%5D)">The development of eye movements in the zebrafish (Danio rerio).</a> Dev. Psychobiol. 31, 267-276 (1997).</li>
<li>Haug, M. F., Biehlmaier, O., Mueller, K. P., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visual+acuity+in+zebrafish%3A+behavior+and+histology%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Zoology%22%5BJournal%5D)">Visual acuity in zebrafish: behavior and histology.</a> Frontiers in Zoology. 7, 8-8 (2010).</li>
<li>Huang, Y., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+optokinetic+response+in+zebrafish+and+its+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Bioscience%22%5BJournal%5D)">The optokinetic response in zebrafish and its applications.</a> Frontiers in Bioscience. 13, 1899-1916 (2008).</li>
<li>Major, G., Baker, R., Aksaya, E., Mensh, B., Seung, H. S., Tank, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasticity+and+tuning+by+visual+feedback+of+the+stability+of+a+neural+integrator%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Plasticity and tuning by visual feedback of the stability of a neural integrator.</a> Proc Natl Acad Sci U.S.A. 101, 7739-7744 (2004).</li>
<li>Mueller, K. P., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+Measurements+of+the+optokinetic+response+in+adult+fish%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Meth%22%5BJournal%5D)">Quantitative Measurements of the optokinetic response in adult fish.</a> J. Neurosci. Meth. 186, 29-34 (2010).</li>
<li>Neuhauss, S. C. F., Biehlmaier, O., Seeliger, M. W., Das, T., Kohler, K., Harris, W. A., Baier, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genetic+disorders+of+vision+revealed+by+a+behavioral+screen+of+400+essential+loci+in+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Genetic disorders of vision revealed by a behavioral screen of 400 essential loci in zebrafish.</a> J. Neurosci. 19, 8603-8615 (1999).</li>
<li>Qian, H., Zhu, Y., Ramsey, D. J., Chappell, R. L., Dowling, J. E., Ripps, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Directional+asymmetries+in+the+optokinetic+response+of+larval+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Zebrafish%22%5BJournal%5D)">Directional asymmetries in the optokinetic response of larval zebrafish.</a> Zebrafish. 2, 189-196 (2005).</li>
<li>Renninger, S. L., Gesemann, M., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cone+arrestin+confers+cone+vision+of+high+temporal+resolution+in+zebrafish+larvae%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Cone arrestin confers cone vision of high temporal resolution in zebrafish larvae.</a> Eur. J. Neurosci. 33, 658-667 (2011).</li>
<li>Rick, J. M., Horschke, I., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optokinetic+behavior+is+reversed+in+achiasmatic+mutant+zebrafish+larvae%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Biol%22%5BJournal%5D)">Optokinetic behavior is reversed in achiasmatic mutant zebrafish larvae.</a> Curr. Biol. 10, 595-598 (2000).</li>
<li>Rinner, O., Rick, J. M., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contrast+sensitivity%2C+spatial+and+temporal+tuning+of+the+larval+zebrafish+optokinetic+response%5BTitle%5D)+AND+%22Invest.+Ophthalmol.+Vis.+Sci%22%5BJournal%5D)">Contrast sensitivity, spatial and temporal tuning of the larval zebrafish optokinetic response.</a> Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 46, 137-142 Forthcoming.</li>
<li>Rinner, O., Makhankov, Y. V., Biehlmaier, O. S., Neuhauss, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Knockdown+of+cone+specific+kinase+GRK7+in+larval+zebrafish+leads+to+impaired+cone-response+recovery+and+delayed+dark+adaptation%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Knockdown of cone specific kinase GRK7 in larval zebrafish leads to impaired cone-response recovery and delayed dark adaptation.</a> Neuron. 47, 231-242 (2005).</li>
<li>Roeser, T., Baier, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visuomotor+behaviors+in+larval+zebrafish+after+GFP-guided+laser+ablation+of+the+optic+tectum%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Visuomotor behaviors in larval zebrafish after GFP-guided laser ablation of the optic tectum.</a> J. Neurosci. 23, 3726-3734 (2003).</li>
<li>Schonthaler, H., Fleisch, V. C., Biehlmaier, O., Makhankov, Y. M., Rinner, O., Bahadori, R., Schwarz, H., Neuhauss, S. C. F., Dahm, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+zebrafish+mutant+leberkn+del%2Fvam6+resembles+human+multi-systemic+disorders+caused+by+aberrant+trafficking+of+endosomal+vesicles%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">The zebrafish mutant leberkn del/vam6 resembles human multi-systemic disorders caused by aberrant trafficking of endosomal vesicles.</a> Development. 135, 387-399 (2008).</li>
<li>Schonthaler, H. B., Franz-Odendaal, T. A., Hodel, C., Gehring, I., Schwarz, H., Neuhauss, S. C. F., Dahm, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+zebrafish+mutant+bumper+shows+a+hyperproliferation+of+lens+epithelial+cells+and+fibre+cell+degeneration+leading+to+functional+blindness%5BTitle%5D)+AND+%22Mech.+Dev%22%5BJournal%5D)">The zebrafish mutant bumper shows a hyperproliferation of lens epithelial cells and fibre cell degeneration leading to functional blindness.</a> Mech. Dev. 127, 203-219 (2010).</li>
<li>Schonthaler, H. B., Lampert, J. M., Lintig, J. von, Schwarz, H., Geisler, R., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+mutation+in+the+pmel17+gene+leads+to+defects+in+melanosome+biogenesis+and+alterations+the+visual+system+in+the+zebrafish+mutant+fading+vision%5BTitle%5D)+AND+%22Developmental+Biology%22%5BJournal%5D)">A mutation in the pmel17 gene leads to defects in melanosome biogenesis and alterations the visual system in the zebrafish mutant fading vision.</a> Developmental Biology. 284, 231-242 (2005).</li>
</ol>

Oliver DR Schnaedelbach und Holger D. Russig sind Mitarbeiter von TSE Systems GmbH, die die visuelle Performance-Tracking-System in diesem Artikel verwendet produziert. Die Produktion dieser Artikel wurde von TSE Systems GmbH gesponsert. Stephan CF Neuhuass ist ein Mitarbeiter von der Universität Zürich, die Vergütung erhält von TSE Systems für jedes System verkauft.

Die Bedeutung des OKR für das Studium der visuellen Funktion hat in der wissenschaftlichen Gemeinschaft wurde für eine lange Zeit (Ostern &amp; Nicola 1996, 1997) erkannt und versucht, wirklich zu quantifizieren das Paradigma haben auch vor über einem Jahrzehnt begonnen. Ostern und Nicola (1996) ein System entwickelt, mit motorisierten rotierenden gestreiften Schlagzeug, wo die Video-Aufzeichnung der Augenbewegungen wurde manuell analysiert. Dieses System litt unter dem Mangel an Immobilisierung des Fischembryo, die häufige manuelle Neupositionierung erforderlich und könnte die Tracking-Bewegungen der Augen nur sehr schwer zu erkennen. Ein Schritt nach vorn war die Verwendung eines Video-projizierten gestreiften Trommel für mehr variable Computer generiert Reizdarbietung (Roeser &amp; Baier, 2003. Rinner et al, 2005a) zu ermöglichen. Die meist manuell, Frame-by-Frame-Analyse der Videoaufnahmen Aufnahmen erweist sich als äußerst mühsam, und bis zu einem gewissen Grad durch Beobachter bias (Beck et al. Behindert,2004). Automatisierte Analyse in Echtzeit wurde vorgeschlagen, um die Verwendung von Verhaltens Rückfragen Lernmechanismen (Major et al., 2004) zu ermöglichen. Der Einsatz von Infrarot-Beleuchtung und Frequenz-gesteuerten rotierenden Reize wurde von Beck et al Pionierarbeit. (2004). Das beschriebene System hat es nur für Larven verwendet wurde, und zur Analyse die off-line durchgeführt wird. Weiterhin erlaubt die vollständige Kontrolle über VisioTracker Stimuli, einschließlich Ändern des Stimulus während des Experiments, wodurch eine größere Flexibilität und spontane Einfluss auf den Verlauf des Experiments. Außerdem überwindet die digitale Impulse durch die Schaffung VisioTracker verwendet Probleme bereits erwähnt mit Beschleunigung der trägen Masse eines gestreiften Stimulus Trommel (Beck et al., 2004). Larven Zurückhaltung Methylcellulose nicht signifikant mit der Augenbewegung stören und hat keine langfristige Auswirkungen auf Zebrafisch Wohlbefinden. Fischlarven wurden erfolgreichinstandgehalten Methylcellulose mehrere Tage eingebetteten, bis Sauerstoffzufuhr durch die Haut unzureichend für die Nachfrage mit zunehmendem Alter (Qian et al., 2005). Die erwachsenen Fische Rückhaltemittel Methode ist ebenso einfach auf das Tier. Die kurze Dauer des Experiments, mit der Möglichkeit, schnell Austausch der Versuchstiere für einen anderen ein gekoppelt, weiter ergänzt die positiven Aspekte des Tierschutzes des Systems. Da die Kiemen kontinuierlich mit Wasser gespült werden, ist es zweckmäßig, Aufstockung der Wasser mit Chemikalien der Wahl, um seine Wirkung auf Augenbewegungen und Sehleistung zu studieren. Ebenso wird eine wash-out-Experiment kann ohne die Notwendigkeit, das zwischen den Experimenten tierischen handhaben zugesetzt werden. Pixelrauschen im Video-Bild wurde durch Glätten des proprietären Algorithmen VisioTracker Software minimiert, so dass hochpräzise Messungen der Augenposition und Winkelgeschwindigkeit. Weiterhin erleichtert statistischenAnalyse, die Software aus Sakkaden die in festen Geschwindigkeit auftreten und nicht von dem experimentellen Anweisung beitragen filtriert. Eine Mittelung der Geschwindigkeit Kurven über 7 Video-Frames erleichtert eine spätere Analyse. Die VisioTracker eröffnet eine neue Dimension für viele verschiedene Forschungsbereiche. Das System und seine Vorgänger bereits erfolgreich zur Sehleistung in Zebrafischlarven quantifizieren, anhand von Parametern wie Sehschärfe, Kontrastempfindlichkeit und leichte Anpassung (Rinner et al., 2005a, Schönthaler et al., 2010), für die funktionelle Analyse Zapfen-Photorezeptoren nach Manipulation der Mitglieder des visuellen transduktionskaskade (zB Rinner et al, 2005b, Renninger et al, 2011.)., oder die Analyse von Fehlsichtigkeiten in der Mutante Zebrafisch-Larven (zB Schönthaler et al, 2005, 2008;. Bahadori et al., 2006). Die Interdependenz von morphologischen und funktionellen Reifung des visuellen Systemsdurch OKR Messungen wurden untersucht, um nachzuweisen, dass die Sehschärfe hauptsächlich, aber nicht vollständig durch Photorezeptor Abstand an Larvenstadien (Haug et al., 2010) beschränkt. Die VisioTracker eignet sich gleichermaßen zur visuellen Funktion bei erwachsenen Zebrafisch und anderen ähnlich großen Fischarten (Mueller und Neuhauss (2010), dieser Bericht) zu analysieren. Es ist auch denkbar, das System in Forschungsbereichen wie Toxikologie oder der Pharmakologie, wobei Substanzen untersucht werden, um den Wasserfluss rund um die erwachsenen Fische Kiemen hinzugefügt werden könnten nutzen. Darüber hinaus ermöglicht die Vielseitigkeit der VisioTracker weitere gründliche Analysen z. B. der ontogenetics der Sehfunktion, neuronalen Schaltkreis-Funktion und Entwicklung oder sensomotorische Steuerung (siehe Beitrag in Huang &amp; Neuhauss, 2008).

<table border="1"><tbody><tr><th> Name des Reagenzes </th><th> Firma </th><th> Katalog-Nummer </th></tr><tr><td> Methylcellulose </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> M0387 </td></tr><tr><td> Ethyl-3-aminobenzoat Methansulfonat (MS-222) </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> E10521 </td></tr><tr><td> 35 mm Zellkulturschale </td><td> Corning </td><td> 430165 </td></tr><tr><td> Serum Pipette </td><td> Greiner bio-one </td><td> 612 361 </td></tr><tr><td> VisioTracker </td><td> TSE Systems </td><td> 302060 </td></tr></tbody></table>

visiotracker, eine innovative automatisierte ansatz zur oculomotorius analysis

VisioTracker, an Innovative Automated Approach to Oculomotor Analysis

Untersuchungen des visuellen Systems Entwicklung und Funktion erforderlich quantifizierbare Verhaltensmodelle der Sehleistung, die einfach zu entlocken, robust und einfach zu handhaben sind. Ein geeignetes Modell ist in der optokinetischen Antwort (OKR), eine reflexive Verhalten in allen Wirbeltieren aufgrund seiner hohen Selektionsdruck Wert gefunden. Der OKR beinhaltet langsame Reiz-folgenden Bewegungen der Augen mit schnellen Zurücksetzen Sakkaden abwechselten. Die Messung dieses Verhalten wird leicht aus im Zebrafisch-Larven durchgeführt, aufgrund seiner frühen und stabiles Einsetzen (vollständig nach 96 Stunden nach der Befruchtung (HPF) entwickelt), und dem die als umfassendes Wissen über Zebrafisch Genetik, seit Jahrzehnten eine der bevorzugten Modell Organismen in diesem Bereich. Inzwischen ist die Analyse von ähnlichen Mechanismen bei erwachsenen Fisch hat an Bedeutung gewonnen, insbesondere für pharmakologische und toxikologische Anwendungen. Hier beschreiben wir VisioTracker, ein vollautomatisches High-throughput-System zur quantitativen Analyse der Sehleistung. Das System basiert auf der Forschung in der Arbeitsgruppe von Prof. Stephan Neuhauss durchgeführt und wurde von TSE Systems neu gestaltet. Es besteht aus einer Immobilisierungsvorrichtung für kleine Fische durch eine hochwertige Videokamera mit einem hochauflösenden Zoomobjektiv ausgestattet überwacht. Der Fisch wird von einem Behälter Siebtrommel umgeben, auf dem Computer-generierten Reizmuster projiziert werden kann. Augenbewegungen aufgezeichnet und automatisch durch den VisioTracker Software in Echtzeit analysiert. Datenanalyse ermöglicht die sofortige Erkennung von Parametern wie langsame und schnelle Phasen-Dauer, Bewegung Taktfrequenz, langsame Phase Verstärkung, Sehschärfe und Kontrastempfindlichkeit. Typische Ergebnisse ermöglichen zum Beispiel die schnelle Identifizierung von visuellen Systems Mutanten, die keine erkennbare Veränderung in Wildtyp-Morphologie zeigen, oder die Bestimmung der quantitativen Auswirkungen der pharmakologischen oder toxischen und mutagenenAgenten auf visuelle System-Performance.

Die VisioTracker ist ein automatisiertes System für die quantitative Analyse der visuellen Leistung von Larven und kleine erwachsene Fische auf der Aufzeichnung von Augenbewegungen basieren. Es verfügt über die vollständige Kontrolle über visuelle Reiz Eigenschaften und Echtzeit-Analyse und ermöglicht High-Throughput-Forschung in Bereichen wie visuelle System Entwicklung und Funktion, Pharmakologie, neuronalen Schaltkreis Studien und sensomotorische Integration.

VisioTracker, eine innovative automatisierte Ansatz zur oculomotorius Analysis

Untersuchungen zur Entwicklung und Funktion des visuellen Systems erfordern quantifizierbare Verhaltensmodelle der visuellen Leistung, die leicht hervorzurufen sind, ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, die Funktion des Sehsystems bei Zebrafisch-Larven und -Adulten Verhaltensprüfungen zu bewerten, um entweder schnell Mutanten-Larven mit Defekten im Sehsystem zu identifizieren oder die Eigenschaften des Sehsystems von Wildtyp- mit solchen von Mutanten- oder morph-behandelten Tieren zu vergleichen. Dies wird erreicht, indem zunächst die Körperbewegungen des Versuchstieres eingeschränkt werden. Larven werden in Methylcellulose eingebettet, erwachsene Fische hingegen werden anästhesiert und in eine Fixiervorrichtung eingespannt.Als Nächstes wird das fixierte Tier in der Mitte eines trommelförmigen Bildschirms im Vizio-Tracker platziert. Vertikale schwarze und weiße Streifen werden mithilfe eines digitalen Lichtprojektors auf die Innenseite dieses Bildschirms projiziert. Die Augenpositionen werden anschließend automatisch aufgezeichnet und vom Softwarepaket Vizio Tracker analysiert, das zudem die Augenbewegungsgeschwindigkeiten in Echtzeit berechnet.Der letzte Schritt besteht darin, die gewonnenen Daten zu verarbeiten, die Augenbewegungen mit den Eigenschaften des visuellen Reizes in Beziehung zu setzen und für jede experimentelle Bedingung die durchschnittliche Augenbewegungsgeschwindigkeit sowie den Standardfehler zu berechnen. Obwohl diese Methode Einblicke in die Eigenschaften des visuellen Systems von Zebrafisch-Larven und -Adulten ermöglichen kann, ist sie auch auf andere Modellorganismen wie medica, kpi und praktisch jede andere kleine T-Art anwendbar. Die Idee zu dieser Methode kam mir erstmals, als wir die optokinetische Reaktion nutzten, um auf pflanzliche Larven zu testen, und uns schnell für Larven-Daten interessierten, die nicht vollständig blind, sondern vielmehr visuell beeinträchtigt waren.Solche Newton-Larven können Aspekte der visuellen Verarbeitung beeinflussen. Das System umfasst eine Fixiervorrichtung für kleine Fische, die unter einer hochwertigen Videokamera mit Zoomobjektiv positioniert sind. Der Fischbehälter ist von einem Trommelbildschirm umgeben, auf den computergenerierte Reizmuster projiziert werden.Augenbewegungen werden mithilfe der Kamera aufgezeichnet und in Echtzeit automatisch mit dem Softwarepaket Vizio Tracker analysiert. Um Körperbewegungen während der Aufnahme zu verhindern, werden Fischlarven im Alter von fünf Tagen nach der Befruchtung in 3 % Methylcellulose eingebettet, die auf 28 Grad Celsius erwärmt wurde. Die erwärmte Methylcellulose in eine 35-Millimeter-Zellkulturschale geben und anschließend die Larven mit einer Serumpipette mit großem Haken umsetzen.Mischen Sie die Larven in die Methylcellulose und verwenden Sie eine feine Nadel, um Luftblasen zu entfernen und die Larven zu positionieren; bis zu acht Larven können gleichzeitig für Experimente vorbereitet werden. Sobald die Larven fixiert sind, stellen Sie die Zellkulturschale in einen Halter für acht Schalen. Anschließend projizieren Sie die Stimulusstreifen auf den umgebenden Zylinder, um adulte Fische zu immobilisieren.Zunächst betäuben Sie die Fische kurz mit 300 Milligramm pro Liter MS 222 in einem separaten Becken. Sobald die Fische betäubt sind, setzen Sie sie in die Fixiervorrichtung, indem Sie den Fischkörper vorsichtig zwischen zwei Schwammstücke klemmen. Die Fixierung der Körperbewegungen erwachsener Fische ist der schwierigste Schritt dieses Verfahrens.Um die Einfügung in die Fixiervorrichtung zu erleichtern, stabilisieren Sie das Schwammgewebe mit zwei Kunststoffrohren. Sobald der Fisch fixiert ist, platzieren Sie die Vorrichtung in den Vizio-Tracker und lassen Sie den Fisch vor der Aufnahme eine bis zwei Minuten lang erholen. Um einen Reiz für die Augenbewegung bereitzustellen, projizieren Sie ein softwaregeneriertes Stimulusmuster, das aus vertikalen schwarzen und weißen Sinusgittern auf dem Trommelbildschirm besteht.Beleuchten Sie den Fisch mithilfe des im Vizio-Tracker enthaltenen Digital-Lichtprojektors von unten mit Infrarotlicht und nutzen Sie anschließend das Softwarepaket, um die Augenbewegungen als Reaktion auf das Stimulusmuster aufzuzeichnen. Bei larvalen Bumper-Mutanten ist die Linsengröße verkleinert und die Linse an einer ektopen Position lokalisiert, und diese morphologischen Veränderungen spiegeln sich in einer signifikanten Verringerung der Kontrastempfindlichkeit im Vergleich zum Wildtyp wider. Wie hier gezeigt, versagen Bumper-Mutanten zunehmend darin, die Augengeschwindigkeit anzupassen, wenn der Stimuluskontrast abnimmt.Außerdem zeigen Streifenstoßstangen-Mutanten im Vergleich zu Wildtyp-Geschwistern eine verminderte Sehschärfe, wenn die räumliche Frequenz des Reizes durch Verringerung der Reizbreite erhöht wird. Adulte Wildtyp-Zebrafische weisen eine deutliche Abnahme der Kontrastempfindlichkeit auf, wenn sie vor der Aufzeichnung 30 Minuten lang in steigenden Alkoholkonzentrationen gehalten werden. Eine ähnliche dosisabhängige Abnahme der Gesamtaugengeschwindigkeit wird über einen breiten Bereich räumlicher Frequenzen hinweg beobachtet, wenn die Fische mit steigenden Alkoholkonzentrationen behandelt wurden.Die Alkoholbehandlung reduziert auch dosisunabhängig die okulomotorische Leistung bei anspruchsvolleren Aufgaben, wie hier in Reaktion auf erhöhte Reizgeschwindigkeiten nach ihrer Entwicklung gezeigt. Diese Technik ebnete den Forschern auf dem Gebiet der Sehforschung den Weg, um Entwicklung und Funktion des visuellen Systems in Zebrastreifenfischen, medizinischen Goldfischen und anderen Modellorganismen unter Verwendung sowohl genetischer als auch pharmakologischer Modelle zu untersuchen.

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Eye Tracking ist seit langem verwendet, um Muster in den Blick typisch entwickelnden Individuen zu studieren, aber die jüngsten technologischen Fortschritte haben seine Verwendung mit klinischen Populationen, einschließlich Autismus, eher möglich gemacht. Während Eye-Tracking junge Kinder mit Autismus können Einblick in frühe Symptom Erscheinungsformen bieten, handelt es sich methodische Herausforderungen. Vorschläge für die Best Practices zur Verfügung.

Eye Tracking kleine Kinder mit Autismus

Es wird eine Methode beschrieben, um die Qualität der visuellen Informationsverarbeitung basierend auf reflexiven Augenbewegungen als Reaktion auf bestimmte visuelle Modalitäten zu quantifizieren. Reaktionszeiten und Fixationsausgabeparameter werden verwendet, um die Sehleistung bei Kindern mit und ohne Sehbehinderung ab einem Alter von 6 Monaten zu charakterisieren.

Eine Methode zur Quantifizierung von Visual Information Processing bei Kindern Eye-Tracking

Der vorliegende Artikel Bewertungen eine Eyetracking-Methodik für Studien über Sprachverständnis. Um verlässliche Daten zu erhalten, sind die wichtigsten Schritte des Protokolls einzuhalten. Dazu gehören die richtigen Aufbau des Eye Trackers (z.B., gute Qualität der Augen- und Kopfbewegungen Bilder) und genaue Kalibrierung.

Eyetracking während visuell liegt Sprachverständnis: Flexibilität und Einschränkungen bei der Aufdeckung visuellen Kontext Effekte

Die Methode wurde entwickelt, um die Rolle der Hemmung der Rückkehr (IOR) in regressive Augenbewegungen beim Lesen zu untersuchen. Der Schwerpunkt liegt auf der Unterscheidung zwischen Regressionen ausgelöst durch Verständnis Schwierigkeiten im Vergleich zu denen von okulomotorischen Fehler, einschließlich der Rolle des IOR auf zwei Arten von Regressionen ausgelöst.

Eye-Tracking, Verständnis und okulomotorischen-basierten Regressive Augenbewegungen beim Lesen zu unterscheiden

Ziel des Protokolls ist es, detailliert darzulegen, wie Videodaten für den Einsatz im Labor gesammelt werden können; Wie man die Daten der Teilnehmer, die sich die Daten ansehen, aufzeichnet und wie man den Inhalt der Videos, die sie mit Hilfe einer maschinellen Lerntechnik betrachten, effizient analysiert.

Die Kombination von Eye-Tracking-Daten mit einer Analyse von Video-Inhalten aus dem Free-Viewing eines Videos von einem Walk in einer urbanen Park-Umgebung

Die Verwendung multimodaler Sensoren ist ein vielversprechender Weg, um die Rolle sozialer Interaktionen in Bildungseinrichtungen zu verstehen. Dieses Papier beschreibt eine Methode zur Erfassung der visuellen Aufmerksamkeit von colocated Dyads mit mobilen Eye-Trackern.

Eine Methodik zur Erfassung der gemeinsamen visuellen Aufmerksamkeit mit mobilen Eye-Trackern

VisualEyes2020 (VE2020) ist eine benutzerdefinierte Skriptsprache, die visuelle Augenbewegungsreize darstellt, aufzeichnet und synchronisiert. VE2020 liefert Stimuli für konjugierte Augenbewegungen (Sakkaden und sanfte Verfolgung), diskonjugierte Augenbewegungen (Vergenz), Akkommodation und Kombinationen aus beidem. Zwei Analyseprogramme vereinheitlichen die Datenverarbeitung aus dem Eye-Tracking- und dem Unterkunftsaufzeichnungssystem.

Quantifizierung okulomotorischer Reaktionen und Akkommodation durch Instrumentierung und Analyse-Toolboxen

In diesem Artikel stellen wir eine neuartige automatisierte Methode zur Beurteilung der Sehschärfe bei Säuglingen und Kleinkindern mit Hilfe eines Eye-Tracking-Systems vor.

Ein automatisiertes Verfahren zur Beurteilung der Sehschärfe bei Säuglingen und Kleinkindern mit Hilfe eines Eye-Tracking-Systems

Wir beschreiben hier PyOKR, eine halbautomatische quantitative Analysemethode, die Augenbewegungen direkt misst, die sich aus visuellen Reaktionen auf zweidimensionale Bildbewegungen ergeben. Eine Python-basierte Benutzeroberfläche und ein Analysealgorithmus ermöglichen einen höheren Durchsatz und genauere quantitative Messungen von Eye-Tracking-Parametern als bisherige Methoden.

PyOKR: Eine halbautomatische Methode zur Quantifizierung der Fähigkeit zur Verfolgung optokinetischer Reflexe

Die Methodik untersuchte visuelle und vestibuläre Beiträge zur Blickstabilisierung während optokinetischer und Ganzkörperrotationen. Die Stimulation erfolgte durch visuelle, vestibuläre und visuovestibuläre Studien. Die Torsions-Augenbewegungsverstärkung und die Nystagmusfrequenzen dienten als Indikatoren für die subkortikale Weiterleitung sensorischer Bewegungsinformationen an die reflexive Hirnstammreaktion für jeden Versuch.

Verwendung von Eye-Tracking zur Beurteilung der relativen Bedeutung von visuellem und vestibulärem Input für die subkortikale Bewegungsverarbeitung in der Rollebene

Lernen Sie die automatisierte Analyse okulomotorischer Funktionen mit VisioTracker bei Zebrafisch-Larven und adulten Tieren. Diese Methode ermöglicht Hochdurchsatzstudien zur visuellen Entwicklung und Pharmakologie.

VisioTracker, eine innovative automatisierte Ansatz zur oculomotorius Analysis

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