שיטת הבדיקה ההתנהגותית ניסטגמוס אופטוקינטית (OKN) משמשת להערכת חדות הראייה במכרסמים. כאן מודגמת שיטה פשוטה שניתן להגדיר בקלות במעבדות מחקר להערכה אמינה של תפקוד הראייה בחולדות רגילות וניסיוניות כאחד.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
שיטת הבדיקה ההתנהגותית ניסטגמוס אופטוקינטית (OKN) משמשת להערכת חדות הראייה במכרסמים. כאן מודגמת שיטה פשוטה שניתן להגדיר בקלות במעבדות מחקר להערכה אמינה של תפקוד הראייה בחולדות רגילות וניסיוניות כאחד.
ניסטגמוס אופטוקינטי (OKN) היא תנועת עיניים רפלקסיבית המופעלת על ידי תנועה של גירויים חזותיים בשדה הראייה. תנועת מעקב הראש הקשורה ל-OKN משמשת בדרך כלל כמדד לתפקוד הראייה במכרסמים. כדי לתעד תגובות OKN בחולדות רגילות וניסיוניות, פותח מכשיר פשוט וזול. הגדרה זו משתמשת בשני מסכי טאבלט כדי להציג את הגירוי החזותי של OKN המורכב מפסים שחורים ולבנים בעלי ניגודיות גבוהה שנוצרו באמצעות יישום האינטרנט OKN Stripes Visualization, תוכנה זמינה בחינם. החולדה ממוקמת בתוך מחזיק פרספקס שקוף המגביל את התנועה כך שראש החולדה פונה ברציפות למסך התצוגה OKN. ניתן לשנות את מיקום מחזיק החולדה כדי להתאים את המרחק בין החולדה למסך התצוגה. מיקרו-מצלמה הממוקמת מעל מחזיק החולדה משמשת להקלטת הפעילויות החזותיות של החולדה. ניתן להשתמש בהקלטות אלה להערכות כמותיות. בהתבסס על נוכחות או היעדר מעקב ראש ברור, ניתן לקבוע את תגובות ה-OKN בתדרים מרחביים שונים. הנתונים שנאספו מדגימים טכניקה חדשה למדידה אמינה של חדות הראייה בחולדות נורמליות ומנוונות רשתית.
כאשר העין נחשפת לתנועה חזותית מתמשכת בשדה מלא, דפוס מובהק של מעקב אחר תנועות עיניים מהירות וחלקות ותנועות ראש בתאוצה נמוכה מופיע בכיוון התנועה החזותית, הנקרא ניסטגמוס אופטוקינטי (OKN)1,2. המסלול הנוירולוגי של OKN עובר מהרשתית לגוף הגניקולט הרוחבי, האונה העורפית ופקק המוח הקטן ומתחבר לנוירונים המוטוריים של העין3. נזק עצבי בכל מקום לאורך מסלולים עצביים אלה עלול להוביל לשינויים בתגובות OKN. תגובת OKN משמשת ככלי להערכת סימטריה מוחית, עיוורון פסיכוגני וחדות ראייה בחולים אנושיים 4,5. חדות הראייה מוערכת על ידי כימות תגובות תפקודיות, שיכולות להיות חלק בלתי נפרד בקביעת הצלחת הטיפולים והניסויים המתמקדים בשיקום הראייה שאבדה עקב מחלות ניווניות 3,6,7. בבעלי חיים, ניתן להשתמש בתגובות OKN כדי להעריך במדויק את חדות הראייה, מה שמספק לחוקרים את היכולת לאסוף נתונים כמותיים ואיכותיים לגבי תפקוד הראייה. במכרסמים ניתן למדוד את חדות הראייה של העין השמאלית והימנית באופן עצמאי על סמך כיוון הסיבוב של הפסים הן בכיוון השעון והן נגד כיוון השעון8. תנועה זו נגד כיוון השעון ועם כיוון השעון חושפת כל עין לתנועה אף-טמפורלית (N-T) או טמפו-אף(T-N) 9, בהתאמה. גירוי ה-T-N מביא לתגובה גבוהה משמעותית בהשוואה לגירוי N-T מכיוון שמכרסמים רגישים יותר לסכנות המגיעות מאחור או מהצד.
בעבר, תפקוד הראייה בחולדות מעבדה רגילות ובחולדות מנוונות ברשתית נבדק באמצעות שיטות בדיקה שונות של OKN 6,10,11,12,13. עם זאת, שונות מסוימת בציוני חדות הראייה נצפות בין מחקרים שונים, כולל הנתונים המוצגים במחקר הנוכחי. ניתן לייחס שונות זו בעיקר להבדלים במערך הבדיקה בו נעשה שימוש. הבדלים בגודל זירת הבדיקה ובסוג הגירויים החזותיים של OKN בשימוש 6,10 יכולים להיות הגורמים העיקריים. הגירויים ששימשו בניסויים אלה כוללים סורגי גלי סינוס להופעת גליל וירטואלי14, גלילים מסתובבים מתחלפים15 ופסים בעלי ניגודיות גבוהה (שחור ולבן) המוצגים על ארבעה צגי מחשב10. המגבלות העיקריות הקשורות למכשירי ושיטות הבדיקה הללו של OKN כוללות את הגודל הגדול של הציוד, תנועת בעלי החיים בזירת הניסוי ושכיחות תכופה של נפילת בעל חיים מפלטפורמת הבדיקה 7,11,12.
כדי למזער את המגבלות הנ"ל, פותח מנגנון חדש לבדיקת OKN בחולדות. מכשיר זה הוא זול יחסית, הוכח כיעיל, קל לתפעול ומאפשר הערכה של תפקוד הראייה (איור 1). המכשיר משתמש בשני מסכי טאבלט כדי להציג את הגירויים החזותיים OKN (תוכנת הדמיה) בתדרים מרחביים שונים. מיקרו-מצלמה משמשת לתיעוד פעילויות החיה במהלך הבדיקה לניתוח מאוחר יותר של הנתונים. במטרה ליצור מכשיר OKN קל להתקנה במעבדות מחקר, הגדרה חדשה זו מתארת שינויים קריטיים במנגנון הבדיקה הקיים של OKN. גירוי ה-OKN המשמש כאן מורכב מפסים שחורים ולבנים בתדרים מרחביים שונים וכיווני סיבוב שונים (משמאל לימין או מימין לשמאל). המרכיב העיקרי של מכשיר הבדיקה OKN כולל שני מסכי טאבלט עם מסך מגע (7.9 אינץ') המשמשים להצגת גירוי OKN (איור 2). שני מחזיקים מתכווננים משמשים להחזקת מסכי הטאבלט במיקום הרצוי. המחזיקים מחוברים היטב לקצה שולחן הליכים המאפשר התאמת גובהו וזוויתו. החולדות מונחות במחזיק חולדות הפונה למסכי התצוגה. מחזיקי החולדות עשויים צינור פלסטיק שקוף (פולימתיל מתאקרילט). המחזיק מחובר לכן ולמעמד מתכת כדי להבטיח מיקום יציב על שולחן ההליכים. גודל צינורות האחיזה נע בין 4 ל-6 אינץ' אורך וקוטר 2.5 עד 3 אינץ', תלוי בגודל החולדות המשמשות. המרחק בין החולדה למסך התצוגה מותאם על ידי שינוי המיקום של מחזיק החולדה. מחזיק החולדה מסייע בשמירה על חשיפה רציפה של ראש החולדה לעבר מסכי התצוגה ומפחית את תנועותיה במהלך הבדיקה. מיקרו-מצלמה משמשת להקלטת תגובות מעקב הראש. החסרונות של הגדרה חדשה זו כוללים קצבי רענון שונים למסך ואפשרות לאשליות אופטיות בעת שימוש בפסים צרים. עם זאת, ניתן להתייחס לבעיות אלה כבעיות נפוצות הקשורות להגדרת OKN מבוססת מחשב. בנוסף לבעיות לעיל, בהגדרה הנוכחית, חולדות אינן נבדקות באמצעות גליל וירטואלי14 המשפיע על תגובת OKN האופטימלית. החידוש בשיטה זו טמון בטכניקה ובמנגנון שבהם משתמשים בשיטה. ניתן להגדיר טכניקה זו בקלות במעבדות מחקר למדידת חדות ראייה אמינה במכרסמים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל ההליכים בבעלי חיים בוצעו בהתאם להנחיות הניסוי שאושרו על ידי הרשויות האזוריות והתקבלו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים (IACUC) באוניברסיטת דרום קליפורניה (USC), ותואמות את הצהרת האגודה לחקר הראייה והעיניים (ARVO) לשימוש בבעלי חיים במחקר עיניים וראייה וההנחיה האירופית 2010/63/EU בנושא הגנה על בעלי חיים המשמשים למטרות מדעיות.
הערה: החולדות ששימשו במחקר זה הן חולדות מנוונות רשתית פיגמנטיות (RCS) וחולדות Long Evans (LE). איור 3 מציג איור סכמטי המציג שלבים שונים של בדיקה וניתוח OKN.
1. נהלים
2. ניתוח נתונים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בדיקת OKN בוצעה באמצעות חולדות מנוונות רשתית (RD) של הקולג' המלכותי למנתחים (RCS) וחולדות לונג אוונס (LE) רגילות תואמות גיל. חולדות LE (n = 4), שימשו לקביעת נתוני הבסיס לקביעת ציוני חדות הראייה בחולדות רגילות באמצעות ההגדרה החדשה. הניתוח הסטטיסטי בוצע באמצעות מיקרוסופט אקסל (ממוצע ± סטיית תקן). חולדות LE הפגינו מעקב ראש חזק בתדרים מרחביים מ-0.15 c/d עד 0.33 c/d. כדי להעריך את האמינות והיעילות של מכשיר OKN החדש במדידת חדות הראייה בחולדות RD, בוצעו בדיקות באמצעות חולדות RCS (n = 9) בחמש נקודות זמן שונות בין הגילאים שלאחר ה...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
OKN היא תנועת שן מסור רפלקסיבית של העיניים בתגובה לגירוי נסחף, המשמש ככלי להערכת חדות הראייה אצל נבדקים אנושיים3. בבעלי חיים, כולל פרימטים ומכרסמים, בדיקת OKN משמשת כמדידה כמותית של תפקוד הראייה. המחקר הנוכחי מתאר מכשיר OKN חדשני וזול שניתן להקים בקלות במעבדות מחקר לבדיקת התנהגות OKN בחולדות. הערכות OKN במכרסמים בוצעו בגישות שונות. בעבר נעשה שימוש בתוף OKN להחלפה המחובר למנוע לסיבוב הסורגים6. לאחרונה, נעשה שימוש בבדיקות OKN באמצעות מסכי מחש...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין ניגודי אינטרסים לדווח.
מחקר זה נתמך על ידי מענקי CIRM (המכון לרפואה רגנרטיבית של קליפורניה) (DISC1-09912 PI- Thomas, DR3-07438- PI- Humayun), מענק בלתי מוגבל למחלקת העיניים ממחקר למניעת עיוורון, ניו יורק, ניו יורק, ותמיכה מקרן Bright Focus (M2016186, Thomas, PI). המחקר המדווח בפרסום זה נתמך על ידי מכון העיניים הלאומי של המכונים הלאומיים לבריאות תחת פרס מספר P30EY029220.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| iPad Mini | Apple | A1489 | שני iPad Minis משמשים להצגת תוכנת ההדמיה OKN Stripes. |
| חיבור מיקרו-מצלמה/מיקרו-מצלמה | Lanon | B097H6WWDS | המיקרו-מצלמה משמשת להקלטת הניסוי. חיבור המיקרו-מצלמה מתחבר לשולחן ומחזיק את המצלמה מול החולדה. תגובות מעקב הראש נרשמות ומוערכות במרחקים, תדרים מרחביים וכיוונים משתנים. |
| צינור פרספקס/מחזיק חולדה | האקריליק הטוב ביותר | B07KMF31MC | צינור הפרספקס משמש לריסון החולדה, כשראשה חשוף, למשך הניסוי. הצינור מחובר לחיבור צינור פרספקס אנכי אחר כדי לייצב את מחזיק החולדה במהלך הניסוי. המנגנון כולו תוכנן ונבנה במעבדה. |
| חיבור צינור פרספקס | האקריליק הטוב ביותר | B07KMF31MC | חיבור זה מחזיק את מחזיק החולדה מול מסכי האייפד, ומאפשר לתפעל את המרחק בין החולדה לאייפד. |
| מחזיקי מסך | Kabcon | B08JLRPKQ1 | שני מחזיקי מסך משמשים להחזקת האייפדים על מנת להציג את תוכנת ההדמיה OKN Stripes לחולדה. |
| OKN Stripes Visualization Web Application | The MIT License (MIT) Copyright (c) 2016 Anton Yakushin | https://antonyakushin.github.io/okn-stripes-visualization/ | יישום זה הוא תוכנה זמינה בחינם להצגת גירויים חזותיים (פסים בשחור ולבן) בתדרים שונים |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה