Usunięcie oka, a tym samym nieodwracalne zniszczenie powierzchni receptora czuciowego (siatkówki), powoduje znaczną utratę bodźców sensorycznych wzdłuż ścieżki wzrokowej. Model enukleacji w układzie wzrokowym młodocianych i dorosłych okazał się cenny w zrozumieniu rozwoju, plastyczności i funkcji różnych ośrodków wzrokowych1-4. Molekularne, komórkowe i fizjologiczne konsekwencje tej deprywacji sensorycznej mogą dostarczyć wglądu w to, jak regulowany jest normalny rozwój i jak ustalone obwody korowe radzą sobie i zmieniają swoją strukturę i funkcję w odpowiedzi na tak rozległą zmianę w doświadczeniu.
Istnieją różne metody deprywacji wzrokowej i wszystkie mają swoje specyficzne zalety w badaniach związanych ze wzrokiem. Na przykład odchów w ciemności eliminuje aktywność wzrokową, ale nie wpływa na spontaniczną aktywność siatkówki. Podobnie, szwy na powieki lub opaski na oczy usuwają wzorzyste bodźce wzrokowe bez zakłócania spontanicznej aktywności, ale umożliwiają rozproszoną penetrację światła przez zamknięte oczy. Metody te są odwracalne i wykazano, że są cenne w zrozumieniu roli wzorzec widzenia i niskopoziomowej korelacji danych wejściowych obuocznych w rzeźbieniu obwodów korowych podczas rozwoju6-8. W badaniach nad jaskrą model zmiażdżenia nerwu wzrokowego u dorosłych zwierząt jest szeroko stosowany, ponieważ powoduje postępującą utratę danych wejściowych komórek zwojowych siatkówki, które tworzą nerw wzrokowy9,10. Z drugiej strony, enukleacja, w której oko, a tym samym siatkówka, jest całkowicie i natychmiast usunięta, jest właściwym wyborem deprywacji, gdy celem jest nieodwracalne usunięcie zarówno spontanicznego, jak i wzorcowego widzenia jednocześnie. Wywołuje również silne zaburzenie równowagi aktywności wewnątrzgałkowej, co może zwiększyć stosunek sygnału do szumu w badaniach mapowania aktywności11,12. Porównanie zmian funkcjonalnych i strukturalnych w odpowiedzi na enukleację z tymi po deprywacji za pomocą mniej drastycznych metod, takich jak na przykład szew powiekowy, może również ujawnić nowe informacje na temat roli spontanicznej aktywności siatkówki zarówno w homeostatycznych, jak i synaptycznych typach plastyczności.
Wyłuszczenie powoduje utratę wpływów troficznych w bezpośrednich celach siatkówkowych. Na przykład poziomy BDNF są znacznie obniżone w jądrze kolankowatym bocznym (LGN) i wzgórku górnym u dorosłych szczurów wyłuszczonych13. Reaktywne formy tlenu, które działają jako cząsteczki przekaźnikowe pośredniczące w przebudowie strukturalnej, wykryto również w podkorowych strukturach układu wzrokowego dorosłego szczura14. Co więcej, aktywacja mikrogleju i astrogleju w różnych podkorowych wizualnych strukturach docelowych myszy zachodzi w określonym przedziale czasowym po enukleacji wynoszącym jeden tydzień15. Razem, deaferentacja nerwu wzrokowego powoduje różne reakcje podkorowe na poziomie glejowym, strukturalnym i molekularnym. Pomimo tych efektów podkorowych, niekoniecznie implikuje to efekty na poziomie kory16. Godna uwagi jest międzymodalna plastyczność kory mózgowej, w tym modyfikacje w innych obszarach sensorycznych obok wzmocnienia bodźców niewzrokowych do pozbawionej kory wzrokowej, zachodzi zarówno po enukleacji jednoocznej (ME)3,4,17,18, jak i obuocznej (BE)1,17.
Oprócz przyczyniania się do rozwoju neuronauki wizualnej, enukleacja jako rodzaj deaferentacji może być wykorzystana do badania równowagi między neuroprotekcyjnemiwłaściwościami 19 i neurodegeneracyjnymi20-22 ośrodkowego układu nerwowego.
Różne procedury przeprowadzania enukleacji są już opisane w literaturze. Niektóre metodologie ME in vivo u szczurów i myszy są mniej proste ze względu na niepotrzebne sekcje mięśni i tkanek oczodołu23-25. Inne publikacje, takie jak Mahajan i in. (2011)5, zawierają szczegółowy protokół wykorzystujący sekcję w celu uzyskania wysokoprzepustowej kolekcji oczu w celu zbadania korelacji genotyp-fenotyp, prawdopodobnie po sekcji zwłok. Dla ich celów metoda jest wygodna i szybka. Jednak metoda ta jest mniej odpowiednia do enukleacji in vivo, gdy decyduje się na badanie aferentnego szlaku wzrokowego po enukleacji (u żywych zwierząt), a nie samego oka. W takim otoczeniu przeżycie po enukleacji ma duże znaczenie. Korzystne jest również minimalne uszkodzenie in vivo i zachowanie nerwu wzrokowego i tkanki oczodołu. W tym miejscu przedstawiamy alternatywną metodę enukleacji, bardziej zbliżoną do tej opisanej przez Faguet i wsp. (2008)26, która oferuje pewne korzystne właściwości: wiąże się z szybką rekonwalescencją pooperacyjną i charakteryzuje się bardzo niskim progiem uczenia się dla badaczy. Ogólnie rzecz biorąc, różne metody są komplementarne w zależności od przedmiotu kolejnych badań: morfologii oka lub badania ścieżek wzrokowych.
Podsumowując, enukleacja może być stosowana z badań nad wzrokiem do badań homeostatycznej i międzymodalnej plastyczności mózgu, właściwości odpowiedzi glejowej i stabilności aksonów. W tym wizualizowanym artykule pokazujemy wykonalną i niezawodną metodę enukleacji oka in vivo u myszy.