Name: כימות סלקטיביות תכונות חזותיות של רפלקס האופטוקינטי בעכברים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-06-23T13:40:00.000+00:00
Duration: 9 min 28 s
Description: למד כיצד לכמת את הרפלקס האופטוקינטי בעכברים באמצעות וידאו-אוקולוגרפיה וגירוי וירטואלי. פרוטוקול זה מאפשר ניתוח מדויק של עקומות כיול ומעקב אחר שינויים בתנאים פתולוגיים ופרמקולוגיים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

אנו מודים ליינגטיאן הא על שיתוף נתוני כוונון הכיוון. עבודה זו נתמכה על ידי מענקים מהקרן הקנדית לחדשנות וקרן המחקר של אונטריו (פרויקט CFI/ORF מס' 37597), NSERC (RGPIN-2019-06479), CIHR (Project Grant 437007) ופרסי Connaught New Research.

הערכת תגובות רפלקס אופטוקינטי בעכברים: פרוטוקול חדש ברמת דיוק גבוהה

<ol><li>Gerhard, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuroscience.+5th+Edition%5BTitle%5D)+AND+%22Yale+Journal+of+Biology+and+Medicine%22%5BJournal%5D)">Neuroscience. 5th Edition.</a> Yale Journal of Biology and Medicine. , (2013).</li>
<li>Distler, C., Hoffmann, K. P. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDistler%2C+C+%22The+Oxford+Handbook+of+Eye+Movement%22">The Oxford Handbook of Eye Movement</a>. , Oxford University Press. 65-83 (2011).</li>
<li>Sereno, A. B., Bolding, M. S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSereno%2C+AB+%22Executive+Functions%3A+Eye+Movements+and+Human+Neurological+Disorders%22">Executive Functions: Eye Movements and Human Neurological Disorders</a>. , Elsevier. (2017).</li>
<li>Giolli, R. A., Blanks, R. H. I., Lui, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+accessory+optic+system%3A+basic+organization+with+an+update+on+connectivity%2C+neurochemistry%2C+and+function%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">The accessory optic system: basic organization with an update on connectivity, neurochemistry, and function.</a> Progress in Brain Research. 151, 407-440 (2006).</li>
<li>Liu, B. H., Huberman, A. D., Scanziani, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cortico-fugal+output+from+visual+cortex+promotes+plasticity+of+innate+motor+behaviour%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Cortico-fugal output from visual cortex promotes plasticity of innate motor behaviour.</a> Nature. 538 (7625), 383-387 (2016).</li>
<li>Prusky, G. T., Alam, N. M., Beekman, S., Douglas, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+quantification+of+adult+and+developing+mouse+spatial+vision+using+a+virtual+optomotor+system%5BTitle%5D)+AND+%22Investigative+Ophthalmology+%26+Visual+Science%22%5BJournal%5D)">Rapid quantification of adult and developing mouse spatial vision using a virtual optomotor system.</a> Investigative Ophthalmology & Visual Science. 45 (12), 4611-4616 (2004).</li>
<li>Stahl, J. S., van Alphen, A. M., De Zeeuw, C. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparison+of+video+and+magnetic+search+coil+recordings+of+mouse+eye+movements%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">A comparison of video and magnetic search coil recordings of mouse eye movements.</a> Journal of Neuroscience Methods. 99 (1-2), 101-110 (2000).</li>
<li>Faulstich, B. M., Onori, K. A., du Lac, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+plasticity+and+development+of+mouse+optokinetic+and+vestibulo-ocular+reflexes+suggests+differential+gain+control+mechanisms%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Research%22%5BJournal%5D)">Comparison of plasticity and development of mouse optokinetic and vestibulo-ocular reflexes suggests differential gain control mechanisms.</a> Vision Research. 44 (28), 3419-3427 (2004).</li>
<li>Katoh, A., Kitazawa, H., Itohara, S., Nagao, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+characteristics+and+adaptability+of+mouse+vestibulo-ocular+and+optokinetic+response+eye+movements+and+the+role+of+the+flocculo-olivary+system+revealed+by+chemical+lesions%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Dynamic characteristics and adaptability of mouse vestibulo-ocular and optokinetic response eye movements and the role of the flocculo-olivary system revealed by chemical lesions.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 95 (13), 7705-7710 (1998).</li>
<li>Cahill, H., Nathans, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+optokinetic+reflex+as+a+tool+for+quantitative+analyses+of+nervous+system+function+in+mice%3A+application+to+genetic+and+drug-induced+variation%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">The optokinetic reflex as a tool for quantitative analyses of nervous system function in mice: application to genetic and drug-induced variation.</a> PLoS One. 3 (4), 2055(2008).</li>
<li>Cameron, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+optokinetic+response+as+a+quantitative+measure+of+visual+acuity+in+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">The optokinetic response as a quantitative measure of visual acuity in zebrafish.</a> Journal of Visualized Experiments. (80), 50832(2013).</li>
<li>de Jeu, M., De Zeeuw, C. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Video-oculography+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Video-oculography in mice.</a> Journal of Visualized Experiments. (65), e3971(2012).</li>
<li>Kodama, T., du Lac, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adaptive+acceleration+of+visually+evoked+smooth+eye+movements+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Adaptive acceleration of visually evoked smooth eye movements in mice.</a> The Journal of Neuroscience. 36 (25), 6836-6849 (2016).</li>
<li>Doering, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modified+Ca%28v%291.4+expression+in+the+Cacna1f%28nob2%29+mouse+due+to+alternative+splicing+of+an+ETn+inserted+in+exon+2%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Modified Ca(v)1.4 expression in the Cacna1f(nob2) mouse due to alternative splicing of an ETn inserted in exon 2.</a> PLoS One. 3 (7), e2538(2008).</li>
<li>Shi, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimization+of+optomotor+response-based+visual+function+assessment+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Optimization of optomotor response-based visual function assessment in mice.</a> Scientific Reports. 8 (1), 9708(2018).</li>
<li>Waldner, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transgenic+expression+of+Cacna1f+rescues+vision+and+retinal+morphology+in+a+mouse+model+of+congenital+stationary+night+blindness+2A+%28CSNB2A%29%5BTitle%5D)+AND+%22Translational+Vision+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">Transgenic expression of Cacna1f rescues vision and retinal morphology in a mouse model of congenital stationary night blindness 2A (CSNB2A).</a> Translational Vision Science & Technology. 9 (11), 19(2020).</li>
<li>Tabata, H., Shimizu, N., Wada, Y., Miura, K., Kawano, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Initiation+of+the+optokinetic+response+%28OKR%29+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Vision%22%5BJournal%5D)">Initiation of the optokinetic response (OKR) in mice.</a> Journal of Vision. 10 (1), 1-17 (2010).</li>
<li>Al-Khindi, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+transcription+factor+Tbx5+regulates+direction-selective+retinal+ganglion+cell+development+and+image+stabilization%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Biology%22%5BJournal%5D)">The transcription factor Tbx5 regulates direction-selective retinal ganglion cell development and image stabilization.</a> Current Biology. 32 (19), 4286-4298 (2022).</li>
<li>Harris, S. C., Dunn, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Asymmetric+retinal+direction+tuning+predicts+optokinetic+eye+movements+across+stimulus+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22eLife%22%5BJournal%5D)">Asymmetric retinal direction tuning predicts optokinetic eye movements across stimulus conditions.</a> eLife. 12, e81780(2023).</li>
<li>van Alphen, B., Winkelman, B. H., Frens, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+optokinetic+eye+movements+in+the+C57BL%2F6J+mouse%5BTitle%5D)+AND+%22Investigative+Ophthalmology+%26+Visual+Science%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional optokinetic eye movements in the C57BL/6J mouse.</a> Investigative Ophthalmology & Visual Science. 51 (1), 623-630 (2010).</li>
<li>Stahl, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calcium+channelopathy+mutants+and+their+role+in+ocular+motor+research%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+the+New+York+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Calcium channelopathy mutants and their role in ocular motor research.</a> Annals of the New York Academy of Sciences. 956, 64-74 (2002).</li>
<li>Endo, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dual+involvement+of+G-substrate+in+motor+learning+revealed+by+gene+deletion%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Dual involvement of G-substrate in motor learning revealed by gene deletion.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 106 (9), 3525-3530 (2009).</li>
<li>Thomas, B. B., Seiler, M. J., Sadda, S. R., Coffey, P. J., Aramant, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optokinetic+test+to+evaluate+visual+acuity+of+each+eye+independently%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Optokinetic test to evaluate visual acuity of each eye independently.</a> Journal of Neuroscience Methods. 138 (1-2), 7-13 (2004).</li>
<li>Burroughs, S. L., Kaja, S., Koulen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantification+of+deficits+in+spatial+visual+function+of+mouse+models+for+glaucoma%5BTitle%5D)+AND+%22Investigative+Ophthalmology+%26+Visual+Science%22%5BJournal%5D)">Quantification of deficits in spatial visual function of mouse models for glaucoma.</a> Investigative Ophthalmology & Visual Science. 52 (6), 3654-3659 (2011).</li>
<li>Wakita, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+regulations+of+vestibulo-ocular+reflex+and+optokinetic+response+by+%CE%B2-+and+%CE%B12-adrenergic+receptors+in+the+cerebellar+flocculus%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Differential regulations of vestibulo-ocular reflex and optokinetic response by β- and α2-adrenergic receptors in the cerebellar flocculus.</a> Scientific Reports. 7 (1), 3944(2017).</li>
<li>Dehmelt, F. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spherical+arena+reveals+optokinetic+response+tuning+to+stimulus+location%2C+size%2C+and+frequency+across+entire+visual+field+of+larval+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22eLife%22%5BJournal%5D)">Spherical arena reveals optokinetic response tuning to stimulus location, size, and frequency across entire visual field of larval zebrafish.</a> eLife. 10, e63355(2021).</li>
<li>Magnusson, M., Pyykko, I., Jantti, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+alertness+and+visual+attention+on+optokinetic+nystagmus+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Otolaryngology%22%5BJournal%5D)">Effect of alertness and visual attention on optokinetic nystagmus in humans.</a> American Journal of Otolaryngology. 6 (6), 419-425 (1985).</li>
<li>Collins, W. E., Schroeder, D. J., Elam, G. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+D-amphetamine+and+of+secobarbital+on+optokinetic+and+rotation-induced+nystagmus%5BTitle%5D)+AND+%22Aviation%2C+Space%2C+and+Environmental+Medicine%22%5BJournal%5D)">Effects of D-amphetamine and of secobarbital on optokinetic and rotation-induced nystagmus.</a> Aviation, Space, and Environmental Medicine. 46 (4), 357-364 (1975).</li>
<li>Reimer, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pupil+fluctuations+track+fast+switching+of+cortical+states+during+quiet+wakefulness%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Pupil fluctuations track fast switching of cortical states during quiet wakefulness.</a> Neuron. 84 (2), 355-362 (2014).</li>
<li>Sakatani, T., Isa, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PC-based+high-speed+video-oculography+for+measuring+rapid+eye+movements+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Research%22%5BJournal%5D)">PC-based high-speed video-oculography for measuring rapid eye movements in mice.</a> Neuroscience Research. 49 (1), 123-131 (2004).</li>
<li>Sakatani, T., Isa, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+analysis+of+spontaneous+saccade-like+rapid+eye+movements+in+C57BL%2F6+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Research%22%5BJournal%5D)">Quantitative analysis of spontaneous saccade-like rapid eye movements in C57BL/6 mice.</a> Neuroscience Research. 58 (3), 324-331 (2007).</li>
<li>Vinck, M., Batista-Brito, R., Knoblich, U., Cardin, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Arousal+and+locomotion+make+distinct+contributions+to+cortical+activity+patterns+and+visual+encoding%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Arousal and locomotion make distinct contributions to cortical activity patterns and visual encoding.</a> Neuron. 86 (3), 740-754 (2015).</li>
<li>Bradley, M. M., Miccoli, L., Escrig, M. A., Lang, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+pupil+as+a+measure+of+emotional+arousal+and+autonomic+activation%5BTitle%5D)+AND+%22Psychophysiology%22%5BJournal%5D)">The pupil as a measure of emotional arousal and autonomic activation.</a> Psychophysiology. 45 (4), 602-607 (2008).</li>
<li>Hess, E. H., Polt, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pupil+size+as+related+to+interest+value+of+visual+stimuli%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Pupil size as related to interest value of visual stimuli.</a> Science. 132 (3423), 349-350 (1960).</li>
<li>Di Stasi, L. L., Catena, A., Canas, J. J., Macknik, S. L., Martinez-Conde, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Saccadic+velocity+as+an+arousal+index+in+naturalistic+tasks%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+and+Biobehavioral+Reviews%22%5BJournal%5D)">Saccadic velocity as an arousal index in naturalistic tasks.</a> Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 37 (5), 968-975 (2013).</li>
</ol>

המחברים מצהירים כי אין אינטרסים מתחרים.

השיטה של הבדיקה ההתנהגותית OKR המוצגת כאן מספקת מספר יתרונות. ראשית, גירוי חזותי שנוצר על ידי מחשב פותר את הבעיות המהותיות של תופים פיזיים. בהתמודדות עם הבעיה שתופים פיזיים אינם תומכים בבחינה שיטתית של תדר, כיוון או כוונון ניגודיות מרחבית8, התוף הווירטואלי מאפשר לשנות פרמטרים חזותיים אלה על בסיס ניסוי אחר ניסוי, ובכך מאפשר ניתוח שיטתי וכמותי של סלקטיביות התכונות של התנהגות OKR (איור 4A); בעוד שתופים פיזיים סובלים מהארה לא אחידה על ידי מקור אור חיצוני...

בתגובה לגירויים חזותיים בסביבה, העיניים שלנו נעות כדי להסיט את מבטנו, לייצב תמונות רשתית, לעקוב אחר מטרות נעות, או ליישר את הגומות של שתי עיניים עם מטרות הממוקמות במרחקים שונים מהצופה, שהן חיוניות לראייה תקינה 1,2. התנהגויות אוקולומוטוריות שימשו באופן נרחב כמודלים אטרקטיביים של אינטגרציה סנסומוטורית להבנת המעגלים העצביים בבריאות ובחולי, לפחות חלקית בגלל הפשטות של המערכת האוקולומוטורית3. נשלטת על ידי שלושה זוגות של שרירים חוץ-עיניים, העין מסתובבת בשקע בעיקר סביב שלושה צירים תואמים: הגבהה ודיכאון לאורך הציר הרוחבי, חטיפה וחטיפה לאורך הציר האנכי, וחדירה ושחול לאורך הציר הקדמי 1,2. מערכת פשוטה כזו מאפשרת לחוקרים להעריך את ההתנהגויות האוקולומוטוריות של עכברים בקלות ובדייקנות בסביבת מעבדה.
התנהגות אוקולומוטורית עיקרית אחת היא רפלקס אופטוקינטי (OKR). תנועת עיניים לא רצונית זו מופעלת על ידי סחף איטי או החלקות של תמונות על הרשתית ומשמשת לייצוב תמונות הרשתית כאשר ראשו של בעל חיים או סביבתו נעים 2,4. ה-OKR, כפרדיגמה התנהגותית, מעניינת את החוקרים מכמה סיבות. ראשית, ניתן לגרות אותו באופן אמין ולכמת אותו במדויק 5,6. שנית, ההליכים לכימות התנהגות זו הם פשוטים יחסית וסטנדרטיים וניתן ליישם אותם כדי להעריך את הפונקציות החזותיות של קבוצה גדולה של בעלי חיים7. שלישית, התנהגות מולדת זו היא פלסטית מאוד 5,8,9. המשרעת שלו יכולה להיות מוגברת כאשר החלקות רשתית חוזרות ונשנות מתרחשות במשך זמן רב 5,8,9, או כאשר שותפו לעבודה רפלקס עיני שיווי משקל (VOR), מנגנון נוסף של ייצוב תמונות רשתית המופעלות על ידי קלט שיווי משקל2, נפגע5. פרדיגמות ניסיוניות אלה של הגברה OKR מאפשרות לחוקרים לחשוף את הבסיס המעגלי העומד בבסיס הלמידה האוקולומוטורית.
שתי שיטות לא פולשניות שימשו בעיקר להערכת OKR במחקרים קודמים: (1) וידאו-אוקוקולוגרפיה בשילוב עם תוף פיזי 7,10,11,12,13 או (2) קביעה שרירותית של סיבובי ראש בשילוב עם תוף וירטואלי6,14,15,16. למרות שהיישומים שלהם הניבו תגליות פוריות בהבנת המנגנונים המולקולריים והמעגליים של פלסטיות אוקולומוטורית, לכל שתי שיטות אלה יש כמה חסרונות המגבילים את כוחן בבחינה כמותית של תכונות ה-OKR. ראשית, תופים פיזיים, עם תבניות מודפסות של פסים או נקודות בשחור לבן, אינם מאפשרים שינויים קלים ומהירים של תבניות חזותיות, מה שמגביל במידה רבה את מדידת התלות של ה- OKR בתכונות חזותיות מסוימות, כגון תדירות מרחבית, כיוון וניגודיות של גרגרים נעים 8,17. במקום זאת, בדיקות של הסלקטיביות של OKR לתכונות חזותיות אלה יכולות להפיק תועלת מגירוי חזותי ממוחשב, שבו ניתן לשנות בנוחות תכונות חזותיות מניסוי לניסוי. בדרך זו, חוקרים יכולים לבחון באופן שיטתי את התנהגות OKR במרחב הפרמטרים החזותיים הרב-ממדיים. יתר על כן, השיטה השנייה של בדיקת OKR מדווחת רק על ערכי הסף של פרמטרים חזותיים המפעילים OKR שניתן להבחין בהם, אך לא על המשרעת של תנועות עיניים או ראש 6,14,15,16. היעדר כוח כמותי מונע אפוא ניתוח צורת עקומות הכוונון ותכונות הראייה המועדפות, או איתור הבדלים עדינים בין עכברים בודדים בתנאים נורמליים ופתולוגיים. כדי להתגבר על המגבלות הנ"ל, וידאו-אוקולוגרפיה וגירוי חזותי וירטואלי ממוחשב שולבו כדי להעריך את התנהגות OKR במחקרים אחרונים 5,17,18,19,20. עם זאת, מחקרים אלה שפורסמו בעבר לא סיפקו מספיק פרטים טכניים או הוראות שלב אחר שלב, וכתוצאה מכך זה עדיין מאתגר עבור חוקרים להקים מבחן OKR כזה עבור המחקר שלהם.
כאן, אנו מציגים פרוטוקול לכימות מדויק של סלקטיביות התכונות החזותיות של התנהגות OKR בתנאים פוטופיקליים או סקוטופיים עם שילוב של וידאו-אוקוקולוגרפיה וגירוי חזותי וירטואלי ממוחשב. עכברים מקובעים בראשם כדי למנוע את תנועת העיניים המתעוררת על ידי גירוי שיווי משקל. מצלמה במהירות גבוהה משמשת לתיעוד תנועות העין מעכברים הצופים בגרגרים נעים עם פרמטרים חזותיים משתנים. הגודל הפיזי של גלגלי העיניים של עכברים בודדים מכויל כדי להבטיח את הדיוק של גזירת זווית תנועות העיניים21. שיטה כמותית זו מאפשרת להשוות התנהגות OKR בין בעלי חיים בגילאים שונים או מרקעים גנטיים שונים, או לעקוב אחר השינוי שלה הנגרם על ידי טיפולים תרופתיים או למידה חזותית-מוטורית.

<table><tbody><tr><td>שלב תרגום דו-ממדי</td><td>Thorlabs</td><td>XYT1</td><td></td></tr><tr><td>שרף אקרילי</td><td>Lang Dental</td><td>B1356</td><td>לקיבוע לוחית ראש על הגולגולת והגנה על הגולגולת</td></tr><tr><td>Bupivacaine</td><td>STERIMAX</td><td>ST-BX223</td><td>Bupivacaine הזרקת BP 0.5%. הרדמה מקומית</td></tr><tr><td>קרפרופן</td><td>RIMADYL</td><td>8507-14-1</td><td>משכך כאבים</td></tr><tr><td>אוויר דחוס</td><td>אבק</td><td></td><td></td></tr><tr><td>משחת עיניים</td><td>Alcon</td><td>Systane</td><td>לשמירה על לחות העיניים</td></tr><tr><td>כרטיס גרפי</td><td>NVIDIA</td><td>Geforce GTX 1650 או Quadro P620.</td><td>ליצירת מסך יחיד בין שלושה צגים</td></tr><tr><td>כרית חימום</td><td>Kent Scientific</td><td>HTP-1500</td><td>לשמירה על טמפרטורת הגוף</td></tr><tr><td>מצלמת אינפרא אדום (IR) במהירות גבוהה</td><td>Teledyne Dalsa</td><td>G3-GM12-M0640</td><td>להקלטת סיבוב עיניים</td></tr><tr><td>IR LED</td><td>Digikey</td><td>PDI-E803-ND</td><td>לעיון CR והארת מראה IR של העין</td></tr><tr><td></td><td>אופטיקה אדמונד</td><td>64-471</td><td>להחזרת תמונה של העין</td></tr><tr><td>איזופלורן</td><td>FRESENIUS KABI</td><td>CP0406V2</td><td></td></tr><tr><td>Labview</td><td>מכשירים לאומיים</td><td>גרסת 2014</td><td>מעקב עיניים</td></tr><tr><td>צלצול חלב</td><td>BAXTER</td><td>JB2324</td><td>אספקת מים</td></tr><tr><td>ואנרגיה לידוקאין ותערובת אפינפרין</td><td>Dentsply Sirona</td><td>82215-1</td><td>XYLOCAINE. מד בהרדמה מקומית</td></tr><tr><td></td><td>Konica Minolta</td><td>LS-150</td><td>לכיול צגים</td></tr><tr><td>Matlab</td><td>MathWorks</td><td>גרסה xxx</td><td>ניתוח תנועות עיניים</td></tr><tr><td>Meyhoefer Curette</td><td>World Precision Instruments</td><td>501773</td><td>לגירוד גולגולת והסרת פאשיה</td></tr><tr><td>שקופית כיול מיקרוסקופ</td><td></td><td>Amscope MR095</td><td>למדידת ההגדלה של וידאו-אוקולוגרפיה</td></tr><tr><td>מוניטורים</td><td>Acer&nbsp;</td><td>B247W</td><td>גירוי חזותי</td></tr><tr><td>מסנן צפיפות ניטרלית מסנני</td><td>Lee</td><td>299</td><td>ליצירת גירוי חזותי סקוטופי</td></tr><tr><td>משקפי ראייה Nigh</td><td>אופטיקה אלפא אופטיקה</td><td>AO-3277</td><td>עבור סקוטופ OKR</td></tr><tr><td>פוטודיודה</td><td>Digikey</td><td>TSL254-R-LF-ND</td><td>לסנכרון גירוי חזותי ווידאו-אוקולוגרפיה</td></tr><tr><td>Pilocarpine hydrochloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P6503</td><td></td></tr><tr><td>Post</td><td>Thorlabs</td><td>TR1.5</td><td></td></tr><tr><td>מחזיק פוסט</td><td>Thorlabs</td><td>PH1</td><td></td></tr><tr><td>PsychoPy</td><td>גרסת תוכנת קוד פתוח</td><td>xxx</td><td>ערכת כלים לגירוי חזותי</td></tr><tr><td>מספריים</td><td>RWD</td><td>S12003-09</td><td>להסרת עור</td></tr><tr><td>Superglue</td><td>Krazy סוג דבק</td><td></td>: <td>כל מטרה. להדבקת לוחית הראש על הגולגולת</td></tr></tbody></table>

כימות סלקטיביות תכונות חזותיות של רפלקס האופטוקינטי בעכברים

Quantification of Visual Feature Selectivity of the Optokinetic Reflex in Mice

הרפלקס האופטוקינטי (OKR) הוא תנועת עיניים מולדת חיונית המופעלת על ידי התנועה הגלובלית של הסביבה החזותית ומשמשת לייצוב תמונות רשתית. בשל חשיבותו וחוסנו, ה-OKR שימש לחקר למידה חזותית-מוטורית ולהערכת תפקודי הראייה של עכברים בעלי רקע גנטי שונה, גילאים שונים וטיפולים תרופתיים. כאן, אנו מציגים הליך להערכת תגובות OKR של עכברים קבועים ראש עם דיוק גבוה. קיבוע ראש יכול לשלול את תרומת הגירוי הווסטיבולרי על תנועות העיניים, מה שמאפשר למדוד תנועות עיניים המופעלות רק על ידי תנועה חזותית. ה-OKR מופעל על ידי מערכת תופים וירטואלית, שבה סורג אנכי המוצג על שלושה צגי מחשב נסחף אופקית באופן תנודתי או חד-כיווני במהירות קבועה. באמצעות מערכת מציאות מדומה זו, אנו יכולים לשנות באופן שיטתי פרמטרים חזותיים כמו תדר מרחבי, תדר טמפורלי/תנודה, ניגודיות, בהיקות וכיוון הגרגים, ולכמת עקומות כוונון של סלקטיביות תכונות חזותיות. וידאו-אוקוקולוגרפיה אינפרא אדום במהירות גבוהה מבטיחה מדידה מדויקת של מסלול תנועות העיניים. עיניהם של עכברים בודדים מכוילים כדי לספק הזדמנויות להשוות את ה-OKR בין בעלי חיים בגילאים, מינים שונים ומרקעים גנטיים שונים. כוחה הכמותי של טכניקה זו מאפשר לה לזהות שינויים ב- OKR כאשר התנהגות זו מסתגלת באופן פלסטי עקב הזדקנות, חוויה חושית או למידה מוטורית; לפיכך, היא הופכת טכניקה זו לתוספת רבת ערך לרפרטואר הכלים המשמשים לחקר הפלסטיות של התנהגויות עיניות.

עם ההליך המפורט לעיל, הערכנו את התלות של OKR במספר תכונות חזותיות. העקבות לדוגמה המוצגות כאן נגזרו באמצעות קודי הניתוח שסופקו בקובץ קידוד משלים 1, ואת קובץ העקבות הגולמי לדוגמה ניתן למצוא בקובץ קידוד משלים 2. כאשר סורג התוף נסחף במסלול סינוסואידלי (0.4 הרץ), עינו של בעל החיים עקבה באופן אוטומטי אחר תנועת הסורג באופן תנודתי דומה (איור 3B בלוח העליון), מה שמאפיין את התנהגות OKR 2,5,8.<...

במאמר זה אנו מתארים פרוטוקול סטנדרטי לכימות הרפלקס האופטוקינטי. הוא משלב גירוי תוף וירטואלי ווידאו-אוקולוגרפיה, ובכך מאפשר הערכה מדויקת של סלקטיביות התכונה של ההתנהגות והפלסטיות האדפטיבית שלה.

The optokinetic reflex (OKR) is an essential innate eye movement that is triggered by the global motion of the visual environment and serves to stabilize ...

אנו מתעניינים ביכולת של מערכת הרשתית במודל עכברי בריאות ומחלות. כיום, אנו משתמשים ברפלקס אופטוקינטי או OKR מבוטח, שהוא תנועת העיניים הבלתי רצונית שלנו המשמשת לייצוב תמונות רשתית כדי להבין כיצד מערכת הרשתית תורמת לפלסטיות האדפטיבית בהתנהגויות מולדות ברשתית. מחקרי מודל OKR קידמו את הבנתנו את הפלסטיות ההתנהגותית המולדת בכך שהראו כי גירוי רשתית ממושך או לקוי על ידי רפלקס עיני דומה יכול להגביר את משרעת ההתנהגות.ועל ידי חקירת המנגנונים המולקולריים הסינפטיים וההפרשה הבסיסיים. שילבנו אוקולגרפיית וידאו וגירוי חזותי וירטואלי ממוחשב כדי לכמת במדויק את התנהגות ה-OKR המופעלת על ידי חיתוך עם פרמטרים המשתנים באופן חופשי. הליך זה הוא פשוט יחסית וניתן לתקנן אותו כדי להתאים למחקרים בקנה מידה גדול.הפרוטוקול שלנו מנתח במדויק כדי לכלול צורות ולהעדיף תכונות חזותיות, מזהה הבדלים עדינים בתנאים נורמליים ופתולוגיים, וגם יכול לעקוב אחר שינויים ב- OKR עקב טיפולים תרופתיים או למידה מוטורית חזותית. הדיוק הגבוה והעוצמה הכמותית מאפשרים להשוות מדידות OKR חוזרות ונשנות של אותן עיניים במחקרי אורך ובטיפולים התרופתיים השונים שלהן או תחת נוירו-סורטרציות. זה גם מספק הזדמנויות ללמוד את neurosurpres ואת מנגנוני המעגלים של פלסטיות OKR.

quantification-visual-feature-selectivity-optokinetic-reflex

Research

JoVE Journal

Neuroscience

מדעי המוח

וידאו oculography היא שיטה כמותית מאוד לחקור את ביצועי המנוע העין, כמו גם למידה מוטורית. כאן, נתאר כיצד למדוד וידאו oculography בעכברים. יישום טכניקה זו על רגיל, פרמקולוגית, טיפול או עכברים מהונדסים גנטית הוא כלי מחקר רב עוצמה כדי לחקור את הפיזיולוגיה הבסיסית של התנהגויות מוטוריות.

וידאו oculography ב עכברים

סרטון זה מתאר את בדיקת התגובה האופטוקינטית בדגי זברה. הסרטון מודד את תנועות העיניים הרפלקסיביות בהתבסס על הגירוי החזותי הנע וקובע את חדות הראייה בדגי זברה.

בדיקת תגובה אופטוקינטית: שיטה למדידת חדות ראייה בדגי זברה

דג הזברה הייתה כלי חשוב לתחומי מחקר רבים. כאן אנו מדגימים שיטה כדי לעורר תגובה חזותית ולחשב את חדות ראייה תפקודיות בדג הזברה המבוגר.

תגובת Optokinetic כמדד כמותי של חדות ראייה בדג הזברה

פרוטוקול מפורט להערכה של המפרט מבנית וחזותית בחולדות על ידי תגובת טומוגרפיה ו optokinetic אופטית קוהרנטית מוצג. התוצאות מספקים תובנות בעלות ערך מחקר ophthalmologic, כמו גם רגשיות ונוירולוגיות.

באמצעות טומוגרפיה אופטית קוהרנטית ותגובה Optokinetic כמו המפרט מבנית ופונקציונליים מערכת הראייה של עכברים וחולדות

, כדי לבחון את ראיית העכבר. ערכנו מבחן מתנשא עכברים הוצבו בזירה מרובעת גדולה עם צג על התקרה שלו. הגירוי החזותי מתנשא בעקביות עורר הקפאת או תגובות הטיסה בעכברים.

באמצעות גירויים חזותיים מתנשא להערכת חזון העכבר

אנו מתארים כאן את PyOKR, שיטת ניתוח כמותית חצי אוטומטית המודדת ישירות תנועות עיניים הנובעות מתגובות חזותיות לתנועת תמונה דו-ממדית. ממשק משתמש ואלגוריתם ניתוח מבוסס Python מאפשר תפוקה גבוהה יותר ומדידות כמותיות מדויקות יותר של פרמטרים למעקב אחר העיניים בהשוואה לשיטות קודמות.

PyOKR: שיטה חצי-אוטומטית לכימות יכולת מעקב אחר רפלקסים אופטוקינטיים

הפרוטוקול מתאר כיצד למדוד את התגובה האופטו-מוטורית בסנאים קרקעיים בעלי 13 שורות, מין דומיננטי בחרוט עם תכונות רשתית הדומות למקולה האנושית. עיצוב הפלטפורמה משפר את הטיפול ומפחית חרדה, משפר את יכולתו של בעל החיים להישאר על המשטח המוגבה, ומאפשר הערכה לא פולשנית של שינויים בתפקוד הראייה.

ריסון בעלי חיים לא מרתיע המאפשר רישום של רפלקס אופטוטורי בסנאים קרקעיים

אנו מציגים שיטה לניתוח אלקטרורטינוגרפי (ERG) של זחלי דג הזברה תוך שימוש בטכניקות מיקרומניפולציה ואלקטרורטינוגרפיה. זוהי שיטה פשוטה ופשוטה לבדיקת תפקוד חזותי של זחלי דג הזברה in vivo.

ניתוח electroretinogram של התגובה החזותית בדג הזברה זחלים

Ex vivo ERG יכול לשמש לתיעוד פעילות חשמלית של תאי רשתית ישירות מרשתית שלמה מבודדת של בעלי חיים או בני אדם. אנו מדגימים כאן כיצד ניתן להתאים מערכות ERG in vivo להקלטות ERG ex vivo על מנת לנתח את הפעילות החשמלית של תאי הרשתית.

בו זמנית<em&gt; Vivo לשעבר</em&gt; בדיקות פונקציונליות של שתי הרשתיות על ידי<em&gt; In vivo</emמערכת electroretinogram&gt;

דה-מיאלינציה מוקדית מושרה בעצב הראייה באמצעות מיקרו-הזרקת ליזולציטין. פוטנציאלים מעוררים חזותיים נרשמים באמצעות אלקטרודות גולגולת המושתלות מעל קליפת המוח הראייתית כדי לבחון את הולכת האות לאורך מסלול הראייה in vivo. פרוטוקול זה מפרט את ההליכים הכירורגיים העומדים בבסיס השתלת אלקטרודות ומיקרו-הזרקת עצב הראייה.

הקלטת פוטנציאל עוררה חזותית במודל עכברוש של demyelination עצב אופטי הניסויי

למד כיצד לכמת את הרפלקס האופטוקינטי בעכברים באמצעות וידאו-אוקולוגרפיה וגירוי וירטואלי. פרוטוקול זה מאפשר ניתוח מדויק של עקומות כיול ומעקב אחר שינויים בתנאים פתולוגיים ופרמקולוגיים.

כימות סלקטיביות תכונות חזותיות של רפלקס האופטוקינטי בעכברים

גלה סרטונים נוספים