Cuantificación de la selectividad de las características visuales del reflejo optocinético en ratones

Summary

A continuación, describimos un protocolo estándar para cuantificar el reflejo optocinético. Combina la estimulación virtual de tambores y la video-oculografía, y por lo tanto permite una evaluación precisa de la selectividad de las características del comportamiento y su plasticidad adaptativa.

Abstract

El reflejo optocinético (OKR) es un movimiento ocular innato esencial que se desencadena por el movimiento global del entorno visual y sirve para estabilizar las imágenes de la retina. Debido a su importancia y robustez, el OKR se ha utilizado para estudiar el aprendizaje visomotor y para evaluar las funciones visuales de ratones con diferentes antecedentes genéticos, edades y tratamientos farmacológicos. Aquí, presentamos un procedimiento para evaluar las respuestas OKR de ratones con la cabeza fija con alta precisión. La fijación de la cabeza puede descartar la contribución de la estimulación vestibular a los movimientos oculares, lo que permite medir los movimientos oculares desencadenados solo por el movimiento visual. El OKR es provocado por un sistema de tambor virtual, en el que una rejilla vertical presentada en tres monitores de computadora se desplaza horizontalmente de manera oscilatoria o unidireccional a una velocidad constante. Con este sistema de realidad virtual, podemos cambiar sistemáticamente parámetros visuales como la frecuencia espacial, la frecuencia temporal/oscilación, el contraste, la luminancia y la dirección de las rejillas, y cuantificar las curvas de sintonización de la selectividad de las características visuales. La videooculografía infrarroja de alta velocidad garantiza una medición precisa de la trayectoria de los movimientos oculares. Los ojos de ratones individuales se calibran para brindar oportunidades para comparar los OKR entre animales de diferentes edades, géneros y antecedentes genéticos. El poder cuantitativo de esta técnica le permite detectar cambios en el OKR cuando este comportamiento se adapta plásticamente debido al envejecimiento, la experiencia sensorial o el aprendizaje motor; Por lo tanto, hace que esta técnica sea una valiosa adición al repertorio de herramientas utilizadas para investigar la plasticidad de los comportamientos oculares.

Introduction

En respuesta a los estímulos visuales del entorno, nuestros ojos se mueven para desplazar la mirada, estabilizar las imágenes de la retina, rastrear objetivos en movimiento o alinear las fóveas de dos ojos con objetivos situados a diferentes distancias del observador, que son vitales para una visión adecuada ^1,2. Las conductas oculomotoras han sido ampliamente utilizadas como modelos atractivos de integración sensoriomotora para comprender los circuitos neuronales en la salud y la enfermedad, al menos en parte debido a la simplicidad del sistema oculomotor³. Controlado por tres pares de....

Protocol

Todos los procedimientos experimentales realizados en este estudio fueron aprobados por el Comité Local de Cuidado de Animales de Ciencias Biológicas, de acuerdo con las pautas establecidas por el Comité de Cuidado de Animales de la Universidad de Toronto y el Consejo Canadiense de Cuidado de Animales.

1. Implantación de una barra de cabeza en la parte superior del cráneo

NOTA: Para evitar la contribución del comportamiento VOR a los movimientos oculares, la cabeza del ratón se inmoviliza durante la prueba OKR. Por lo tanto, se implanta quirúrgicamente una barra de cabeza en la parte superior del c....

Results

Con el procedimiento detallado anteriormente, evaluamos la dependencia del OKR de varias características visuales. Los seguimientos de ejemplo que se muestran aquí se derivaron utilizando los códigos de análisis proporcionados en el archivo de codificación suplementario 1, y el archivo sin procesar de seguimiento de ejemplo se puede encontrar en el archivo de codificación suplementaria 2. Cuando la rejilla del tambor se desvió en una trayectoria sinusoidal (0,4 Hz), el ojo del animal sig.......

Discussion

El método del ensayo de comportamiento OKR que se presenta aquí ofrece varias ventajas. En primer lugar, la estimulación visual generada por ordenador resuelve los problemas intrínsecos de los tambores físicos. Teniendo en cuenta el problema de que los tambores físicos no admiten el examen sistemático de la frecuencia espacial, la dirección o la sintonización del contraste⁸, el tambor virtual permite cambiar estos parámetros visuales ensayo por ensayo, lo que facilita un análisis sistemático y cua.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Etapa traslacional 2D	Thorlabs	XYT1
Resina acrílica	Lang Dental	B1356	Para fijar la placa de la cabeza en el cráneo y proteger el cráneo
Bupivacaína	STERIMAX	ST-BX223	Bupivacaína Inyección BP 0.5%. Anestesia local
Carprofeno	RIMADYL	8507-14-1	Analgesia
Aire comprimido	Dust-Off
Ungüento para los ojos	Alcon	Systane	Para mantener la humedad de los ojos
Tarjeta gráfica	NVIDIA	Geforce GTX 1650 o Quadro P620.	Para generar una sola pantalla entre tres monitores
Almohadilla térmica	Kent Scientific	HTP-1500	Para mantener la temperatura corporal
Cámara infrarroja (IR) de alta velocidad	Teledyne Dalsa	G3-GM12-M0640	Para registrar la rotación del ojo
LED IR	Digikey	PDI-E803-ND	Para la referencia CR y la iluminación del ojo
Espejo IR	Edmund optics	64-471	Para reflejar la imagen del ojo
Isoflurano	FRESENIUS KABI	CP0406V2
Labview	National instruments	versión 2014	ocular
Timbre lactato	BAXTER	JB2324	Suministro de agua y energía
Mezcla de lidocaína y epinefrina	Dentsply Sirona	82215-1	XYLOCAINE. Anestesia local
Luminancia Medidor	Konica Minolta	LS-150	para la calibración de monitores
Matlab	MathWorks	versión xxx	análisis de movimientos oculares
Meyhoefer Curette	World Precision Instruments	501773	Para raspar el cráneo y eliminar la fascia
Portaobjetos de calibración de microscopio	Amscope	MR095	para medir el aumento de Monitores de video-oculografía
	Acer	B247W	Estimulación visual
Filtro de densidad neutra	Filtros Lee	299	para generar estimulación visual escotópica
Gafas de visión	nocturna Alpha optics	AO-3277	para escotópico Fotodiodo OKR
	Digikey	TSL254-R-LF-ND	para sincronizar la estimulación visual y la video-oculografía
Clorhidrato de pilocarpina	Sigma-Aldrich	P6503
Poste	Thorlabs	TR1.5
Soporte de poste	Thorlabs	PH1
PsychoPy	versión de	software de código abierto	kit de herramientas de estimulación visual
Tijera	RWD	S12003-09	Para la eliminación de la piel
Superglue	Krazy Glue		Tipo: Todo uso. Para adherir la placa de la cabeza en el cráneo