Video-Okulographie in Mäuse

Video-EOG ist ein sehr quantitative Methode zur okularen motorischen Leistungsfähigkeit zu untersuchen sowie motorischen Lernens. Hier beschreiben wir, wie man Video-Okulographie bei Mäusen zu messen. Die Anwendung dieser Technik auf normalen, pharmakologisch behandelt oder gentechnisch veränderten Mäusen ist ein leistungsfähiges Werkzeug, um die Forschung zu Grunde liegenden Physiologie der motorischen Verhaltensweisen zu erforschen.

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist die Durchführung von Video o Ikonographie bei Mäusen. Dies wird erreicht, indem die Maus zunächst mit einer Sockelkonstruktion auf ihrem Schädel ausgestattet wird, die die Ruhigstellung ihres Kopfes in einem speziellen Kopf-Rückhaltesystem ermöglicht. Der zweite Schritt besteht darin, die Maus in das Video-Ocul-Setup zu platzieren und das Videopupillen-Tracking-System zu kalibrieren.

Als nächstes werden die Augenbewegungen aufgezeichnet, während das okulomotorische System mit einem großen Repertoire an vestibulären und optischen kinetischen Reizen aktiviert wird. Der letzte Schritt besteht darin, diese Augenbewegungen zu analysieren. Letztendlich kann die Video-O-Ikonographie an normalen, pharmakologisch behandelten oder genetisch veränderten Mäusen verwendet werden, um die Physiologie des motorischen Verhaltens zu erforschen.

Obwohl diese Methode Einblicke in das okuläre motorische System geben kann, kann sie auch zur Untersuchung von Krankheiten zerebellären vestibulären oder okulären Ursprungs angewendet werden, indem Mausmutanten verwendet werden, die menschliche Pathologien nachahmen. Um dieses Verfahren zu beginnen, betäuben Sie die Maus in einer Gaskammer mit einer Mischung aus isof, Fluor und Sauerstoff. Halten Sie dann die Anästhesie aufrecht, indem Sie das Gas durch eine Maske abgeben.

Verwenden Sie als Nächstes ein Heizkissen und einen analen Thermosensor, um die Körpertemperatur der Maus auf 37 Grad Celsius zu halten. Tragen Sie anschließend die Augensalbe auf, um die Augen vor dem Austrocknen zu schützen, rasieren Sie das dorsale Schädelfell und reinigen Sie das Operationsgebiet. Machen Sie anschließend einen Schnitt in der Mittellinie, um die dorsale Schädeloberfläche des Schädels freizulegen, reinigen und trocknen Sie die Oberfläche.

Tragen Sie dann einen Tropfen Phosphorsäure von bgma auf Lambda auf. Entfernen Sie nach 15 Sekunden die Ätzung, reinigen Sie dann die Schädeloberfläche mit Kochsalzlösung und trocknen Sie sie erneut. Tragen Sie einen Tropfen opti bond prime auf die Oberseite der geätzten Schädeloberfläche auf und luften Sie es aus.

30 Sekunden trocknen lassen. Geben Sie anschließend einen Tropfen opti bond Kleber auf die opti bond prime. Härten Sie es eine Minute lang mit UV-Licht aus.

Danach bedecken Sie die Klebeschicht mit einer dünnen Schicht Charisma-Komposit. Der Verbinder mit Magnet, Schraube, Loch und Befestigungsstellen ist in den Verbundwerkstoff eingebettet. Anschließend härtet das Komposit mit UV-Licht aus.

Tragen Sie bei Bedarf erneut zusätzliche Schichten Komposit auf und härten Sie diese mit Licht aus. Lassen Sie die Maus mindestens drei Tage nach der Operation genesen. Der nächste Schritt besteht darin, die Maus in den Rückhaltebügel zu legen und ihren Kopf mit dem Magneten an der Rückhaltemaschine zu befestigen und mit einer Schraube den Mauskopf und den Körperhalter auf einer XY-Plattform zu befestigen.

Platzieren Sie mit der XY-Plattform den Kopf der Maus über der Mitte des Drehtellers, sodass die Maus über die Tonhöhen-Ya- und Rollachsen bewegt werden kann. Platzieren Sie dann den Kopf in der richtigen Tonhöhe und dem richtigen Rollwinkel, indem Sie das Auge anhand des visuellen Bildes des Auges ausrichten, das vom Augenscan-System erzeugt wurde. Nun ist der Drehteller an einen AC-Servomotor angeschlossen.

Die Position des Plattentellers wird mit einem Potentiometer überwacht, das an der Achse des Plattentellers angebracht ist. Der Drehteller ist von einem zylindrischen Umlaufsieb mit zufälligem Punktmuster bedeckt, das ebenfalls mit einem AC-Servomotor ausgestattet ist. Die Position des zylindrischen Bildschirms wird durch ein Potentiometer überwacht, das an seiner Achse angebracht ist.

Der Bildschirm kann mit einer Halogenlampe beleuchtet werden. Die Bewegung des Plattenspielers und des umgebenden Bildschirms wird von einem Computer gesteuert, der mit einer Eingabe-Ausgabe-Schnittstelle verbunden ist. Die Positionssignale des Plattenspielers und des umgebenden Bildschirms werden durch eine Grenzfrequenz von 20 Hertz gefiltert, die von der Eingangs-/Ausgangsschnittstelle digitalisiert und auf diesem Computer gespeichert wird.

Das Auge der Maus wird von drei Infrarot-Strahlern beleuchtet. Zwei sind am Drehteller befestigt, der dritte ist an der Kamera befestigt. Dieser dritte Strahler erzeugt eine Referenz-Hornhautreflexion, die während des Kalibrierungsvorgangs und bei der Aufzeichnung der Augenbewegungen verwendet wird.

Eine Infrarot-CCD-Kamera, die mit einem Zoomobjektiv ausgestattet ist, ist an dem Drehteller befestigt und auf den Mauskopf fokussiert. In der Mitte des Plattentellers. Die Kamera kann entriegelt und um genau 20 Grad um die Drehtellerachse bewegt werden.

Während des Kalibriervorgangs. Das Videosignal wird dann von einem Eye-Tracking-System verarbeitet, das die Pupillen- und Referenzhornhautreflexion in horizontaler und vertikaler Richtung mit einer Abtastrate von 120 Hertz verfolgen kann. Dann werden die Referenz-Hornhaut-Referenzposition, die Pupillenposition und die Personengrößensignale von der Eingabe-Ausgabe-Schnittstelle digitalisiert und in derselben Datei wie die Tisch- und Umgebungsbildschirm-Positionssignale gespeichert, um die Augenbewegungen zu kalibrieren, die Kopfposition der Maus mit der Kamera so anzupassen, dass sich das Videobild der Pupille in der Mitte des Monitors befindet, und die Darstellung der Referenz-Hornhautreferenz befindet sich auf der vertikalen Mittellinie des Auges direkt über der Pupille.

Bewegen Sie die Kamera anschließend mehrmals um 20 Grad Spitze. Spitze um die vertikale Achse des Drehtellers. Verwenden Sie die Positionen der verfolgten Pupille und die Referenz-Hornhautreferenz, die in den Extrempositionen der Kamera aufgezeichnet wurden, um den Radius der Pupillendrehung zu berechnen.

Wiederholen Sie diese Schritte viele Male unter verschiedenen Beleuchtungsbedingungen, um das Verhältnis zwischen der Pupillengröße und der Pupillendrehung zu bestimmen. Erstellen Sie dann die Rotationskorrekturkurve einer Pupille. Berechnen Sie nun die Winkelposition des Auges, indem Sie die Referenzposition der Hornhaut, die Pupillenposition und die Pupillengröße messen.

Der Wert der Pupillendrehung kann aus der Rotationskorrekturkurve der Pupille extrahiert werden, und die Winkelposition des Auges kann mit der folgenden Formel berechnet werden. Hier wird das Augenbewegungsexperiment VVOR demonstriert. Konvertieren Sie nun die Augenpositionen, Tabellenpositionen und umgebenden Bildschirmpositionen in Winkelpositionen.

Differenzieren und filtern Sie anschließend die Winkelpositionen des Augentisches und des umgebenden Bildschirms mit einem Butterworth-Tiefpassfilter. Entfernen Sie bei einer Grenzfrequenz von 20 Hertz Sub den Secod aus dem Augengeschwindigkeitssignal mit einer Erkennungsschwelle von 40 Grad pro Sekunde. Mitteln Sie dann die Tabellen- und Augengeschwindigkeitssignale unter Verwendung jedes einzelnen Zyklus in der Studie und passen Sie die gemittelten Signale mit einer geeigneten Funktion an.

In der Regel wird eine sinusförmige Geschwindigkeitsstimulation verwendet und die durchschnittlichen Zyklen mit einer Vorzeichen- oder Kosinusfunktion versehen. Dieser Film zeigt, wie die Augenbewegungen durch die Drehung des umgebenden Bildschirms erzeugt werden, um einen optokinetischen Reflex zu erzeugen, der den umgebenden Bildschirm über einen Frequenzbereich von 0,2 bis einem Hertz mit einer Amplitude von 1,6 Grad dreht. Es zeigt sich, dass das optische kinetische System der Maus im Niederfrequenzbereich effizienter ist als im Hochfrequenzbereich.

Hier ist ein weiterer Film, der zeigt, wie die Augenbewegungen generiert werden. Durch Drehen der Maus im Dunkeln wird der vestibuläre Augenreflex ausgelöst und der Plattenteller über einen Frequenzbereich von 0,2 bis zu einem Hertz mit einer Amplitude von 1,6 Grad gedreht. Es hat sich gezeigt, dass das vestibuläre Okularsystem der Maus im Hochfrequenzbereich effizienter ist als im Niederfrequenzbereich.

Hier wird ein weiterer Film darüber gezeigt, wie die Augenbewegungen durch Drehen der Maus im Licht erzeugt werden, um einen visuell verstärkten vestibulären Augenreflex zu erzeugen, indem der Plattenteller über einen Frequenzbereich von 0,2 bis einem Hertz mit einer Amplitude von 1,6 Grad gedreht wird, während der umgebende Bildschirm gut ausgeleuchtet ist, dass die Maus effiziente kompensierende Augenbewegungen über den gesamten Frequenzbereich erzeugt. Und dieser Film zeigt, wie motorisches Lernen durch adaptive Erhöhung des vestibulären Augenreflexes erreicht wurde. Bei Verwendung eines phasenverschobenen Trainingsparadigmas erhöht das Drehen des Plattenspielers phasenverschoben mit dem umgebenden Bildschirm die VOR-Verstärkung dieser Maus.

Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man eine Videountersuchung bei Mäusen durchführt.