Wykorzystanie zbliżających się bodźców wzrokowych do oceny wzroku myszy
13 czerwca 2019
Aby zbadać wzrok myszy, przeprowadziliśmy nadciągający test. Myszy umieszczono na dużej kwadratowej arenie z monitorem na suficie. Zbliżający się bodziec wizualny konsekwentnie wywoływał u myszy reakcje zamrożenia lub ucieczki.
Nasz protokół to badanie wzroku dla myszy. Jest zarówno wytrzymały, jak i łatwy do odtworzenia. Chociaż dostępnych jest wiele testów wzroku na myszach, zbliżający się eksperyment jest jedną z niewielu metod testowania ścieżki tworzenia obrazu, która nie jest ścieżką odruchu wzrokowego.
Podczas gdy wiele innych testów zachowań wizualnych wymaga intensywnego szkolenia w zakresie chirurgii zwierząt, technika zbliżania się wymaga niewielkiego szkolenia eksperymentalnego. Zacznij od skonstruowania prostokątnej obudowy z otwartą pokrywą przy użyciu aluminiowej ramy i paneli PCV, aby pomieścić mysz podczas zbliżającej się prezentacji bodźców wizualnych. Połóż arkusz papieru tak, aby pokrył całą podłogę obudowy, aby zapewnić łatwe sprzątanie między próbami.
Następnie dodaj nieprzezroczyste schronienie w rogu ogrodzenia z wejściem skierowanym w stronę środka areny, aby ułatwić wchodzenie i wychodzenie. Przymocuj kamerę z obiektywem szerokokątnym do stojaka montowanego na stole przylegającego do obudowy, aby uchwycić zachowanie myszy. Następnie ustaw monitor komputerowy na górze obudowy.
Przygotuj wyłaniający się wzór, korzystając z eksperymentalnego oprogramowania, aby zakodować rozszerzający się okrąg. Ustaw bodziec tak, aby zaczynał się pod kątem widzenia dwóch stopni i rozszerzał się do 50 stopni w ciągu 250 milisekund i ustaw kod tak, aby powtarzał bodziec 10 razy w odstępie jednej sekundy. Zacznij od wybrania myszy do eksperymentu, a także trzech ślepych myszy, aby upewnić się, że reakcja na zbliżający się bodziec była naprawdę wizualnie sterowana.
Umieść zdrową mysz w pomieszczeniu i pozwól jej swobodnie eksplorować otoczenie przez siedem do 15 minut przed nadejściem bodźca. 10 sekund przed stymulacją rozpocznij przechwytywanie wideo w aparacie. Gdy mysz znajdzie się z dala od schronu i swobodnie porusza się po otwartej arenie, rozpocznij zbliżające się bodźce wizualne.
Na koniec przenieś mysz z powrotem do pierwotnej klatki. Wyczyść obudowę dla następnej myszy, spryskując ściany i schronienie 70% etanolem, wycierając go i wymieniając papierową wykładzinę podłogową, jeśli jest zabrudzona. Zmień położenie schronienia w to samo początkowe miejsce, jeśli zostanie przesunięte podczas przenoszenia zwierząt i czyszczenia pomieszczenia.
Na komputerze zapisz klip wideo dla każdej myszy w formacie AVI bez kompresji plików, aby zapewnić brak utraty danych podczas przesyłania do oprogramowania analitycznego. Następnie użyj oprogramowania analitycznego, aby śledzić ruch zwierzęcia na arenie przed, w trakcie i po prezentacji bodźca. Oblicz prędkość i odległość myszy od schronienia.
Jeśli obraz areny jest zniekształcony ze względu na kąt wideo, przed obliczeniami należy skorygować współrzędne x i y. Na koniec porównaj parametry przed i po nadejściu bodźca, aby określić, jak mysz zareagowała na bodźce. Czy to przez zamrożenie, ucieczkę, czy brak zmiany w zachowaniu.
Przechwycone klipy wideo zostały przeanalizowane za pomocą komercyjnego oprogramowania analitycznego z funkcją ręcznego śledzenia. Korzystając z funkcji śledzenia, pozycja myszy była identyfikowana w każdej klatce wideo przed, w trakcie i po zbliżających się bodźcach. Kiedy nastąpił lot, prędkość gwałtownie wzrosła, a odległość do schronu odpowiednio się zmniejszyła.
W przeciwieństwie do tego, prędkość była bliska zeru milimetrów na sekundę, gdy myszy zamarły. Prędkość została zmniejszona w porównaniu z kontrolą przed zbliżaniem się, a odległość do kopuły nie zmieniła się w tym okresie. Ważne jest, aby pamiętać, aby uzyskać linię bazową ruchu przed wystąpieniem bodźca, w przeciwnym razie nie można określić ilościowej reakcji na bodziec.
Ważne jest, aby przeprowadzić wiele testów w celu dokładnej oceny wzroku. Refleks świetlny źrenicy jest jedną z powszechnie stosowanych metod, która zapewnia, że mysz ma zdrowe oczy. Mechanizm zbliżającej się reakcji nie jest do końca poznany.
Technika ta może zapewnić neurobiologom możliwości zbadania mechanizmów rozpoznawania poruszających się obiektów i reakcji strachu.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
To badanie przedstawia test widzenia dla myszy z użyciem wzrokowego stymulusu zbliżającego się. Test został zaprojektowany tak, aby wywołać reakcje zamrażania lub ucieczki, dostarczając wglądu w ścieżkę tworzenia obrazu w widzeniu myszy.
Kluczowe elementy badania
Obszar nauki
- Neuronauki
- Biologia zachowań
- Testowanie widzenia
Tło
- Eksperyment zbliżania się jest metodą oceny ścieżki tworzenia obrazu.
- Różni się od ścieżek odruchowych wzrokowych.
- Inne testy zachowania wzrokowego często wymagają rozległego treningu.
- Ta technika jest prostsza i wymaga mniej treningu eksperymentalnego.
Cel badania
- Ocena widzenia myszy poprzez solidny i możliwy do powtórzenia test.
- Badanie reakcji behawioralnych na stymulusy wzrokowe.
- Dostarczenie prostej metody dla badaczy.
Stosowane metody
- Konstrukcja prostokątnej otwartej obudowy z pokrywą dla myszy.
- Wykorzystanie aluminiowej ramy i paneli PCV do budowy obudowy.
- Pokrycie podłogi papierem dla łatwego sprzątania.
- Prezentacja zbliżających się stymulacji wzrokowych w celu obserwacji reakcji.
Główne wyniki
- Zbliżający się stymulus wzrokowy spójnie wywoływał reakcje zamrażania.
- Myszy wykazywały reakcje ucieczki podczas testu.
- Metoda okazała się skuteczna w ocenie przetwarzania wzrokowego.
- Wyniki potwierdzają ważność testu zbliżania się w badaniach widzenia.
Wnioski
- Test zbliżania się jest niezawodną metodą badania widzenia myszy.
- Dostarcza wglądu w ścieżkę tworzenia obrazu.
- Ta technika może być łatwo przyjęta przez badaczy.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
Looming visual stimulus testing provides a robust, quantitative behavioral assay for evaluating image-forming vision in preclinical mouse models. This method enables high-confidence target validation and mechanistic de-risking for CNS and ophthalmic discovery programs. Its reproducibility and minimal training requirements support scalable, cross-site implementation in early-stage biopharma R&D.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables direct interrogation of image-forming visual pathways beyond reflex-based assays.
- Supports functional validation of genetic or pharmacological interventions in vision research.
- Provides mechanistic de-risking for candidate targets affecting central visual processing.
- Facilitates predictive confidence in translational models of visual system disorders.
Screening & Assay Development
- Delivers standardized, quantifiable behavioral endpoints for vision assessment.
- Reduces assay complexity and training burden compared to alternative behavioral tests.
- Enables reproducible, scalable screening of visual function across cohorts.
- Supports reliable evaluation of compound or gene therapy effects on vision.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical behavioral outputs with disease-relevant visual endpoints.
- Maintains continuity from molecular mechanism to functional phenotype in CNS pipelines.
- Supports risk-adjusted advancement of vision-targeted therapeutics.
- Provides a platform for exploring translational biomarkers of visual processing.
Pipeline & Workflow Integration
This behavioral assay integrates into the discovery-to-preclinical continuum for CNS and ophthalmic programs, bridging molecular findings with functional outcomes.
- Discovery Biology: Validates hypotheses about central visual pathway function and target engagement.
- Screening: Offers reproducible, quantitative behavioral readouts for vision assessment.
- Analytics: Enables velocity and positional measurements to compare pre- and post-stimulus responses.
- Translational Research: Connects preclinical behavioral data to disease-relevant endpoints.
- Enterprise Reuse: Provides a standardized, low-barrier assay adaptable across visual system models.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in vision research.
- Operational Value: Streamlines assay setup, standardization, and reproducibility across teams.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision quality and capital efficiency in early-stage CNS and ophthalmic portfolios.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of vision-targeted assets.
Implementation Considerations
- Requires basic behavioral neuroscience expertise and familiarity with motion tracking analytics.
- Needs standard video capture and analysis infrastructure for quantitative output.
- Demands consistent baseline measurement and cross-team protocol standardization.
- Adaptable to various mouse models but may require calibration for specific genetic backgrounds.
- Limited to image-forming pathway assessment; does not address all visual or neurological functions.
