VisioTracker、眼球運動解析への革新的な自動化されたアプローチ

この手順の全体的な目標は、ゼブラフィッシュの幼生と成魚の視覚系機能を行動的に評価して、視覚系の欠陥を持つ突然変異の幼虫を迅速に特定すること、または野生型と突然変異体または変異体処理された動物の視覚系特性を比較することです。これは、まず実験動物の体の動きを抑制することによって達成されます。幼生はメチルセルロースに埋め込まれ、成魚は麻酔をかけられ、固定装置に取り付けられます。

次に、ドラム缶型のスクリーンの中央にあるVizioトラッカーで動物を拘束した体。黒と白の縦縞がデジタルライトプロジェクターを使用してこのスクリーンの内側に投影されます。その後、視線の位置はVizio Trackerソフトウェアパッケージによって自動的に記録および分析され、眼球速度もリアルタイムで計算されます。

最後のステップは、取得したデータを処理し、眼球速度を視覚刺激の特性に関連付け、各実験条件の平均眼球速度と標準誤差を計算することです。この方法は、ゼブラフィッシュの幼生と成魚の視覚系特性に関する洞察を得ることができますが、メディカ、kpi、その他のほぼすべての小型T種などの他のモデル生物にも適用できます。私が最初にこの方法のアイデアを思いついたのは、光学動態応答を使用して植物の幼虫をスクリーニングしたときで、完全に盲目ではなく、視覚障害のある幼虫のデータにすぐに興味を持ちました。

このようなニュートンの幼虫は、視覚処理の側面に影響を与える可能性があります。このシステムには、ズームレンズを備えた高品質のビデオカメラの下に配置された小魚用の固定装置が含まれています。魚の容器はドラムスクリーンに囲まれており、コンピューターに生成された刺激パターンが投影されます。

眼球運動はカメラを使用して記録され、Vizio Trackerソフトウェアパッケージによってリアルタイムで自動的に分析されます。記録中の体の動きを防ぐために、受精後5日目に魚の幼生を摂氏28度に温めた3%メチルセルロースに埋め込みます。温かいメチルセルロースを35mmの細胞培養皿に注ぎ、大きなフック付きの血清ピペットを使用して幼虫を移します。

幼虫をメチルセルロースに混ぜてから、小さな針を使用して気泡を取り除き、最大8匹の幼虫を同時に実験用に準備できます。幼虫が固定されたら、細胞培養皿を8皿用のラックに入れます。次に、刺激ストライプを周囲のドラムに投影し始めて、成魚を固定します。

まず、別のタンクで1リットルあたり300ミリグラムのMS 2 22でそれらを短時間麻酔します。麻酔をかけたら、魚の体を2枚のスポンジの間に優しく固定することにより、魚を動員装置に正しく取り付けます。成魚の体の動きを抑えることは、この手順の中で最も難しいステップです。

固定装置への挿入を容易にするために、2本のプラスチック製の子牛パイプでスポンジを安定させます。魚が動けなくなったら、デバイスをVizioトラッカーに入れ、魚が1〜2分間回復するまで待ってから記録します。眼球運動プロジェクトに刺激を与えるために、ソフトウェアはドラムスクリーンに垂直の黒と白の正弦波グレーディングで構成される刺激パターンを生成しました。

Vizioトラッカーに搭載されているデジタルライトプロジェクターを使用して、赤外線で魚を下から照らし、ソフトウェアパッケージを使用して、刺激パターンに反応した眼球運動を記録します。幼虫バンパー変異体は、レンズのサイズとレンズの異所性位置を縮小しており、これらの形態学的変化は、野生型と比較した場合のコントラスト感度の大幅な低下に反映されます。ここに示すように、バンパー変異体は、刺激コントラストが減少するにつれて、眼球速度の調整に失敗することが増えています。

さらに、刺激の幅を狭めることによって刺激空間周波数が増加すると、ストライプバンパー変異体も野生型の兄弟と比較して視力の低下を示します。成体の野生型ゼブラフィッシュは、収録前にアルコール濃度を30分間増加させ続けると、コントラスト感度が著しく低下します。全体的な眼速度の同様の用量依存的な減少は、魚がアルコール濃度の増加で処理された場合、全体的な広範囲の空間周波数にわたって見られます。

アルコール治療はまた、刺激速度の増加に応答してここに示されているように、より要求の厳しいタスクで眼球運動能力を独立して低下させます その開発後。この技術は、視覚研究の分野の研究者が、遺伝的モデルと薬理学的モデルの両方を使用して、Sbra魚、医療用金魚、およびその他のモデル生物の視覚系の発達と機能を探求する道を開きました。