Name: 생쥐에서 광동태 반사의 시각적 특징 선택성 정량화 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-06-23T13:40:00.000+00:00
Duration: 9 min 28 s
Description: 배우세요 생쥐에서 광동태 반사를 비디오 안구측정법과 가상 자극을 이용해 정량화하는 방법을. 이 기술은 시각 적응 과정과 신경가소성 연구에 활용됩니다.

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방향 조정 데이터를 공유해 주신 Yingtian He에게 감사드립니다. 이 연구는 Canadian Foundation of Innovation 및 Ontario Research Fund(CFI/ORF 프로젝트 번호 37597), NSERC(RGPIN-2019-06479), CIHR(Project Grant 437007) 및 Connaught New Researcher Awards의 보조금으로 지원되었습니다.

생쥐의 광동태 반사 반응 평가: 새로운 고정밀 프로토콜

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</ol>

저자는 상충되는 이해관계가 없음을 선언합니다.

여기에 제시된 OKR 행동 분석 방법은 몇 가지 이점을 제공합니다. 첫째, 컴퓨터로 생성된 시각적 자극은 물리적 드럼의 본질적인 문제를 해결합니다. 물리적 드럼이 공간 주파수, 방향 또는 대비 튜닝8의 체계적인 검사를 지원하지 않는다는 문제를 해결하기 위해 가상 드럼을 사용하면 이러한 시각적 매개변수를 시험별로 변경할 수 있으므로 OKR 동작의 특징 선택성에 대한 체계적이고 정량적인 분석을 용이하게 할 수 있습니다(그림 4A). 물리적 드럼은 외부 광원(23)에 의한 불균일한 조명으로 인해 어려움을 겪는 반면, 가상 드럼은 그 표면 전체에 걸쳐 균질한 휘도를 쉽게 제공할 수 있다; ND 필터와 휘도계의 도움으로 컴퓨터로 생성된 시각적 자극을 통해 스코토픽에서 포토픽까지 잘 제어된 다양한 휘도 수준에서 OKR 측정이 가능하며(그림 4B), ...

환경의 시각적 자극에 반응하여 우리의 눈은 시선을 이동하거나, 망막 이미지를 안정화하거나, 움직이는 표적을 추적하거나, 두 눈의 중심와를 관찰자로부터 서로 다른 거리에 있는 표적과 정렬하기 위해 움직이며, 이는 적절한 시력에 매우 중요합니다 1,2. 안구 운동 행동은 건강과 질병의 신경 회로를 이해하기 위한 감각 운동 통합의 매력적인 모델로 널리 사용되어 왔는데, 이는 적어도 부분적으로는 안구 운동 시스템의 단순성때문이다 3. 세 쌍의 외안근에 의해 조절되는 눈은 주로 횡축을 따라 상승 및 하강, 수직 축을 따라 내전과 외전, 전후 축을 따라 내전과 외전, 1,2. 이러한 간단한 시스템을 통해 연구자들은 실험실 환경에서 쥐의 안구 운동 행동을 쉽고 정확하게 평가할 수 있습니다.
주요 안구 운동 행동 중 하나는 광동태 반사(OKR)입니다. 이 비자발적 안구 운동은 망막의 느린 표류 또는 이미지의 미끄러짐에 의해 유발되며 동물의 머리 또는 그 주변이 움직일 때 망막 이미지를 안정화하는 역할을합니다 2,4. 행동 패러다임으로서의 OKR은 여러 가지 이유로 연구자들에게 흥미롭습니다. 첫째, 안정적으로 자극되고 정확하게 정량화할 수 있습니다 5,6. 둘째, 이러한 행동을 정량화하는 절차는 비교적 간단하고 표준화되어 있으며, 대규모 동물 집단의 시각 기능을 평가하는 데 적용할 수 있다7. 셋째, 이 타고난 행동은 매우 가소적이다 5,8,9. 그 진폭은 반복적인 망막 미끄러짐이 장시간 발생할 때 강화될 수 있다 5,8,9 또는 전정 입력2에 의해 유발되는 망막 이미지를 안정화시키는 또 다른 메커니즘인 작업 파트너인 전정 안구 반사(VOR)가 손상되었을 때 5. OKR 강화에 대한 이러한 실험적 패러다임은 연구자들이 안구 운동 학습의 기초가 되는 회로 기반을 밝힐 수 있도록 합니다.
이전 연구에서 OKR을 평가하기 위해 주로 두 가지 비침습적 방법이 사용되었습니다: (1) 물리적 드럼과 결합된 비디오 안구 조영술(7,10,11,12,13) 또는 (2) 가상 드럼(6,14,15,16)과 결합된 머리 회전의 임의 결정. 그들의 응용 프로그램은 안구 운동 가소성의 분자 및 회로 메커니즘을 이해하는 데 유익한 발견을 했지만 이 두 가지 방법은 각각 OKR의 특성을 정량적으로 검사하는 능력을 제한하는 몇 가지 단점이 있습니다. 첫째, 흑백 줄무늬 또는 점의 인쇄 패턴이 있는 물리적 드럼은 시각적 패턴의 쉽고 빠른 변경을 허용하지 않으며, 이는 움직이는 격자의 공간 주파수, 방향 및 대비와 같은 특정 시각적 특징에 대한 OKR의 의존성 측정을 크게 제한합니다 8,17. 대신, 이러한 시각적 특징에 대한 OKR의 선택성 테스트는 시각적 특징을 시도마다 편리하게 수정할 수 있는 컴퓨터화된 시각적 자극의 이점을 얻을 수 있습니다. 이러한 방식으로 연구원은 다차원 시각적 매개 변수 공간에서 OKR 동작을 체계적으로 검사할 수 있습니다. 더욱이, OKR 분석의 두 번째 방법은 식별 가능한 OKR을 유발하는 시각적 매개변수의 임계값만 보고하지만 눈 또는 머리 움직임의 진폭은 보고하지 않습니다 6,14,15,16. 따라서 정량적 검정력이 부족하기 때문에 튜닝 곡선의 모양과 선호하는 시각적 특징을 분석하거나 정상 상태와 병리학적 조건에서 개별 마우스 간의 미묘한 차이를 감지할 수 없습니다. 위와 같은 한계를 극복하기 위해 비디오 안구 조영술과 컴퓨터 가상 시각 자극을 결합하여 최근 연구 5,17,18,19,20에서 OKR 행동을 분석했습니다. 그러나 이전에 발표된 이러한 연구는 충분한 기술적 세부 사항이나 단계별 지침을 제공하지 않았기 때문에 연구자가 자신의 연구를 위해 이러한 OKR 테스트를 설정하는 것은 여전히 어렵습니다.
여기에서는 비디오 안구 조영술과 컴퓨터화된 가상 시각 자극의 조합을 통해 포토픽 또는 스코토픽 조건에서 OKR 행동의 시각적 특징 선택성을 정확하게 정량화하는 프로토콜을 제시합니다. 쥐는 전정 자극에 의해 유발되는 안구 운동을 피하기 위해 머리를 고정합니다. 고속 카메라는 시각적 매개변수가 변경되는 움직이는 격자를 보는 마우스의 안구 움직임을 기록하는 데 사용됩니다. 개별 마우스의 안구의 물리적 크기는 안구 운동의 각도를 유도하는 정확성을 보장하기 위해 보정된다21. 이 정량적 방법을 사용하면 서로 다른 연령 또는 유전적 배경을 가진 동물 간의 OKR 행동을 비교하거나 약리학적 치료 또는 시각 운동 학습으로 인한 변화를 모니터링할 수 있습니다.

<table><tbody><tr><td>2D 번역 단계</td><td>Thorlabs</td><td>XYT1</td><td></td></tr><tr><td>아크릴 수지</td><td>Lang Dental</td><td>B1356</td><td>두개골에 헤드플레이트를 고정하고 두개골을 보호하기 위해</td></tr><tr><td>Bupivacaine</td><td>STERIMAX</td><td>ST-BX223</td><td>Bupivacaine Injection BP 0.5%. 국소 마취</td></tr><tr><td>Carprofen</td><td>RIMADYL</td><td>8507-14-1</td><td>진통제</td></tr><tr><td>압축 공기</td><td>먼지 제거</td><td></td><td></td></tr><tr><td>눈 연고</td><td>Alcon</td><td>Systane</td><td>눈의 수분 유지용</td></tr><tr><td>그래픽 카드</td><td>NVIDIA</td><td>Geforce GTX 1650 또는 Quadro P620.</td><td>3개의 모니터 중 단일 화면 생성용</td></tr><tr><td>발열 패드</td><td>Kent Scientific</td><td>HTP-1500</td><td>체온 유지용</td></tr><tr><td>고속 적외선(IR) 카메라</td><td>Teledyne Dalsa</td><td>G3-GM12-M0640</td><td>눈 회전 기록용</td></tr><tr><td>IR LED</td><td>Digikey</td><td>PDI-E803-ND</td><td>CR 참조 및 눈 조명용</td></tr><tr><td>IR 미러</td><td>Edmund optics</td><td>64-471</td><td>눈</td></tr><tr><td>Isoflurane 이미지 반사용</td><td>FRESENIUS KABI</td><td>CP0406V2</td><td></td></tr><tr><td>Labview</td><td>National Instruments</td><td>버전 2014</td><td>시선 추적</td></tr><tr><td>젖산 링거</td><td>BAXTER</td><td>JB2324</td><td>물 및 에너지 공급</td></tr><tr><td>리도카인과 에피네프린 혼합</td><td>Dentsply Sirona</td><td>82215-1</td><td>XYLOCAINE. 국소 마취</td></tr><tr><td>휘도 측정기</td><td>Konica Minolta</td><td>LS-150</td><td>모니터 보정,</td></tr><tr><td>Matlab</td><td>MathWorks</td><td>버전 xxx</td><td>안구 운동 분석</td></tr><tr><td>Meyhoefer Curette</td><td>World Precision Instruments</td><td>501773</td><td>두개골 긁기 및 근막 제거</td></tr><tr><td>현미경 보정 슬라이드</td><td>Amscope</td><td>MR095</td><td>배율 측정 비디오 오큘로그래피</td></tr><tr><td>모니터</td><td>Acer&nbsp;</td><td>B247W</td><td>시각 자극</td></tr><tr><td>중립 밀도 필터</td><td>Lee 필터</td><td>299</td><td>스코 토픽 시각적 자극을 생성하기위한</td></tr><tr><td>Nigh vision goggle</td><td>알파 광학</td><td>AO-3277</td><td>scotopic OKR</td></tr><tr><td>포토 다이오드</td><td>Digikey</td><td>TSL254-R-LF-ND</td><td>는 시각적 자극 및 비디오 시력 검사를 동기화합니다</td></tr><tr><td>Pilocarpine hydrochloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P6503</td><td></td></tr><tr><td>포스트</td><td>Thorlabs</td><td>TR1.5</td><td></td></tr><tr><td>포스트 홀더</td><td>Thorlabs</td><td>PH1</td><td></td></tr><tr><td>PsychoPy</td><td>오픈 소스 소프트웨어</td><td>버전 xxx</td><td>시각적 자극 툴킷</td></tr><tr><td>가위</td><td>RWD</td><td>S12003-09</td><td>피부 제거</td></tr><tr><td>용 Superglue</td><td>Krazy Glue</td><td></td><td>유형 : 다목적. 두개골에 헤드플레이트를 부착하기 위해</td></tr></tbody></table>

생쥐에서 광동태 반사의 시각적 특징 선택성 정량화

Quantification of Visual Feature Selectivity of the Optokinetic Reflex in Mice

광동태 반사(OKR)는 시각 환경의 전체적인 움직임에 의해 유발되고 망막 이미지를 안정화하는 역할을 하는 필수적인 타고난 안구 운동입니다. OKR의 중요성과 견고성으로 인해 OKR은 시각 운동 학습을 연구하고 다양한 유전적 배경, 연령 및 약물 치료를 가진 마우스의 시각 기능을 평가하는 데 사용되었습니다. 여기에서는 머리 고정 마우스의 OKR 응답을 높은 정확도로 평가하는 절차를 소개합니다. 머리 고정은 전정 자극이 안구 운동에 미치는 영향을 배제할 수 있으므로 시각적 움직임에 의해서만 유발되는 안구 운동을 측정할 수 있습니다. OKR은 가상 드럼 시스템에 의해 유도되며, 3개의 컴퓨터 모니터에 표시되는 수직 격자가 진동 방식으로 수평으로 또는 일정한 속도로 단방향으로 드리프트됩니다. 이 가상 현실 시스템을 통해 공간 주파수, 시간/진동 주파수, 대비, 휘도 및 격자 방향과 같은 시각적 매개변수를 체계적으로 변경하고 시각적 특징 선택성의 튜닝 곡선을 정량화할 수 있습니다. 고속 적외선 비디오 안과 조영술은 안구 운동의 궤적을 정확하게 측정합니다. 개별 쥐의 눈은 다양한 연령, 성별 및 유전적 배경을 가진 동물 간의 OKR을 비교할 수 있는 기회를 제공하도록 보정됩니다. 이 기술의 정량적 능력을 통해 이 행동이 노화, 감각 경험 또는 운동 학습으로 인해 소성적으로 적응할 때 OKR의 변화를 감지할 수 있습니다. 따라서 이 기술은 안구 행동의 가소성을 조사하는 데 사용되는 도구 레퍼토리에 귀중한 추가 기능을 제공합니다.

위에서 자세히 설명한 절차를 통해 여러 시각적 기능에 대한 OKR의 종속성을 평가했습니다. 여기에 표시된 예제 추적은 보충 코딩 파일 1에 제공된 분석 코드를 사용하여 파생되었으며, 예제 추적 원시 파일은 보충 코딩 파일 2에서 찾을 수 있습니다. 드럼 격자가 정현파 궤적(0.4Hz)으로 표류할 때 동물의 눈은 유사한 진동 방식으로 격자의 움직임을 자동으로 따라갔으며(그림 3B 상단 패널), 이는 OKR 동작 2,5,8의 특징입니다. 수평축에서 OKR 안구 움직임의 진폭은 고속 푸리에 변환(그림 3C&amp;D)으로 유도되었으며, OKR 이득은 격자 운동의 진폭에 대한 안구 운동의 진폭의 비...

여기에서는 광동태 반사를 정량화하기 위한 표준 프로토콜을 설명합니다. 가상 드럼 자극과 비디오 안구 촬영을 결합하여 동작의 특징 선택성과 적응 가소성을 정확하게 평가할 수 있습니다.

The optokinetic reflex (OKR) is an essential innate eye movement that is triggered by the global motion of the visual environment and serves to stabilize ...

우리는 건강 및 질병 마우스 모델에서 망막 시스템의 용량에 관심이 있습니다. 현재 우리는 망막 시스템이 망막 선천적 행동의 적응 가소성에 어떻게 기여하는지 이해하기 위해 망막 이미지를 안정화하는 역할을 하는 비자발적 안구 운동인 광동태 반사 또는 OKR 보험을 사용하고 있습니다. OKR 모델 연구는 장기간의 망막 자극 또는 유사한 안구 반사에 의한 손상이 행동 진폭을 증가시킬 수 있음을 입증함으로써 타고난 행동 가소성에 대한 이해를 발전시켰습니다.그리고 근본적인 분자 시냅스와 분비 메커니즘을 조사합니다. 비디오 안구 촬영과 컴퓨터화된 가상 시각적 자극을 결합하여 자유롭게 변화하는 매개변수로 잘라내어 OKR 동작 호출을 정확하게 정량화했습니다. 이 절차는 비교적 간단하며 대규모 연구를 수용하도록 표준화할 수 있습니다.당사의 프로토콜은 모양과 선호하는 시각적 특징을 포함하도록 정확하게 분석하고, 정상 및 병리학적 상태의 미묘한 차이를 감지하며, 약물 치료 또는 시각 운동 학습으로 인한 OKR의 변화를 모니터링할 수 있습니다. 높은 정밀도와 정량적 능력을 통해 종단 연구와 다른 약리학적 치료 또는 신경 초가증 하에서 동일한 눈의 반복적인 OKR 측정을 비교할 수 있습니다. 또한 신경서프레와 OKR 가소성의 회로 메커니즘을 연구할 수 있는 기회를 제공합니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Neuroscience

신경과학

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.

마우스의 비디오 - oculography

이 비디오는 제브라피쉬의 광역학 반응 분석을 설명합니다. 이 비디오는 시각적 움직임 자극을 기반으로 반사적 안구 움직임을 측정하고 제브라피쉬의 시력을 측정합니다.

Optokinetic Response Assay: 제브라피시의 시력을 측정하는 방법

제브라 피쉬는 많은 연구 분야를위한 유용한 도구가되고있다. 여기서 우리는 시각적 인 반응을 유도하고 성인 제브라 피쉬의 기능 시력을 계산하는 방법을 보여줍니다.

Zebrafish의 시력의 정량적 측정과 Optokinetic 응답

광학 일관성 단층 촬영 및 optokinetic 응답이 설치류에서 구조적 및 시각적 판독의 평가 대 한 자세한 프로토콜 제공 됩니다. 결과 신경학 상 뿐 아니라 안과 연구에 대 한 귀중 한 통찰력을 제공합니다.

쥐와 쥐에 구조와 기능적 시각 시스템 판독으로 광학 일관성 단층 촬영 및 Optokinetic 응답을 사용 하 여

마우스 비전을 검사 하기 위해, 우리는 얼씬 한 테스트를 실시 했습니다. 마우스는 천장에 모니터가 있는 큰 광장 경기장에 배치 되었다. 눈에 보이는 시각적 자극은 마우스에서 지속적으로 동결 또는 비행 반응을 유발.

시각적 자극을 사용 하 여 마우스 비전 평가

여기에서는 2차원 이미지 움직임에 대한 시각적 반응으로 인한 안구 움직임을 직접 측정하는 반자동 정량 분석 방법인 PyOKR에 대해 설명합니다. Python 기반 사용자 인터페이스 및 분석 알고리즘을 사용하면 이전 방법보다 더 높은 처리량과 더 정확한 정량 측정이 가능합니다.

PyOKR: Optokinetic Reflex Tracking Ability를 정량화하기 위한 반자동 방법

이 프로토콜은 인간 황반과 유사한 망막 특징을 가진 원뿔 우세 종인 13-라인 땅다람쥐의 광운동 반응을 측정하는 방법을 설명합니다. 플랫폼 디자인은 핸들링을 향상시키고 불안을 줄여 동물이 올려진 플랫폼에 머무르는 능력을 향상시켜 시각 기능의 변화를 비침습적으로 평가할 수 있습니다.

땅다람쥐의 시운동 반사 기록을 가능하게 하는 혐오하지 않는 동물 구속

우리는 미세 조작 및 전기 망막검사 기술을 사용하여 제브라피시 유충의 전기망막검사(ERG) 분석 방법을 제시합니다. 이것은 생체 내에서 제브라피시 유충의 시각 기능을 분석하는 간단하고 간단한 방법입니다.

Zebrafish의 애벌레에서 비주얼 응답의 전위도 분석

Ex vivo ERG는 동물 또는 인간의 분리된 온전한 망막에서 직접 망막 세포의 전기 활동을 기록하는 데 사용할 수 있습니다. 여기에서는 망막 세포의 전기적 활동을 해부하기 위해 생체 외 ERG 기록에 일반적인 생체 내 ERG 시스템을 적용할 수 있는 방법을 보여줍니다.

동시<em&gt; 생체</em두 망막의&gt; 기능 테스트로<em&gt; 생체</em&gt; 전위도 시스템

국소 탈수초화는 리솔레시틴 미세주입을 사용하여 시신경에서 유도됩니다. 시각 유발 전위는 생체 내에서 시각 경로를 따라 신호 전도를 검사하기 위해 시각 피질에 이식된 두개골 전극을 통해 기록됩니다. 이 프로토콜은 전극 이식 및 시신경 미세 주입의 기초가 되는 수술 절차를 자세히 설명합니다.

실험 시신경의 탈수 초화의 쥐 모델에서 시각 유발 전위 기록

배우세요 생쥐에서 광동태 반사를 비디오 안구측정법과 가상 자극을 이용해 정량화하는 방법을. 이 기술은 시각 적응 과정과 신경가소성 연구에 활용됩니다.

생쥐에서 광동태 반사의 시각적 특징 선택성 정량화

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