Quantificazione della selettività delle caratteristiche visive del riflesso optocinetico nei topi

Summary

Qui descriviamo un protocollo standard per quantificare il riflesso optocinetico. Combina la stimolazione virtuale del tamburo e la video-oculografia, e consente quindi una valutazione precisa della selettività delle caratteristiche del comportamento e della sua plasticità adattativa.

Abstract

Il riflesso optocinetico (OKR) è un movimento oculare innato essenziale che viene innescato dal movimento globale dell'ambiente visivo e serve a stabilizzare le immagini retiniche. Per la sua importanza e robustezza, l'OKR è stato utilizzato per studiare l'apprendimento visuo-motorio e per valutare le funzioni visive di topi con diversi background genetici, età e trattamenti farmacologici. Qui, introduciamo una procedura per valutare le risposte OKR di topi con testa fissata con elevata precisione. La fissazione della testa può escludere il contributo della stimolazione vestibolare sui movimenti oculari, consentendo di misurare i movimenti oculari innescati solo dal movimento visivo. L'OKR è suscitato da un sistema di tamburi virtuali, in cui un reticolo verticale presentato su tre monitor di computer si sposta orizzontalmente in modo oscillatorio o unidirezionale a velocità costante. Con questo sistema di realtà virtuale, possiamo modificare sistematicamente i parametri visivi come la frequenza spaziale, la frequenza temporale/oscillante, il contrasto, la luminanza e la direzione dei reticoli e quantificare le curve di sintonizzazione della selettività delle caratteristiche visive. La video-oculografia a infrarossi ad alta velocità garantisce una misurazione accurata della traiettoria dei movimenti oculari. Gli occhi dei singoli topi sono calibrati per fornire l'opportunità di confrontare gli OKR tra animali di età, sesso e background genetico diversi. La potenza quantitativa di questa tecnica consente di rilevare i cambiamenti nell'OKR quando questo comportamento si adatta plasticamente a causa dell'invecchiamento, dell'esperienza sensoriale o dell'apprendimento motorio; Pertanto, rende questa tecnica una preziosa aggiunta al repertorio di strumenti utilizzati per indagare la plasticità dei comportamenti oculari.

Introduction

In risposta agli stimoli visivi nell'ambiente, i nostri occhi si muovono per spostare lo sguardo, stabilizzare le immagini retiniche, tracciare bersagli in movimento o allineare le fovee di due occhi con bersagli situati a distanze diverse dall'osservatore, che sono vitali per una corretta visione ^1,2. I comportamenti oculomotori sono stati ampiamente utilizzati come modelli attraenti di integrazione sensomotoria per comprendere i circuiti neurali in salute e malattia, almeno in parte a causa della semplicità del sistema oculomotorio³. Controllato da tre paia di muscoli extraoculari, l'....

Protocol

Tutte le procedure sperimentali eseguite in questo studio sono state approvate dal Comitato per la cura degli animali locali di scienze biologiche, in conformità con le linee guida stabilite dal Comitato per la cura degli animali dell'Università di Toronto e dal Consiglio canadese per la cura degli animali.

1. Impianto di una barra per la testa sulla parte superiore del cranio

NOTA: Per evitare il contributo del comportamento VOR ai movimenti oculari, la testa del mouse viene immobilizzata durante il test OKR. Pertanto, una barra per la testa viene impiantata chirurgicamente sulla parte superiore d....

Results

Con la procedura sopra descritta, abbiamo valutato la dipendenza dell'OKR da diverse caratteristiche visive. Le tracce di esempio mostrate qui sono state derivate utilizzando i codici di analisi forniti nel file di codifica supplementare 1 e il file grezzo delle tracce di esempio è disponibile nel file di codifica supplementare 2. Quando il reticolo del tamburo si spostava in una traiettoria sinusoidale (0,4 Hz), l'occhio dell'animale seguiva automaticamente il movimento del reticolo in .......

Discussion

Il metodo del test comportamentale OKR qui presentato offre diversi vantaggi. In primo luogo, la stimolazione visiva generata dal computer risolve i problemi intrinseci dei tamburi fisici. Affrontando il problema che i tamburi fisici non supportano l'esame sistematico della frequenza spaziale, della direzione o dell'accordatura del contrasto⁸, il tamburo virtuale consente di modificare questi parametri visivi su base trial-by-trial, facilitando così un'analisi sistematica e quantitativa della sele.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Stadio traslazionale 2D	Thorlabs	XYT1
Resina acrilica	Lang Dental	B1356	Per il fissaggio della piastra sul cranio e la protezione del cranio
Bupivacaina	STERIMAX	ST-BX223	Bupivacaina Iniezione BP 0,5%. Anestesia locale
Carprofene	RIMADYL	8507-14-1	Analgesia
Aria compressa	Dust-Off
Unguento per gli occhi	Alcon	Systane	Per mantenere l'umidità degli occhi
Scheda grafica	NVIDIA	Geforce GTX 1650 o Quadro P620.	Per generare una singola schermata tra tre monitor
Termoforo	Kent Scientific	HTP-1500	Per il mantenimento della temperatura corporea
Telecamera a infrarossi (IR) ad alta velocità	Teledyne Dalsa	G3-GM12-M0640	Per la registrazione della rotazione degli occhi
LED IR	Digikey	PDI-E803-ND	Per il riferimento CR e l'illuminazione dello specchio IR dell'occhio
	Ottica Edmund	64-471	Per riflettere l'immagine dell'occhio
Isoflurano	FRESENIUS KABI	CP0406V2
Labview	National instruments	versione 2014	tracking
Suoneria lattata	BAXTER	JB2324	Fornitura di acqua ed energia
Mix di lidocaina ed epinefrina	Dentsply Sirona	82215-1	XYLOCAINE. Anestesia locale
Misuratore di luminanza	Konica Minolta	LS-150	per la calibrazione dei monitor
Matlab	MathWorks	versione xxx	analisi dei movimenti oculari
Meyhoefer Curette	World Precision Instruments	501773	Per raschiare il cranio e rimuovere la fascia
Vetrino di calibrazione del microscopio	Amscope	MR095	per misurare l'ingrandimento di monitor per video-oculografia
	Acer	B247W	Stimolazione visiva
Filtro a densità neutra	Filtri Lee	299	per generare una stimolazione visiva scotopica
Occhiali per visione notturna	Alpha optics	AO-3277	per OKR scotopico
Fotodiodo	Digikey	TSL254-R-LF-ND	per sincronizzare la stimolazione visiva e la video-oculografia
Pilocarpina cloridrato	Sigma-Aldrich	P6503
Post	Thorlabs	TR1.5
Supporto per palo	Thorlabs	PH1
PsychoPy	versione software open source	xxx	toolkit di stimolazione visiva
Forbice	RWD	S12003-09	Per la rimozione della pelle
Supercolla	Krazy Tipo di colla		Tutti gli usi. Per far aderire la piastra sul cranio