마우스의 비디오 - oculography
2012년 7월 19일
비디오 - oculography 아주 양적 안구 모터의 성능을 조사하는 방법뿐만 아니라 모터 학습입니다. 여기서는 생쥐에서 비디오 oculography을 측정하는 방법에 대해 설명합니다. 정상에서이 기술을 적용 pharmacologically - 치료 또는 유전자 변형 생쥐 것은 모터 행동의 기본 생리를 탐험하기 위해 강력한 연구 도구입니다.
이 절차의 전반적인 목표는 마우스에서 비디오 o 아이콘학을 수행하는 것입니다. 이것은 먼저 마우스의 두개골에 받침대 구조를 장착하여 특수 머리 몸체 고정 장치로 머리를 고정할 수 있도록 함으로써 수행됩니다. 두 번째 단계는 마우스를 비디오 안구 설정에 놓고 비디오 동공 추적 시스템을 보정
하는 것입니다.다음으로, 안구 운동 시스템이 전정 및 시신경 운동 자극의 큰 레퍼토리를 사용하여 활성화되는 동안 안구 움직임이 기록됩니다. 마지막 단계는 이러한 안구 움직임을 분석하는 것입니다. 궁극적으로 정상 마우스, 약리학 처리 또는 유전자 변형 마우스에 대한 비디오 O 아이콘학을 사용하여 운동 행동의 생리학을 탐구할 수 있습니다.
이 방법은 안구 운동 시스템에 대한 통찰력을 제공할 수 있지만 인간 병리학을 모방한 마우스 돌연변이를 사용하여 소뇌 전정 또는 안구 기원을 가진 질병을 연구하는 데에도 적용할 수 있습니다. 이 절차를 시작하려면 isof, 불소 및 산소가 혼합된 가스실에서 마우스를 마취합니다. 그런 다음 마스크를 통해 가스를 전달하여 마취를 유지하십시오.
그런 다음 발열 패드와 항문 온도 센서를 사용하여 마우스의 체온을 섭씨 37도로 유지합니다. 그런 다음 눈이 건조해지지 않도록 안구를 바르고 등쪽 두개골 털을 면도하고 수술 부위를 청소합니다. 그 후, 두개골의 등쪽 두개골 표면을 노출시키기 위해 정중선을 절개하고 표면을 청소하고 건조시킵니다.
그런 다음 bgma의 인산 한 방울을 Lambda에 바릅니다. 15초 후 에칭을 제거한 다음 식염수로 두개골 표면을 청소하고 다시 건조시킵니다. 에칭된 두개골 표면과 공기의 상단에 opti bond prime 한 방울을 바릅니다.
30초 동안 말리십시오. 다음으로, 옵티 본드 프라임 위에 옵티 본드 접착제 한 방울을 추가합니다. 자외선으로 1분 동안 경화시킵니다.
그 후, 카리스마 복합체의 얇은 층으로 접착 층을 덮으십시오. 자석 나사 구멍이 있는 커넥터와 부착 부위는 복합재에 내장되어 있습니다. 그런 다음 UV 광으로 복합재를 경화시킵니다.
다시 말하지만, 필요한 경우 복합 재료를 추가로 적용하고 빛으로 경화시킵니다. 수술 후 최소 3일 동안 마우스가 회복할 때까지 기다립니다. 다음 단계는 마우스를 구속기에 넣고 자석과 나사 하나로 마우스 헤드와 본체 구속기를 XY 플랫폼에 장착
하여 고정하는 것입니다.XY 플랫폼을 사용하여 마우스의 머리를 턴테이블 중앙 위에 배치하여 마우스가 피치 Ya 위로 이동하고 축을 굴릴 수 있도록 합니다. 그런 다음 안구 스캔 시스템에서 생성된 눈의 시각적 이미지를 사용하여 눈을 정렬하여 머리를 올바른 피치 ya와 롤 각도에 놓습니다. 이제 턴테이블이 AC 서보 제어 모터에 연결됩니다.
턴테이블의 위치는 턴테이블 축에 부착된 전위차계로 모니터링됩니다. 턴테이블은 임의의 도트 패턴이 있는 원통형 주변 스크린으로 덮여 있으며 AC 서보 제어 모터도 장착되어 있습니다. 원통형 스크린의 위치는 축에 부착된 전위차계에 의해 모니터링됩니다.
화면은 할로겐 조명으로 켤 수 있습니다. 턴테이블과 주변 스크린의 움직임은 입력 출력 인터페이스에 연결된 컴퓨터에 의해 제어됩니다. 턴테이블 및 주변 스크린 위치 신호는 입력 출력 인터페이스에 의해 디지털화된 20헤르츠 차단 주파수로 필터링되어 이 컴퓨터에 저장됩니다.
마우스의 눈은 3개의 적외선 방출기로 조명됩니다. 두 개는 턴테이블에 고정되고 세 번째는 카메라에 부착됩니다. 이 세 번째 이미터는 기준 각막 반사를 생성하며, 이는 보정 절차와 안구 움직임을 기록하는 동안 사용됩니다.
턴테이블에는 줌 렌즈가 장착된 적외선 CCD 카메라가 부착되어 마우스 헤드에 초점을 맞춥니다. 턴테이블 중앙에. 카메라를 잠금 해제하고 턴테이블 축을 중심으로 정확히 20도 이상 이동할 수 있습니다.
교정 절차 중에. 그런 다음 비디오 신호는 120Hz의 샘플링 속도로 수평 및 수직 방향으로 동공과 참조 각막 반사를 추적할 수 있는 시선 추적 시스템에 의해 처리됩니다. 그런 다음 참조 각막 참조 위치, 동공 위치 및 사람 크기 신호는 입력 출력 인터페이스에 의해 디지털화되고 테이블 및 주변 화면 위치 신호와 동일한 파일에 저장되어 안구 움직임을 보정하고 동공의 비디오 이미지가 모니터 중앙에 위치하도록 카메라로 마우스의 머리 위치를 조정하고 참조 각막 참조의 표현 동공 바로 위에 있는 눈의 수직 정중선에 위치합니다.
그런 다음 카메라를 피크 20도씩 여러 번 움직입니다. 턴테이블의 수직 축 주위의 피크입니다. 추적된 동공의 위치와 카메라의 극한 위치에 기록된 참조 각막 참조를 사용하여 동공의 회전 반경을 계산합니다.
동공 크기와 동공의 회전 사이의 관계를 결정하기 위해 다양한 조명 조건에서 이 단계를 여러 번 반복합니다. 그런 다음 동공의 회전 교정 곡선을 구성합니다. 이제 기준 각막 기준 위치, 동공 위치 및 동공 크기를 측정하여 눈의 각도 위치를 계산합니다.
동공의 회전 보정 곡선에서 동공 회전 값을 추출할 수 있으며, 눈의 각도 위치는 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다. VVOR 안구 운동 실험이 여기에 설명되어 있습니다. 이제 눈 위치, 테이블 위치 및 주변 화면 위치를 각도 위치로 변환합니다.
다음으로, 버터워스 저역통과 필터(Butterworth Lowpass filter)를 사용하여 아이 테이블과 주변 스크린의 각도 위치를 구별하고 필터링합니다. 20 헤르츠 서브의 차단 주파수를 사용하여 초당 40도의 감지 임계값을 사용하여 안구 속도 신호에서 se코드를 제거합니다. 그런 다음 시험의 각 개별 주기를 사용하여 테이블 및 눈 속도 신호의 평균을 구하고 평균화된 신호를 적절한 함수로 피팅합니다.
일반적으로 정현파 속도 자극이 사용되며 평균 사이클에는 부호 또는 코사인 함수가 장착됩니다. 이 동영상은 주변 화면의 회전에 의해 안구 운동이 어떻게 생성되어 1.6도의 진폭으로 0.2에서 1헤르츠의 주파수 범위에서 주변 화면을 회전시키는 광반사를 일으키는지 보여줍니다. 마우스의 광학 운동 시스템은 고주파 범위보다 저주파 범위에서 더 효율적인 것으로 나타났습니다.
안구 운동이 어떻게 생성되는지 보여주는 또 다른 동영상이 있습니다. 어둠 속에서 마우스를 회전시켜 전정 안구 반사를 일으키고 진폭 1.6도로 0.2에서 1헤르츠까지의 주파수 범위에서 턴테이블을 회전합니다. 마우스의 전정 안구계는 저주파 범위보다 고주파 범위에서 더 효율적인 것으로 나타났습니다.
다음은 주변 화면이 잘 조명된 상태에서 1.6도의 진폭으로 0.2에서 1헤르츠의 주파수 범위에서 턴테이블을 회전하여 시각적으로 향상된 전정 안구 반사를 일으키기 위해 안구 운동이 생성되는 방법에 대한 또 다른 영화를 보여주며, 마우스가 전체 주파수 범위에 걸쳐 효율적인 보상 안구 움직임을 생성하는 것으로 나타났습니다. 그리고 이 영화는 전정 안구 반사를 적응적으로 증가시킴으로써 운동 학습이 어떻게 이루어졌는지를 보여줍니다. 위상차 트레이닝 패러다임을 사용하여 주변 화면과 함께 턴테이블을 위상 외곽으로 회전하면 이 마우스의 VOR 게인이 증가합니다.
이 비디오를 시청한 후에는 마우스에서 비디오 ocul을 수행하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.
개요
이 기사는 눈의 운동 성능과 운동 학습을 조사하는 정량적 방법인 생쥐에서 비디오-안구 촬영 절차를 설명합니다. 이 기술은 정상, 약물 치료, 또는 유전자 변형된 생쥐에 적용하여 운동 행동의 생리학을 탐구할 수 있습니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 신경과학
- 안구 운동 성능
- 운동 학습
배경
- 비디오-안구 촬영은 눈 움직임을 연구하는 데 사용되는 방법입니다.
- 이 기술은 안구 운동 시스템에 대한 통찰력을 제공합니다.
- 소뇌 또는 전정 기원의 질병을 연구하는 데에도 활용될 수 있습니다.
- 생쥐 모델은 연구 목적을 위해 인간 병리를 모방할 수 있습니다.
연구 목적
- 생쥐의 눈 움직임을 측정하고 분석하기 위해.
- 운동 행동의 기본 생리학을 조사하기 위해.
- 질병 연구를 위해 다양한 생쥐 모델에 방법을 적용하기 위해.
사용된 방법
- 머리 고정을 위해 생쥐에게 받침대를 장착합니다.
- 비디오 동공 추적 시스템을 보정합니다.
- 전정 및 시각 자극을 사용하여 눈 움직임을 기록합니다.
- 기록된 눈 움직임을 생리학적 통찰을 위해 분석합니다.
주요 결과
- 안구 추적 시스템의 성공적인 보정.
- 다양한 자극 조건 하에서의 눈 움직임 기록.
- 운동 행동 생리학에 대한 통찰을 나타내는 데이터 분석.
- 안구 운동 시스템 질환 연구에 방법 적용.
결론
- 비디오-안구 촬영은 눈 움직임을 연구하는 강력한 도구입니다.
- 이 방법은 운동 학습과 성능에 대한 이해를 향상시킬 수 있습니다.
- 안구 운동 시스템에 영향을 미치는 질병을 조사하는 데 잠재력이 있습니다.
자주 묻는 질문
Executive Industry Relevance
Video-oculography in mice provides a quantitative behavioral readout for assessing oculomotor function, enabling mechanistic de-risking of targets involved in vestibular, cerebellar, and ocular motor pathways. The method supports target validation by linking genetic or pharmacological manipulations to measurable changes in reflexive eye movements, offering predictive confidence in early discovery. Its applicability to disease-relevant models enhances translational continuity for neuropsychiatric and neurodegenerative disorder pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses targeting vestibular, cerebellar, and ocular motor systems through quantifiable behavioral phenotypes.
- Operational Value: Provides a reproducible, high-throughput compatible assay for screening genetic and pharmacological modifiers of motor behavior.
- Scientific Value: Supports biological de-risking by isolating oculomotor circuit function from confounding motor or motivational variables.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantitative dependent variable measurements (eye velocity, gain, phase) enabling dose-response and genotype-phenotype correlation.
- Operational Value: Standardized calibration and tracking protocols ensure cross-lab reproducibility and assay readiness for compound evaluation.
- Scientific Value: Outputs support mechanistic de-risking by distinguishing vestibular, optokinetic, and visually-enhanced VOR contributions to motor control.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Disease-relevant system: mouse models mimicking human vestibular, cerebellar, or ocular pathologies allow direct translational biomarker alignment.
- Operational Value: Enables longitudinal tracking of motor learning and adaptive plasticity, supporting preclinical validation of cognitive and motor therapeutics.
- Scientific Value: Facilitates risk-adjusted advancement decisions by quantifying functional recovery or deficit progression in genetic models.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into early discovery workflows as a phenotypic screening tool for target validation, with outputs informing lead identification and preclinical progression decisions based on oculomotor system integrity.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by isolating vestibular and optokinetic contributions to eye movement control.
- Screening: Delivers assay readiness through standardized head fixation, calibration, and stimulus delivery enabling reliable compound or genotype evaluation.
- Analytics: Provides quantitative readouts (angular eye position, velocity, gain) filtered and fitted to sinusoidal stimuli for comparative analysis across conditions.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity via disease-model applicability, allowing assessment of therapeutic impact on motor behavior phenotypes.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for cross-functional teams studying motor learning, balance disorders, and neuropsychiatric indications.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in target engagement through measurable changes in VOR, OKR, and VVOR gain and phase.
- Operational Value: Standardized surgical preparation, head immobilization, and infrared tracking ensure reproducibility across laboratories and timepoints.
- Strategic Value: Reduces late-stage biological risk by enabling early detection of motor circuit dysfunction in genetic or pharmacological models.
- Portfolio Impact: Informs go/no-go decisions by quantifying oculomotor performance as a biomarker of neural circuit integrity.
Implementation Considerations
- Requires expertise in murine surgery, headplate implantation, and infrared oculomotor tracking systems.
- Dependent on specialized equipment including XY platforms, servo-controlled turntables, infrared emitters, and high-speed CCD cameras.
- Necessitates cross-team standardization of surgical protocols, calibration procedures, and stimulus parameters for reproducible outcomes.
- Adaptation considerations include model-specific adjustments for mouse strain, weight, and ocular pigmentation affecting infrared tracking accuracy.
- Practical limitations include post-surgical recovery time and potential confounds from anesthesia or inflammation affecting baseline oculomotor function.
