Name: Video-oculografie in Muizen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-07-19T12:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 43 s
Description: Leer video-oculografie in muizen voor het kwantitatief onderzoeken van oculomotorische prestaties en motorisch leren. Deze methode biedt inzicht in de fysiologie van motorisch gedrag en ziekten met cerebellaire of vestibulaire oorsprong.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Wij danken de Nederland organisatie voor gezondheidsonderzoek en ontwikkeling (MDJ, CDZ), Nederland Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (CDZ), NeuroBasic (CDZ), Prinses Beatrix Fonds (CDZ), De SENSOPAC (CDZ), C7 (CDZ) en de CEREBNET (CDZ) programma van de Europese Gemeenschap voor hun financiële steun.

1. Voorbereiding De volgende experimenten werden uitgevoerd in overeenstemming met het Duch Ethische Commissie voor Dierproeven. <ol><li> Voorbereiden muizen voor video-oculografie. Voor het meten oogbewegingen van een muis, de kop van de muis moet worden geïmmobiliseerd. Daarom is een voetstuk constructie op de schedel van de muis (figuur 1). <ol><li> Verdoof de muis door een mengsel van isofluraan (isofluran 1-1,5%; Rhodia Organique Fine Ltd, Frankrijk) en zuurstof in een gaskamer. De overmatige gas wordt weggevangen. Houd verdoving via neuskegel. Bevestig diepte van de anesthesie door middel van een teen knijpen. </li><li> Handhaaf de lichaamstemperatuur bij 37 ° C met behulp van een anale thermosensor en een verwarmingselement (FHC, Bowdoinham, ME). </li><li> Bescherm de ogen door ze te bedekken met een oogzalf (duratears, Alcon, België). Scheer de dorsale craniale bont, en maak het chirurgische gebied met een rotatie van struikgewas en betadine of chloorhexidine oplossing. </li><li> Maak een middenlijn incisie aan de dorsale craniale oppervlak van de schedel bloot te leggen. Maak het oppervlak schoon en droog. </li><li> Breng een druppel van fosforzuur (fosforzuur gel etsmiddel 37,5%; Kerr, CA) op de rug craniale oppervlak van de schedel van bregma naar lambda. Verwijder de etsmiddel na 15 seconden en maak de craniale oppervlak weer schoon met een zoutoplossing en droog. </li><li> Pas op de top van deze geëtste schedel oppervlak van een druppel OptiBond prime (Kerr, CA) en de lucht drogen gedurende 30 seconden. </li><li> Plaats een druppel OptiBond lijm (Kerr, CA) op de top van de OptiBond prime en genezen met licht gedurende 1 minuut (Maxima 480 zichtbaar licht uitharden eenheid; Henry Schein, USA). </li><li> Bedek de lijmlaag met een dunne laag van samengestelde Charisma (Heraeus Kulzer, Duitsland). Embedden twee met elkaar verbonden noten (diameter: 3 mm) in de composiet. Cure de composiet daarna met licht. Indien nodig, aanvullende lagen van composiet en hen genezen met licht. </li><li> Advertentieminister buprenorfine (0,015 mg / kg, sc) voor post-operatieve analgesie. Het dier moet weer op de been binnen ongeveer 5 minuten. Laat de muis in de kooi terug bij kamertemperatuur gedurende ten minste 3 dagen na de operatie. </li></ol></li><li> Video-oculografie setup voor muizen (figuur 2). <ol><li> Plaats de muis in de weerhouder en zet zijn hoofd naar de weerhouder met twee schroeven (figuur 1). De muis niet worden verdoofd deze procedure. Huisverbod tijd mag niet meer dan 1 uur / dag. </li><li> Plaats de muis hoofd-lichaam restrainer op xy, die op zijn beurt is gemonteerd op de draaitafel (diameter 60 cm). De xy de muis kop worden geplaatst boven het midden van de draaitafel. De muis kan worden verplaatst op het veld, yaw en roll assen. Het hoofd van de muis wordt geplaatst in de juiste toonhoogte, yaw en roll hoek door het gelijktrekken van het oog met behulp van het visuele beeld van het oog die door de iScan system. Alternatief kan het voetstuk constructie worden op de kop van de muis in een stereotactisch frame 11. </li><li> De draaitafel is aangesloten op een AC servo-gestuurde motor (Harmonic rijden AG, Nederland) en de positie van de draaitafel wordt bewaakt door een potentiometer (Bourns inc., CA) bevestigd aan de draaitafel as. </li><li> Een cilindrische omliggende scherm (diameter: 63 cm, hoogte: 35 cm) met een willekeurige gestippelde patroon (elk element 2 °) heeft betrekking op de draaitafel, deze trommel is ook uitgerust met een AC servo-gestuurde motor (Harmonic rijden AG, Nederland) . De positie van de cilindrische zeef wordt gevolgd door een potentiometer (Bourns inc., CA) toegevoegd aan de as en het scherm kan worden verlicht door een halogeen (20 Watt). Zowel de omringende scherm en de draaitafel onafhankelijk aangedreven. </li><li> De beweging van de draaitafel en rond het scherm wordt bestuurd door een computer die is aangesloten op een I / O interface (CED beperkt, Cambridge, Verenigd Koninkrijk). TaBLE en omliggende schermpositie audiosignaal (cut-off frequentie: 20 Hz), gedigitaliseerd door de I / O interface op deze computer. </li><li> Het oog van de muis wordt verlicht door drie infrarood-stralers (600 mW, dispersie hoek: 7 °, piek golflengte: 880 nm, RS Components, Nederland). Twee infraroodstralers zijn bevestigd aan de draaitafel en de derde emitter is bevestigd aan de camera. Deze derde emitter levert een referentie cornea reflectie (CR), die wordt gebruikt tijdens de kalibratie en gedurende de oogbewegingen opnamen. </li><li> Een infrarood CCD camera is uitgerust met een zoom lens (Zoom 6000, Navitar inc., NY) is bevestigd aan de draaitafel en is gericht op de muis hoofd in het midden van het draaiplateau. De camera kan worden ontgrendeld en kan worden yawed over de draaitafel as over precies 20 ° tijdens de kalibratie procedure. </li><li> Het videosignaal wordt verwerkt door een oog volgsysteem (ETL-200, iScan, Burlington, MA). De iScan systeem maakt gebruik van een algoritme naar de centra van de leerling en de verwijzing CR volgen. Het systeem kan bijhouden van de leerling en referentie-CR in horizontale en verticale richting met een sample rate van 120 Hz. </li><li> Referentie CR positie, leerling positie en pupilgrootte signalen worden gedigitaliseerd door de I / O-interface en worden opgeslagen in hetzelfde bestand als de tafel en de omliggende schermpositie signalen. De video leerling-tracking systeem leidt tot een vertraging van de oogbeweging signalen van ongeveer 27 ms. </li></ol></li></ol> 2. Kalibreren en het meten van oogbewegingen Met behulp van Video Leerling-tracking Het oog volgsysteem vangt de beweging van de pupil als een translatiebeweging. De translatiebeweging van de pupil bijgehouden bevat een translatie component door axiale tussen de rotatie midden van het oog en de anatomische midden van het oog (bv middelpunt van het hoornvlies kromming) en een rotatiesnelheid component door de hoekverdraaiing van het oog. Door aftrekkenIng de referentie CR de pupil beweging / positie wordt de ongewenste component translationele geëlimineerd signaal resulterend in een translatiebeweging die alleen door de rotatie van het oog. Hoewel ze vaak zeer kleine deze aftrekking elimineert tevens de vertaling van het hoofd en de camera. De resterende geïsoleerde translatiebeweging wordt omgezet in de hoekverdraaiing van de oogbol door calibratiemethode 8,12. Deze calibratie is uitgevoerd voorafgaand aan enige oogbewegingen experiment. <ol><li> Pas de muis hoofdpositie de camera zodanig dat het videobeeld van de pupil ligt in het midden van het beeldscherm en dat de afbeelding van de referentie CR ligt aan de verticale middellijn van het oog voorkeur direct boven de pupil. Minimaliseren de bewegingen van de referentie CR door hoek camera rotaties, die kan worden bereikt door het midden van de cornea kromming over de camera / tabel as. &lt;/ Li&gt; <li> Draai de camera meermalen + / - 10 ° (bijvoorbeeld 20 graden piek) rond de verticale as van de draaitafel. Gebruik de posities van de gevolgde pupil (P) en het referentiesignaal CR opgenomen in de uiterste standen van de camera rotatie om de draaiingshoek van de pupil berekend (Rp, Rp = Δ / sin (20 °) waarin Δ = (CR -P), zie figuur 3A). </li><li> Doordat de Rp is afhankelijk van de pupil, een pupilgrootte correctie moet worden uitgevoerd 12 (fig. 3B). Herhaal stap 2.2 vele malen onder verschillende belichting omstandigheden (dat wil zeggen het manipuleren van de pupilgrootte; figuur 3C) om de pupilgrootte te bepalen - Rp relatie en samen een Rp correctie curve (Figuur 3D). De Rp waarde hangt af van de verticale ooghoogte. Bij het experiment zal leiden tot verticale oogbewegingen is een correctie van de kalibratie voor verticale oog posities is zeer aan te bevelen13. </li><li> Bepaal de hoekstand van het oog (E) door meting van de referentie CR positie P positie en de pupil. De referentie CR positie wordt afgetrokken van de leerling staat het genereren van een translationele gratis leerling positie. Door het meten van de pupilgrootte de Rp waarde kan worden gewonnen uit de Rp correctie curve en E kan worden berekend met behulp van de volgende formule E = arcsin {(Δ1) / Rp} (Figuur 4A, waar Δ1 = (P 2-P 1) en P1 en P2 worden gecorrigeerd door aftrekking van de referentie CR). </li><li> Een grote repertoire van draaitafel en / of rondom het scherm rotaties kan nu gebruikt worden om de oculomotor te stimuleren. Om video oculografie uit te voeren in het donker, de muis oog dient te worden voorbehandeld met een mioticum geneesmiddel voor de pupil dilatatie te beperken en laat leerlingen volgen onder deze omstandigheden. In onze experimenten gebruiken we pilocarpine (4%, Laboratoria Chauvin, Frankrijk) op leerling dilatatie te beperkenhet donker. </li></ol> 3. Data-analyse <ol><li> Eye posities, tafel posities en de omliggende scherm posities zijn allemaal omgezet in hoekposities (zie figuur 4B en de formule in punt 2.4). Eye signalen worden gecorrigeerd voor de vertraging van 27 ms geïnduceerd door de beeldvorming verwerking van de leerling-volgsysteem. </li><li> Hoekposities van ogen tafel omringende scherm zijn gedifferentieerd en gefiltreerd met een Butterworth laagdoorlaatfilter met een grensfrequentie van 20 Hz. </li><li> Saccades worden verwijderd uit het oog snelheidssignaal met een detectiegrens van 40 ° / s. Gegevens worden verwijderd vanaf 20 ms voor tot 80 ms na het overschrijden van de detectiegrens. </li><li> Tabel rond scherm en het oog snelheid signalen gemiddeld met elke cyclus in het spoor (Figuur 4C). </li><li> Gemiddelde signalen worden voorzien van een passende functie. In het algemeen wordt een sinusvormig snelheid stimulatie gebruikt en de gemiddeldecycli voorzien sinus cosinus functie (Figuur 4C). Vervolgens kan de versterking worden berekend als de verhouding van het oog snelheid stimulus snelheid, terwijl de fase kan worden berekend als het verschil (in graden) tussen het oog snelheid en stimulus snelheid. </li></ol> 4. Representatieve resultaten Video-oculografie kan worden gebruikt om diverse vormen van oculomotorische optredens (dat wil zeggen optokinetische reflex: OKR; vestibulo-oculaire reflex: VOR, visueel verbeterde vestibulo-oculaire reflex: VVOR) te onderzoeken en motorisch leren (VOR aanpassing; OKR adaptatie). De OKR compenseert voor laagfrequente storingen met behulp van visuele feedback. De OKR kan worden geïnduceerd door het draaien van de goed verlichte omgeving scherm (Film 1). Draaien van de omringende scherm over een frequentiegebied van 0,2 -1,0 Hz met een amplitude van 1,6 ° toont hoe de optokinetische systeem een ​​doelmatige compensatiemechanisme in de lage frequenties than in de hoge frequenties (figuur 5A). De VOR compenseert hoge frequentie bewegingen van de kop met behulp van signalen van de vestibulaire organen. De VOR kan worden geïnduceerd door het draaien van het dier (dat wil zeggen draaitafel) in het donker (Film 2). De draaitafel over een frequentiegebied van 0,2 -1,0 Hz met een amplitude van 1,6 ° toont hoe de vestibulo-oculaire efficiënter is het genereren compenseren oogbewegingen in de hoge frequenties dan in de lage frequenties (figuur 5A) . Wanneer de optokinetische en vestibulo-oculaire systeem in onderling overleg handelen, kunnen de beelden worden gestabiliseerd op het netvlies over een breed scala van hoofdbewegingen. Het draaien van de draaitafel over een frequentiebereik van 0,2 -1,0 Hz met een amplitude van 1,6 °, terwijl de omliggende scherm is goed verlichte (Film 3) laat zien hoe het oog &quot;high gain&quot; compenserende bewegingen over het gehele frequentiebereik (Figuur 5A genereert ). Al deze versterking en phase waarden zijn kenmerkend voor muizen, hoewel mannen en vrouwen 14 en stam 15,16,17 verschillen werden gemeld. De onafhankelijke controle over de draaitafel en de omliggende scherm maakt het mogelijk om de muizen te confronteren met een mismatch tussen visuele en vestibulaire informatie. Na een lange termijn en uniforme blootstelling van verkeerde visuele en vestibulaire informatie, zal de VOR van de muis te wijzigen om te compenseren voor de gewijzigde visuele input (VOR aanpassing; Movie 4). Het draaien van de draaitafel uit fase (dat wil zeggen 180 °) met de omliggende scherm (1 Hz, 1,6 °) verhoogt de VOR winst (figuur 5B). De maximale verandering in VOR versterking, wanneer een een proces leerparadigma, vaak na 30 minuten. <img alt="Figuur 1" src="/files/ftp_upload/3971/3971fig1.jpg" /> Figuur 1. Schematische tekening van de muis hoofd-en-body restrainer. Het lichaam van de muis wordt beperkt met behulp vaneen kunststof cilindrische buis met een diameter van 35 mm. Het hoofd van de muis wordt geïmmobiliseerd door het aansluiten van de sokkel van de muis om de ijzeren staaf met twee schroeven. De ijzeren staaf een hoek van 30 graden om de kop van de muis te positioneren in de normale toonhoogte tijdens het lopen. * Bovenaanzicht van het voetstuk met twee moeren. <img alt="Figuur 2" src="/files/ftp_upload/3971/3971fig2.jpg" /> Figuur 2. Schematische tekening van de muis video-oculografie setup. <img alt="Figuur 3" src="/files/ftp_upload/3971/3971fig3.jpg" /> Figuur 3. De kalibratie van de video-leerling-volgsysteem. A) De camera is geroteerd meermalen + / - 10 ° (bijvoorbeeld 20 graden piek) rond de verticale as van de draaitafel. De gevolgde pupil (P) en het referentiesignaal cornea reflectie (CR) voor de uiterste standen van de camera rotatie worden gebruikt om de draaiingshoek van de pupil berekenen(Rp). B) De straal van de pupil diameter afhankelijk is van de grootte van de pupil. C) Voorbeeld de invloed van pupilgrootte op pupil positie tijdens de kalibratieprocedure (beide gemeten in pixels (px)). D) Relatie tussen Rp en leerling middellijn, gemeten in een enkele muis. De dertien pupil diameters uitgevoerd door het veranderen van de intensiteit van het omgevingslicht. <img alt="Figuur 4" src="/files/ftp_upload/3971/3971fig4.jpg" /> Figuur 4. Meten en analyseren van oogbewegingen met behulp van video leerling-tracking. A) De hoek pupil positie wordt berekend uit de straal van de pupil (Rp) en de positie van de pupil (P, gecorrigeerd voor CR positie). B) Voorbeeld van compenserende oogbewegingen veroorzaakt door het stimuleren van de vestibulaire en visuele systeem (visuele verbeterde VOR). De draaitafel was gedraaid sinusvormig op 0,6 Hz met een amplitude van 1,6 °, terwijl de omliggende scherm was goed verlicht. C) Analyses van de opnamezie B). De grafiek toont de gemiddelde snelheid spoor van de draaitafel (blauw) en pupil (rood). Met deze gemiddelde sporen werden uitgerust met een sinusfunctie (zwart). <img alt="Figuur 5" src="/files/ftp_upload/3971/3971fig5.jpg" /> Figuur 5. De prestaties en het leren van het oculomotorische systeem gemeten in een C57Bl6 muis. A) Oogbewegingen worden gegenereerd door rotaties van de omringende scherm (optokinetische reflex: OKR, top-panelen), door het draaien van de muis in het donker (vestibulo-oculaire reflex: VOR, midden panelen) en door het draaien van de muis in het licht (visueel versterkte vestibulo-oculaire reflex: VVOR, onderste paneel) met frequenties 0,2 tot 1,0 Hz bij een amplitude van 1,6 °. De versterking van de reflex werd berekend als de verhouding van het oog snelheid stimulus snelheid (links panelen) en fase van de reflex werd berekend uit het faseverschil tussen het oog snelheid en stimulus snelheid (rechter panelen). B) Motor learning werd bereikt door<html> adaptief het verhogen van de VOR met behulp van een uit fase opleiding paradigma. De muis is onderworpen aan een visuovestibular training paradigma waarin de rotatie van de muis die was fase (180 °) met de rotatie van de omringende scherm (zowel roterende 1,0 Hz, 1,6 °) veertig minuten. Elke 10 minuten is de VOR werd getest (1,0 Hz, 1,6 °). In deze muis de uit fase opleiding verhoogde de VOR winst. Movie 1. Animatie over de paradigma dat OKR induceert bij muizen <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/3971/3971movie1.mov" target="_blank">Klik hier om film te bekijken</a> . Movie 2. Animatie over de paradigma dat VOR induceert in de muis. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/3971/3971movie2.mov" target="_blank">Klik hier om film te bekijken</a> . Movie 3. Animatie over de paradigma dat VVOR in muizen veroorzaakt..com/files/ftp_upload/3971/3971movie3.mov &quot;target =&quot; _blank &quot;&gt; Klik hier om de film te bekijken. Movie 4. Animatie over de visuovestibular uit fase opleiding paradigma dat VOR aanpassing (verhoging) bij muizen veroorzaakt. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/3971/3971movie4.mov" target="_blank">Klik hier om film te bekijken</a> .

<ol><li>Collewijn, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optokinetic+and+vestibulo-ocular+reflexes+in+dark-reared+rabbits%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Optokinetic and vestibulo-ocular reflexes in dark-reared rabbits.</a> Exp. Brain Res. 27, 287(1977).</li>
<li>Collewijn, H. E. ye- <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((and+head+movements+in+freely+moving+rabbits%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">and head movements in freely moving rabbits.</a> J. Physiol. 266, 471(1977).</li>
<li>Collewijn, H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCollewijn%2C+H+%22The+oculomotor+system+of+the+rabbit+and+its+plasticity%22">The oculomotor system of the rabbit and its plasticity</a>. , 1st edition, Springer-Verlag. Berlin. (1981).</li>
<li>Fuller, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Linkage+of+eye+and+head+movements+in+the+alert+rabbit%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Linkage of eye and head movements in the alert rabbit.</a> Brain Res. 194, 219(1980).</li>
<li>Buttner-Ennever, J. A., Horn, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anatomical+substrates+of+oculomotor+control%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Opin.+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Anatomical substrates of oculomotor control.</a> Curr. Opin. Neurobiol. 7, 872(1997).</li>
<li>Robinson, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+control+systems+analysis+in+the+neurophysiology+of+eye+movements%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The use of control systems analysis in the neurophysiology of eye movements.</a> Annu. Rev. Neurosci. 4, 463(1981).</li>
<li>Robinson, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+purpose+of+eye+movements%5BTitle%5D)+AND+%22Invest.+Ophthalmol.+Vis.+Sci%22%5BJournal%5D)">The purpose of eye movements.</a> Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 17, 835(1978).</li>
<li>Stahl, J. S., van Alphen, A. M., De Zeeuw, C. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparison+of+video+and+magnetic+search+coil+recordings+of+mouse+eye+movements%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">A comparison of video and magnetic search coil recordings of mouse eye movements.</a> J. Neurosci. Methods. 99, 101(2000).</li>
<li>De Zeeuw, C. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Expression+of+a+protein+kinase+C+inhibitor+in+Purkinje+cells+blocks+cerebellar+LTD+and+adaptation+of+the+vestibulo-ocular+reflex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Expression of a protein kinase C inhibitor in Purkinje cells blocks cerebellar LTD and adaptation of the vestibulo-ocular reflex.</a> Neuron. 20, 495(1998).</li>
<li>Picciotto, M. R., Wickman, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+knockout+and+transgenic+mice+to+study+neurophysiology+and+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Rev%22%5BJournal%5D)">Using knockout and transgenic mice to study neurophysiology and behavior.</a> Physiol. Rev. 78, 1131(1998).</li>
<li>Oommen, B. S., Stahl, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eye+orientation+during+static+tilts+and+its+relationship+to+spontaneous+head+pitch+in+the+laboratory+mouse%5BTitle%5D)+AND+%22Brain.+Res%22%5BJournal%5D)">Eye orientation during static tilts and its relationship to spontaneous head pitch in the laboratory mouse.</a> Brain. Res. 1193, 57(2008).</li>
<li>Stahl, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calcium+Channelopathy+Mutants+and+Their+Role+in+Ocular+Motor%5BTitle%5D)+AND+%22Research.+Ann.+N.Y.+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">Calcium Channelopathy Mutants and Their Role in Ocular Motor.</a> Research. Ann. N.Y. Acad. Sci. 956, 64(2002).</li>
<li>Stahl, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eye+movements+of+the+murine+P%2FQ+calcium+channel+mutant+tottering%2C+and+the+impact+of+aging%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Eye movements of the murine P/Q calcium channel mutant tottering, and the impact of aging.</a> J. Neurophysiol. 95, 1588(2006).</li>
<li>Andreescu, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estradiol+improves+cerebellar+memory+formation+by+activating+estrogen+receptor+beta%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Estradiol improves cerebellar memory formation by activating estrogen receptor beta.</a> Journal of Neuroscience. 27, 10832(2007).</li>
<li>Katoh, A., Kitazawa, H., Itohara, S., Nagao, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+characteristics+and+adaptability+of+mouse+vestibulo-ocular+and+optokinetic+response+eye+movements+and+the+role+of+the+flocculo-olivary+system+revealed+by+chemical+lesions%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Dynamic characteristics and adaptability of mouse vestibulo-ocular and optokinetic response eye movements and the role of the flocculo-olivary system revealed by chemical lesions.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95, 7705(1998).</li>
<li>Stahl, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+eye+movements+to+assess+brain+function+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Res%22%5BJournal%5D)">Using eye movements to assess brain function in mice.</a> Vision Res. 44, 3401(2004).</li>
<li>Koekkoek, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gain+adaptation+and+phase+dynamics+of+compensatory+eye+movements+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Genes+Funct%22%5BJournal%5D)">Gain adaptation and phase dynamics of compensatory eye movements in mice.</a> Genes Funct. 1, 175(1997).</li>
<li>Faulstich, B. M., Onori, K. A., du Lac, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+plasticity+and+development+of+mouse+optokinetic+and+vestibulo-ocular+reflexes+suggests+differential+gain+control+mechanisms%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Res%22%5BJournal%5D)">Comparison of plasticity and development of mouse optokinetic and vestibulo-ocular reflexes suggests differential gain control mechanisms.</a> Vision Res. 44, 3419(2004).</li>
<li>Koekkoek, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gain+adaptation+and+phase+dynamics+of+compensatory+eye+movements+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Genes+Funct%22%5BJournal%5D)">Gain adaptation and phase dynamics of compensatory eye movements in mice.</a> Genes Funct. 1, 175(1997).</li>
</ol>

Geen belangenconflicten verklaard.

Om een ​​hoge-kwaliteit video-opnamen oogbewegingen te verkrijgen bij muizen een aantal voorschriften noodzakelijk zijn. De kalibratie moet worden uitgevoerd in de bovengenoemde standaard stof. Bijvoorbeeld excentrisch ijking als de pupil niet wordt op de verticale middellijn met de referentie CR tijdens de calibratieprocedure zal leiden tot een onderschatting van RP en dus een raming van de oogbewegingen. Verder adviseren wij de integratie van de pupilgrootte correctie methode in de kalibratie procedure 12, omdat proeven die een zeer stabiel pupilgrootte te tonen zijn zeer zeldzaam. Zelfs een kleine stressor tijdens het proces kan reeds een aanzienlijke wijziging van de pupil diameter. Bij het ​​ontwerpen van een oogbeweging experiment met de volgende factoren moet rekening worden gehouden of gecontroleerd omdat ze zijn bekend bij de oogbewegingen reactie van invloed zijn: leeftijd 13,18, geslacht 14 en stam 15,1619. Bovendien moet het proefdier hebben gepigmenteerde iris omdat pupil detectie en opsporing is onmogelijk bij het contrast tussen pupil en iris te laag is, zoals in BALB / c muizen. Extreem zenuwachtig of angstig dieren moeten worden opgeleid, voorafgaand aan het experiment, om te wennen aan de experimentele set-up en de ingetogen conditie. Dit dier hanteren procedure resulteert in minder sluiting of semi-sluiting van de ogen en voorkomt de vorming van het oog van vloeistoffen tijdens het experiment, en dus een betere leerling volgen wordt bereikt. Tot slot, het verwerven en analyseren van de gegevens vereist twee tot drie uur per dier. Daarom zal oogbewegingen opnamen waarschijnlijk nog een specifieke procedure toegepast op geselecteerde muizen en niet geschikt als high throughput screening test.

<table border="1"><tbody><tr><td> Naam van het serum </td><td> Vennootschap </td><td> Catalogusnummer </td></tr><tr><td> Isofluran </td><td> Rhodia Organique Fine BV </td><td></td></tr><tr><td> Verwarming pad </td><td> FHC </td><td> 40-90-8 </td></tr><tr><td> Duratears </td><td> Alcon </td><td></td></tr><tr><td> Fosforzuur gel </td><td> Kerr </td><td> 31297 </td></tr><tr><td> Optibond Prime </td><td> Kerr </td><td> 35369 </td></tr><tr><td> Optibond lijm </td><td> Kerr </td><td> 35369 </td></tr><tr><td> Charisma composiet </td><td> Heraeus Kulzer </td><td></td></tr><tr><td> Maxima 480 lichtuitharding eenheid </td><td> Henry Schein </td><td></td></tr><tr><td> AC servo-gestuurde motor </td><td> Harmonische rijden AG </td><td></td></tr><tr><td> Cylindric scherm </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Halogeen verlichting (20 W) </td><td> RS Components </td><td></td></tr><tr><td> Potentiometers (precisie) </td><td> Bourns inc. </td><td> 6574 </td></tr><tr><td> Vermogen 1401 (I / O-interface) </td><td> CED beperkte </td><td></td></tr><tr><td> Computers </td><td> Dell </td><td></td></tr><tr><td> Infrarood emmitters </td><td> RS Components </td><td> 195-451 </td></tr><tr><td> ETL-200 </td><td> ISCAN </td><td></td></tr><tr><td> Zoom lens (zoom 6000) </td><td> Navitar inc. </td><td></td></tr><tr><td> Pilocarpinenitrate (Miniemen) </td><td> Laboratoire Chauvin </td><td></td></tr></tbody></table>

video-oculografie in muizen

Video-oculography in Mice

Oogbewegingen zijn erg belangrijk om een ​​object te volgen of om een ​​beeld op het netvlies te stabiliseren tijdens de beweging. Dieren zonder een fovea, zoals de muis, hebben een beperkte capaciteit om hun ogen te sluiten op een doel. In tegenstelling tot deze doelgroep gerichte oogbewegingen, zijn compenserende oculaire oogbewegingen gemakkelijk opgewekt in afoveate dieren 1,2,3,4. De compenserende oogbewegingen worden gegenereerd door de verwerking van vestibulaire en optokinetische informatie in een stuursignaal die zullen rijden de oogspieren. De verwerking van de vestibulaire en optokinetische informatie kunnen apart en samen worden onderzocht, waardoor de specificatie van een tekort in de oculomotor systeem. De oculomotorische systeem kan worden getest door het oproepen van een optokinetische reflex (OKR), vestibulo-oculaire reflex (VOR) of een visueel verbeterde vestibulo-oculaire reflex (VVOR). De OKR is een reflex beweging die compenseert voor &quot;full-field&quot; beeld bewegingen op het netvlies, terwijl de VOR is een reflex oog movement dat hoofd bewegingen compenseert. De VVOR is een reflex oogbewegingen dat zowel de vestibulaire gebruikt als optokinetische gegevens alleen om de passende vergoeding. Het cerebellum controleert en is in staat om deze compenserende oogbewegingen aan te passen. Daarom oculografie is een zeer krachtig hulpmiddel om de hersenen-gedrag relatie te onderzoeken onder normale en onder pathologische omstandigheden (bv. van vestibulaire, ogen en / of cerebellaire oorsprong). Testen van de oculomotor systeem, als een gedrags-paradigma, is interessant om verschillende redenen. Ten eerste is de oculomotor systeem een goed begrepen zenuwstelsel 5. Ten tweede, de oculomotor systeem is relatief eenvoudig 6, het aantal mogelijke oogbewegingen wordt beperkt door de kogel in contact architectuur (&quot;single gezamenlijke&quot;) en de drie paren extra oogspieren 7. Ten derde kan de gedrags-uitgang en zintuiglijke input eenvoudig worden gemeten, waardoor dit een zeer toegankelijk systeem voor kwantitatieveanalyse 8. Veel gedragstesten missen dit hoge niveau van de kwantitatieve macht. En tot slot, kan zowel de prestaties als de plasticiteit van het oculomotorische systeem worden getest, waardoor onderzoek naar leer-en geheugenprocessen 9. Genetisch gemodificeerde muizen zijn tegenwoordig overal verkrijgbaar en ze vormen een belangrijke bron voor de exploratie van hersenfuncties op verschillende niveaus 10. Bovendien kunnen zij worden gebruikt als model van de menselijke ziekten na te bootsen. Het toepassen oculografie op normale, farmacologisch behandeld of genetisch gemodificeerde muizen is een krachtig onderzoeksinstrument om de onderliggende fysiologie aan de motoriek te verkennen onder normale en pathologische omstandigheden. Hier beschrijven we hoe je video-oculografie te meten bij muizen 8.

Video-oculografie is een zeer kwantitatieve methode om oculaire motorische prestaties te onderzoeken en motorisch leren. Hier beschrijven we hoe je video-oculografie te meten bij muizen. De toepassing van deze techniek op een normale, farmacologisch behandeld of genetisch gemodificeerde muizen is een krachtig onderzoeksinstrument om de onderliggende fysiologie van de motor gedrag te verkennen.

Video-oculografie in Muizen

Oogbewegingen zijn zeer belangrijk om een object te volgen of om een beeld op het netvlies te stabiliseren tijdens beweging. Dieren zonder fovea, zoals de ...

Het algemene doel van deze procedure is het uitvoeren van video-oculografie bij muizen. Dit wordt bereikt door de muis eerst te voorzien van een pedeseal-constructie op de schedel, waardoor de kop geïmmobiliseerd kan worden in een speciale fixatiehouder voor de kop. De tweede stap is het plaatsen van de muis in de video-oculaire opstelling en het kalibreren van het video-pupilstrackingsysteem.Vervolgens worden oogbewegingen geregistreerd terwijl het oculomotorische systeem wordt geactiveerd met een groot repertoire aan vestibulaire en optokinetische stimuli. De laatste stap is het analyseren van deze oogbewegingen. Uiteindelijk kan video-oculografie bij normale, farmacologisch behandelde of genetisch gemodificeerde muizen worden gebruikt om de fysiologie van motorisch gedrag te onderzoeken.Hoewel deze methode inzicht kan bieden in het occulomotorische systeem, kan deze ook worden toegepast om ziekten met een cerebellaire, vestibulaire of occulaire oorsprong te bestuderen door gebruik te maken van muismutanten die menselijke pathologieën nabootsen. Om met deze procedure te beginnen, wordt de muis in een gaskamer geanestheseerd met een mengsel van isofluraan, fluor en zuurstof. Houd de anesthesie vervolgens in stand door het gas via een masker toe te dienen.Gebruik vervolgens een warmtemat en een anale thermosensor om de lichaamstemperatuur van de muis op 37 °C te houden. Breng daarna oogzalf aan om uitdroging van de ogen te voorkomen, scheer de vacht op de dorsale schedel en reinig het operatiegebied. Maak vervolgens een incisie in de middenlijn om het dorsale schedeloppervlak bloot te leggen, en reinig en droog dit oppervlak.Breng vervolgens een druppel fosforzuur van bgma aan op Lambda. Verwijder na 15 seconden het etsmiddel, maak het schedeloppervlak vervolgens schoon met een zoutoplossing en droog het opnieuw. Breng een druppel opti bond prime aan op de bovenkant van het geëtste schedeloppervlak en droog dit met lucht.Droog het gedurende 30 seconden. Voeg vervolgens een druppel OptiBond-adhesief toe bovenop de OptiBond-prime. Polymeriseer dit gedurende één minuut met UV-licht.Bedek daarna de adhesielaag met een dunne laag charisma-composiet. De connector met het schroefgat voor de magneet en de bevestigingspunten worden in het composiet ingebed. Polymeriseer vervolgens het composiet met UV-licht.Breng indien nodig opnieuw extra lagen composiet aan en polymeriseer deze met licht. Laat de muis na de operatie ten minste drie dagen herstellen. De volgende stap is om de muis in de fixatiehouder te plaatsen en de kop met de magneet en één schroef aan de houder te bevestigen; monteer de kop- en lichaamshouder van de muis op een XY-platform.Plaats met behulp van het XY-platform de kop van de muis boven het midden van de draaischijf, zodat de muis over de pitch Ya- en roll-assen kan worden bewogen. Plaats de kop vervolgens in de juiste pitch ya- en roll-hoek door het oog uit te lijnen met behulp van het visuele beeld van het oog dat door het oogscansysteem wordt gegenereerd. De draaischijf is nu verbonden met een AC-servogestuurde motor.De positie van de draaischijf wordt gemonitord met een potentiometer die aan de as van de draaischijf is bevestigd. De draaischijf is omvat door een cilindrisch scherm met een random dot-patroon, dat eveneens is uitgerust met een AC-servogestuurde motor. De positie van het cilindrische scherm wordt gemonitord door een potentiometer die aan de as daarvan is bevestigd.Het scherm kan worden verlicht door een halogeenlamp. De beweging van de draaitafel en het omliggende scherm wordt aangestuurd door een computer die is verbonden met een input-outputinterface. De positioningsignalen van de draaitafel en het omliggende scherm worden gefilterd door een digitale input-outputinterface met een afsnijfrequentie van 20 hertz en op deze computer opgeslagen.Het oog van de muis wordt verlicht door drie infrarode emitters. Twee hiervan zijn bevestigd aan de draaischijf en de derde is aan de camera bevestigd. Deze derde emitter produceert een referentie-corneale reflectie, die wordt gebruikt tijdens de kalibratieprocedure en tijdens de registraties van de oogbewegingen.Een infrarood CCD-camera uitgerust met een zoomlens is bevestigd aan de draaischijf en is gefocust op de kop van de muis in het midden van de draaischijf. De camera kan worden ontgrendeld en over een traject van precies 20 graden rond de as van de draaischijf worden verplaatst.Tijdens de kalibratieprocedure wordt het videosignaal verwerkt door een eye-tracking-systeem, dat de pupil en de referentie-hoornvliesreflectie in horizontale en verticale richting kan volgen met een bemonsteringssnelheid van 120 hertz. Vervolgens worden de signalen voor de referentiepositie van het hoornvlies, de pupilpositie en de pupilgrootte gedigitaliseerd door de input-outputinterface en opgeslagen in hetzelfde bestand als de tabel- en omringende schermpositie-signalen om de oogbewegingen te kalibreren. Stel de hoofdpositie van de muis ten opzichte van de camera zo in dat het videobeeld van de pupil zich in het midden van de monitor bevindt en de weergave van de referentie-hoornvliesreflectie zich op de verticale middellijn van het oog direct boven de pupil bevindt.Verplaats vervolgens de camera meerdere keren met een uitslag van 20 graden. Draai rond de verticale as van de draaischijf. Gebruik de posities van de gevolgde pupil en het hoornvliesreferentiepunt die zijn geregistreerd in de uiterste posities van de camera om de straal van de pupilrotatie te berekenen.Herhaal deze stappen meerdere keren onder verschillende verlichtingsomstandigheden om de relatie tussen de pupilgrootte en de rotatie van de pupil te bepalen. Stel vervolgens een correctiecurve voor de pupilrotatie op. Bereken nu de hoekpositie van het oog door de referentiepositie van het hoornvlies, de pupilpositie en de pupilgrootte te meten.De waarde van de pupilrotatie kan worden geëxtraheerd uit de rotatiecorrectiecurve van de pupil, en de hoekpositie van het oog kan worden berekend met behulp van de volgende formule. Het VVOR-oogbewegingsexperiment wordt hier gedemonstreerd. Zet nu de oogposities, tafelposities en omringende schermposities om in hoekposities.Differentieer vervolgens de hoekposities van de oogtafel en het omringende scherm en filter deze met een Butterworth laagdoorlaatfilter. Verwijder met een afsnijfrequentie van 20 hertz sub de seconden uit het oogsnelheidssignaal met een detectiedrempel van 40 graden per seconde. Bereken daarna het gemiddelde van de tafel- en oogsnelheidssignalen voor elke individuele cyclus in de trial en fit de gemiddelde signalen met een passende functie.Over het algemeen wordt een sinusvormige snelheidsstimulatie gebruikt en worden de gemiddelde cycli gefit met een sinus- of cosinusfunctie. Deze video laat zien hoe oogbewegingen worden opgewekt door de rotatie van het omringende scherm om de optokinetische reflex te triggeren, waarbij het omringende scherm wordt geroteerd over een frequentiebereik van 0,2 tot 1 Hz met een amplitude van 1,6 graden. Er wordt aangetoond dat het optokinetische systeem van de muis efficiënter is in het lage frequentiebereik dan in het hoge frequentiebereik.Hier is een andere video die laat zien hoe de oogbewegingen worden gegenereerd. Door de muis in het donker te roteren om de vestibulo-oculaire reflex op te wekken, waarbij de draaitafel over een frequentiebereik van 0,2 tot 1 Hz wordt gedraaid met een amplitude van 1,6 graden. Het vestibulo-oculaire systeem van de muis blijkt efficiënter in het hoge frequentiebereik dan in het lage frequentiebereik.Hier wordt een andere video getoond over hoe oogbewegingen worden opgewekt door de muis in het licht te roteren om een visueel versterkte vestibulo-oculaire reflex te veroorzaken. Terwijl de draaischijf over een frequentiebereik van 0.2 tot 1 Hz wordt geroteerd met een amplitude van 1.6 graden en het omringende scherm goed verlicht is, blijkt dat de muis efficiënte compenserende oogbewegingen genereert over het gehele frequentiebereik. En deze video laat zien hoe motorisch leren werd bereikt door de vestibulo-oculaire reflex adaptief te verhogen. Met behulp van een tegenfase-trainingsparadigma verhoogt het roteren van de draaischijf in tegenfase met het omringende scherm de VOR-gain van deze muis.Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u een video-oculografie bij muizen uitvoert.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

This video demonstrates the ex vivo culture and imaging of oculomotor slices from transgenic mouse embryos. The embryos are isolated and embedded in agarose. Using a vibratome, slices containing the oculomotor nuclei and eyes are obtained. The slices are maintained in culture and imaged using a fluorescence microscope.

Ex Vivo Culture and Imaging of Oculomotor Slices from Transgenic Mouse Embryos

Source: Wang, Z., et al. Transpupillary Two-Photon In Vivo Imaging of the Mouse Retina. J. Vis. Exp. (2021).This video demonstrates a technique for in vivo retinal imaging using two-photon microscopy. Anesthetized mice are prepared for imaging by securing their heads, Applying eye lubricant, and placing a coverslip over the eye. Retinal ganglion cells (RGCs) expressing fluorescent proteins are first visualized using epifluorescence for alignment. Finally, two-photon imaging is employed,...

Two-Photon In Vivo Imaging of the Mouse Retina

Source: Bosco, A., et al. In Vivo Dynamics of Retinal Microglial Activation During Neurodegeneration: Confocal Ophthalmoscopic Imaging and Cell Morphometry in Mouse Glaucoma. J. Vis. Exp. (2015) This video demonstrates in vivo imaging of retinal microglia in a mouse model of glaucoma. A transgenic mouse with fluorescent protein-expressing retinal microglia is positioned under an ophthalmoscope. Infrared illumination is used to locate the optic nerve head (ONH), and the focal plane is...

In Vivo Imaging of Retinal Microglia in a Mouse Model of Glaucoma

Source: Jagodzinska, J., et. al.,  Optical Coherence Tomography: Imaging Mouse Retinal Ganglion Cells In Vivo. J. Vis. Exp. (2017)  In this video, we demonstrate the use of spectral-domain optical coherence tomography (SD-OCT) to image retinal layers and assess structural changes in a genetically modified mouse model with optic neuropathy.

In Vivo Imaging of the Mouse Retina Using Optical Coherence Tomography

Intravitale microscopie kan bij dieren worden gebruikt om retinale vaatdiameters, bloedstroomsnelheden en totale retinale bloedstroom te visualiseren en te meten.

Intravitale Video Microscopie Metingen van retinale bloedstroom in Muizen

Microglia-activatie en microgliose zijn de belangrijkste reacties op chronische neurodegeneratie. Hier presenteren we werkwijzen voor in vivo visualisatietechnieken retinale CX3CR1-GFP + cellen door microgliale confocale Ophthalmoscopie, en drempel en morfometrische analyses worden geïdentificeerd en gekwantificeerd hun activering. We monitoren microglia veranderingen tijdens de vroege stadia van leeftijdsgebonden glaucoom.

In Vivo Dynamiek van retinale Microgliale Activering Tijdens Neurodegeneratie: Confocal oftalmoscopisch Imaging en Cell Morphometry in Mouse Glaucoom

Dit manuscript wordt een protocol voor de beeldvorming in vivo van het netvlies van de muis met hoge resolutie spectrale domein optische coherentie tomografie (SD-OCT) beschreven. Het richt zich op netvlies peesknoopcellen (regering van Cambodja) in de peripapillary regio, met verschillende scannen en kwantificeren van de aanpak beschreven.

Optische coherentie tomografie: Beeldvorming muis retinale Ganglion cellen In Vivo

Dit protocol beschrijft hoe hoge resolutie beeldvormende technieken zoals spectrale domein optische coherentie tomografie en scannen van laser ophthalmoscopy kan worden gebruikt in kleine knaagdieren, met behulp van een oogheelkundige imaging platform systeem, om informatie te verkrijgen over netvlies dikte en microglial cel distributie, respectievelijk.

In Vivo Beeldvorming van Cx3cr1gfp/gfp Reporter muizen met spectrale domein optische coherentie tomografie en scannen Laser Ophthalmoscopy

Het gepresenteerde protocol produceert een persistente sensorisch conflict voor experimenten gericht op lange termijn leren studeren. Door het permanent dragen van een vaste apparaat op hun hoofd, worden muizen voortdurend blootgesteld aan een zintuiglijke wanverhouding tussen visuele en vestibulaire ingangen terwijl het vrij bewegen in huis kooien.

Op lange termijn sensorisch Conflict in vrij gedragen muizen

Het huidige protocol schetst de stappen voor het in vivo uitlijnen van optische coherentietomografie-vezelgrafiebeelden (vis-OCTF) in vivo met ex vivo confocale beelden van hetzelfde netvlies van muizen met het oog op het verifiëren van de waargenomen morfologie van de axonbundel van retinale ganglioncellen in de in vivo beelden.

Uitlijning van optische coherentietomografievezelgrammen in zichtbaar licht met confocale beelden van hetzelfde netvlies van de muis

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.

Kwantificering van de selectiviteit van visuele kenmerken van de optokinetische reflex bij muizen

Leer video-oculografie in muizen voor het kwantitatief onderzoeken van oculomotorische prestaties en motorisch leren. Deze methode biedt inzicht in de fysiologie van motorisch gedrag en ziekten met cerebellaire of vestibulaire oorsprong.

Video-oculografie in Muizen

Meer video's verkennen