Name: VisioTracker、眼球運動解析への革新的な自動化されたアプローチ (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-10-12T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 51 s
Description: 学ぶVisioTrackerを用いたゼブラフィッシュの眼球運動自動解析法。メチルセルロース固定とドラムスクリーン投影で視覚機能を評価し、遺伝変異や薬理処理の影響をリアルタイムで解析できます。

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1。魚類の繁殖胚は保持され、隆起した標準的な条件（ブランド2002年）の下や日後受精（DPF）の開発によると上演された。 5 DPFにおける大人と幼虫を測定に利用された。 2。実験手順<ol><li>楽器の準備</li></ol>幼虫：魚の幼虫を3％に埋め込まれて予め温めておいた（28℃）体の動きを防ぐために、メチルセルロース。胚は、突出した画面に直面して、VisioTrackerに背側を上にして置かれた。アダルト魚：魚は300mg / lで、MS-222、固定装置に嵌め込まれVisioTrackerに配置で簡単に麻酔した。測定が開始された前に、彼らは、1〜2分間放置した後に回復する。 <ol start="2"><li>刺激パターンの生成</li></ol>魚の周りを回転し、垂直白と黒の正弦波格子から成る刺激パターンが作成されましたプロプライエタリなソフトウェアパッケージを使用して。彼らは、波形、コントラスト、輝度、角速度と空間周波数に応じたソフトウェアパッケージを介して変調された可能性があります。パターンはVisioTracker内に含まれているデジタル光プロジェクターを使ってスクリーンに投影された。魚の眼とスクリーンの間のおおよその距離がスクリーンで4.5 cm、および投写サイズは水平360度、垂直方向に55度であった。仔魚は、刺激の方向は、サッカードの頻度を減らすために0.33 Hzの周波数で変化した。成魚は一方向に刺激されたと一般的に鼻に時空目速度が（MuellerとNeuhauss、2010を参照）有意に低いとほぼ一定であるため、唯一の一時的なツー鼻方向に刺激眼は、と考えられていた。 <ol start="3"><li>眼球運動の記録</li></ol>魚の頭の明視野像、赤外線ビデオカメラに供給した。魚の赤外線照明は、fを行った下のROM。カメラはそれぞれ、5フレーム/秒（幼虫）または12.5フレーム/秒（成人）の速度で画像を記録した。画像は自動的に処理され修正され、目の形のために平滑化される。横軸の関係で眼の向きが自動的に決定されたと目の速度はプロプライエタリなソフトウェア·パッケージによって算出した。魚の小さな動きは、ソフトウェアによって自動的に補正した。すべての記録および分析をリアルタイムで実現しました。 3。ポスト·実験データ処理<ol><li>眼球速度の生の測定値が遅い位相速度を抽出するために、サッカーのために濾過した。 </li><li>眼球運動フィルタリング眼のベロシティ·カーブは7フレームのスライディングウィンドウを使用して、実行中の平均によって平滑化された。 </li><li>瞳の速度は同一のスティミュラス条件を持つフレームにわたって平均した。 </li><li>仔魚は、眼球速度は両眼で平均化された。 </li></ol> 4。代表の結果： 幼虫のゼブラフィッシュでは、 バンパー変異が選ばれました。この変異体では、水晶体上皮細胞が減少し、レンズの大きさとレンズの異所性の場所につながる、hyperproliferate。これらの形態学的変化は、コントラスト感度の大幅な削減と視力（Schonthaler ら 、2010）によって反射される。図1は、バンパー変異体対野生型の兄弟のコントラスト感度の違いを示していますバンパー変異体はますます刺激コントラストが減少するにつれて、目の速度を調整するために失敗する。類推すると、刺激の空間周波数が高くなると、刺激のストライプ幅が小さくなる、すなわち、 バンパー変異体は、同様に視力低下（図2）を証明する成体ゼブラフィッシュ映像設備への依存性環境条件では、lのパフォーマンスは30分間、自分の水槽の水に含まれるアルコールの濃度を変化させることに魚を施し、その後、様々な刺激条件下での視運動応答を測定することによって調べた。成体ゼブラフィッシュは増加アルコール濃度（図3）で維持コントラスト感度の著しい減少を示しています。魚が増加してアルコール濃度（図4）で処理したときの空間周波数の広い範囲にわたって全体的な眼の速度の類似の用量依存的な減少が観察された。アルコール治療は、さらに用量依存的に増加した刺激速度（図5）に代表される、より厳しい作業で眼球運動パフォーマンスが低下します。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/3556/3556fig1.jpg" /> 図1：ゼブラフィッシュ幼生アイ速度は刺激コントラストに依存しています。 10 バンパー変異体および10は、野生型の兄弟は、sを変化させながら5 DPFで分析した<html> timulusストライプコントラスト条件。グラフは、平均的な眼の速度±1 SEMを示しています。 <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/3556/3556fig2.jpg" /> 図2：ゼブラフィッシュ幼生アイ速度は空間周波数に依存します。 10 バンパー変異体および10は、野生型兄弟は5 DPFで異なる刺激ストライプ幅に供し、前述のように分析した。グラフは、平均的な眼の速度±1 SEMを示しています。 <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/3556/3556fig3.jpg" /> 図3：コントラスト感度でアダルトゼブラショーアルコール濃度依存性の減少。成体ゼブラフィッシュを30分間示されており、様々な刺激ストライプコントラスト条件下で分析したアルコール濃度を変化させて維持した。グラフは、平均的な時間的·ツー·鼻眼速度±グループごとに9魚（：N = 11、対照群を除く）の1 SEMを示しています。 E 4は &quot;src =&quot; / files/ftp_upload/3556/3556fig4.jpg &quot;/&gt; 図4刺激ストライプ幅の広い範囲にわたって全体的な眼球運動でアダルトゼブラショーアルコール濃度依存性の減少。成体ゼブラフィッシュを30分間示されており、様々な刺激ストライプ幅の条件下で分析したアルコール濃度を変化させて維持した。グラフは、平均的な時間的·ツー·鼻眼速度±グループごとに9魚（：N = 11、対照群を除く）の1 SEMを示しています。 <img alt="図5" src="/files/ftp_upload/3556/3556fig5.jpg" /> 図5刺激速度の広い範囲全体眼球運動におけるアダルトゼブラショーアルコール濃度依存的な減少。成体ゼブラフィッシュを30分間示されており、刺激速度条件を変えることで分析としてアルコール濃度を変化させて維持した。グラフは、平均的な時間的·ツー·鼻眼速度±対照群を除く各群9魚（1 SEMを示しています。n = 11）で。

<ol><li>Bahadori, R., Rinner, O., Schonthaler, H. B., Biehlmaier, O., Makhankov, Y. V., Paris, R., Jagadeeswaran, P., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+fade+out+mutant+is+a+novel+genetic+model+for+Hermansky-Pudlak+syndrome%5BTitle%5D)+AND+%22Investigative+Optical+and+Visual+Sciences%22%5BJournal%5D)">The fade out mutant is a novel genetic model for Hermansky-Pudlak syndrome.</a> Investigative Optical and Visual Sciences. 47, 4523-4531 (2006).</li>
<li>Beck, J. C., Gilland, E., Baker, R., Tank, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Instrumentation+for+measuring+oculomotor+performance+and+plasticity+in+larval+organisms%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+in+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Instrumentation for measuring oculomotor performance and plasticity in larval organisms.</a> Methods in Cell Biol. 76, 383-411 (2004).</li>
<li>Brand, M. G. M., Nüsslein-Vollhard, C. Keeping and raising Zebrafish. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBrand%2C+MGM+%22Zebrafish%2C+Practical+Approach+Series%22">Zebrafish, Practical Approach Series</a>. Nüsslein-Vollhard, C., Dahm, R. , Oxford University Press. Oxford. 7-37 (2002).</li>
<li>Easter, S. S., Nicola, G. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+development+of+vision+in+the+zebrafish+%28Danio+rerio%29%5BTitle%5D)+AND+%22Dev.+Biol%22%5BJournal%5D)">The development of vision in the zebrafish (Danio rerio).</a> Dev. Biol. 180, 646-663 (1996).</li>
<li>Easter, S. S., Nicola, G. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+development+of+eye+movements+in+the+zebrafish+%28Danio+rerio%29%5BTitle%5D)+AND+%22Dev.+Psychobiol%22%5BJournal%5D)">The development of eye movements in the zebrafish (Danio rerio).</a> Dev. Psychobiol. 31, 267-276 (1997).</li>
<li>Haug, M. F., Biehlmaier, O., Mueller, K. P., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visual+acuity+in+zebrafish%3A+behavior+and+histology%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Zoology%22%5BJournal%5D)">Visual acuity in zebrafish: behavior and histology.</a> Frontiers in Zoology. 7, 8-8 (2010).</li>
<li>Huang, Y., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+optokinetic+response+in+zebrafish+and+its+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Bioscience%22%5BJournal%5D)">The optokinetic response in zebrafish and its applications.</a> Frontiers in Bioscience. 13, 1899-1916 (2008).</li>
<li>Major, G., Baker, R., Aksaya, E., Mensh, B., Seung, H. S., Tank, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasticity+and+tuning+by+visual+feedback+of+the+stability+of+a+neural+integrator%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Plasticity and tuning by visual feedback of the stability of a neural integrator.</a> Proc Natl Acad Sci U.S.A. 101, 7739-7744 (2004).</li>
<li>Mueller, K. P., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+Measurements+of+the+optokinetic+response+in+adult+fish%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Meth%22%5BJournal%5D)">Quantitative Measurements of the optokinetic response in adult fish.</a> J. Neurosci. Meth. 186, 29-34 (2010).</li>
<li>Neuhauss, S. C. F., Biehlmaier, O., Seeliger, M. W., Das, T., Kohler, K., Harris, W. A., Baier, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genetic+disorders+of+vision+revealed+by+a+behavioral+screen+of+400+essential+loci+in+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Genetic disorders of vision revealed by a behavioral screen of 400 essential loci in zebrafish.</a> J. Neurosci. 19, 8603-8615 (1999).</li>
<li>Qian, H., Zhu, Y., Ramsey, D. J., Chappell, R. L., Dowling, J. E., Ripps, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Directional+asymmetries+in+the+optokinetic+response+of+larval+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Zebrafish%22%5BJournal%5D)">Directional asymmetries in the optokinetic response of larval zebrafish.</a> Zebrafish. 2, 189-196 (2005).</li>
<li>Renninger, S. L., Gesemann, M., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cone+arrestin+confers+cone+vision+of+high+temporal+resolution+in+zebrafish+larvae%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Cone arrestin confers cone vision of high temporal resolution in zebrafish larvae.</a> Eur. J. Neurosci. 33, 658-667 (2011).</li>
<li>Rick, J. M., Horschke, I., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optokinetic+behavior+is+reversed+in+achiasmatic+mutant+zebrafish+larvae%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Biol%22%5BJournal%5D)">Optokinetic behavior is reversed in achiasmatic mutant zebrafish larvae.</a> Curr. Biol. 10, 595-598 (2000).</li>
<li>Rinner, O., Rick, J. M., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contrast+sensitivity%2C+spatial+and+temporal+tuning+of+the+larval+zebrafish+optokinetic+response%5BTitle%5D)+AND+%22Invest.+Ophthalmol.+Vis.+Sci%22%5BJournal%5D)">Contrast sensitivity, spatial and temporal tuning of the larval zebrafish optokinetic response.</a> Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 46, 137-142 Forthcoming.</li>
<li>Rinner, O., Makhankov, Y. V., Biehlmaier, O. S., Neuhauss, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Knockdown+of+cone+specific+kinase+GRK7+in+larval+zebrafish+leads+to+impaired+cone-response+recovery+and+delayed+dark+adaptation%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Knockdown of cone specific kinase GRK7 in larval zebrafish leads to impaired cone-response recovery and delayed dark adaptation.</a> Neuron. 47, 231-242 (2005).</li>
<li>Roeser, T., Baier, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visuomotor+behaviors+in+larval+zebrafish+after+GFP-guided+laser+ablation+of+the+optic+tectum%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Visuomotor behaviors in larval zebrafish after GFP-guided laser ablation of the optic tectum.</a> J. Neurosci. 23, 3726-3734 (2003).</li>
<li>Schonthaler, H., Fleisch, V. C., Biehlmaier, O., Makhankov, Y. M., Rinner, O., Bahadori, R., Schwarz, H., Neuhauss, S. C. F., Dahm, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+zebrafish+mutant+leberkn+del%2Fvam6+resembles+human+multi-systemic+disorders+caused+by+aberrant+trafficking+of+endosomal+vesicles%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">The zebrafish mutant leberkn del/vam6 resembles human multi-systemic disorders caused by aberrant trafficking of endosomal vesicles.</a> Development. 135, 387-399 (2008).</li>
<li>Schonthaler, H. B., Franz-Odendaal, T. A., Hodel, C., Gehring, I., Schwarz, H., Neuhauss, S. C. F., Dahm, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+zebrafish+mutant+bumper+shows+a+hyperproliferation+of+lens+epithelial+cells+and+fibre+cell+degeneration+leading+to+functional+blindness%5BTitle%5D)+AND+%22Mech.+Dev%22%5BJournal%5D)">The zebrafish mutant bumper shows a hyperproliferation of lens epithelial cells and fibre cell degeneration leading to functional blindness.</a> Mech. Dev. 127, 203-219 (2010).</li>
<li>Schonthaler, H. B., Lampert, J. M., Lintig, J. von, Schwarz, H., Geisler, R., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+mutation+in+the+pmel17+gene+leads+to+defects+in+melanosome+biogenesis+and+alterations+the+visual+system+in+the+zebrafish+mutant+fading+vision%5BTitle%5D)+AND+%22Developmental+Biology%22%5BJournal%5D)">A mutation in the pmel17 gene leads to defects in melanosome biogenesis and alterations the visual system in the zebrafish mutant fading vision.</a> Developmental Biology. 284, 231-242 (2005).</li>
</ol>

オリバーのDR SchnaedelbachとHolger D. Russigは、この記事で使用したビジュアル性能トラッキングシステムを生成東証システムズ社の従業員である。この記事の産生は、東証システムズ社が主催した。ステファンCF Neuhuassは、販売システムごとに東証システムによって報酬を受け取るにはチューリッヒ大学の従業員です。

視覚機能の研究のためOKRの重要性は、長い時間（イースター＆ニコラ1996年、1997年）のために科学界で認識されており、本当にパラダイムを定量化する試みは、10年以上前によく始めている。イースターとニコラ（1996）は、眼球運動のビデオ録画を手動で分析した縞模様のドラムを回転させるモーターとシステムを開発しました。このシステムでは、再配置が頻繁マニュアルを必要と魚類胚の固定化の欠如に苦しんで、そして非常に困難で目の追跡動きを検出することができる。ステップが前方に複数の可変コンピュータ生成刺激提示（; Rinner ら 、2005A Roeser＆バイアー、2003）を考慮するために、ビデオ投影縞模様のドラムの使用でした。 ビデオテープに録画録音のほとんどはマニュアル、フレーム毎の分析は非常に面倒であることが証明されて、観察者バイアス（ベックらによって阻まある程度2004年）。リアルタイムで自動化された分析は、行動のフィードバック学習のメカニズム（主ら 、2004）の使用を許可することが示唆された。赤外線照明と周波数制御回転刺激の使用は、Beck らによって開拓されています（2004）。ただし、システムは唯一の幼虫のためにそこに使用されてきた説明、および分析はオフラインで行われた。さらに、VisioTrackerそれによって実験の過程で、より高い柔軟性と自発的な影響力をできるように、実験中に刺激を変更するなどの刺激を完全に制御することができます。また、VisioTrackerで使用されるデジタル刺激の作成 ​​はストライプ刺激ドラム（ベックら 、2004）の慣性質量の加速で前に述べた問題点を克服した。 メチルセルロースによる幼虫の拘束が大幅に眼球の動きを妨げないとゼブラフィッシュ幸福上の任意の長期的な効果を持っていません。魚の幼虫は正常であった皮膚を介して酸素供給が加齢に伴って需要（Qian ら、2005）には不十分になるまで、数日間メチルセルロースに埋め込 ​​ま維持した。 成魚の拘束方法は、動物にも同様に簡単です。急速に別の1のための試験動物を交換するためのオプションと組み合わせる実験期間が短いが、さらにシステムの正動物福祉の側面に追加されます。鰓が連続水によって洗い流されるので、それはスパイク眼球運動と視覚の性能への影響を研究するために選択した任意の化学物質と水に便利です。同様に、ウォッシュアウトの実験は、実験動物の間を処理しなくても追加することができます。 ビデオ画像内のピクセルノイズが目の位置と角速度の高精度の測定を可能にする、独自のVisioTrackerソフトウェアのアルゴリズムを平滑化することにより、最小限に抑えられました。さらに、統計的容易にする解析、ソフトウェアは一定の速度で発生し、実験的な文に寄与しないサッカード運動を除外。 7ビデオフレーム上の速度曲線の平均化は、後の分析を容易にした。 VisioTrackerは、多くの様々な研究分野に新たな次元を開きます。システムとその前任者はすでにそのような視力、コントラスト感度および明順応（Rinner ら 、2005A、Schonthaler ら 、2010）などのパラメータを用いて、ゼブラフィッシュ幼生における視覚性能を定量化するために成功裏に使用されている、の機能解析変異体ゼブラフィッシュ幼生におけるコーン視覚伝達カスケードのメンバーの操作後に感光体（例えばRinner ら 、2005B、Renninger ら、2011）、または視覚欠陥の分析（例えばSchonthaler ら、2005、2008;。Bahadoriら、2006）。視覚系の形態学的および機能的成熟の相互依存その視力が主ですが、完全には幼虫の段階で感光体の間隔（ハウグら 、2010）によって限定されるものではない表示するOKR測定によって研究されてきた。 VisioTrackerは大人のゼブラフィッシュと他の同様の大きさの魚種（ミューラーとNeuhauss（2010）、本報告書）における視覚機能を分析することも同様に適しています。 それは調査されるべき物質が成魚のエラを周囲の水の流れに加えられるかもしれないそれによって毒性や薬理学などの研究分野でシステムを利用することも考えられる。さらに、VisioTrackerの汎用性は、視覚機能、神経回路機能の開発、または感覚運動制御（黄＆Neuhauss、2008年のレビューを参照）のontogeneticsの例については、より徹底した分析を可能にします。

<table border="1"><tbody><tr><th>試薬の名称</th><th>会社</th><th>カタログ番号</th></tr><tr><td>メチルセルロース</td><td>シグマアルドリッチ</td><td> M0387 </td></tr><tr><td> 3 - アミノ安息香酸エチルメタンスルホネート（MS-222） </td><td>シグマアルドリッチ</td><td> E10521 </td></tr><tr><td> 35mmの細胞培養皿</td><td>コー​​ニング</td><td> 430165 </td></tr><tr><td>血清ピペット</td><td>グライナーバイオ1 </td><td> 612 361 </td></tr><tr><td> VisioTracker </td><td>東証システム</td><td> 302060 </td></tr></tbody></table>

visiotracker、眼球運動解析への革新的な自動化されたアプローチ

VisioTracker, an Innovative Automated Approach to Oculomotor Analysis

視覚系の発達と機能への調査では、操作する、引き出すのは簡単、堅牢でシンプルなビジュアル性能の定量化ビヘイビア·モデルを必要としている。適切なモデルは、視運動反応（OKR）、その高選択値に起因するすべての脊椎動物に存在する反射的な行動で発見されている。 OKRは急速リセットサッカーと交互に目の遅い刺激、次の動きを伴います。この現象の測定が容易に起因し、その早期かつ安定した発症までゼブラフィッシュ幼生、およびゼブラフィッシュ遺伝学についての十分な知識の恩恵を受け、（完全に96時間後に受精（HPF）の後に開発された）待遇モデルの数十年1のために行われるこの分野での生物。一方、成魚で同様のメカニズムの分析は特に薬理学的および毒物学的なアプリケーションでは、重要性を増しています。 ここでは、完全に自動化された、高throughpuをVisioTrackerを記述ビジュアルパフォーマンスの定量分析のためのtシステム。システムは、教授ステファンNeuhaussのグループで行われた研究に基づいており、東証システムによって再設計されました。それは、高解像度のズームレンズを搭載し、高品質のビデオカメラで監視小魚用の固定装置で構成されています。魚コンテナはコンピュータによって生成された刺激パターンを投影することができる上に、ドラムスクリーンに囲まれています。眼球運動を記録し、自動的にリアルタイムでVisioTrackerソフトウェアパッケージによって分析される。 データ分析は、このような低速および高速位相持続時間、運動サイクルの頻度、遅い相ゲイン、視力、コントラスト感度などのパラメータの即時認識を可能にします。 典型的な結果は、例えば、野生型の形態に明らかな変化を示していない視覚系突然変異体の迅速な同定、または薬理学的又は毒性と変異原性の定量的効果の決定を可能にする視覚システムのパフォーマンス上のエージェント。

VisioTrackerは、眼球運動の記録に基づいて、幼虫や小さな成魚の視覚性能を定量的に分析するための自​​動化されたシステムです。それはそのような視覚系の発達と機能、薬理学、神経回路の研究や感覚統合などの分野で高スループットの研究を可能にし、視覚刺激のプロパティおよびリアルタイム分析を完全に制御しています。

VisioTracker、眼球運動解析への革新的な自動化されたアプローチ

視覚系の発達および機能に関する研究には、誘発が容易で、視覚パフォーマンスを定量化できる行動モデルが必要である。

この手順の全体的な目的は、視覚系の欠損を持つ変異幼魚を迅速に特定すること、または野生型と変異型あるいはモルフォリノ処理を施した個体の視覚系の特性を比較するために、ゼブラフィッシュの幼魚および成魚の視覚系機能を行動学的に評価することです。これは、まず実験動物の身体運動を制限することで達成されます。幼魚はメチルセルロースに埋没させ、成魚は麻酔をかけた後、固定装置に装着します。次に、身体を固定した動物を、ドラム型のスクリーンの中心にあるVizio trackerに配置します。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垂直の白黒ストライプを投影します。その後、眼の位置が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解析され、同時に眼の速度がリアルタイムで算出されます。最終ステップは、得られたデータを処理し、眼球速度を視覚刺激の特性に関連付け、各実験条件における平均眼球速度と標準誤差を算出することです。この手法は、ゼブラフィッシュの幼生および成魚の視覚系の特性に関する知見を提供できるだけでなく、medica、kpi、および実質的にあらゆる他の小型T種などの他のモデル生物にも適用可能です。私がこの手法を考案したのは、視覚運動反応を用いてプランクトン幼生をスクリーニングした際で、完全に盲目ではなく視覚障害を持つ幼生のデータに強い関心を抱いたことがきっかけでした。このようなNewton幼生は、視覚処理の側面に影響を及ぼす可能性があります。このシステムは、ズームレンズを備えた高品質ビデオカメラの下に配置された、小型魚用の固定装置で構成されています。魚の容器はドラムスクリーンで囲まれており、そこにコンピュータで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用いて記録され、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解析されます。記録中の体の動きを防ぐため、受精後5日目の魚類胚を28 °Cに加温した3% Methylcelluloseに埋没させます。加温したメチルセルロースを35 mmの細胞培養ディッシュに注ぎ、大きなフック付きのセラムピペットを用いて胚を転移させます。幼虫をメチルセルロースに混ぜ、小さな針を用いて気泡を除去し、幼虫の位置を調整します。最大8匹の幼虫を同時に実験用に準備することが可能です。幼虫を固定したら、セルカルチャーディッシュを8枚用ラックに設置します。その後、成魚を固定するために、周囲のドラムに刺激ストライプを投影し始めます。まず、別の水槽内で300 milligrams per literのMS 222を用いて、魚を短時間麻酔させます。麻酔後、2枚のスポンジで魚の体を適切に軽く挟み込み、固定装置に取り付けます。成魚の体の動きを抑制することは、本手順において最も困難な工程です。固定装置への挿入を容易にするため、2本のプラスチック製カーフパイプでスポンジを固定します。魚を固定した後、装置をVizioトラッカーにセットし、記録を開始する前に1〜2分間、魚を回復させます。眼球運動を誘発する刺激として、垂直方向の白黒サイン波グレーディングで構成されるソフトウェア生成の刺激パターンをドラムスクリーンに投影します。Vizioトラッカーに内蔵されているデジタルライトプロジェクターを用いて、赤外光で魚を下方から照射し、ソフトウェアパッケージを使用して刺激パターンに応答した眼球運動を記録します。Larval bumper変異体はレンズサイズが縮小し、レンズの位置が異所性に存在しており、これらの形態学的変化は、野生型と比較してコントラスト感度の著しい低下として現れます。ここで示されているように、bumper変異体は刺激コントラストが低下するにつれて、眼球速度の調整に失敗する傾向が強まります。さらに、刺激の幅を狭めて刺激の空間周波数を上げた場合、stripe bumper変異体は野生型の兄弟個体と比較して視力が低下することが示されました。成体の野生型ゼブラフィッシュは、記録前にアルコール濃度を上げて30分間保持すると、コントラスト感度が著しく低下します。また、魚を段階的に高濃度のアルコールで処理した際、広範囲の空間周波数において、眼球速度の全体的な用量依存的な低下が認められました。アルコール処理は、刺激速度の増加に対する反応としてここに示されているように、より負荷の高いタスクにおいて眼球運動性能を用量依存的に低下させます。この手法の開発により、視覚研究分野の研究者が、遺伝学的および薬理学的モデルの両方を用いて、ゼブラフィッシュ、金魚、およびその他のモデル生物における視覚系の発達と機能を探索する道が開かれました。

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

神経科学

神経制御および認知プロセスは、眼球運動を介して研究することができる。 VisualEyesソフトウェアは、オペレータが、独立して、単純な、カスタムスクリプト言語を使用して2つのコンピュータ画面上に刺激をプログラムすることができます。システムは、タンデム眼球運動（サッカードと円滑追跡）、または反対の眼の動き（輻輳）、または任意の組み合わせを刺激することができる。...

VisualEyes：眼球運動実験のためのモジュラ式のソフトウェアシステム

アイトラッキングは、長い間一般的に、開発個人の視線パターンを研究するために使用されてきたが、最近の技術の進歩は、自閉症を含む臨床集団、での使用がより実現可能にしました。自閉症のアイトラッキング子供たちは初期症状の症状への洞察を提供することができますが、それは方法論的課題が含まれます。ベストプラクティスの提案が提供されています。...

自閉症幼児を追跡する目

特定の視覚モダリティに反応した反射的な眼球運動に基づく視覚情報処理の品質を定量化する方法が説明されています。反応時間と固定出力パラメータは、生後6か月以降の視覚障害のある子供とない子供の視覚パフォーマンスを特徴付けるために使用されます。...

アイトラッキングを使用した子どもたちに視覚情報処理を定量化する方法

現在の記事のレビュー言語理解研究の目追跡の方法論。信頼性の高いデータを取得するには、プロトコルの主要な手順に従わなければなりません。これらの中で、目の追跡者 (例えば目と頭の画像の品質の良い)...

視覚的に位置の言語理解の中に目の追跡: 柔軟性の視覚的文脈の発見の効果の制限

メソッドは、読み取り中に復帰 (IOR) 回帰眼球運動の抑制の役割を調査するため設計されました。理解難易度対回帰の 2 種類で IOR...

読書中に理解および眼球運動に基づく回帰眼球運動を区別するアイトラッ キング

マルチモーダルセンサーの使用は、教育の設定における社会的相互作用の役割を理解する有望な方法です。本論文では、モバイルアイトラッカーを用いて共振ダイアドから関節視覚的注意を捉える方法論について述べている。...

モバイルアイトラッカーを用いた関節視覚注意を捉える方法論

VisualEyes2020(VE2020)は、視覚的眼球運動刺激を提示、記録、同期するカスタムスクリプト言語です。VE2020は、共役眼球運動(サッカードとスムーズな追跡)、共役眼球運動(バージェンス)、調節、およびそれぞれの組み合わせのための刺激を提供します。2つの分析プログラムは、アイトラッキングおよび調節記録システムからのデータ処理を統合します。...

計測および解析ツールボックスによる眼球運動応答と調節の定量化

本稿では,視線追跡システムを用いて乳幼児の視力を自動評価する新しい手法について紹介する.

視線追跡システムを用いた乳幼児の視力自動評価法

ここでは、2次元画像の動きに対する視覚反応に起因する眼球運動を直接測定する半自動定量分析法であるPyOKRについて説明します。Pythonベースのユーザーインターフェースと分析アルゴリズムにより、従来の方法よりも高いスループットと正確なアイトラッキングパラメータの定量的測定が可能になります。...

PyOKR:光運動反射追跡能力を定量化するための半自動法

この方法論では、視運動および全身回転中の視線安定化に対する視覚的および前庭の寄与を調査しました。刺激は、視覚、前庭、および視前庭の試験を通じて実施されました。ねじれ眼球運動の増加と眼振の頻度は、各試験の反射的脳幹反応に対する感覚特異的運動情報の皮質下リレーの指標として機能しました。...

アイトラッキングを使用して、ロール面での皮質下運動処理に対する視覚および前庭入力の相対的な重要性を評価する

学ぶVisioTrackerを用いたゼブラフィッシュの眼球運動自動解析法。メチルセルロース固定とドラムスクリーン投影で視覚機能を評価し、遺伝変異や薬理処理の影響をリアルタイムで解析できます。

VisioTracker、眼球運動解析への革新的な自動化されたアプローチ

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