Quantificação da Seletividade Visual do Reflexo Optocinético em Camundongos

Summary

Descrevemos um protocolo padrão para quantificação do reflexo optocinético. Combina estimulação virtual de tambor e vídeo-oculografia, permitindo assim uma avaliação precisa da seletividade característica do comportamento e sua plasticidade adaptativa.

Abstract

O reflexo optocinético (RPO) é um movimento ocular inato essencial que é desencadeado pelo movimento global do ambiente visual e serve para estabilizar as imagens retinianas. Devido à sua importância e robustez, o OKR tem sido utilizado para estudar a aprendizagem visomotora e avaliar as funções visuais de camundongos com diferentes origens genéticas, idades e tratamentos medicamentosos. Aqui, apresentamos um procedimento para avaliar respostas OKR de camundongos com cabeça fixada com alta precisão. A fixação da cabeça pode excluir a contribuição da estimulação vestibular sobre os movimentos oculares, tornando possível mensurar os movimentos oculares desencadeados apenas pelo movimento visual. O OKR é provocado por um sistema de tambor virtual, no qual uma grade vertical apresentada em três monitores de computador flutua horizontalmente de forma oscilatória ou unidirecional a uma velocidade constante. Com este sistema de realidade virtual, podemos alterar sistematicamente parâmetros visuais como frequência espacial, frequência temporal/oscilação, contraste, luminância e direção das grades, e quantificar curvas de sintonia da seletividade de características visuais. A video-oculografia infravermelha de alta velocidade garante a medição precisa da trajetória dos movimentos oculares. Os olhos de camundongos individuais são calibrados para fornecer oportunidades de comparar os OKRs entre animais de diferentes idades, gêneros e origens genéticas. O poder quantitativo dessa técnica permite detectar alterações no OKR quando esse comportamento se adapta plasticamente devido ao envelhecimento, experiência sensorial ou aprendizagem motora; Assim, torna esta técnica um valioso acréscimo ao repertório de ferramentas utilizadas para investigar a plasticidade dos comportamentos oculares.

Introduction

Em resposta aos estímulos visuais do ambiente, nossos olhos se movem para deslocar o olhar, estabilizar imagens retinianas, rastrear alvos em movimento ou alinhar as fóveas de dois olhos com alvos localizados a distâncias diferentes do observador, que são vitais para uma visão adequada ^1,2. Comportamentos oculomotores têm sido amplamente utilizados como modelos atrativos de integração sensório-motora para a compreensão dos circuitos neurais na saúde e na doença, pelo menos em parte devido à simplicidade^{do sistema} oculomotor3. Controlado por três pares de músculos extraoculares, o olho g....

Protocol

Todos os procedimentos experimentais realizados neste estudo foram aprovados pelo Comitê Local de Cuidados com Animais de Ciências Biológicas, de acordo com as diretrizes estabelecidas pelo Comitê de Cuidados com Animais da Universidade de Toronto e pelo Conselho Canadense de Cuidados com Animais.

1. Implantação de uma barra de cabeça no topo do crânio

NOTA: Para evitar a contribuição do comportamento do RVO para os movimentos oculares, a cabeça do mouse é imobilizada durante o teste OKR. Portanto, uma barra de cabeça é implantada cirurgicamente no topo do crânio.

1. Anestesiar camundongos....

Results

Com o procedimento detalhado acima, avaliamos a dependência do OKR em diversas características visuais. Os rastreamentos de exemplo mostrados aqui foram derivados usando os códigos de análise fornecidos no Arquivo de Codificação Suplementar 1, e o arquivo bruto de rastreios de exemplo pode ser encontrado no Arquivo de Codificação Suplementar 2. Quando a grade do tambor flutuava em trajetória senoidal (0,4 Hz), o olho do animal acompanhava automaticamente o movimento da grade de forma osc.......

Discussion

O método do ensaio comportamental OKR aqui apresentado apresenta várias vantagens. Primeiro, a estimulação visual gerada por computador resolve os problemas intrínsecos dos tambores físicos. Lidando com a questão de que os tambores físicos não suportam o exame sistemático da sintonia espacial de frequência, direção ou contraste⁸, o tambor virtual permite que esses parâmetros visuais sejam alterados experimentalmente, facilitando uma análise sistemática e quantitativa da seletividade de característ.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Estágio translacional 2D	Thorlabs	XYT1
Resina acrílica	Lang Dental	B1356	Para fixar a placa de cabeça no crânio e proteger o crânio
bupivacaína	STERIMAX	ST-BX223	BP 0,5%. Anestesia local
Carprofeno	RIMADYL	8507-14-1	Analgesia
Ar comprimido	Pomada para os
olhos	Alcon	Systane	Para manter a umidade dos olhos
Placa gráfica	NVIDIA	Geforce GTX 1650 ou Quadro P620.	Para gerar uma única tela entre três monitores
Almofada de aquecimento	Kent Scientific	HTP-1500	Para manter a temperatura corporal
Câmera infravermelha (IR) de alta velocidade	Teledyne Dalsa	G3-GM12-M0640	Para gravar a rotação dos olhos
LED IR	Digikey	PDI-E803-ND	Para referência CR e a iluminação do espelho IR do olho
	Óptica Edmund	64-471	Para refletir a imagem do olho
Isoflurano	FRESENIUS KABI	CP0406V2
Labview	National instruments	versão 2014	rastreamento ocular
Campainha com lactato	BAXTER	JB2324	Fornecimento de água e energia
Mistura de lidocaína e epinefrina	Dentsply Sirona	82215-1	XYLOCAINE. Anestesia local
Medidor de luminância	Konica Minolta	LS-150	para calibração de monitores
Matlab	MathWorks	versão xxx	análise dos movimentos oculares
Meyhoefer Curette	World Precision Instruments	501773	Para raspar o crânio e remover a fáscia
Lâmina de calibração do microscópio	Amscope	MR095	para medir a ampliação de vídeo-oculografia
Monitores	Acer	B247W	Estimulação visual
Filtro de densidade neutra	Lee filtra	299	para gerar estimulação visual escotópica
Óculos de visão noturna Óptica	alfa	AO-3277	para OKR escotópico
Fotodiodo	Digikey	TSL254-R-LF-ND	para sincronizar estimulação visual e vídeo-oculografia
Cloridrato de pilocarpina	Sigma-Aldrich	P6503
Post	Thorlabs	TR1.5
Suporte de poste	Thorlabs	PH1
PsychoPy	versão de software de código aberto	xxx	kit de ferramentas de estimulação visual
Tesoura	RWD	S12003-09	Para remoção de pele
Supercola	Krazy Tipo de Cola		: Todos os fins. Para aderir a placa de cabeça no crânio