Количественная оценка селективности зрительных признаков оптокинетического рефлекса у мышей

Summary

Здесь мы опишем стандартный протокол количественной оценки оптокинетического рефлекса. Он сочетает в себе виртуальную стимуляцию барабана и видеоокулографию, что позволяет точно оценить селективность поведения и его адаптивную пластичность.

Abstract

Оптокинетический рефлекс (OKR) — это важнейшее врожденное движение глаз, которое запускается глобальным движением зрительной среды и служит для стабилизации изображений сетчатки. Благодаря своей важности и надежности, OKR используется для изучения зрительно-моторного обучения и оценки зрительных функций мышей с разным генетическим фоном, возрастом и лекарственным лечением. Здесь мы представляем процедуру оценки OKR-ответов мышей с фиксированной головой с высокой точностью. Фиксация головы может исключить влияние вестибулярной стимуляции на движения глаз, что позволяет измерять движения глаз, вызванные только зрительным движением. OKR вызывается виртуальной барабанной системой, в которой вертикальная решетка, представленная на трех компьютерных мониторах, дрейфует горизонтально колебательно или в одном направлении с постоянной скоростью. С помощью этой системы виртуальной реальности мы можем систематически изменять визуальные параметры, такие как пространственная частота, временная/колебательная частота, контрастность, яркость и направление решеток, а также количественно оценивать кривые настройки селективности визуальных признаков. Высокоскоростная инфракрасная видеоокулография обеспечивает точное измерение траектории движений глаз. Глаза отдельных мышей откалиброваны, чтобы обеспечить возможность сравнения OKR между животными разного возраста, пола и генетического происхождения. Количественная сила этого метода позволяет обнаруживать изменения в OKR, когда это поведение пластически адаптируется из-за старения, сенсорного опыта или моторного обучения; Таким образом, это делает этот метод ценным дополнением к репертуару инструментов, используемых для исследования пластичности поведения глаз.

Introduction

В ответ на визуальные раздражители в окружающей среде наши глаза двигаются, чтобы переместить наш взгляд, стабилизировать изображения на сетчатке, отслеживать движущиеся цели или выровнять ямки двух глаз с мишенями, расположенными на разном расстоянии от наблюдателя, что жизненно важно для правильного зрения ^1,2. Глазодвигательное поведение широко использовалось в качестве привлекательных моделей сенсомоторной интеграции для понимания нейронных цепей в норме и при болезнях, по крайней мере, отчасти из-за простоты глазодвигательной^{системы.} Управляемый тремя парами экстраокулярных мышц, г....

Protocol

Все экспериментальные процедуры, выполненные в этом исследовании, были одобрены Местным комитетом по уходу за животными биологических наук в соответствии с руководящими принципами, установленными Комитетом по уходу за животными Университета Торонто и Канадским советом по уходу за животными.

1. Имплантация перекладины на голову на верхней части черепа

ПРИМЕЧАНИЕ: Чтобы избежать влияния поведения VOR на движения глаз, голова мыши обездвиживается во время теста OKR. Поэтому в верхней части черепа хирургическим путем имплантируется перекладина.

1. Обезболить мышь (2-5-месячную самку и самца C5....

Results

С помощью процедуры, описанной выше, мы оценили зависимость OKR от нескольких визуальных признаков. Примеры трассировок, показанные здесь, были получены с использованием кодов анализа, приведенных в дополнительном файле кодирования 1, а необработанный файл примеров трассировки можно найти в дополнительном файле кодирования 2. Когда барабанная решетка дрейфовала по синусоидальной траектории (0,4 Гц), глаз животного автоматически следовал за движением решетки аналогичным колебательным обра.......

Discussion

Представленный здесь метод поведенческого анализа OKR дает ряд преимуществ. Во-первых, компьютерная визуальная стимуляция решает проблемы, присущие физическим барабанам. Решая проблему, связанную с тем, что физические барабаны не поддерживают систематическое исследование пространственной настройки частоты, направления или контраста⁸, виртуальный барабан позволяет изменять эти визуальные параметры на пробной основе, тем самым способствуя систематическому и количественному анализу селективности хара.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
2D трансляционная сцена	Thorlabs	XYT1
Акриловая смола	Lang Dental	B1356	Для фиксации оголовья на черепе и защиты черепа
Бупивакаин	STERIMAX	ST-BX223	Бупивакаин для инъекций BP 0,5%. Местная анестезия
Карпрофен	RIMADYL	8507-14-1	Анальгезия
Сжатый воздух	Dust-Off
Глазная мазь	Alcon	Systane	Для поддержания влажности глаз
Видеокарта	NVIDIA	GeForce GTX 1650 или Quadro P620.	Для создания одного экрана среди трех мониторов
Грелка	Kent Scientific	HTP-1500	Для поддержания температуры тела
Высокоскоростная инфракрасная (ИК) камера	Teledyne Dalsa	G3-GM12-M0640	Для регистрации вращения глаз
ИК светодиод	Digikey	PDI-E803-ND	Для КР опорного и подсветки глаза
ИК зеркало	Edmund optics	64-471	Для отражения изображения глаза
Изофлуран	FRESENIUS KABI	CP0406V2
Labview	National instruments	версия 2014
отслеживание глаз Лактатный звонарь	BAXTER	JB2324	Водоснабжение и энергоснабжение
Лидокаин и адреналин смесь	Dentsply Sirona	82215-1	XYLOCAINE. Измеритель
яркости	Konica Minolta	LS-150	для калибровки мониторов
Matlab	MathWorks	версия xxx	анализ движений глаз
Meyhoefer Curette	World Precision Instruments	501773	Для соскабливания черепа и удаления фасций
Калибровочный предметный знак микроскопа	Amscope	MR095	для измерения увеличения видеоокулографические
мониторы	Acer	B247W	Визуальная стимуляция
Фильтр нейтральной плотности	Фильтры Ли	299	для генерации скотопической визуальной
стимуляции Очки ночного зрения	Альфа-оптика	AO-3277	для скотопического OKR
Фотодиод	Digikey	TSL254-R-LF-ND	для синхронизации визуальной стимуляции и видеоокулографии
Пилокарпина гидрохлорид	Sigma-Aldrich	P6503
Post	Thorlabs	TR1.5
Держатель для столбов	Thorlabs	PH1
PsychoPy	программного обеспечения с открытым исходным кодом	xxx	набор инструментов для визуальной стимуляции
Ножницы	RWD	S12003-09	Для удаления кожи
Суперклей	Крейзи Тип клея		: Все назначение. Для наклеивания налобной пластины на череп