Kwantyfikacja selektywności cech wzrokowych odruchu optokinetycznego u myszy

Summary

Tutaj opisujemy standardowy protokół do ilościowego określania odruchu optokinetycznego. Łączy w sobie wirtualną stymulację bębna i wideookulografię, a tym samym umożliwia precyzyjną ocenę selektywności cech zachowania i jego plastyczności adaptacyjnej.

Abstract

Odruch optokinetyczny (OKR) jest niezbędnym wrodzonym ruchem gałek ocznych, który jest wywoływany przez globalny ruch środowiska wzrokowego i służy do stabilizacji obrazów siatkówki. Ze względu na swoje znaczenie i solidność, OKR został wykorzystany do badania uczenia się wzrokowo-motorycznego oraz do oceny funkcji wzrokowych myszy o różnym pochodzeniu genetycznym, wieku i leczeniu farmakologicznym. W tym miejscu przedstawiamy procedurę oceny reakcji OKR myszy z głową z dużą dokładnością. Fiksacja głowy może wykluczyć wpływ stymulacji przedsionkowej na ruchy gałek ocznych, umożliwiając pomiar ruchów gałek ocznych wywołanych tylko ruchem wzrokowym. OKR jest wywoływany przez wirtualny system bębnowy, w którym pionowa siatka prezentowana na trzech monitorach komputerowych dryfuje poziomo w sposób oscylacyjny lub jednokierunkowy ze stałą prędkością. Dzięki temu systemowi rzeczywistości wirtualnej możemy systematycznie zmieniać parametry wizualne, takie jak częstotliwość przestrzenna, częstotliwość czasowa/oscylacyjna, kontrast, luminancja i kierunek siatek, a także określać ilościowo krzywe strojenia selektywności cech wizualnych. Szybka wideookulografia w podczerwieni zapewnia dokładny pomiar trajektorii ruchów gałek ocznych. Oczy poszczególnych myszy są kalibrowane, aby zapewnić możliwość porównania OKR-ów między zwierzętami w różnym wieku, różnej płci i o różnym pochodzeniu genetycznym. Ilościowa moc tej techniki pozwala na wykrycie zmian w OKR, gdy zachowanie to plastycznie dostosowuje się do starzenia się, doświadczeń sensorycznych lub uczenia się motorycznego; Tym samym sprawia to, że technika ta jest cennym dodatkiem do repertuaru narzędzi używanych do badania plastyczności zachowań oczu.

Introduction

W odpowiedzi na bodźce wizualne w otoczeniu, nasze oczy poruszają się, aby zmienić nasze spojrzenie, ustabilizować obrazy siatkówki, śledzić poruszające się cele lub wyrównać dołki dwojga oczu z celami znajdującymi się w różnych odległościach od obserwatora, co jest niezbędne do prawidłowego widzenia1^,2. Zachowania okoruchowe są szeroko stosowane jako atrakcyjne modele integracji sensomotorycznej w celu zrozumienia obwodów neuronalnych w zdrowiu i chorobie, przynajmniej częściowo ze względu na prostotę układu okoruchowego³. Kontrolowane przez trzy pary mięśni zewnątrzgałkowych, oko obra....

Protocol

Wszystkie procedury eksperymentalne przeprowadzone w tym badaniu zostały zatwierdzone przez Lokalny Komitet Opieki nad Zwierzętami Nauk Biologicznych, zgodnie z wytycznymi ustalonymi przez Komitet Opieki nad Zwierzętami Uniwersytetu w Toronto i Kanadyjską Radę Opieki nad Zwierzętami.

1. Implantacja pręta na głowę na szczycie czaszki

UWAGA: Aby uniknąć wpływu zachowania VOR na ruchy gałek ocznych, głowa myszy jest unieruchomiona podczas testu OKR. Dlatego pręt na głowę jest chirurgicznie wszczepiany na szczycie czaszki.

1. Znieczulić mysz (2-5-miesięczną samicę i samca C57BL/6) mieszaniną....

Results

Za pomocą procedury opisanej powyżej, oceniliśmy zależność OKR od kilku cech wizualnych. Przykładowe ślady pokazane w tym miejscu zostały uzyskane przy użyciu kodów analizy podanych w Dodatkowym pliku kodowania 1, a przykładowy plik nieprzetworzony śladów można znaleźć w Uzupełniającym pliku kodowania 2. Gdy krata bębnowa dryfowała po trajektorii sinusoidalnej (0,4 Hz), oko zwierzęcia automatycznie podążało za ruchem siatki w podobny oscylacyjny sposób (Rysunek 3B

Discussion

Przedstawiona tutaj metoda testu behawioralnego OKR ma kilka zalet. Po pierwsze, stymulacja wizualna generowana komputerowo rozwiązuje wewnętrzne problemy związane z fizycznymi bębnami. Rozwiązując problem polegający na tym, że bębny fizyczne nie wspierają systematycznego badania częstotliwości przestrzennej, kierunku lub strojenia kontrastu⁸, wirtualny bęben umożliwia zmianę tych parametrów wizualnych na zasadzie próba po próbie, ułatwiając w ten sposób systematyczną i ilościową analizę selektywn.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Etap translacyjny 2D	Thorlabs	XYT1
Żywica akrylowa	Lang Dental	B1356	Do mocowania płyty głowy na czaszce i ochrony czaszki
Bupiwakaina	STERIMAX	ST-BX223	Bupiwakaina do wstrzykiwań BP 0,5%. Znieczulenie miejscowe
Karprofen	RIMADYL	8507-14-1	Analgezja
Sprężone powietrze	Dust-Off
Maść	do oczu Alcon	Systane	Do utrzymywania nawilżenia oczu
Karta graficzna	NVIDIA	Geforce GTX 1650 lub Quadro P620.	Do generowania pojedynczego ekranu na trzech monitorach
Poduszka grzewcza	Kent Scientific	HTP-1500	Do utrzymywania temperatury ciała
Szybka kamera na podczerwień (IR)	Teledyne Dalsa	G3-GM12-M0640	Do nagrywania rotacji gałek ocznych
LED	Digikey	PDI-E803-ND	Do odniesienia CR i oświetlenia oka
Lusterko IR	Edmund optyka	64-471	Do odbijania obrazu oka
Isofluran	FRESENIUS KABI	CP0406V2
Labview	Wersja instrumentów krajowych	2014	śledzenie ruchu gałek ocznych
Dzwonek z mleczanami	BAXTER	JB2324	Zaopatrzenie w wodę i energię
Mieszanka lidokainy i epinefryny	Dentsply Sirona	82215-1	XYLOCAINE. Znieczulenie miejscowe
Miernik luminancji	Konica Minolta	LS-150	do kalibracji monitorów
Matlab	MathWorks	wersja xxx	analiza ruchów gałek ocznych
Meyhoefer Curette	World Precision Instruments	501773	Do skrobania czaszki i usuwania powięzi
Szkiełko kalibracyjne mikroskopu	Amscope	MR095	do pomiaru powiększenia Monitory wideookulograficzne
	Acer	B247W	Stymulacja wizualna
Filtr o neutralnej gęstości	Filtry Lee	299	do generowania skotopowej stymulacji wzrokowej
Gogle do widzenia bliskiego	Alpha optyka	AO-3277	do skotopowego OKR
Fotodioda	Digikey	TSL254-R-LF-ND	do synchronizacji stymulacji wzrokowej i wideookulografii
Chlorowodorek pilokarpiny	Sigma-Aldrich	P6503
Post	Thorlabs	TR1.5
Uchwyt na słupek	Thorlabs	PH1
PsychoPy	wersja oprogramowania open source	xxx	zestaw narzędzi do stymulacji wizualnej
Nożyczki	RWD	S12003-09	Do usuwania skóry
Superglue	Krazy Typ kleju		: uniwersalny. Do przylegania nakrycia głowy na czaszce