Name: VisioTracker, uma abordagem inovadora Automatizada de Análise Oculomotor (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-10-12T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 51 s
Description: Aprenda a usar o VisioTracker para análise oculomotora automatizada em peixes-zebra. Este sistema registra movimentos oculares em tempo real, permitindo estudar desenvolvimento visual, farmacologia e circuitos neurais com alta eficiência.

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KPM foi apoiado pela UE FP7 (RETICIRC).

1. Criação de peixes Os embriões foram mantidos e criados em condições normais (Marca 2002) e encenado acordo com o desenvolvimento em dias pós fertilização (dpf). Adultos e larvas a 5 dpf, foram utilizados para as medições. 2. Procedimento experimental <ol><li> Preparação do instrumento </li></ol> Larvas: larvas de peixes foram embebidas em 3% pré-aquecido (28 ° C) de metilcelulose a evitar os movimentos do corpo. Os embriões foram colocados lado dorsal para cima no VisioTracker, de frente para a tela de projecção. Peixes adultos: Os peixes foram anestesiados brevemente em 300 mg / l MS-222, montado no dispositivo de imobilização e colocado no VisioTracker. Antes medições foram iniciadas, foram deixados a recuperar durante 1-2 min. <ol start="2"><li> Geração de padrões de estímulo </li></ol> Padrões de estímulos que consistem em verticais em preto-e-branco de onda sinusoidal grades que giram em torno do peixe foram criadosusando o pacote de software proprietário. Podiam ser modulada por meio do pacote de software de acordo com a forma de onda, o contraste, a intensidade, a velocidade angular ea frequência espacial. Padrões foram projetadas na tela usando um projetor digital de luz contida dentro da VisioTracker. A distância aproximada entre o olho do peixe e da tela foi de 4,5 cm, eo tamanho de projeção em tela foi de 360 ​​graus na horizontal e 55 ° na vertical. Para larvas de peixes, direção de estimulação foi alterada com uma freqüência de 0,33 Hz para reduzir a frequência dos movimentos sacádicos. Peixes adultos foram estimuladas unidireccional e apenas o olho estimulada em tempo-para-nasal direcção foi considerada, desde nasal-to-temporal do olho de velocidade, em geral, é significativamente mais baixa e quase constante (ver Mueller e Neuhauß, 2010). <ol start="3"><li> Registro dos movimentos oculares </li></ol> A imagem de campo brilhante da cabeça do peixe foi alimentado a uma câmara de vídeo de infravermelhos. Iluminação infravermelha de peixes foi feita from abaixo. A câmera gravou imagens a uma taxa de 5 quadros / segundo (larvas) ou 12,5 frames / segundo (adultos), respectivamente. As imagens são automaticamente processadas, corrigidas e alisou para a forma dos olhos. Orientação do olho, em relação ao eixo horizontal foi então determinada automaticamente e velocidade do olho foi calculado com o pacote de software proprietário. Pequenos movimentos dos peixes foram corrigidas automaticamente pelo software. Toda a gravação ea análise foi realizada em tempo real. 3. Pós-processamento de dados experimentais <ol><li> Medições de velocidades olho-primas foram filtrados para sacadas, a fim de extrair lenta fase de velocidade. </li><li> Curvas de velocidade Sacada-filtradas dos olhos foram suavizadas por uma média de execução com uma janela deslizante de 7 frames. </li><li> Velocidade de olho foi em média mais de quadros com condições de estímulo idênticos. </li><li> Para larvas de peixes, a velocidade média foi de olho sobre ambos os olhos. </li></ol> 4. Os resultados representativos: <p class = &quot;jove_content&quot;&gt; A fim de avaliar as capacidades do VisioTracker para larvas de peixes e adultos, foram realizados experimentos com larvas do peixe em 5 dpf, e peixe-zebra adulto. Para Zebrafish larval, o mutante pára-choques foi o escolhido. Nesta lente, mutante células epiteliais hyperproliferate, levando a lente tamanho reduzido e localização ectópica da lente. Estas alterações morfológicas são reflectidas por uma redução significativa da sensibilidade ao contraste e acuidade visual (Schonthaler et al., 2010). A Figura 1 demonstra a diferença de sensibilidade de contraste de mutantes contra carros de tipo selvagem siblings. Mutantes carros cada vez falha em ajustar a velocidade do olho como as diminuições de contraste de estímulo. Por analogia, quando a frequência de estímulo espacial é aumentada, isto é, a largura de banda é reduzida estímulo, os mutantes para carros igualmente demonstram diminuição da acuidade visual (Fig. 2) A dependência do adulto Zebrafish visual de desempenho em condições ambientais foi investigada sujeitando o peixe a variação das concentrações de álcool no tanque de água durante 30 minutos e, subsequentemente, medindo a resposta optocinético sob condições de estímulo variados. Peixe-zebra adultos mostram uma redução na sensibilidade de contraste, quando mantidos em concentrações crescentes de álcool (Fig. 3). A redução dependente da dose semelhante de velocidade global do olho ao longo de um vasto leque de frequências espaciais pode ser observado quando os peixes foram tratadas com concentrações crescentes de álcool (Fig. 4). Tratamento do álcool, além disso, dependente da dose, reduz o desempenho oculomotor em tarefas mais exigentes, como exemplificado por velocidades de estímulo aumentados (Fig. 5). <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/3556/3556fig1.jpg" /> Figura 1. Zebrafish velocidade olho larval depende de contraste estímulo. 10 mutantes para carros e 10 do tipo selvagem irmãos foram analisadas em cinco dpf sob diferentes s<html> contraste timulus condições de distribuição. Gráfico mostra a velocidade média olho ± 1 SEM. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/3556/3556fig2.jpg" /> Figura 2. Zebrafish velocidade olho larval é dependente de freqüência espacial. 10 e 10 para carros mutantes do tipo selvagem irmãos foram submetidas a diferentes larguras de banda de estímulo a 5 dpf e analisados ​​como descrito. Gráfico mostra a velocidade média olho ± 1 SEM. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/3556/3556fig3.jpg" /> Figura 3. Adulto Zebrafish álcool mostram redução dependente da concentração na sensibilidade ao contraste. Adulto Zebrafish foram mantidas em diferentes concentrações de álcool, tal como indicado, durante 30 minutos e analisadas sob variadas condições de contraste de estímulo de banda. O gráfico mostra a velocidade média temporal de olho-de-nasal ± 1 SEM, de 9 de peixe por grupo (com excepção do grupo de controlo: n = 11). e 4 &quot;src =&quot; files/ftp_upload/3556/3556fig4.jpg / &quot;/&gt; Figura 4. Adulto Zebrafish álcool mostram redução dependente da concentração nos movimentos oculares geral sobre uma vasta gama de largura de faixa do estímulo. Adulto Zebrafish foram mantidas em diferentes concentrações de álcool, tal como indicado, durante 30 minutos e analisadas sob variadas condições de estímulo de largura de banda. O gráfico mostra a velocidade média temporal de olho-de-nasal ± 1 SEM, de 9 de peixe por grupo (com excepção do grupo de controlo: n = 11). <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/3556/3556fig5.jpg" /> Figura 5. Adulto Zebrafish mostra álcool redução dependente da concentração nos movimentos dos olhos em geral sobre uma ampla gama de velocidades de estímulo. Adulto Zebrafish foram mantidas em diferentes concentrações de álcool, tal como indicado, durante 30 minutos e analisados ​​sob condições variáveis ​​de velocidade do estímulo. Gráfico mostra a velocidade média temporal de olho-de-nasal ± 1 SEM de 9 de peixes por grupo (exceto grupo controle:n = 11).

<ol><li>Bahadori, R., Rinner, O., Schonthaler, H. B., Biehlmaier, O., Makhankov, Y. V., Paris, R., Jagadeeswaran, P., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+fade+out+mutant+is+a+novel+genetic+model+for+Hermansky-Pudlak+syndrome%5BTitle%5D)+AND+%22Investigative+Optical+and+Visual+Sciences%22%5BJournal%5D)">The fade out mutant is a novel genetic model for Hermansky-Pudlak syndrome.</a> Investigative Optical and Visual Sciences. 47, 4523-4531 (2006).</li>
<li>Beck, J. C., Gilland, E., Baker, R., Tank, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Instrumentation+for+measuring+oculomotor+performance+and+plasticity+in+larval+organisms%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+in+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Instrumentation for measuring oculomotor performance and plasticity in larval organisms.</a> Methods in Cell Biol. 76, 383-411 (2004).</li>
<li>Brand, M. G. M., Nüsslein-Vollhard, C. Keeping and raising Zebrafish. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBrand%2C+MGM+%22Zebrafish%2C+Practical+Approach+Series%22">Zebrafish, Practical Approach Series</a>. Nüsslein-Vollhard, C., Dahm, R. , Oxford University Press. Oxford. 7-37 (2002).</li>
<li>Easter, S. S., Nicola, G. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+development+of+vision+in+the+zebrafish+%28Danio+rerio%29%5BTitle%5D)+AND+%22Dev.+Biol%22%5BJournal%5D)">The development of vision in the zebrafish (Danio rerio).</a> Dev. Biol. 180, 646-663 (1996).</li>
<li>Easter, S. S., Nicola, G. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+development+of+eye+movements+in+the+zebrafish+%28Danio+rerio%29%5BTitle%5D)+AND+%22Dev.+Psychobiol%22%5BJournal%5D)">The development of eye movements in the zebrafish (Danio rerio).</a> Dev. Psychobiol. 31, 267-276 (1997).</li>
<li>Haug, M. F., Biehlmaier, O., Mueller, K. P., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visual+acuity+in+zebrafish%3A+behavior+and+histology%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Zoology%22%5BJournal%5D)">Visual acuity in zebrafish: behavior and histology.</a> Frontiers in Zoology. 7, 8-8 (2010).</li>
<li>Huang, Y., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+optokinetic+response+in+zebrafish+and+its+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Bioscience%22%5BJournal%5D)">The optokinetic response in zebrafish and its applications.</a> Frontiers in Bioscience. 13, 1899-1916 (2008).</li>
<li>Major, G., Baker, R., Aksaya, E., Mensh, B., Seung, H. S., Tank, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasticity+and+tuning+by+visual+feedback+of+the+stability+of+a+neural+integrator%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Plasticity and tuning by visual feedback of the stability of a neural integrator.</a> Proc Natl Acad Sci U.S.A. 101, 7739-7744 (2004).</li>
<li>Mueller, K. P., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+Measurements+of+the+optokinetic+response+in+adult+fish%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Meth%22%5BJournal%5D)">Quantitative Measurements of the optokinetic response in adult fish.</a> J. Neurosci. Meth. 186, 29-34 (2010).</li>
<li>Neuhauss, S. C. F., Biehlmaier, O., Seeliger, M. W., Das, T., Kohler, K., Harris, W. A., Baier, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genetic+disorders+of+vision+revealed+by+a+behavioral+screen+of+400+essential+loci+in+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Genetic disorders of vision revealed by a behavioral screen of 400 essential loci in zebrafish.</a> J. Neurosci. 19, 8603-8615 (1999).</li>
<li>Qian, H., Zhu, Y., Ramsey, D. J., Chappell, R. L., Dowling, J. E., Ripps, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Directional+asymmetries+in+the+optokinetic+response+of+larval+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Zebrafish%22%5BJournal%5D)">Directional asymmetries in the optokinetic response of larval zebrafish.</a> Zebrafish. 2, 189-196 (2005).</li>
<li>Renninger, S. L., Gesemann, M., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cone+arrestin+confers+cone+vision+of+high+temporal+resolution+in+zebrafish+larvae%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Cone arrestin confers cone vision of high temporal resolution in zebrafish larvae.</a> Eur. J. Neurosci. 33, 658-667 (2011).</li>
<li>Rick, J. M., Horschke, I., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optokinetic+behavior+is+reversed+in+achiasmatic+mutant+zebrafish+larvae%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Biol%22%5BJournal%5D)">Optokinetic behavior is reversed in achiasmatic mutant zebrafish larvae.</a> Curr. Biol. 10, 595-598 (2000).</li>
<li>Rinner, O., Rick, J. M., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contrast+sensitivity%2C+spatial+and+temporal+tuning+of+the+larval+zebrafish+optokinetic+response%5BTitle%5D)+AND+%22Invest.+Ophthalmol.+Vis.+Sci%22%5BJournal%5D)">Contrast sensitivity, spatial and temporal tuning of the larval zebrafish optokinetic response.</a> Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 46, 137-142 Forthcoming.</li>
<li>Rinner, O., Makhankov, Y. V., Biehlmaier, O. S., Neuhauss, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Knockdown+of+cone+specific+kinase+GRK7+in+larval+zebrafish+leads+to+impaired+cone-response+recovery+and+delayed+dark+adaptation%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Knockdown of cone specific kinase GRK7 in larval zebrafish leads to impaired cone-response recovery and delayed dark adaptation.</a> Neuron. 47, 231-242 (2005).</li>
<li>Roeser, T., Baier, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visuomotor+behaviors+in+larval+zebrafish+after+GFP-guided+laser+ablation+of+the+optic+tectum%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Visuomotor behaviors in larval zebrafish after GFP-guided laser ablation of the optic tectum.</a> J. Neurosci. 23, 3726-3734 (2003).</li>
<li>Schonthaler, H., Fleisch, V. C., Biehlmaier, O., Makhankov, Y. M., Rinner, O., Bahadori, R., Schwarz, H., Neuhauss, S. C. F., Dahm, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+zebrafish+mutant+leberkn+del%2Fvam6+resembles+human+multi-systemic+disorders+caused+by+aberrant+trafficking+of+endosomal+vesicles%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">The zebrafish mutant leberkn del/vam6 resembles human multi-systemic disorders caused by aberrant trafficking of endosomal vesicles.</a> Development. 135, 387-399 (2008).</li>
<li>Schonthaler, H. B., Franz-Odendaal, T. A., Hodel, C., Gehring, I., Schwarz, H., Neuhauss, S. C. F., Dahm, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+zebrafish+mutant+bumper+shows+a+hyperproliferation+of+lens+epithelial+cells+and+fibre+cell+degeneration+leading+to+functional+blindness%5BTitle%5D)+AND+%22Mech.+Dev%22%5BJournal%5D)">The zebrafish mutant bumper shows a hyperproliferation of lens epithelial cells and fibre cell degeneration leading to functional blindness.</a> Mech. Dev. 127, 203-219 (2010).</li>
<li>Schonthaler, H. B., Lampert, J. M., Lintig, J. von, Schwarz, H., Geisler, R., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+mutation+in+the+pmel17+gene+leads+to+defects+in+melanosome+biogenesis+and+alterations+the+visual+system+in+the+zebrafish+mutant+fading+vision%5BTitle%5D)+AND+%22Developmental+Biology%22%5BJournal%5D)">A mutation in the pmel17 gene leads to defects in melanosome biogenesis and alterations the visual system in the zebrafish mutant fading vision.</a> Developmental Biology. 284, 231-242 (2005).</li>
</ol>

Oliver DR Schnaedelbach e Holger D. Russig são funcionários do TSE Systems GmbH, que produz o sistema de rastreamento visual de desempenho utilizado neste artigo. A produção deste artigo foi patrocinado pelo TSE Systems GmbH. Stephan CF Neuhuass é funcionário da Universidade de Zurique, que recebe uma remuneração por sistemas TSE para cada sistema vendido.

A importância da OKR para o estudo da função visual foi reconhecido na comunidade científica por um longo tempo (Páscoa e Nicola 1996, 1997), e as tentativas de realmente quantificar o paradigma começaram bem mais de uma década atrás. Páscoa e Nicola (1996) desenvolveu um sistema motorizado com tambores rotativos listradas, onde a gravação de vídeo de movimento dos olhos foi analisada manualmente. Este sistema sofreu da falta de imobilização do embrião de peixe, que é exigido manual do reposicionamento frequente, e podem detectar os movimentos de rastreamento de olhos apenas com grande dificuldade. Um passo foi a utilização de um tambor de vídeo-listrado projectada para permitir a apresentação do estímulo mais variáveis ​​geradas por computador (Roeser &amp; Baier, 2003;. Rinner et al, 2005a). A maior parte manual, análise do quadro-a-quadro de gravação em vídeo tem provado ser extremamente laborioso, e até um certo grau dificultada pelo observador viés (Beck et al.,2004). Análise automatizada em tempo real foi sugerido para permitir a utilização de mecanismos de feedback comportamentais de aprendizagem (Major et al., 2004). O uso de iluminação infravermelha e frequência controlada estímulos rotativas foi iniciada por Beck et al. (2004). No entanto, o sistema descrito não só tem sido utilizado para as larvas, e a análise foi realizada off-line. Além disso, o VisioTracker permite o controlo completo sobre a estímulos, incluindo alterar o estímulo durante a experiência, permitindo assim uma maior flexibilidade e espontânea influência sobre o curso da experiência. Além disso, a criação de estímulo digital utilizado pelo VisioTracker superaram os problemas mencionados anteriormente com a aceleração da massa inerte de um tambor de estímulo listrado (Beck et al., 2004). Restrição larvas por metilcelulose não interfere significativamente com o movimento dos olhos e não tem quaisquer efeitos de longo prazo sobre zebrafish bem-estar. Larvas de peixes foram sucessomantida incorporado em metilcelulose durante vários dias, até que o fornecimento de oxigénio através da pele torna-se insuficiente para a procura com o aumento da idade (Qian et al., 2005). O adulto método de restrição de peixe é igualmente fácil sobre o animal. A curta duração da experiência, em conjunto com a opção de trocar rapidamente o animal de teste para uma diferente, aumenta ainda mais os aspectos positivos do bem-estar dos animais do sistema. Uma vez que as brânquias são continuamente lavado com água, é conveniente a espiga da água com os produtos químicos de escolha para estudar o seu efeito sobre os movimentos dos olhos e do desempenho visual. Da mesma forma um experimento de wash-out podem ser adicionados sem a necessidade de manusear o animal entre as experiências. Ruído pixel da imagem de vídeo foi minimizado pelo alisamento algoritmos do software VisioTracker proprietário, permitindo medições altamente precisas da posição do olho e velocidade angular. Além disso, para facilitar a estatísticaanálise, o software filtrados movimentos sacádicos que ocorrem em velocidade fixa e não contribuem para a afirmação experimental. Uma média de curvas de velocidade mais de 7 quadros de vídeo facilitou a análise posterior. O VisioTracker abre uma nova dimensão para muitas áreas de pesquisa variadas. O sistema e os seus antecessores já foram utilizados com sucesso para quantificar o desempenho visual em larvas do peixe, usando parâmetros como acuidade visual, sensibilidade ao contraste e adaptação à luz (Rinner et al., 2005a, Schonthaler et al., 2010), de análise funcional do fotorreceptores cone após a manipulação dos membros da cascata de transdução visual (por exemplo, Rinner et al, 2005b, Renninger et al, 2011..), ou a análise dos defeitos visuais em larvas do peixe mutante (por exemplo, Schonthaler et al, 2005, 2008,. Bahadori et al., 2006). A interdependência de maturação morfológica e funcional do sistema visualfoi estudado através de medições okr para mostrar que a acuidade visual é principalmente, mas não completamente limitada por espaçamento de fotorreceptores em estágios larvais (Haug et al., 2010). O VisioTracker é igualmente adequado para analisar a função visual em zebrafish adultos e outras semelhantes espécies de peixes de tamanho (Mueller e Neuhauß (2010), este relatório). Também é concebível utilizar o sistema em áreas de pesquisa, tais como a farmacologia toxicologia ou em que as substâncias a serem investigadas podem ser adicionados ao fluxo de água em torno das guelras dos peixes adultos. Além disso, a versatilidade do VisioTracker permite análises mais completas, por exemplo, de ontogenéticas da função visual, a função do circuito neural e desenvolvimento, ou controle sensório-motor (ver revisão em Huang &amp; Neuhauß, 2008).

<table border="1"><tbody><tr><th> Nome do reagente </th><th> Companhia </th><th> Número de catálogo </th></tr><tr><td> Metilcelulose </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> M0387 </td></tr><tr><td> Etil-3-aminobenzoato metanossulfonato de (MS-222) </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> E10521 </td></tr><tr><td> 35 prato de cultura de células milímetros </td><td> Corning </td><td> 430165 </td></tr><tr><td> Soro pipeta </td><td> Greiner Bio-One </td><td> 612 361 </td></tr><tr><td> VisioTracker </td><td> TSE Sistemas </td><td> 302060 </td></tr></tbody></table>

visiotracker, uma abordagem inovadora automatizada de análise oculomotor

VisioTracker, an Innovative Automated Approach to Oculomotor Analysis

As investigações sobre o desenvolvimento do sistema visual e função exigir quantificáveis ​​modelos comportamentais de desempenho visual que são fáceis de obter, robusto e simples de manipular. Um modelo adequado foi encontrado na resposta optocinético (OKR), um comportamento reflexivo presente em todos os vertebrados, devido ao seu valor elevado de selecção. O OKR envolve lentos estímulo seguintes os movimentos dos olhos alternados com rápidos sacadas reajuste. A medição deste comportamento é facilmente realizado em larvas de peixe-zebra, devido ao seu início precoce e estável (plenamente desenvolvida após 96 horas pós-fertilização (hpf)), e beneficiando de o conhecimento completo sobre zebrafish genética, por décadas um do modelo preferido organismos nesta área. Enquanto isso, a análise de mecanismos similares em peixes adultos ganhou importância, principalmente para aplicações farmacológicas e toxicológicas. Aqui descrevemos VisioTracker, totalmente automatizada e de alta throughput sistema para análise quantitativa do desempenho visual. O sistema é baseado em pesquisas realizadas no grupo do Prof Stephan Neuhauß e foi re-desenhado por Sistemas TSE. Ele consiste de um dispositivo de imobilização para os peixes pequenos monitorado por uma câmera de vídeo de alta qualidade equipada com uma lente zoom de alta resolução. O recipiente de peixe está rodeado por uma grade do tambor rotativo, em que os padrões gerados por computador de incentivos pode ser projectada. Os movimentos dos olhos são registadas e analisadas automaticamente pelo pacote de software VisioTracker em tempo real. A análise dos dados permite o reconhecimento imediato de parâmetros tais como duração da fase de lenta e rápida, frequência do ciclo de movimento lento, em fase de ganho, acuidade visual e sensibilidade ao contraste. Os resultados típicos permitir, por exemplo, a rápida identificação de mutantes do sistema visual que mostram nenhuma alteração aparente na morfologia do tipo selvagem, ou na determinação dos efeitos quantitativos do farmacológicos ou tóxicos e mutagénicosagentes no desempenho do sistema visual.

O VisioTracker é um sistema automatizado para a análise quantitativa do desempenho visual de peixes adultos e larvas pequeno baseado no registro dos movimentos oculares. Ele possui total controle sobre propriedades de estímulo visual e análise em tempo real, permitindo alto rendimento de pesquisa em campos como o desenvolvimento do sistema visual e função, farmacologia, estudos de circuitos neurais e integração sensório-motora.

VisioTracker, uma abordagem inovadora Automatizada de Análise Oculomotor

Investigações sobre o desenvolvimento e a função do sistema visual necessitam de modelos comportamentais quantificáveis de desempenho visual que sejam fáceis de elicitar, ...

O objetivo geral deste procedimento é avaliar comportamentalmente a função do sistema visual em larvas e adultos de peixe-zebra, a fim de identificar rapidamente larvas mutantes com defeitos no sistema visual ou comparar as propriedades do sistema visual de animais selvagens, mutantes ou tratados com morfólino. Isso é realizado primeiramente restringindo os movimentos corporais do animal experimental. As larvas são imobilizadas em metilcelulose e os peixes adultos são anestesiados e acomodados em um dispositivo de imobilização.Em seguida, posicione o animal com o corpo imobilizado no rastreador Vizio no centro de uma tela com formato de tambor. Listras verticais pretas e brancas são projetadas na parte interna dessa tela usando um projetor de luz digital. As posições dos olhos são então registradas e analisadas automaticamente pelo pacote de software Vizio Tracker, que também calcula as velocidades oculares em tempo real.O passo final é processar os dados obtidos, relacionar as velocidades oculares às propriedades do estímulo visual e calcular a velocidade média do olho e o erro padrão para cada condição experimental. Embora este método possa fornecer informações sobre as propriedades do sistema visual de peixes-zebra larvais e adultos, ele também pode ser aplicado a outros organismos modelo, como medica, kpi e praticamente qualquer outra espécie pequena de T. Tive pela primeira vez a ideia para este método quando usamos a resposta cinética óptica para triagem de larvas de plantas e nos interessamos rapidamente pelos dados das larvas, que não eram completamente cegas, mas sim com deficiência visual.Larvas Newton desse tipo podem afetar aspectos do processamento visual. O sistema inclui um dispositivo de imobilização para peixes pequenos posicionado sob uma câmera de vídeo de alta qualidade, equipada com lente de zoom. O recipiente do peixe é cercado por uma tela cilíndrica na qual padrões de estímulo gerados por computador são projetados.Os movimentos oculares são registrados usando a câmera e analisados automaticamente pelo pacote de software Vizio Tracker em tempo real. Para evitar movimentos corporais durante a gravação, incorpore larvas de peixe com cinco dias pós-fertilização em 3% de Metilcelulose aquecida a 28 graus Celsius. Despeje a metilcelulose morna em uma placa de cultura celular de 35 milímetros e, em seguida, transfira as larvas usando uma pipeta de soro com um gancho grande.Misture as larvas com a metilcelulose, depois use uma agulha pequena para remover bolhas de ar e posicionar a larva; até oito larvas podem ser preparadas para experimentos simultaneamente. Uma vez que as larvas estejam imobilizadas, coloque a placa de cultura celular em um suporte para oito placas. Em seguida, comece a projetar as faixas de estímulo no tambor ao redor para imobilizar os peixes adultos.Primeiro, anestesie-os brevemente com 300 miligramas por litro de MS 222 em um tanque separado. Uma vez anestesiado, posicione o peixe no dispositivo de mobilização fixando suavemente o corpo do animal entre dois pedaços de esponja adequadamente. Restringir os movimentos corporais de peixes adultos é a etapa mais difícil deste procedimento.Para facilitar a inserção no dispositivo de imobilização, estabilize a esponja com dois tubos plásticos cilíndricos. Uma vez que o peixe estiver imobilizado, coloque o dispositivo no rastreador Vizio e permita que o peixe se recupere por um a dois minutos antes da gravação. Para fornecer um estímulo para o movimento ocular, projete um padrão de estímulo gerado por software, consistindo em grades senoidais verticais pretas e brancas na tela do cilindro.Usando o projetor de luz digital contido no rastreador Vizio, ilumine o peixe por baixo com luz infravermelha e, em seguida, utilize o pacote de software para registrar os movimentos oculares em resposta ao padrão de estímulo. Mutantes larvais bumper apresentam tamanho reduzido da lente e localização ectópica da lente, e essas alterações morfológicas são refletidas por uma redução significativa da sensibilidade ao contraste quando comparadas ao tipo selvagem. Como mostrado aqui, mutantes bumper falham cada vez mais em ajustar a velocidade ocular à medida que o contraste do estímulo diminui.Além disso, quando a frequência espacial do estímulo é aumentada pela redução da largura do estímulo, mutantes stripe bumper também demonstram acuidade visual reduzida em comparação com irmãos do tipo selvagem. Peixes-zebra adultos do tipo selvagem apresentam uma redução acentuada na sensibilidade ao contraste quando mantidos em concentrações crescentes de álcool por 30 minutos antes da gravação. Uma redução semelhante, dependente da dose, na velocidade ocular geral é observada em uma ampla faixa de frequências espaciais quando os peixes são tratados com concentrações crescentes de álcool.O tratamento com álcool também reduz independentemente o desempenho oculomotor em tarefas mais exigentes, como mostrado aqui em resposta ao aumento da velocidade do estímulo após seu desenvolvimento. Esta técnica abriu caminho para pesquisadores na área de pesquisa da visão explorarem o desenvolvimento e a função do sistema visual em peixes-zebra, peixes-dourados médicos e outros organismos modelo utilizando modelos genéticos e farmacológicos.

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurociência

Eye tracking tem sido muito utilizado para estudar padrões de olhar em indivíduos tipicamente de desenvolvimento, mas recentes avanços tecnológicos tornaram a sua utilização com populações clínicas, incluindo autismo, mais viável. Enquanto olho-rastreamento de crianças jovens com autismo pode oferecer uma visão sobre as manifestações dos primeiros sintomas, envolve desafios metodológicos. Sugestões para as melhores práticas são fornecidos.

Rastreamento ocular crianças com autismo

Um método é descrito para quantificar a qualidade do processamento da informação visual com base nos movimentos oculares reflexivos em resposta a modalidades visuais específicas. Os tempos de reação e os parâmetros de saída de fixação são usados para caracterizar o desempenho visual em crianças com e sem deficiência visual a partir dos 6 meses de idade.

Um método de quantificação Visual Information Processing em Crianças Usando Eye Tracking

O presente artigo clientes uma metodologia de acompanhamento de olho para estudos na compreensão da linguagem. Para obter dados fiáveis, etapas-chave do protocolo devem ser seguidas. Entre estes estão a afinação correta do tracker do olho (por exemplo, garantindo a boa qualidade das imagens olhos e cabeça) e calibração precisa.

Olho de monitoramento durante a compreensão de linguagem visualmente situado: Flexibilidade e limitações no descobrindo contexto Visual Effects

O método foi projetado para investigar o papel da inibição do retorno (IOR) em movimentos de olhos regressivos durante a leitura. O foco é na diferenciação entre regressões desencadeadas como resultado de compreensão dificuldade contra aqueles acionado por erro oculomotor, incluindo o papel de IOR em dois tipos de regressões.

Eye-tracking para distinguir os movimentos oculares regressivo compreensão-Oculomotor baseados e durante a leitura

O objetivo do protocolo é detalhar como coletar dados de vídeo para uso em laboratório; como gravar dados de rastreamento de olhos dos participantes olhando para os dados e como analisar eficientemente o conteúdo dos vídeos que eles estavam olhando para usar uma técnica de aprendizado de máquina.

Combinando dados de rastreamento de olhos com uma análise de conteúdo de vídeo de livre-visualizando um vídeo de uma caminhada em um ambiente de parque urbano

O uso de sensores multimodais é uma maneira promissora de entender o papel das interações sociais em ambientes educacionais. Este artigo descreve uma metodologia para capturar a atenção visual conjunta de dídas colocated usando rastreadores de olho móveis.

Uma metodologia para capturar a atenção visual conjunta usando mobile eye-trackers

VisualEyes2020 (VE2020) é uma linguagem de script personalizada que apresenta, registra e sincroniza estímulos de movimento visual dos olhos. O VE2020 fornece estímulos para movimentos oculares conjugados (sacadas e perseguição suave), movimentos oculares desconjugados (vergência), acomodação e combinações de cada um. Dois programas de análise unificam o processamento de dados dos sistemas de rastreamento ocular e registro de acomodação.

Quantificação das respostas oculomotoras e acomodação através de instrumentação e caixas de ferramentas de análise

Neste artigo, apresentamos um novo método automatizado para avaliar a acuidade visual em bebês e crianças pequenas usando um sistema de rastreamento ocular.

Um método automatizado para avaliar a acuidade visual em bebês e crianças pequenas usando um sistema de rastreamento ocular

Descrevemos aqui o PyOKR, um método de análise quantitativa semiautomatizado que mede diretamente os movimentos oculares resultantes de respostas visuais ao movimento bidimensional da imagem. Uma interface de usuário baseada em Python e um algoritmo de análise permitem maior rendimento e medições quantitativas mais precisas dos parâmetros de rastreamento ocular do que os métodos anteriores.

PyOKR: um método semiautomatizado para quantificar a capacidade de rastreamento do reflexo optocinético

A metodologia explorou as contribuições visuais e vestibulares para a estabilização do olhar durante as rotações optocinéticas e de corpo inteiro. As estimulações foram realizadas por meio de ensaios visuais, vestibulares e visuovestibulares. O ganho de movimento torcional dos olhos e as frequências do nistagmo serviram como indicadores para a retransmissão subcortical de informações de movimento sensoriais específicas em direção à resposta reflexiva do tronco encefálico para cada tentativa.

Usando o rastreamento ocular para avaliar a importância relativa da entrada visual e vestibular para o processamento de movimento subcortical no plano de rolagem

Aprenda a usar o VisioTracker para análise oculomotora automatizada em peixes-zebra. Este sistema registra movimentos oculares em tempo real, permitindo estudar desenvolvimento visual, farmacologia e circuitos neurais com alta eficiência.

VisioTracker, uma abordagem inovadora Automatizada de Análise Oculomotor

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