Поведенческая оценка зрительной функции с помощью оптомоторного ответа и когнитивной функции через Y-лабиринт у крыс с диабетом

Оптомоторная реакция и Y-образный лабиринт являются поведенческими тестами, которые полезны для измерения зрительной функции и когнитивной функции соответственно в широком спектре моделей заболеваний. Преимущества этих тестов включают чувствительность, скорость тестирования, использование врожденных реакций, которые не требуют обучения, и возможность проводить тесты на бодрствующих животных без анестезии. OMR и Y-maze могут использоваться наряду с другими тестами для выявления временного проявления дисфункции сетчатки и мозга при таких заболеваниях, как диабет, с целью более ранней диагностики.

Демонстрировать Y-образный лабиринт будет Стивен Филлипс, техник-исследователь из моей лаборатории. Демонстрировать оптомоторную реакцию или процедуру ОМР будет Эмбер Дуглас, научный сотрудник лабораторий Аллена и Виолы. Чтобы настроить устройство OMR, сначала выберите платформу подходящего размера для используемых экспериментальных видов животных и откройте программное обеспечение OMR.

При необходимости увеличивайте или уменьшайте масштаб видеокамеры, чтобы платформа и ее окружение были видны, и нажимайте на значки звездочки и вращающихся полос, чтобы зеленая звездочка и зеленые вращающиеся полосы исчезли из прямой трансляции. Нажмите на значок компаса, чтобы появился зеленый круг и две перпендикулярные линии, и растяните зеленый круг так, чтобы он идеально совпал с черным кругом на платформе. Когда OMR будет полностью выровнен, повторно щелкните значки компаса, звездочки и вращающихся полос.

Обратите внимание, что зеленые полосы будут вращаться в том же направлении, что и полосы в барабане. На вкладке «Тестирование» перейдите на вкладку «Психофизика». Чтобы измерить пространственную частоту, в разделе порог выберите частоту.

В разделе «Тестирование» нажмите «Пресеты» и выберите настройки по умолчанию для используемого экспериментального животного. Нажмите на вкладку гашения и установите флажок на отслеживании, чтобы приостановить полосы и погасить экраны компьютера в барабане при каждом щелчке правой кнопкой мыши. Затем нажмите на вкладку результатов, чтобы открыть окно, в котором будут отображаться результаты теста.

Чтобы оценить пространственную частоту, поместите грызуна на круглую платформу в центре камеры виртуальной реальности, состоящей из четырех компьютерных мониторов, показывающих вертикальные синусоидальные волны, вращающиеся вокруг камеры со скоростью 12 градусов в секунду. Видеокамера, расположенная в верхней части камеры, должна проецировать поведение грызуна в реальном времени на монитор компьютера. Обратите внимание на наличие или отсутствие рефлекторных действий со стороны головы грызуна при движении ступеней по часовой стрелке или против часовой стрелки.

Убедитесь, что в программе видны иллюстрированные столбцы, так как они будут показывать направление движения грейдинга. Следите за тем, чтобы голова грызуна двигалась в том же направлении, что и грейдинг. Когда идет плавное преследование, а не беспорядочные всплески движений головы, считайте это движение слежением.

Нажмите «Да» или «Нет» в зависимости от ситуации. Пространственная частота будет начинаться с 0,042 цикла или градуса и корректироваться с каждым щелчком «да» и «нет», становясь легче или сложнее. Во время тестирования грызуна убедитесь, что звездочка расположена над головой грызуна, и следите за тем, чтобы система не сказала «Готово», когда будет достигнут порог пространственной частоты грызуна.

Обратите внимание, что кнопки «Да» и «Нет» больше нельзя будет нажимать. Затем откройте вкладку результатов, чтобы просмотреть пространственную частоту для левого, правого и комбинированного глаза. Чтобы измерить контрастную чувствительность, на вкладках «Тестирование» и «Психофизика» выберите контраст одинарный.

Откройте вкладки «Стимул» и «Градации» и введите соответствующее значение в поле «Пространственная частота», чтобы начать градацию с пространственной постоянной частоты на пике кривой контрастной чувствительности. Начните контраст со 100% и ищите те же рефлекторные движения головы, которые наблюдаются во время пространственного частотного тестирования. Обратите внимание, что контраст будет уменьшаться по мере прохождения тестирования до тех пор, пока у грызуна не исчезнут рефлекторные движения головой в ответ на раздражитель.

Когда пороговое значение контрастной чувствительности будет достигнуто, откройте вкладку результатов, чтобы просмотреть значения контрастной чувствительности для левого, правого и комбинированного глаза. Чтобы провести анализ Y-образного лабиринта, сначала обозначьте начальное плечо Y-образного лабиринта как B, а два других рукава как A и C и поместите грызуна в плечо B ближе к центру лабиринта. Немедленно запустите таймер и позвольте грызуну исследовать Y-образный лабиринт в течение восьми минут.

Сядьте на расстоянии нескольких футов от лабиринта, держа его в поле зрения и избегая шума во время записи и записи любых наблюдений. Запишите начальное местоположение как B. Каждый раз, когда грызун входит в новую руку, записывайте новое местоположение грызуна. Если грызун остается на одном и том же месте более 60 секунд и не проявляет исследовательского поведения, переместите грызуна к центру Y-образного лабиринта и продолжайте испытание.

После окончания каждой попытки удалите все фекалии и очистите лабиринт дезинфицирующим раствором. Вычислите поведение исследовательской группы как общее количество записей, сделанных за восемь минут пробного периода. Пространственное познание вычисляется как количество успешных чередований, деленное на общее количество записей.

Здесь использование ОМР для оценки пространственной частоты проиллюстрировано на наивных контролируемых коричневых норвежских крысах и крысах породы Лонг-Эванса. Коричневые серые крысы обычно демонстрируют более высокую базовую пространственную частоту, чем крысы Лонг-Эванса. Кроме того, у крыс Лонг-Эванса наблюдается эффект старения на пространственную частоту.

Использование ОМР для оценки контрастной чувствительности выявляет значительный дефицит контрастной чувствительности у крыс с диабетом первого типа. Физические упражнения уменьшают этот дефицит, демонстрируя, что ОМР полезен как для обнаружения, так и для отслеживания дефицита сетчатки с течением времени с вмешательством и без него. Использование Y-образного лабиринта для оценки когнитивных функций и исследовательского поведения в модели диабета второго типа показывает значительный дефицит пространственного познания, измеряемый спонтанным чередованием и исследовательским поведением, измеряемым количеством входов у крыс Гото-Какидзаки по сравнению с контрольными животными Wistar, начиная с семинедельного возраста.

Изучение того, как определить движение головки слежения на шаге 3.4, является самой сложной частью OMR. Очень важно понять, как выглядит плавное движение преследования. OMR и Y-maze проложили путь исследователям IM Brain к быстрому и надежному измерению зрительных и когнитивных функций без тренировки и с минимальным стрессом для животных.