Name: VisioTracker, une approche novatrice automatisé pour lanalyse oculomotrice (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-10-12T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 51 s
Description: Découvrez l'analyse oculomotrice automatisée avec VisioTracker pour évaluer la fonction visuelle chez les poissons-zèbres larvaires et adultes. Cette méthode permet d'identifier rapidement les défauts visuels et d'étudier les effets pharmacologiques sur le système visuel.

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1. L&#39;élevage de poissons Les embryons ont été conservés et élevés dans des conditions standard (Marque 2002) et mis en scène en fonction du développement de jours après la fécondation (dpf). Les adultes et les larves à 5 dpf été utilisé pour les mesures. 2. Procédure expérimentale <ol><li> Préparation d&#39;instrument </li></ol> Larves: Les larves de poissons ont été embarqués dans 3% préchauffé (28 ° C) de méthylcellulose pour empêcher les mouvements du corps. Les embryons ont été placés face dorsale dans la VisioTracker, face à l&#39;écran de projection. Les poissons adultes: poissons ont été brièvement anesthésiés dans 300 mg / l de MS-222, inséré dans le dispositif d&#39;immobilisation et placé dans le VisioTracker. Avant de mesures ont été initiées, ils ont été laissés au repos pendant 1-2 min. <ol start="2"><li> Génération de configurations de stimulus </li></ol> Configurations de stimulus consistant verticales en noir et blanc sinusoïdaux grilles tournantes autour du poisson ont été créésen utilisant le logiciel propriétaire. Ils pourraient être modulée par le logiciel en fonction de la forme d&#39;onde, le contraste, l&#39;intensité, la vitesse angulaire et la fréquence spatiale. Modèles ont été projetées sur l&#39;écran à l&#39;aide d&#39;un projecteur numérique de la lumière contenue dans le VisioTracker. La distance approximative entre l&#39;œil du poisson et l&#39;écran est de 4,5 cm, et la taille de projection sur écran 360 degrés à l&#39;horizontale était et 55 ° verticalement. Pour les larves de poissons, la direction de stimulation a été modifiée avec une fréquence de 0,33 Hz pour réduire la fréquence des saccades. Les poissons adultes ont été stimulées unidirectionnelle et que l&#39;oeil stimulé dans temporelle-à-nasale direction a été pris en considération, puisque la vitesse de l&#39;œil nez-à-temporelle est en général nettement plus bas et moins constante (voir Mueller et Neuhauss, 2010). <ol start="3"><li> Enregistrement des mouvements oculaires </li></ol> A l&#39;image de champ clair de la tête du poisson a été introduit dans une caméra vidéo infrarouge. Éclairage infrarouge de poissons a été effectuée from ci-dessous. La caméra enregistre des images à une cadence de 5 images / seconde (larves) ou 12,5 images / seconde (adultes), respectivement. Les images sont automatiquement traitées, corrigées et lissés pour la forme des yeux. L&#39;orientation des yeux par rapport à l&#39;axe horizontal est alors déterminée automatiquement et la vitesse de l&#39;œil a été calculée par le logiciel propriétaire. Petits mouvements du poisson ont été corrigées automatiquement par le logiciel. Tout d&#39;enregistrement et d&#39;analyse a été réalisée en temps réel. 3. Post-traitement des données expérimentales <ol><li> Mesures brutes de vitesses des yeux ont été filtrées pour saccades afin d&#39;extraire la phase lente de la vitesse. </li><li> Saccade-filtrés courbes de vélocité oculaires ont été lissées par une moyenne mobile avec une fenêtre glissante de 7 images. </li><li> La vitesse des yeux a été en moyenne sur des cadres avec des conditions identiques de relance. </li><li> Pour les larves de poissons, la vitesse de l&#39;œil a été en moyenne sur les deux yeux. </li></ol> 4. Les résultats représentatifs: <p class = &quot;jove_content&quot;&gt; Afin d&#39;évaluer les capacités de l&#39;VisioTracker pour le poisson larvaire et adulte, des expériences ont été réalisées avec embryons de poisson zèbre à 5 dpf, et le poisson zèbre adulte. Pour le poisson-zèbre larvaire, le mutant pare-chocs a été choisi. Dans ce mutant, les cellules épithéliales hyperproliferate lentille, ce qui conduit à la taille réduite de lentille et l&#39;emplacement de la lentille ectopique. Ces altérations morphologiques se traduisent par une réduction significative de la sensibilité au contraste et l&#39;acuité visuelle (Schönthaler et al., 2010). La figure 1 montre la différence de sensibilité au contraste des mutants pare-chocs contre de type sauvage frères et sœurs. Mutants pare-chocs de plus en plus ne parviennent pas à régler la vitesse de l&#39;œil avec la diminution de contraste de relance. Par analogie, lorsque la fréquence de stimulation est augmentée spatiale, c&#39;est à dire la largeur de bande de stimulation est réduite, de même pour voiture mutants démontrent baisse de l&#39;acuité visuelle (Fig. 2) La dépendance de l&#39;adulte poisson zèbre visuaperformances l sur les conditions environnementales a été étudiée en soumettant le poisson à diverses concentrations d&#39;alcool dans leur réservoir d&#39;eau pendant 30 minutes, puis mesurer la réponse optocinétique dans des conditions différentes de relance. Le poisson zèbre adulte montrent une réduction marquée de la sensibilité au contraste lorsqu&#39;elles sont maintenues à des concentrations croissantes d&#39;alcool (Fig. 3). Une même dose-dépendante de réduction de la vitesse de l&#39;œil d&#39;ensemble sur une large plage de fréquences spatiales pu être observé lorsque les poissons ont été traitées avec des concentrations croissantes d&#39;alcool (Fig. 4). Traitement de l&#39;alcoolisme en outre dépendante de la dose réduit les performances oculomotrices à des tâches plus exigeantes comme l&#39;illustre par des vitesses accrues de relance (Fig. 5). <img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/3556/3556fig1.jpg" /> Figure 1. Vitesse Zebrafish yeux des larves dépend Contrairement stimulus. 10 et 10 mutants pare-chocs de type sauvage frères et sœurs ont été analysés à 5 dpf s dans diverses<html> conditions timulus contraste bande. Le graphique montre que la vitesse moyenne des yeux ± 1 écart-type. <img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/3556/3556fig2.jpg" /> Figure 2. Zebrafish oeil larvaire vitesse dépend de la fréquence spatiale. 10 et 10 mutants pare-chocs de type sauvage frères et sœurs ont été soumis à différentes largeurs de bande de relance à 5 dpf et analysé comme décrit. Le graphique montre que la vitesse moyenne des yeux ± 1 écart-type. <img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/3556/3556fig3.jpg" /> Figure 3. Zebrafish spectacle pour adultes dépendant de la concentration d&#39;alcool dans la réduction de la sensibilité au contraste. Adult poisson zèbre ont été maintenus à des concentrations variables d&#39;alcool comme il est indiqué pendant 30 minutes et analysées dans des conditions différentes de relance de contraste bande. Le graphique montre la vitesse moyenne temporelle oeil-à-nasal ± 1 SEM de 9 poissons par groupe (à l&#39;exception du groupe témoin: n = 11). e 4 &quot;src =&quot; / files/ftp_upload/3556/3556fig4.jpg &quot;/&gt; Figure 4. Zebrafish spectacle pour adultes dépendant de la concentration d&#39;alcool dans le mouvement des yeux réduction globale sur une large gamme de largeur de bande de relance. Adult poisson zèbre ont été maintenus à des concentrations variables d&#39;alcool comme il est indiqué pendant 30 minutes et analysées dans des conditions différentes de relance largeur de bande. Le graphique montre la vitesse moyenne temporelle oeil-à-nasal ± 1 SEM de 9 poissons par groupe (à l&#39;exception du groupe témoin: n = 11). <img alt="Figure 5" src="/files/ftp_upload/3556/3556fig5.jpg" /> Figure 5. Adultes montrent l&#39;alcool Zebrafish dépendante de la concentration réduction des mouvements oculaires globale sur une large plage de vitesses de relance. Adult poisson zèbre ont été maintenus à des concentrations variables d&#39;alcool comme il est indiqué pendant 30 minutes et analysés sous différentes conditions de vitesse de relance. Le graphique montre la vitesse moyenne temporelle oeil-à-nasal ± 1 SEM de 9 poissons par groupe (à l&#39;exception du groupe de contrôle: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>
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<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>
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<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 et Holger D. Russig sont des employés de TSE Systems GmbH qui produit le système de suivi des performances visuelles utilisées dans cet article. La production de cet article a été parrainé par le TSE Systems GmbH. Stephan FC Neuhuass est un employé de l&#39;Université de Zurich qui reçoit une rémunération par les systèmes de l&#39;EST pour chaque système vendu.

L&#39;importance de l&#39;OKR pour l&#39;étude de la fonction visuelle a été reconnu dans la communauté scientifique pour une longue période (de Pâques et de Nicola 1996, 1997), et tente de quantifier réellement le paradigme ont bien commencé il ya une décennie. Pâques et Nicola (1996) a développé un système motorisé avec tambours rotatifs rayés, où l&#39;enregistrement vidéo des mouvements oculaires ont été analysées manuellement. Ce système a souffert de l&#39;absence d&#39;immobilisation de l&#39;embryon de poisson, qui a nécessité un repositionnement manuel fréquent, et peut détecter les mouvements de poursuite des yeux qu&#39;avec grande difficulté. Un pas en avant a été l&#39;utilisation d&#39;un tambour vidéoprojetée rayé pour permettre plus de présentation informatique stimulus variable générée (Roeser &amp; Baier, 2003;. Rinner et al, 2005a). La essentiellement manuel, cadre-par-cadre analyse des enregistrements sur bande vidéo s&#39;est avérée extrêmement laborieux, et, dans une certaine mesure, entravé par l&#39;observateur biais (Beck et al.,2004). Analyse en temps réel a été proposé pour permettre l&#39;utilisation de mécanismes d&#39;apprentissage du comportement de rétroaction (Major et al., 2004). L&#39;utilisation de l&#39;éclairage infrarouge et la fréquence des stimuli contrôlés par rotation a été mis au point par Beck et al. (2004). Cependant, le système décrit il n&#39;a été utilisé que pour les larves, et l&#39;analyse a été réalisée hors ligne. En outre, la VisioTracker permet un contrôle total sur les stimuli, y compris changer le stimulus au cours de l&#39;expérience, ce qui permet une plus grande souplesse et une influence sur le déroulement spontané de l&#39;expérience. En outre, la création de relance numérique utilisé par le VisioTracker surmonté les problèmes mentionnés plus haut avec une accélération de la masse inerte d&#39;un tambour de relance rayé (Beck et al., 2004). Retenue par les larves de la méthylcellulose n&#39;interfère pas significativement avec le mouvement des yeux et de ne pas avoir d&#39;effets à long terme sur le bien-être du poisson zèbre. Les larves de poissons ont été avec succèsmaintenu intégré dans de la méthylcellulose pendant plusieurs jours, jusqu&#39;à ce que l&#39;apport d&#39;oxygène par la peau devient insuffisante pour la demande augmente avec l&#39;âge (Qian et al., 2005). La méthode retenue poissons adultes est tout aussi facile sur l&#39;animal. La courte durée de l&#39;expérience, couplée avec la possibilité d&#39;échanger rapidement l&#39;animal d&#39;essai pour une autre, ajoute encore aux aspects positifs de protection des animaux du système. Depuis les branchies sont continuellement rincé par l&#39;eau, il est commode de pointe de l&#39;eau avec un produit chimique de choix pour étudier son effet sur les mouvements des yeux et de la performance visuelle. De même, une expérience de wash-out peuvent être ajoutés sans avoir besoin de manipuler l&#39;animal entre les expériences. Bruit de pixel dans l&#39;image vidéo a été minimisée par lissage des algorithmes du logiciel VisioTracker exclusive, ce qui permet des mesures très précises de la position des yeux et de la vitesse angulaire. En outre, afin de faciliter statistiqueanalyse, le logiciel filtre sur les mouvements saccadés qui se produisent à une vitesse fixe et ne contribuent pas à l&#39;état d&#39;expérimentation. Une moyenne des courbes de vélocité plus de 7 images vidéo faciliter une analyse ultérieure. Le VisioTracker ouvre une nouvelle dimension pour de nombreux domaines de recherche variés. Le système et ses prédécesseurs ont déjà été utilisées avec succès pour quantifier la performance visuelle chez les larves de poisson zèbre, en utilisant des paramètres tels que l&#39;acuité visuelle, sensibilité au contraste et adaptation à la lumière (Rinner et al., 2005a, Schönthaler et al., 2010), pour l&#39;analyse fonctionnelle des cônes photorécepteurs après manipulation des membres de la cascade de transduction visuelle (p. ex Rinner et al, 2005b, Renninger et al, 2011.)., ou l&#39;analyse des défauts visuels chez les larves de poisson zèbre mutant (par exemple Schönthaler et al, 2005, 2008;. Bahadori et al., 2006). L&#39;interdépendance de la maturation morphologique et fonctionnelle du système visuela été étudiée par des mesures OKR de montrer que l&#39;acuité visuelle est principalement, mais pas tout à fait limitée par l&#39;espacement des photorécepteurs au stade larvaire (Haug et al., 2010). Le VisioTracker convient aussi bien pour analyser la fonction visuelle chez le poisson zèbre adultes et d&#39;autres semblables espèces de poissons de taille moyenne (Mueller et Neuhauss (2010), le présent rapport). Il est également envisageable d&#39;utiliser le système de recherche dans des domaines tels que la toxicologie ou de pharmacologie dans lequel les substances à analyser peut être ajouté à l&#39;écoulement de l&#39;eau autour des branchies des poissons adultes. En outre, la polyvalence de VisioTracker permet des analyses plus approfondies, par exemple des ontogenetics de la fonction visuelle, la fonction des circuits neuronaux et le développement, ou sensori-moteur de commande (voir la revue dans Huang &amp; Neuhauss, 2008).

<table border="1"><tbody><tr><th> Nom du réactif </th><th> Entreprise </th><th> Numéro de catalogue </th></tr><tr><td> Méthylcellulose </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> M0387 </td></tr><tr><td> Ethyl 3-aminobenzoate méthanesulfonate (MS-222) </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> E10521 </td></tr><tr><td> Boîte de 35 mm de culture cellulaire </td><td> Corning </td><td> 430165 </td></tr><tr><td> Sérum pipette </td><td> Greiner Bio-One </td><td> 612 361 </td></tr><tr><td> VisioTracker </td><td> Systèmes TSE </td><td> 302060 </td></tr></tbody></table>

visiotracker, une approche novatrice automatisé pour l&#39;analyse oculomotrice

VisioTracker, an Innovative Automated Approach to Oculomotor Analysis

Les enquêtes sur le développement du système visuel et la fonction nécessite quantifiables modèles comportementaux de performances visuelles qui sont faciles à obtenir, robuste et simple à manipuler. Un modèle approprié a été trouvé dans la réponse optocinétique (OKR), un comportement réflexif présente chez tous les vertébrés en raison de sa valeur de sélection de haut. L&#39;OKR implique lents stimulus suivantes mouvements des yeux alternaient avec des saccades rapides rappel. La mesure de ce comportement est facilement réalisée chez les larves de poisson zèbre, en raison de sa précocité et stable (entièrement développée après 96 heures après la fécondation (hpf)), et bénéficiant d&#39;une connaissance approfondie sur le poisson zèbre génétique, depuis des décennies l&#39;un des modèle favorisée organismes dans ce domaine. En attendant l&#39;analyse des mécanismes similaires dans les poissons adultes a gagné en importance, en particulier pour des applications pharmacologiques et toxicologiques. Nous décrivons ici VisioTracker, un système entièrement automatisé, à haut throughpusystème de t pour l&#39;analyse quantitative de la performance visuelle. Le système est basé sur des recherches effectuées dans le groupe du Prof Stephan Neuhauss et a été re-conçu par les systèmes EST. Il se compose d&#39;un dispositif de blocage pour les petits poissons surveillée par une caméra vidéo de haute qualité équipé d&#39;un objectif zoom haute résolution. Le récipient de poisson est entouré d&#39;un tamis à tambour, sur lequel configurations de stimulus générés par ordinateur peut être projetée. Les mouvements oculaires sont enregistrées et analysées automatiquement par le logiciel VisioTracker en temps réel. L&#39;analyse des données permet la reconnaissance immédiate des paramètres tels que la durée de la phase lente et rapide, la fréquence du cycle de mouvement, lent-phase et de gain, l&#39;acuité visuelle et la sensibilité au contraste. Des résultats typiques permettent par exemple l&#39;identification rapide des mutants du système visuel qui ne présentent aucune altération apparente dans la morphologie de type sauvage, ou la détermination des effets quantitatifs de la pharmacologiques ou toxiques et mutagènesagents sur les performances du système visuel.

Le VisioTracker est un système automatisé pour l&#39;analyse quantitative de la performance visuelle des poissons adultes et des larves petit basée sur l&#39;enregistrement des mouvements oculaires. Il dispose d&#39;un contrôle total sur les propriétés de stimulation visuelle et analyse en temps réel, ce qui permet à haut débit recherches dans des domaines tels que le développement du système visuel et de la fonction, de la pharmacologie, des études de circuits neuronaux et de l&#39;intégration sensori-motrice.

VisioTracker, une approche novatrice automatisé pour l&#39;analyse oculomotrice

Les recherches sur le développement et le fonctionnement du système visuel nécessitent des modèles comportementaux quantifiables de la performance visuelle, faciles à susciter, ...

L'objectif général de cette procédure est d'évaluer comportementalement la fonction du système visuel chez les larves et les adultes de poisson zèbre afin d'identifier rapidement les larves mutantes présentant des anomalies du système visuel ou de comparer les propriétés du système visuel entre des animaux de type sauvage, mutantes ou traités par morpholino. Ceci est réalisé en restreignant d'abord les mouvements corporels de l'animal expérimental. Les larves sont incluses dans de la méthylcellulose et les poissons adultes sont anesthésiés puis placés dans un dispositif d'immobilisation.Placez ensuite l'animal immobilisé dans le Vizio Tracker au centre d'un écran en forme de tambour. Des rayures verticales noires et blanches sont projetées sur l'intérieur de cet écran à l'aide d'un projecteur numérique. Les positions oculaires sont alors enregistrées et analysées automatiquement par le logiciel Vizio Tracker, qui calcule également les vitesses oculaires en temps réel.La dernière étape consiste à traiter les données obtenues, à relier les vitesses oculaires aux propriétés du stimulus visuel et à calculer la vitesse oculaire moyenne ainsi que l'erreur standard pour chaque condition expérimentale. Bien que cette méthode puisse fournir des informations sur les propriétés du système visuel des poissons-zèbres larvaires et adultes, elle peut également être appliquée à d'autres organismes modèles tels que medica, kpi, et pratiquement n'importe quelle autre petite espèce de T. J'ai eu pour la première fois l'idée de cette méthode lorsque nous avons utilisé la réponse optocinétique pour dépister des larves de plantes et que nous nous sommes rapidement intéressés aux données des larves, non pas complètement aveugles, mais plutôt déficientes visuellement.De telles larves de Newton pourraient affecter certains aspects du traitement visuel. Le système comprend un dispositif d'immobilisation pour de petits poissons placés sous une caméra vidéo de haute qualité, équipée d'un objectif zoom. Le récipient contenant le poisson est entouré d'un écran cylindrique sur lequel sont projetés des motifs de stimulation générés par ordinateur.Les mouvements oculaires sont enregistrés à l’aide de la caméra et analysés automatiquement en temps réel par le logiciel Vizio Tracker. Afin d’empêcher les mouvements du corps pendant l’enregistrement, immobilisez les larves de poisson âgées de cinq jours après fécondation dans du méthylcellulose à 3 % préalablement chauffé à 28 degrés Celsius. Versez le méthylcellulose tiède dans une boîte de culture cellulaire de 35 millimètres, puis transférez les larves à l’aide d’une pipette à sérum munie d’un gros crocheton.Mélangez les larves avec la méthylcellulose, puis utilisez une petite aiguille pour éliminer les bulles d'air et positionner les larves ; jusqu'à huit larves peuvent être préparées simultanément pour les expériences. Une fois les larves immobilisées, placez la boîte de culture cellulaire dans un support conçu pour huit boîtes. Ensuite, commencez à projeter les bandes de stimulus sur le tambour environnant afin d'immobiliser les poissons adultes.Tout d'abord, anesthésiez-les brièvement avec du MS 222 à 300 milligrammes par litre dans un réservoir séparé. Une fois anesthésiés, insérez les poissons dans le dispositif de mobilisation en serrant délicatement le corps du poisson entre deux morceaux d'éponge de manière appropriée. La contention des mouvements corporels des poissons adultes constitue l'étape la plus difficile de cette procédure.Pour faciliter l'insertion dans le dispositif d'immobilisation, stabilisez l'éponge à l'aide de deux tubes en plastique rigides. Une fois le poisson immobilisé, placez le dispositif dans le traqueur Vizio et laissez le poisson se remettre pendant une à deux minutes avant l'enregistrement. Pour fournir un stimulus provoquant des mouvements oculaires, projetez un motif de stimulus généré par logiciel, constitué de sinusoïdes verticales noires et blanches, sur l'écran cylindrique.À l'aide du projecteur lumineux numérique intégré au système de suivi Vizio, éclairez le poisson par en dessous avec une lumière infrarouge, puis utilisez le logiciel pour enregistrer les mouvements oculaires en réponse au motif de stimulus. Les larves mutantes bumper présentent une taille de cristallin réduite ainsi qu'une localisation ectopique du cristallin, et ces altérations morphologiques se traduisent par une réduction significative de la sensibilité au contraste par rapport au type sauvage. Comme illustré ici, les mutants bumper échouent de plus en plus à ajuster la vitesse oculaire lorsque le contraste du stimulus diminue.En outre, lorsque la fréquence spatiale du stimulus augmente par réduction de la largeur du stimulus, les mutants « stripe bumper » montrent également une acuité visuelle réduite par rapport aux embryons sauvages témoins. Les zebrafish adultes de type sauvage présentent une diminution marquée de la sensibilité au contraste lorsqu'ils sont maintenus en présence de concentrations croissantes d'alcool pendant 30 minutes avant l'enregistrement. Une réduction similaire, dépendante de la dose, de la vitesse oculaire globale est observée sur une large gamme de fréquences spatiales lorsque les poissons sont traités avec des concentrations croissantes d'alcool.Le traitement à l'alcool réduit également de manière indépendante la performance oculomotrice lors de tâches plus exigeantes, comme le montre ici la réponse à une augmentation de la vitesse du stimulus après son développement. Cette technique a permis aux chercheurs dans le domaine de la recherche sur la vision d'étudier le développement et le fonctionnement du système visuel chez le poisson zèbre, le goldfish médical et d'autres organismes modèles, en utilisant à la fois des modèles génétiques et pharmacologiques.

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