Wideookulografia u myszy

Wideookulografia to bardzo ilościowa metoda badania sprawności motorycznej oka, jak również uczenia się. Tutaj opisujemy, jak mierzyć wideookulografię u myszy. Zastosowanie tej techniki na normalnych, farmakologicznie leczonych lub genetycznie zmodyfikowanych myszach jest potężnym narzędziem badawczym do zbadania fizjologii leżącej u podstaw zachowań motorycznych.

Ogólnym celem tej procedury jest wykonanie ikonografii wideo u myszy. Osiąga się to poprzez uprzednie wyposażenie myszy w konstrukcję postumentu na jego czaszce, która umożliwia unieruchomienie głowy w specjalnym ograniczniku głowy. Drugim krokiem jest umieszczenie myszy w konfiguracji video ocul i skalibrowanie systemu śledzenia źrenic wideo.

Następnie rejestrowane są ruchy gałek ocznych podczas aktywacji układu okoruchowego za pomocą dużego repertuaru bodźców kinetycznych przedsionkowych i wzrokowych. Ostatnim krokiem jest analiza tych ruchów gałek ocznych. Ostatecznie, ikonografia wideo O na normalnych, farmakologicznie leczonych lub genetycznie zmodyfikowanych myszach może być wykorzystana do zbadania fizjologii zachowań motorycznych.

Chociaż metoda ta może zapewnić wgląd w układ ruchowy oka, może być również stosowana do badania chorób o pochodzeniu móżdżkowym, przedsionkowym lub ocznym przy użyciu mutantów myszy, które naśladują ludzkie patologie. Aby rozpocząć tę procedurę, znieczul mysz w komorze gazowej mieszaniną izofu, fluoru i tlenu. Następnie utrzymuj znieczulenie, dostarczając gaz przez maskę.

Następnie użyj poduszki grzewczej i czujnika termicznego odbytu, aby utrzymać temperaturę ciała myszy na poziomie 37 stopni Celsjusza. Następnie nałóż maść do oczu, aby chronić oczy przed wysuszeniem, ogol futro grzbietowej czaszki i oczyść obszar operacyjny. Następnie wykonaj nacięcie w linii środkowej, aby odsłonić grzbietową powierzchnię czaszki czaszki, oczyść i osusz powierzchnię.

Następnie nałóż kroplę kwasu fosforowego z bgma na Lambda. Po 15 sekundach usuń wytrawianie, a następnie oczyść powierzchnię czaszki solą fizjologiczną i ponownie wysusz. Nałóż kroplę opti bond prime na wierzch wytrawionej powierzchni czaszki i powietrze.

Suszyć przez 30 sekund. Następnie dodaj kroplę kleju opti bond na wierzch opti bond prime. Utwardź go światłem UV przez minutę.

Następnie przykryj warstwę kleju cienką warstwą kompozytu charisma. Łącznik z otworem na magnesową i miejscami mocowania jest osadzony w kompozycie. Następnie utwardź kompozyt światłem UV.

Ponownie, jeśli to konieczne, nałóż dodatkowe warstwy kompozytu i utwardź je światłem. Pozwól myszy dojść do siebie przez co najmniej trzy dni po operacji. Następnym krokiem jest umieszczenie myszy w ograniczniku i przymocowanie jej głowicy do ogranicznika za pomocą magnesu i jednej mocującej ogranicznik głowy i korpusu myszy na platformie XY.

Korzystając z platformy XY, umieść głowę myszy nad środkiem gramofonu, aby można było przesuwać mysz nad osiami pitch Ya i roll. Następnie umieść jego głowę w odpowiednim kącie nachylenia i przechyłu, ustawiając oko za pomocą wizualnego obrazu oka wygenerowanego przez system skanowania oka. Teraz gramofon jest podłączony do silnika sterowanego serwomechanizmem prądu przemiennego.

Położenie gramofonu jest monitorowane za pomocą potencjometru przymocowanego do osi gramofonu. Gramofon pokryty jest cylindrycznym ekranem otaczającym z losowym wzorem kropek, który jest również wyposażony w silnik sterowany serwomechanizmem prądu przemiennego. Położenie cylindrycznego ekranu jest monitorowane przez potencjometr przymocowany do jego osi.

Ekran może być oświetlony światłem halogenowym. Ruch gramofonu i otaczającego go ekranu jest kontrolowany przez komputer, który jest podłączony do interfejsu wejściowego i wyjściowego. Sygnały położenia gramofonu i otaczającego go ekranu są filtrowane przez częstotliwość odcięcia 20 Hz cyfrową przez interfejs wejściowo-wyjściowy i przechowywane na tym komputerze.

Oko myszy jest oświetlone przez trzy emitery podczerwieni. Dwa są przymocowane do gramofonu, a trzeci jest przymocowany do aparatu. Ten trzeci emiter wytwarza referencyjne odbicie rogówki, które jest wykorzystywane podczas procedury kalibracji i podczas rejestracji ruchów gałek ocznych.

Kamera CCD na podczerwień wyposażona w obiektyw zmiennoogniskowy jest przymocowana do gramofonu i jest ustawiana na głowicy myszy. Na środku gramofonu. Kamerę można odblokować i przesuwać wokół osi gramofonu dokładnie o 20 stopni.

Podczas procedury kalibracji. Sygnał wideo jest następnie przetwarzany przez system śledzenia ruchu gałek ocznych, który może śledzić źrenicę i odnosić się do odbicia rogówki w kierunku poziomym i pionowym z częstotliwością próbkowania 120 Hz. Następnie sygnały referencyjnej pozycji referencyjnej rogówki, pozycji źrenicy i wielkości osoby są digitalizowane przez interfejs wejściowy i wyjściowy i są przechowywane w tym samym pliku, co tabela i otaczające sygnały pozycji ekranu w celu kalibracji ruchów gałek ocznych, dostosowania pozycji głowy myszy za pomocą kamery w taki sposób, aby obraz wideo źrenicy znajdował się na środku monitora, a reprezentacja referencyjnego odniesienia do rogówki znajduje się na pionowej linii środkowej oka bezpośrednio nad źrenicą.

Następnie przesuń kamerę kilka razy o szczyt 20 stopni. Szczyt wokół pionowej osi gramofonu. Użyj pozycji śledzonej źrenicy i referencyjnego odniesienia rogówki zarejestrowanych w skrajnych położeniach kamery, aby obliczyć promień obrotu źrenicy.

Powtórz te kroki wiele razy w różnych warunkach oświetlenia, aby określić zależność między rozmiarem źrenicy a jej obrotem. Następnie skomponuj krzywą korekcji rotacji źrenicy. Teraz oblicz pozycję kątową oka, mierząc referencyjną pozycję referencyjną rogówki, pozycję źrenicy i rozmiar źrenicy.

Wartość obrotu źrenicy można uzyskać z krzywej korekcji obrotu źrenicy, a położenie kątowe oka można obliczyć za pomocą następującego wzoru. Eksperyment z ruchami gałek ocznych VVOR jest pokazany tutaj. Teraz przekonwertuj pozycje oczu, pozycje tabel i pozycje otaczających ekranów na pozycje kątowe.

Następnie rozróżnij i przefiltruj pozycje kątowe tablicy okułek i otaczającego ekranu za pomocą filtra dolnoprzepustowego Butterwortha. Używając częstotliwości odcięcia subwoofera 20 herców, usuń sekundę z sygnału prędkości oka, stosując próg wykrywania 40 stopni na sekundę. Następnie uśrednij tabelę i sygnały prędkości oka przy użyciu każdego indywidualnego cyklu w próbie, dopasuj uśrednione sygnały do odpowiedniej funkcji.

Ogólnie rzecz biorąc, stosuje się sinusoidalną stymulację prędkości, a średnie cykle są wyposażone w funkcję znaku lub cosinusa. Ten film pokazuje, jak ruchy gałek ocznych są generowane przez obrót otaczającego ekranu, aby wywołać odruch optokinetyczny obracający otaczający ekran w zakresie częstotliwości od 0,2 do jednego herca o amplitudzie 1,6 stopnia. Wykazano, że optyczny układ kinetyczny myszy jest bardziej wydajny w zakresie niskich częstotliwości niż w zakresie wysokich częstotliwości.

Oto kolejny film, który pokazuje, jak generowane są ruchy gałek ocznych. Obracając mysz w ciemności w celu wywołania przedsionkowego odruchu wzrokowego, obracając gramofon w zakresie częstotliwości od 0,2 do jednego herca o amplitudzie 1,6 stopnia. Wykazano, że przedsionkowy układ oczny myszy jest bardziej wydajny w zakresie wysokich częstotliwości niż w zakresie niskich częstotliwości.

Tutaj pokazuje kolejny film o tym, jak ruchy gałek ocznych są generowane przez obracanie myszą w świetle, aby spowodować wizualnie wzmocniony przedsionkowy odruch oczny obracając gramofon w zakresie częstotliwości od 0,2 do jednego herca o amplitudzie 1,6 stopnia, podczas gdy otaczający ekran jest dobrze oświetlony, że mysz jest pokazana jako generująca skuteczną kompensację ruchów gałek ocznych w całym zakresie częstotliwości. Ten film pokazuje, w jaki sposób uczenie się motoryczne zostało osiągnięte poprzez adaptacyjne zwiększenie przedsionkowego odruchu wzrokowego. Korzystając z paradygmatu treningu poza fazą, obracanie gramofonu w fazie w stosunku do otaczającego ekranu zwiększa wzmocnienie VOR tej myszy.

Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak wykonać ocul wideo u myszy.