Hier beschrijven we een standaardprotocol voor het kwantificeren van de optokinetische reflex. Het combineert virtuele drumstimulatie en video-oculografie en maakt zo een nauwkeurige evaluatie mogelijk van de eigenschapsselectiviteit van het gedrag en de adaptieve plasticiteit ervan.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Kwantificering van de selectiviteit van visuele kenmerken van de optokinetische reflex bij muizen
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
De optokinetische reflex (OKR) is een essentiële aangeboren oogbeweging die wordt geactiveerd door de globale beweging van de visuele omgeving en dient om netvliesbeelden te stabiliseren. Vanwege het belang en de robuustheid ervan is de OKR gebruikt om visueel-motorisch leren te bestuderen en om de visuele functies van muizen met verschillende genetische achtergronden, leeftijden en medicamenteuze behandelingen te evalueren. Hier introduceren we een procedure voor het evalueren van OKR-reacties van muizen met een hoofdfixatie met hoge nauwkeurigheid. Hoofdfixatie kan de bijdrage van vestibulaire stimulatie aan oogbewegingen uitsluiten, waardoor het mogelijk wordt om oogbewegingen te meten die alleen door visuele beweging worden veroorzaakt. De OKR wordt uitgelokt door een virtueel drumsysteem, waarbij een verticaal rooster dat op drie computermonitoren wordt gepresenteerd, horizontaal oscillerend of unidirectioneel met een constante snelheid afdrijft. Met dit virtual reality-systeem kunnen we systematisch visuele parameters zoals ruimtelijke frequentie, temporele/oscillatiefrequentie, contrast, luminantie en de richting van roosters wijzigen, en afstemmingscurven van selectiviteit van visuele kenmerken kwantificeren. High-speed infrarood video-oculografie zorgt voor een nauwkeurige meting van het traject van oogbewegingen. De ogen van individuele muizen zijn gekalibreerd om mogelijkheden te bieden om de OKR's te vergelijken tussen dieren van verschillende leeftijden, geslachten en genetische achtergronden. De kwantitatieve kracht van deze techniek stelt het in staat om veranderingen in de OKR te detecteren wanneer dit gedrag zich plastisch aanpast als gevolg van veroudering, zintuiglijke ervaring of motorisch leren; Het maakt deze techniek dus een waardevolle aanvulling op het repertoire van instrumenten die worden gebruikt om de plasticiteit van ooggedrag te onderzoeken.
Inleiding
Als reactie op visuele stimuli in de omgeving bewegen onze ogen om onze blik te verschuiven, netvliesbeelden te stabiliseren, bewegende doelen te volgen of de foveae van twee ogen uit te lijnen met doelen die zich op verschillende afstanden van de waarnemer bevinden, die van vitaal belang zijn voor een goed zicht 1,2. Oculomotorisch gedrag is op grote schaal gebruikt als aantrekkelijke modellen van sensomotorische integratie om de neurale circuits in gezondheid en ziekte te begrijpen, althans gedeeltelijk vanwege de eenvoud van het oculomotorische systeem3. Bestuurd door drie paar extra....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
Alle experimentele procedures die in deze studie zijn uitgevoerd, zijn goedgekeurd door de Biological Sciences Local Animal Care Committee, in overeenstemming met de richtlijnen die zijn opgesteld door de University of Toronto Animal Care Committee en de Canadian Council on Animal Care.
1. Implantatie van een hoofdstang bovenop de schedel
OPMERKING: Om de bijdrage van VOR-gedrag aan de oogbewegingen te voorkomen, wordt de kop van de muis geïmmobiliseerd tijdens de OKR-test. Daarom wordt een hoofdstang operatief bovenop de schedel geïmplanteerd.
- Verdoof een muis (vrouwtje van 2-5 maanden....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Met de hierboven beschreven procedure evalueerden we de afhankelijkheid van de OKR van verschillende visuele kenmerken. De hier getoonde voorbeeldsporen zijn afgeleid met behulp van de analysecodes in Aanvullend coderingsbestand 1, en het onbewerkte voorbeeldbestand met sporen is te vinden in Aanvullend coderingsbestand 2. Wanneer het trommelrooster in een sinusvormige baan (0,4 Hz) dreef, volgde het oog van het dier automatisch de beweging van het rooster op een vergelijkbare oscilleren.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
De hier gepresenteerde methode van de OKR-gedragstest biedt verschillende voordelen. Ten eerste lost computergegenereerde visuele stimulatie de intrinsieke problemen van fysieke drums op. Rekening houdend met het probleem dat fysieke drums het systematische onderzoek van ruimtelijke frequentie-, richtings- of contrastafstemmingniet ondersteunen 8, maakt de virtuele drum het mogelijk om deze visuele parameters per proef te wijzigen, waardoor een systematische en kwantitatieve analyse van de kenmerk.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs verklaren dat er geen tegenstrijdige belangen zijn.
Dankbetuigingen
We zijn Yingtian He dankbaar voor het delen van gegevens over het afstemmen van richtingen. Dit werk werd ondersteund door subsidies van de Canadian Foundation of Innovation en Ontario Research Fund (CFI/ORF-project nr. 37597), NSERC (RGPIN-2019-06479), CIHR (Project Grant 437007) en Connaught New Researcher Awards.
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 2D translational stage | Thorlabs | XYT1 | |
| Acrylic resin | Lang Dental | B1356 | Voor het bevestigen van de hoofdplaat op de schedel en om de schedel te beschermen |
| Bupivacaine | STERIMAX | ST-BX223 | Bupivacaine Injectie BP 0,5%. Lokale anesthesie |
| Carprofen | RIMADYL | 8507-14-1 | Analgesie |
| Geperste lucht | Dust-Off | ||
| Oogzalf | Alcon | Systane | Voor het behoud van de vochtigheid van de ogen |
| Grafische kaart | NVIDIA | Geforce GTX 1650 of Quadro P620. | Voor het genereren van een enkel scherm tussen drie monitoren |
| Verwarmingskussen | Kent Scientific | HTP-1500 | Voor het handhaven van de lichaamstemperatuur |
| High-speed infrarood (IR) camera | Teledyne Dalsa | G3-GM12-M0640 | Voor het opnemen van oogrotatie |
| IR LED | Digikey | PDI-E803-ND | Voor CR-referentie en de verlichting van het oog |
| IR spiegel | Edmund optics | 64-471 | Voor het weerspiegelen van het beeld van het oog |
| Isofluraan | FRESENIUS KABI | CP0406V2 | |
| Labview | National Instruments | versie 2014 | oogbewegingen volgen |
| Lactaat Ringer | BAXTER | JB2324 | Water- en energievoorziening |
| Lidocaine en epinefrine mix | Dentsply Sirona | 82215-1 | XYLOCAINE. Lokale anesthesie |
| Luminancimeter | Konica Minolta | LS-150 | voor de kalibratie van monitoren |
| Matlab | MathWorks | versie xxx | analyse van oogbewegingen |
| Meyhoefer Curette | World Precision Instruments | 501773 | Voor het schrappen van de schedel en het verwijderen van fascia |
| Kalibratieschuurblad voor microscoop | Amscope | MR095 | om de vergroting van video-oculografie te meten |
| Monitoren | Acer | B247W | Visuele stimulatie |
| Neutraal dichtheidsfilter | Lee filters | 299 | om scotopische visuele stimulatie te genereren |
| Nachtzichtbril | Alpha optics | AO-3277 | voor scotopische OKR |
| Fotodiode | Digikey | TSL254-R-LF-ND | om visuele stimulatie en video-oculografie te synchroniseren |
| Pilocarpine hydrochloride | Sigma-Aldrich | P6503 | |
| Post | Thorlabs | TR1.5 | |
| Posthouder | Thorlabs | PH1 | |
| PsychoPy | open source software | versie xxx | visuele stimulatie toolkit |
| Schaar | RWD | S12003-09 | Voor huidverwijdering |
| Superlijm | Krazy Glue | Type: Multifunctioneel. Voor het bevestigen van de hoofdplaat op de schedel |
Referenties
- Gerhard, D. Neuroscience. 5th Edition. Yale Journal of Biology and Medicine. , (2013).
- Distler, C., Hoffmann, K. P. The Oxford Handbook of Eye Movement. , Oxford University Press. 65-83 (2011).
- Sereno, A. B., Bolding, M. S.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
