Valutazione comportamentale della funzione visiva tramite risposta optomotoria e funzione cognitiva tramite Y-Maze nei ratti diabetici

La risposta optomotoria e il labirinto a Y sono test comportamentali utili per misurare rispettivamente la funzione visiva e la funzione cognitiva in un'ampia varietà di modelli di malattia. I vantaggi di questi test includono la sensibilità, la velocità dei test, l'uso di risposte innate tali da non richiedere l'addestramento e la capacità di eseguire i test su animali svegli non anestetizzati. L'OMR e il labirinto a Y possono essere utilizzati insieme ad altri test per identificare l'aspetto temporale della disfunzione retinica e cerebrale in malattie come il diabete con l'obiettivo di una diagnosi precoce.

A dimostrare il labirinto a Y sarà Stephen Phillips, un tecnico di ricerca del mio laboratorio. A dimostrare la risposta optomotoria o la procedura OMR sarà Amber Douglass, un tecnico di ricerca presso i laboratori Allen e Viola. Per configurare l'apparato OMR, selezionare innanzitutto una piattaforma di dimensioni adeguate per le specie animali sperimentali da utilizzare e aprire il software OMR.

Ingrandisci o rimpicciolisci con la videocamera secondo necessità in modo che la piattaforma e l'ambiente circostante siano visibili e fai clic sull'asterisco e sulle icone delle strisce rotanti in modo che sia l'asterisco verde che le strisce rotanti verdi scompaiano dal feed live. Fare clic sull'icona della bussola in modo che appaiano un cerchio verde e due linee perpendicolari e allungare il cerchio verde in modo che si allinei perfettamente con il cerchio nero sulla piattaforma. Quando l'OMR è completamente allineato, fare nuovamente clic sulle icone della bussola, dell'asterisco e delle strisce rotanti.

Si noti che le strisce verdi ruoteranno nella stessa direzione delle strisce nel tamburo. Nella scheda test, fai clic sulla scheda psicofisica. Per misurare la frequenza spaziale, al di sotto della soglia, selezionare la frequenza.

Durante il test, fare clic su Preimpostazioni e selezionare le impostazioni predefinite per l'animale da esperimento in uso. Fare clic sulla scheda di chiusura e selezionare la casella di blocco per mettere in pausa le strisce e oscurare gli schermi del computer nel tamburo ogni volta che si fa clic con il pulsante destro del mouse. Quindi fare clic sulla scheda dei risultati per aprire la finestra in cui verranno visualizzati i risultati del test.

Per valutare la frequenza spaziale, posizionare il roditore sulla piattaforma circolare al centro di una camera di realtà virtuale composta da quattro monitor di computer che mostrano i gradi di onda sinusoidale verticale che circondano la camera a una velocità di 12 gradi al secondo. La videocamera posizionata nella parte superiore della camera dovrebbe proiettare il comportamento del roditore in diretta sul monitor del computer. Cerca la presenza o l'assenza di azioni riflessive da parte della testa del roditore mentre i gradi si muovono in senso orario o antiorario.

Assicurarsi che le barre illustrate siano visibili nel programma in quanto mostreranno la direzione del movimento di scarpata. Fai attenzione alla testa del roditore che si muove nella stessa direzione delle classificazioni. Quando c'è un inseguimento regolare, non esplosioni irregolari di movimento della testa, conta questo movimento come tracciamento.

Fare clic su sì o no a seconda delle esigenze. La frequenza spaziale inizierà a 0,042 cicli o gradi e si regolerà ad ogni clic sì e no per diventare più facile o più difficile. Mentre il roditore viene testato, assicurati di mantenere l'asterisco posizionato sopra la testa del roditore e osserva che il sistema dica fatto quando viene raggiunta la soglia di frequenza spaziale del roditore.

Si noti che non sarà più possibile fare clic sui pulsanti Sì e No. Quindi apri la scheda dei risultati per visualizzare la frequenza spaziale per gli occhi sinistro, destro e combinato. Per misurare la sensibilità al contrasto, nelle schede test e psicofisica selezionare contrasto singolo.

Aprire le schede Stimolo e Gradazione e immettere il valore appropriato nella casella Frequenza spaziale per avviare le classificazioni con la costante di frequenza spaziale al picco della curva di sensibilità al contrasto. Inizia il contrasto al 100% e cerca gli stessi movimenti riflessivi della testa osservati durante il test di frequenza spaziale. Si noti che il contrasto diminuirà man mano che il test procede fino a quando il roditore non ha più movimenti riflessi della testa in risposta allo stimolo.

Una volta raggiunta la soglia di sensibilità al contrasto, aprire la scheda dei risultati per visualizzare i valori di sensibilità al contrasto per gli occhi sinistro, destro e combinato. Per condurre un'analisi del labirinto a Y, etichettare prima il braccio iniziale del labirinto a Y come B e gli altri due bracci come A e C e posizionare il roditore nel braccio B vicino al centro del labirinto. Avvia immediatamente il timer e lascia che il roditore esplori il labirinto a Y per otto minuti.

Siediti a diversi metri di distanza dal labirinto, tenendolo in vista ed evitando di fare rumore mentre prendi le registrazioni e annota eventuali osservazioni. Registra la posizione di partenza come B.Ogni volta che il roditore entra in un nuovo braccio, registra la nuova posizione del roditore. Se il roditore rimane nello stesso punto per più di 60 secondi e non sembra mostrare un comportamento esplorativo, sposta il roditore verso il centro del labirinto a Y e continua la prova.

Al termine di ogni prova, rimuovere eventuali feci e pulire il labirinto con soluzione igienizzante. Calcola il comportamento esplorativo come il numero totale di voci effettuate negli otto minuti della prova. La cognizione spaziale è calcolata come il numero di alternanze riuscite diviso per il numero totale di voci.

Qui, l'uso dell'OMR per valutare la frequenza spaziale è illustrato in ratti Brown Norway e Long-Evans controllati naïve. I ratti norvegesi bruni mostrano tipicamente una frequenza spaziale di base più elevata rispetto ai ratti Long-Evans. Inoltre, si osserva un effetto di invecchiamento sulla frequenza spaziale nei ratti Long-Evans.

L'uso dell'OMR per valutare la sensibilità al contrasto rivela deficit significativi nella sensibilità al contrasto nei ratti diabetici di tipo uno. Il trattamento con esercizio fisico riduce questi deficit, dimostrando che l'OMR è utile sia per rilevare che per monitorare i deficit retinici nel tempo con e senza intervento. L'utilizzo di un labirinto a Y per valutare la funzione cognitiva e il comportamento esplorativo in un modello di diabete di tipo due mostra deficit significativi nella cognizione spaziale misurata dall'alternanza spontanea e nel comportamento esplorativo misurato dal numero di ingressi nei ratti Goto-Kakizaki rispetto agli animali di controllo Wistar a partire dalle sette settimane di età.

Imparare a identificare un movimento della testina di tracciamento nel passaggio 3.4 è la parte più difficile dell'OMR. Imparare l'aspetto di un movimento di inseguimento fluido è fondamentale. L'OMR e il labirinto a Y hanno aperto la strada ai ricercatori del cervello IM per misurare in modo rapido e affidabile la funzione visiva e cognitiva senza allenamento e con il minimo stress per gli animali.