Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

Kvantifisering av visuell funksjonsselektivitet av optokinetisk refleks hos mus

Published: June 23, 2023 doi: 10.3791/65281
Automatic Translation
1,2, 1,2
1Department of Biology, University of Toronto Mississauga, 2Department of Cell and Systems Biology, University of Toronto

Summary

Her beskriver vi en standardprotokoll for kvantifisering av optokinetisk refleks. Den kombinerer virtuell trommelstimulering og video-okulografi, og tillater dermed presis evaluering av funksjonsselektiviteten til oppførselen og dens adaptive plastisitet.

Abstract

Den optokinetiske refleksen (OKR) er en viktig medfødt øyebevegelse som utløses av det globale bevegelsen i det visuelle miljøet og tjener til å stabilisere retinale bilder. På grunn av sin betydning og robusthet har OKR blitt brukt til å studere visuell-motorisk læring og evaluere de visuelle funksjonene til mus med ulik genetisk bakgrunn, alder og medikamentell behandling. Her introduserer vi en prosedyre for evaluering av OKR-responser hos hodefikserte mus med høy nøyaktighet. Hodefiksering kan utelukke bidraget fra vestibulær stimulering på øyebevegelser, noe som gjør det mulig å måle øyebevegelser som bare utløses av visuell bevegelse. OKR fremkalles av et virtuelt trommesystem, der et vertikalt gitter presentert på tre dataskjermer driver horisontalt på en oscillerende måte eller ensrettet med konstant hastighet. Med dette virtuelle virkelighetssystemet kan vi systematisk endre visuelle parametere som romlig frekvens, tidsmessig / svingningsfrekvens, kontrast, luminans og retningen til gitter, og kvantifisere innstillingskurver for selektivitet for visuelle funksjoner. Høyhastighets infrarød video-oculografi sikrer nøyaktig måling av banen til øyebevegelser. Øynene til individuelle mus er kalibrert for å gi muligheter til å sammenligne OKR mellom dyr i forskjellige aldre, kjønn og genetisk bakgrunn. Den kvantitative kraften til denne teknikken gjør det mulig å oppdage endringer i OKR når denne oppførselen plastisk tilpasser seg på grunn av aldring, sensorisk opplevelse eller motorisk læring; Dermed gjør det denne teknikken til et verdifullt tillegg til repertoaret av verktøy som brukes til å undersøke plastisiteten i okulær oppførsel.

Introduction

Som svar på visuelle stimuli i miljøet, beveger øynene våre seg for å skifte blikket, stabilisere retinale bilder, spore bevegelige mål eller justere foveae av to øyne med mål som ligger i forskjellige avstander fra observatøren, som er avgjørende for riktig visjon 1,2. Oculomotorisk atferd har blitt mye brukt som attraktive modeller for sensorimotorisk integrasjon for å forstå nevrale kretser i helse og sykdom, i det minste delvis på grunn av enkelheten til det oculomotoriske systemet3. Kontrollert av tre par ekstraokulære muskler, roterer øyet i sokkelen primært rundt tre tilsvarende akser: høyde og depresjon langs tverraksen, adduksjon og abduksjon langs den vertikale aksen, og intorsjon og utpressing langs anteroposterior akse 1,2. Et slikt enkelt system gjør det mulig for forskere å evaluere musens oculomotoriske oppførsel enkelt og nøyaktig i et laboratoriemiljø.

En prima oculomotorisk oppførsel er optokinetisk refleks (OKR). Denne ufrivillige øyebevegelsen utløses av langsomme drifter eller glipper av bilder på netthinnen og tjener til å stabilisere netthinnebilder når et dyrs hode eller omgivelsene beveger seg 2,4. OKR, som et atferdsparadigme, er interessant for forskere av flere grunner. For det første kan det stimuleres pålitelig og kvantifiseres nøyaktig 5,6. For det andre er prosedyrene for å kvantifisere denne oppførselen relativt enkle og standardiserte og kan brukes til å evaluere de visuelle funksjonene til en stor kohorte av dyr7. For det tredje er denne medfødte oppførselen svært plastisk 5,8,9. Amplituden kan forsterkes når repeterende retinale slips forekommer i lang tid 5,8,9, eller når arbeidspartneren vestibulær okulær refleks (VOR), en annen mekanisme for å stabilisere retinale bilder utløst av vestibulær inngang2, er svekket5. Disse eksperimentelle paradigmene for OKR-potensiering gir forskere mulighet til å avdekke kretsgrunnlaget som ligger til grunn for oculomotorisk læring.

To ikke-invasive metoder har primært blitt brukt til å evaluere OKR i tidligere studier: (1) video-okulografi kombinert med en fysisk trommel 7,10,11,12,13 eller (2) vilkårlig bestemmelse av hodesvinger kombinert med en virtuell trommel6,14,15,16. Selv om deres applikasjoner har gjort fruktbare funn i forståelsen av molekylære og kretsmekanismer for oculomotorisk plastisitet, har disse to metodene hver noen ulemper som begrenser deres krefter i kvantitativt å undersøke egenskapene til OKR. For det første tillater ikke fysiske trommer, med trykte mønstre av svarte og hvite striper eller prikker, enkle og raske endringer av visuelle mønstre, noe som i stor grad begrenser målingen av OKRs avhengighet av visse visuelle funksjoner, for eksempel romlig frekvens, retning og kontrast av bevegelige gitter 8,17. I stedet kan tester av OKRs selektivitet til disse visuelle funksjonene dra nytte av datastyrt visuell stimulering, der visuelle funksjoner enkelt kan endres fra prøve til prøve. På denne måten kan forskere systematisk undersøke OKR-oppførselen i det flerdimensjonale visuelle parameterrommet. Videre rapporterer den andre metoden i OKR-analysen bare tersklene for visuelle parametere som utløser merkbare OKR, men ikke amplitudene til øye- eller hodebevegelser 6,14,15,16. Mangelen på kvantitativ kraft forhindrer dermed å analysere formen på justeringskurver og de foretrukne visuelle trekkene, eller oppdage subtile forskjeller mellom individuelle mus under normale og patologiske forhold. For å overvinne de ovennevnte begrensningene hadde video-okulografi og datastyrt virtuell visuell stimulering blitt kombinert for å analysere OKR-oppførselen i nyere studier 5,17,18,19,20. Disse tidligere publiserte studiene ga imidlertid ikke nok tekniske detaljer eller trinnvise instruksjoner, og det er derfor fortsatt utfordrende for forskere å etablere en slik OKR-test for egen forskning.

Her presenterer vi en protokoll for nøyaktig å kvantifisere den visuelle funksjonsselektiviteten til OKR-oppførsel under fotopiske eller skotopiske forhold med kombinasjonen av videookulografi og datastyrt virtuell visuell stimulering. Mus er hodefikserte for å unngå øyebevegelsen fremkalt av vestibulær stimulering. Et høyhastighetskamera brukes til å registrere okulære bevegelser fra mus som ser på bevegelige gitter med endrede visuelle parametere. Den fysiske størrelsen på øyebollene til individuelle mus er kalibrert for å sikre nøyaktigheten av å utlede vinkelen på øyebevegelser21. Denne kvantitative metoden gjør det mulig å sammenligne OKR-atferd mellom dyr i ulike aldre eller genetisk bakgrunn, eller overvåke endringen forårsaket av farmakologiske behandlinger eller visuellmotorisk læring.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle eksperimentelle prosedyrer utført i denne studien ble godkjent av Biological Sciences Local Animal Care Committee, i samsvar med retningslinjer fastsatt av University of Toronto Animal Care Committee og Canadian Council on Animal Care.

1. Implantasjon av en hodestang på toppen av skallen

MERK: For å unngå bidrag fra VOR-oppførsel til øyebevegelsene, blir musens hode immobilisert under OKR-testen. Derfor er en hodestang implantert kirurgisk på toppen av skallen.

  1. Bedøv en mus (2-5 måneder gammel hunn og hann C57BL/6) med en blanding av 4% isofluran (v/v) ogO2 i et gasskammer. Overfør musen til en tilpasset kirurgisk plattform og reduser konsentrasjonen av isofluran til 1,5%-2%. Overvåk dybden av anestesi ved å kontrollere tåklemmeresponsen og respirasjonshastigheten gjennom hele operasjonen.
  2. Plasser en varmepute under dyrets kropp for å opprettholde kroppstemperaturen. Påfør et lag smøremiddel øyesalve på begge øynene for å beskytte dem mot tørking. Dekk øynene med aluminiumsfolie for å beskytte dem mot lysbelysning.
  3. Injiser karprofen subkutant i en dose på 20 mg/kg for å redusere smerte. Etter å ha fuktet pelsen med klorhexidinglukonathudrenser, barber pelsen på toppen av skallen. Desinfiser den eksponerte hodebunnen med 70% isopropylalkohol og klorhexidinalkohol to ganger.
  4. Injiser bupivakain (8 mg/kg) subkutant på snittstedet, og fjern deretter hodebunnen (~1 cm2) med saks for å eksponere hodeskallens dorsale overflate, inkludert bakre frontalben, parietalben og interparietalben.
  5. Påfør flere dråper 1% lidokain og 1:100 000 adrenalin på den eksponerte skallen for å redusere lokal smerte og blødning. Skrap skallen med en Meyhoefer-curette for å fjerne fascia og rengjør den med fosfatbufret saltvann (PBS).
    MERK: Temporalis muskelen er skilt fra skallen for å øke overflaten for en hodestang å feste.
  6. Tørk skallen ved å blåse trykkluft forsiktig mot skalleoverflaten til fuktigheten er borte og beinet blir hvitaktig. Påfør et tynt lag superlim på den eksponerte overflaten av skallen, inkludert kanten av kutthodebunnen, etterfulgt av et lag akrylharpiks.
    MERK: Overflaten på skallen må være fri for blod eller vann før påføring av superlim.
  7. Plasser en hodestang i rustfritt stål (se figur 1A) langs midtlinjen på toppen av skallen. Påfør mer akrylharpiks, fra kanten av hodestangen til bunnen av hodestangen er helt innebygd i akrylharpiksen. Påfør akrylharpiks to eller tre ganger for å bygge opp tykkelsen.
  8. Vent i ca 15 min til akrylharpiksen stivner. Injiser subkutant 1 ml laktert ringeroppløsning. Sett deretter musen tilbake til et bur plassert på en varmepute til dyret er fullt mobilt.
  9. La musen komme seg i hjemmeburet i minst 5 dager etter operasjonen. Når dyret er i god form, fest hodet med hodestangen i OKR-oppsettet i 15-30 minutter for å gjøre det kjent med hodefikseringen og eksperimentmiljøet. Gjenta fortroligheten en gang om dagen i minst 3 dager.

2. Oppsett av den virtuelle trommelen og video-okulografi

  1. Monter tre skjermer ortogonalt på hverandre for å danne et firkantet kabinett som dekker ~ 270 ° av azimut og 63 ° av høyden i det visuelle rommet (figur 1B til venstre).
  2. Med et diskret grafikkort kan du slå sammen de tre skjermene til en enkel skjerm for å sikre synkronisering på tvers av alle skjermene.
  3. Kalibrer lysstyrken til skjermene som beskrevet nedenfor.
    1. Slå på datamaskinen som skjermene er koblet til, og vent i 15 minutter. Oppvarmingen er viktig for å ha stabil luminans.
    2. Endre systematisk lysstyrkeinnstillingen på skjermen fra 0 til 100 med trinn på 25.
    3. For hver lysstyrkeverdi måler du lysstyrken til skjermene under forskjellige bildepunktverdier (0-255, trinn på 15) med en luminansmåler.
    4. Tilpass forholdet mellom lystetthet og lysstyrke for bildepunktverdi 255 med lineær regresjon, og beregn lysstyrkeverdien som gir opphav til 160 cd/m2.
    5. For hver bildepunktverdi som brukes i lystetthetsmålingen (trinn 2.3.3), beregner du lystetthetsverdien avledet i trinn 2.3.4 basert på lineær regresjon. Bruk potensfunksjonen lum = A * pikselγfor å tilpasse forholdet mellom det nye settet med luminansverdier (under lysstyrkeverdien avledet i 2.3.4) og deres tilsvarende bildepunktverdier for å utlede gammafaktoren γ og koeffisienten A. Disse vil bli brukt til å generere sinusformede gitter av ønskede luminansverdier.
    6. Still inn lysstyrken på alle tre skjermene til verdiene i trinn 2.3.4 for å sikre at lystetthetsverdiene er de samme for samme bildepunktverdi.
  4. Generer en virtuell trommel, som brukes til å stimulere OKR-atferd, med verktøysettet for visuell stimulering, som beskrevet nedenfor.
    1. Presenter et vertikalt sinusformet gitter på skjermene og juster perioden (avstand mellom striper) langs azimut for å sikre at projeksjonen av gitteret på øyet har konstant romlig frekvens (trommelgitter; Figur 1B midt og høyre).
    2. Sørg for at dyrets hodefeste i midten av kabinettet slik at det ser at gitteret har en konstant romlig frekvens over overflaten av den virtuelle trommelen.
    3. Endre parametrene for bevegelig gitter, for eksempel oscillatorisk amplitude, romlig frekvens, tidsmessig / svingningsfrekvens, retning, kontrast, etc., i de visuelle stimuleringskodene. Bruk to typer visuell bevegelse: (1) gitteret driver med eller mot klokken på en oscillerende måte etter en sinusformet funksjon:
      Equation 1
      Her er Amp amplituden til trommelbanen, f er svingningsfrekvensen, og t er tiden (oscillasjonsamplitude: 5°; gitter romlig frekvens: 0,04-0,45 cpd; svingningsfrekvens: 0,1-0,8 Hz, tilsvarende en topphastighet av stimulansen på 3,14-25,12 °/s [trommelhastighet = Amp x 2π x f x cos (2π x f x t); kontrast: 80%-100%; Gjennomsnittlig luminans: 35-45 cd/m2; (2) gitteret driver ensrettet med konstant hastighet:
      Equation 2
      (Romlig frekvens: 0,04-0,64 cpd; tidsfrekvens: 0,25-1 Hz; trommelhastighet = tidsfrekvens / romlig frekvens.)
  5. Sett opp video-okulografien som beskrevet nedenfor.
    1. For å unngå blokkering av dyrs synsfelt, plasser et infrarødt (IR) speil 60° fra midtlinjen for å danne et bilde av høyre øye.
    2. Plasser et IR-kamera på høyre side bak musen (figur 1C til venstre) for å ta et bilde av høyre øye.
    3. Monter høyhastighets IR-kameraet på en kameraarm som gjør at kameraet kan rotere 10° rundt ± 10° rundt bildet av høyre øye (figur 1C til høyre).
    4. Bruk en fotodiode festet til en av skjermene for å gi et elektrisk signal for å synkronisere tidspunktet for video-okulografi og visuell stimulering.
    5. Plasser fire IR-lysemitterende dioder (LED) støttet av svanehalsarmer rundt høyre øye for å gi IR-belysning av øyet.
    6. Plasser to IR-LED-lamper på kameraet for å gi referanser til hornhinderefleksjon (CR): den ene er festet over kameraet (X-CR), mens den andre er på venstre side av kameraet (Y-CR; Figur 1D).
    7. Mål den optiske forstørrelsen av video-oculography-systemet med et kalibreringslysbilde.
      MERK: Referansen CR brukes til å avbryte translasjonelle øyebevegelser når øyevinkelen beregnes basert på roterende øyebevegelser.
  6. Fest dyrets hode i midten av kabinettet dannet av skjermene, som beskrevet nedenfor.
    1. Fest dyrets hode med hodeplaten til midten av riggen og gjør den vendt fremover. Juster vippingen av hodet slik at venstre og høyre øyne er nivellert, og de nasale og temporale hjørnene av øynene er justert horisontalt (figur 1E).
    2. Beveg dyrets hode horisontalt ved grovjustering gitt av hodefikseringsapparatet og finjustering gitt av et 2D-translasjonstrinn, og vertikalt gjennom hodefikseringsapparatet og et innlegg / stolpeholderpar, til dyrets høyre øye vises i livevideoen til kameraet. Før kalibrering og måling av øyebevegelser, legg over bildet av dyrets høyre øye reflektert av det varme speilet med dreiepunktet til kameraarmen (se detaljer i trinn 3.4 nedenfor).
  7. Bygg et tilpasset kabinett rundt OKR-riggen for å blokkere romlyset (figur 1F).

3. Kalibrering av øyebevegelser

MERK: Roterende øyebevegelser beregnes ut fra bevegelser av eleven og radiusen til banen til pupillbevegelsene (Rp, avstanden fra sentrum av eleven til midten av øyebollet). For hver enkelt mus måles denne radiusen eksperimentelt21.

  1. Fest dyrets hode i midten av kabinettet dannet av de tre skjermene, som beskrevet i trinn 2.6.1.
  2. Slå på kameraet og juster de fire lysdiodene rundt høyre øye for å oppnå jevn IR-belysning.
  3. Under visuell veiledning justerer du posisjonen til høyre øye til det vises i midten av videoen, som beskrevet i trinn 2.6.2.
  4. Juster det virtuelle bildet av høyre øye med dreiepunktet på kameraarmen, som beskrevet nedenfor.
    1. Drei kameraarmen manuelt til venstre ytterpunkt (-10°). Flytt dyrets høyre øyeposisjon manuelt på horisontalplanet vinkelrett på den optiske aksen med finjustering av 2D-translasjonstrinnet (figur 1C, grønn pil), til X-CR er i horisontal midten av bildet.
    2. Drei kameraarmen manuelt til den andre enden (+10°). Hvis X-CR løper bort fra midten av bildet, flytter du høyre øye langs den optiske aksen med finjustering til X-CR kommer til midten (figur 1C, blå pil).
    3. Gjenta trinn 3.4.1-3.4.2 noen ganger til X-CR forblir i midten når kameraarmen svinger mot venstre og høyre. Hvis høyre øye beveger seg midt i en repetisjon, start justeringsprosessen på nytt.
  5. Mål den vertikale avstanden mellom Y-CR og X-CR etter at du har låst kameraarmen i sentral posisjon. Slå på Y-CR LED og registrer posisjonen på videoen, og bytt deretter til X-CR LED og registrer posisjonen.
    MERK: Den vertikale avstanden mellom Y-CR og X-CR vil bli brukt til å utlede posisjonen til Y-CR under måling av øyebevegelser der bare X-CR LED er slått på.
  6. Mål radiusen til elevrotasjonen Rp, som beskrevet nedenfor.
    1. Drei kameraarmen til venstre (-10°) og registrer posisjonene til eleven (Pp1) og X-CR (PCR1) på videoen.
    2. Drei deretter kameraarmen til høyre (+10°) og registrer posisjonene til eleven (Pp2) og X-CR (PCR2) på videoen. Gjenta dette trinnet flere ganger.
      MERK: Dyrets høyre øye må stå stille under hver repetisjon, slik at mengden pupillbevegelser i filmen nøyaktig gjenspeiler graden av svinging av kameraarmen.
    3. Basert på verdiene som er registrert ovenfor, beregner du radiusen for elevrotasjon Rp (figur 2A) med følgende formel:
      Equation 3
      MERK: Avstanden mellom hornhinnerefleksjonen og elevsenteret i det fysiske rommet beregnes basert på avstanden i filmen:
      PCR - P p = antall piksler i filmen x pikselstørrelse på kamerabrikken x forstørrelse
  7. Utvikle forholdet mellom Rp og pupilldiameter, som beskrevet nedenfor. Rp endres når eleven utvider eller innsnevrer; proksimalt er verdien omvendt proporsjonal med pupillstørrelsen (figur 2B øverst).
    1. Endre lysstyrken på skjermene systematisk fra 0 til 160 cd/m2 for å regulere pupillstørrelsen.
    2. For hver luminansverdi gjentar du trinn 3,6 8–10 ganger og registrerer diameteren til eleven.
    3. Bruk lineær regresjon på forholdet mellom Rp og pupilldiameter basert på verdiene målt ovenfor for å utlede stigningstallet og skjæringspunktet (figur 2B nederst).
      MERK: Uteliggerne forårsaket av sporadiske øyebevegelser fjernes før den lineære tilpasningen. For repeterende målinger i flere økter må kalibreringen bare gjøres én gang for ett dyr, med mindre øyet blir større under eksperimentet.

4. Registrer øyebevegelser av OKR

  1. Head-fix en mus i riggen ved å følge trinn 3.1-3.4. Hopp over dette trinnet hvis opptaket skjer rett etter at kalibreringen er fullført. Lås kameraarmen i midtposisjon.
  2. Sett opp monitorene og dyret for scotopisk OKR som beskrevet nedenfor. Hopp over dette trinnet for photopic OKR.
    1. Dekk skjermen på hver skjerm med et tilpasset filter, som er laget av fem lag med 1,2 nøytral tetthet (ND) film. Pass på at det ikke lekker ut lys gjennom gapet mellom filteret og skjermen.
    2. Slå av lyset i rommet. Følgende trinn gjøres ved hjelp av en IR-goggle.
    3. Påfør en dråpe pilokarpinoppløsning (2% i saltvann) på høyre øye og vent 15 minutter. Forsikre deg om at dråpen forblir på øyet og ikke tørkes bort av musen. Hvis løsningen tørkes bort av dyret, bruk en annen dråpe pilokarpinoppløsning. Dette krymper eleven til en riktig størrelse for øyesporing under skotopisk tilstand.
      MERK: Under skotopisk tilstand utvides eleven vesentlig slik at kanten er delvis skjult bak øyelokket. Dette påvirker presisjonen ved å estimere elevsenteret ved hjelp av video-okulografi. Farmakologisk krymping av pupillen på høyre øye reduserer synsinngangen, og dermed blir de visuelle stimuli presentert for venstre øye.
    4. Skyll høyre øye med saltvann for å vaske pilokarpinoppløsningen grundig. Trekk ned gardinen for å forsegle kabinettet helt, noe som forhindrer at strølys forstyrrer det skotopiske synet.
    5. Gi dyret 5 min for å tilpasse seg det skotopiske miljøet før du starter OKR-testen.
  3. Kjør programvaren for visuell stimulering og programvaren for øyesporing. For fotopisk OKR-måling, sørg for at trommelgitteret svinger horisontalt med en sinusformet bane; for scotopisk OKR-måling, sørg for at trommelgitteret driver med konstant hastighet fra venstre til høyre, som er den temporo-nasale retningen i referanse til venstre øye.
    MERK: Når pupillen på høyre øye, men ikke på venstre øye, krympes av pilokarpin under skotopisk tilstand, er OKR fremkalt av oscillatorisk trommelstimulering svært asymmetrisk. For skotopisk OKR-måling stimuleres derfor venstre øye mens bevegelsen av høyre øye overvåkes.
  4. Øyesporingsprogramvaren måler automatisk elevstørrelsen, CR-posisjonen og pupillposisjonen for hver ramme, og beregner øyevinkelen basert på følgende formel (figur 2C):
    Equation 4
    Her er P CRCR-posisjonen , Pp er elevposisjonen, og Rp er radiusen for elevrotasjonen. Avstanden mellom hornhinnerefleksjon og elevsenter i det fysiske rommet beregnes ut fra avstanden i filmen:
    PCR - P p = antall piksler i filmen x pikselstørrelse på kamerabrikken x forstørrelse
    Rp av tilsvarende pupillstørrelse er avledet basert på den lineære regresjonsmodellen i trinn 3.7.3 (figur 2B nederst).

5. Analyse av øyebevegelser av OKR med øyeanalyseprogramvaren

  1. Behandle øyesporene ved hjelp av et medianfilter (filtervindu = 0,05 s) for å fjerne høyfrekvent støy (figur 3A i midten).
  2. Fjern sakkader eller nystagmus som beskrevet nedenfor.
    1. Beregn øyehastigheten ved å beregne første ordens derivat av øyebevegelser (figur 3A nederst). Identifiser sakkader eller nystagmus ved å bruke en hastighetsterskel på 50 °/s (figur 3A nederst).
    2. Erstatt sakkader eller nystagmus ved å ekstrapolere øyeposisjonene under disse raske øyebevegelsene fra segmentet før sakkader eller nystagmus basert på lineær regresjon (figur 3B).
  3. Beregn amplituden til OKR-øyebevegelser med rask Fourier-transformasjon (Goertzel-algoritme) hvis trommelgitteret svinger (figur 3C), eller beregne gjennomsnittshastigheten til øyebevegelser under visuell stimulering hvis trommelgitteret beveger seg med konstant hastighet i en retning (figur 3B nederst).
    MERK: Amplituden til oscillerende øyebevegelser avledet fra Fourier-transformasjon ligner amplituden avledet fra tilpasningen av øyebanen med en sinusformet funksjon (figur 3D).
  4. Beregn OKR-gevinsten. For oscillerende trommelbevegelse er OKR-forsterkning definert som forholdet mellom amplituden til øyebevegelser og amplituden til trommelbevegelsene (figur 3C til høyre). For ensrettet trommelbevegelse er OKR-forsterkning definert som forholdet mellom øyehastighet og trommelgitterhastighet (figur 3B nederst).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Med prosedyren beskrevet ovenfor evaluerte vi OKRs avhengighet av flere visuelle funksjoner. Eksempelsporene som vises her, ble utledet ved hjelp av analysekodene i tilleggskodefil 1, og eksempelsporråfilen finnes i tilleggskodefil 2. Når trommelgitteret drev i en sinusformet bane (0,4 Hz), fulgte dyrets øye automatisk bevegelsen av gitteret på en lignende oscillerende måte (figur 3B topppanel), som er karakteristisk for OKR-oppførselen 2,5,8. Amplituden til OKR-øyebevegelser i den horisontale aksen ble avledet med rask Fourier-transformasjon (figur 3C&D), og OKR-forsterkningen ble beregnet som forholdet mellom amplituden til øyebevegelser og amplituden til gitterbevegelsen (figur 3C). OKR-gevinsten varierte med verdiene av romlig frekvens, svingningsfrekvens og bevegelsesretningsgitter (figur 4A). For det første hadde den romlige frekvensjusteringskurven for OKR-oppførselen en omvendt V-form og toppet seg med en mellomliggende romlig frekvens på 0,16 cpd (figur 4A til venstre). For det andre ble svingningsfrekvensjusteringskurven monotont redusert etter hvert som svingningsfrekvensen til trommelgitteret økte (figur 4A i midten), noe som indikerer at OKR-oppførselen fungerer best som svar på visuell bevegelse med lav hastighet4. Både amplituden og formen på svingningsfrekvensjusteringskurven varierte når man presenterte gitter av forskjellige romlige frekvenser17. For det tredje kan den horisontale OKR også induseres av gitter som beveger seg i forskjellige retninger (figur 4A til høyre). Den sterkeste horisontale OKR-oppførselen ble fremkalt av temporo-nasal bevegelse (0°). OKR-forsterkningen falt til ~80 %, eller ~30 % av maksimumet, når risten beveget seg i skrå vinkler 30° eller 60° avvek fra henholdsvis temporo-nasal retning (både oppover og nedover), og den horisontale OKR forsvant når risten beveget seg vertikalt oppover eller nedover (90° og 270°). Videre ble formene på innstillingskurvene påvirket av luminansnivået. For eksempel utførte dyr OKR-oppførselen godt som respons på romlige frekvenser på 0,16 og 0,32 cpd under den fotopiske tilstanden, men den romlige frekvensjusteringskurven skiftet til venstre under skotopisk tilstand (figur 4B). For å analysere formen på innstillingskurver, passer vi dem med passende matematiske funksjoner. For eksempel ble den gaussiske funksjonen brukt til å estimere toppen og båndbredden til romlig frekvensinnstilling (figur 4C). Med denne analysen fant vi at innstillingskurven under skotopisk tilstand hadde en lavere verdi i den foretrukne romlige frekvensen sammenlignet med den fotopiske tilstanden. Prosedyren beskrevet ovenfor kan også brukes til å kvantifisere plastisiteten til OKR-oppførsel. Etter 45 minutter med kontinuerlig OKR-stimulering ble amplituden til OKR-oppførselen signifikant forsterket (figur 4D), i samsvar med tidligere rapporter. Disse resultatene demonstrerer anvendelsene av denne protokollen ved å undersøke den oculomotoriske atferden og potensialene for å forstå hjernekretsene som er involvert i disse atferdene.

Figure 1
Figur 1: Oppsett av OKR-riggen . (A) Mål på hodestangen. (B) Sett bakfra (venstre) og toppvisning (midten) av det virtuelle trommelsystemet. Tre skjermer er montert ortogonalt til hverandre. Hodet på en mus er plassert i midten av det firkantede kabinettet og vender fremover. Perioden for visuell stimulering (mellomrom mellom striper) varieres basert på azimut til dyrets øye for å sikre at projeksjonen av gitteret på øyet har en konstant romlig frekvens. Med andre ord oppfattes gitterets romlige frekvens som konstant i hele synsfeltet, som om gitteret driver langs overflaten av en virtuell trommel (høyre). (C) Oppsett av IR-video-okulografi. Venstre: posisjonen til kameraet når det er festet i midten under OKR-opptak. Blå pil: langs den optiske aksen. Grønn pil: vinkelrett på den optiske aksen. Høyre: kameraets rotasjon under kalibrering av øynene. (D) Posisjonen til X-CR- og Y-CR-LED-lampene som er festet på kameraet. (E) Nivåene av venstre og høyre øyne (venstre), og de nasale og temporale hjørnene av øynene er justert horisontalt (høyre) ved å dreie henholdsvis den horisontale stangen eller hodeplateadapteren (røde piler). (F) Foto av OKR-stasjonen. Merk at OKR-riggen er plassert inne i et tilpasset kabinett med svart gardin. Forkortelser: IR = infrarød; CR = hornhinnerefleksjon. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 2
Figur 2: Kalibrering og måling av øyeposisjoner i videookulografi . (A) Skjematisk fremstilling av kalibreringen. Radiusen for pupillrotasjon (Rp) beregnes ved å dreie kameraet til venstre posisjon (-10°, venstre panel) og til posisjon lengst til høyre (10°, høyre panel). Røde prikker indikerer posisjonen til hornhinderefleksjon X-CR når kameraet er plassert lengst til venstre og lengst til høyre. Blå prikker indikerer elevenes sentre. Grønne søyler indikerer avstandene mellom hornhinderefleksjonen og elevsenteret sett i kameravideoen (PCR - PP). (B) Avhengighet av Rp på elevstørrelse. Topp: skjema av øyeboller med en liten eller stor elev. Bunn: forholdet mellom Rp og diameteren til pupillen til en eksempelmus. Pupillstørrelsen endres ved å variere luminansen (10 verdier i området 0-160 cd/m2) til musen. Svarte prikker: dataene som brukes til lineær tilpasning. Blå prikker: uteliggere som er ekskludert fra lineær tilpasning. Rød kurve: den beste tilpasningslinjen i lineær regresjon. Legg merke til at Rp er omvendt proporsjonal med pupilldiameteren. (C) Beregning av øyevinkelposisjonen når øyet har beveget seg til høyre eller venstre side av den optiske aksen. Røde prikker, blå prikker og grønne søyler har samme betydning som i A. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 3
Figur 3: Beregning av OKR-gevinst. (A) Øverst: øyeblikksbilder av nasale (N; venstre) og temporale (T; høyre) øyeposisjoner tatt under OKR-stimulering. Røde ellipser: tilpasning til elevprofil. Røde kors: elevsentre. Hvite piler: hornhinnerefleksjon av en referanse-LED. Midten: banene til øyebevegelser med (svart) eller uten (rød) et medianfilter (filtervindu = 0,05 s) for å fjerne høyfrekvent støy. Bunn: estimering av øyehastigheten ved å beregne førsteordensderivatet av øyebevegelser. Sakkader (røde piler) detekteres med en hastighetsterskel på 50 °/s. (B) Banen for langsomme øyebevegelser av OKR etter fjerning av sakkader/nystagmus (svart) overlagt med trommelbane22. Øverst: oscillerende trommelbevegelse med en amplitude på 5° og en svingningsfrekvens på 0,4 Hz. Bunn: ensrettet (temporo-nasal) trommebevegelse med en konstant hastighet på 6,25 °/s. (C) Venstre: syklusgjennomsnittet av øyebanen i B-toppen. Høyre: frekvensanalysen av øye- eller trommelgitterbevegelsene ved rask Fourier-transformasjon. Det skal bemerkes at trommelgitteret svinger ved 0,4 Hz, og dermed topper amplitudene til øye- og trommelgitterbevegelsen ved 0,4 Hz (stjernemerker). OKR-forsterkning er forholdet mellom amplitudene til øye- og trommelgitterbevegelsen ved 0,4 Hz. (D) Øverst: kurvetilpasning av øyebanen i B-topp med sinusformet funksjon. Bunn: forholdet mellom amplituden av øyebevegelser avledet av den raske Fourier-transformasjonsmetoden og avledet fra sinusformet kurvetilpasning. Gul prikk: eksempel øverst. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 4
Figur 4: Den visuelle egenskapsselektiviteten og plastisiteten til OKR-atferd. (A) Den visuelle egenskapsselektiviteten til OKR-gevinst under fotopisk tilstand. Venstre: romlig frekvensjusteringskurve fra ett dyr (oscillasjonsfrekvens: 0,4 Hz; bane: oscillerende horisontalt; gjennomsnittlig luminans: 40 cd/m2; n = 15). Midten: svingningsfrekvensjusteringskurve fra ett dyr (romlig frekvens: 0,08 eller 0,16 cpd; bane: oscillerende horisontalt; gjennomsnittlig luminans: 40 cd/m2; n = 15). Høyre: retningsinnstillingskurve fra ett dyr (romlig frekvens: 0,16 cpd; tidsfrekvens: 1 Hz; gjennomsnittlig luminans: 45 cd/m2; n = 24). Den røde pilen og linjen indikerer temporo-nasal retning. For romlig og temporal / oscillerende frekvensinnstilling beveger et vertikalt trommelgitter presentert på tre skjermer horisontalt med konstant hastighet eller på en oscillerende måte. For retningsinnstilling beveger et gitter presentert på bare høyre skjerm seg i en av 12 retninger med konstant hastighet. Tykkelse: standardfeil av gjennomsnittet (SEM). (B) Romlig frekvensjusteringskurve for OKR-gevinst fra ett dyr under skotopisk eller fotopisk tilstand. Fotopic: oscillerende bevegelse; svingningsfrekvens: 0,2 Hz; Gjennomsnittlig luminans: 40 cd/m2; n = 15. Scotopisk: lineær bevegelse med konstant hastighet; tidsmessig frekvens: 0,25 Hz; Gjennomsnittlig luminans: 8 x 10-5 cd/m2; n = 16. Den skotopiske tilstanden oppnås ved å dekke skjermene med fem lag Lee-filter (299 1.2 ND). Tykkelse: SEM. (C) Gaussisk tilpasning av romlig frekvensjustering av OKR-forsterkning under fotopiske og skotopiske forhold. Fotopic: oscillerende bevegelse; svingningsfrekvens: 0,2 Hz; Gjennomsnittlig luminans: 40 cd/m2; n = 15. Scotopisk: lineær bevegelse med konstant hastighet; tidsmessig frekvens: 0,25 Hz; Gjennomsnittlig luminans: 8 x 10-5 cd/m2; n = 16. (D) OKR-potensiering av en mus indusert av 45 minutter med kontinuerlig OKR-stimulering. Romlig frekvens: 0,1 cpd; svingningsfrekvens: 0,4 Hz; Gjennomsnittlig luminans: 35 cd/m2; n = 40. Øverst: syklusgjennomsnittlige OKR-baner før og etter OKR-potensiering. Tykkelse: SEM. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Supplerende kodefil 1: Analysekode som brukes til å generere eksempelsporene. Klikk her for å laste ned denne filen.

Supplerende kodefil 2: Eksempel på spor generert med programvaren. Klikk her for å laste ned denne filen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Metoden for OKR-atferdsanalysen som presenteres her, gir flere fordeler. For det første løser datagenerert visuell stimulering de iboende problemene med fysiske trommer. Når det gjelder problemet med at fysiske trommer ikke støtter systematisk undersøkelse av romlig frekvens, retning eller kontrastinnstilling8, lar den virtuelle trommelen disse visuelle parametrene endres fra prøve til prøve, og dermed legge til rette for en systematisk og kvantitativ analyse av funksjonsselektiviteten til OKR-oppførselen (figur 4A); Mens fysiske trommer lider av en ujevn belysning av en ekstern lyskilde23, kan den virtuelle trommelen lett gi homogen luminans over overflaten; Ved hjelp av ND-filtre og en luminansmåler tillater den datagenererte visuelle stimuleringen OKR-måling ved forskjellige godt kontrollerte luminansnivåer fra skotopisk til fotopisk (figur 4B), noe som er vanskelig å gjøre med fysiske trommer. Uten begrensning i akselerasjonen av fysiske trommer på grunn av deres treghetsmasse, kan den virtuelle visuelle stimuleringen oppnå ideelt nøyaktige baner, spesielt ved høy akselerasjon og høy hastighet. Videre tillater datagenerert visuell stimulering kreativ utforming av andre typer visuell stimulering, for eksempel sammenhengende bevegelige prikker, som bidrar til å undersøke mekanismer for ulike oculomotoriske atferd. For det andre er vår prosedyre standardisert og krever dermed minimal innsats for å overvåke fremdriften av atferdsopptak, noe som gir en mulighet til å undersøke flere mus samtidig. Derfor er den egnet for studier som involverer en stor kohort av dyr (titalls til hundrevis av dyr). For det tredje gjør den høye presisjonen og kvantitative kraften det mulig å sammenligne repeterende OKR-målinger av de samme musene i longitudinelle studier24, under forskjellige farmakologiske behandlinger10, eller under nevrale kretsforstyrrelser5. Til slutt gir Fourier-transformasjonsbasert analyse i frekvensdomenet 5,7,9 ekvivalente resultater i amplitude av oscillerende øyebevegelser til den tilpasningsbaserte analysen i det temporale domenet 12,25,26 (figur 3D nederst), noe som viser at analysemetoden som presenteres her er både nøyaktig og presis.

Vår metode gir også en mulighet til å studere OKR-plastisitet, et vilt brukt paradigme for å undersøke mekanismene for oculomotorisk læring. Når man presenterer kontinuerlig OKR-stimulering til en mus eller kirurgisk lesjonerer dets vestibulære organ, kan amplituden til OKR potenseres 8,9. OKR-analysen som presenteres her, er sensitiv nok til å fange opp små endringer i øyebevegelser som skjer ved OKR-potensiering (figur 4D). Den kvantitative kraften til denne metoden gjør det mulig å korrelere atferdsendringer med nevrale kretsdynamikk, noe som er viktig for å avsløre mekanismene som ligger til grunn for oculomotorisk læring 5,8,9,13.

For å sikre nøyaktigheten av OKR-måling er det noen kritiske trinn. Først, under operasjonen, er det nødvendig med ekstra forsiktighet for å unngå superlim og dental akryl som berører øyelokket, noe som kan skade hornhinnen eller delvis okkludere øyeåpningen. For det andre påvirkes styrken til OKR av atferdstilstanden til mus27,28. Derfor anbefales noen runder med overnatting for å minimere effekten av stress på OKR-måling; Forstyrrelsen forårsaket av luktstoffer, støy eller lys bør også forhindres under opptaket. Til slutt skal musens hoder være riktig orientert slik at linjen som forbinder de to øynene, er parallell med den horisontale aksen. Dette garanterer at retningen av visuell bevegelse er justert med akse av adduksjon og bortføring øyebevegelser. For det tredje er den ensartede belysningen av øyet nøkkelen til å generere et skarpt bilde av eleven og i sin tur sikre øyesporing av høy kvalitet.

Det er verdt å merke seg at det er noen begrensninger av metodene som presenteres her. For det første, når et dyrs øye blinker eller ugjennomsiktig øyeutslipp blokkerer eleven, mister video-oculografien øyets øyeblikk eller permanent. På samme måte kan den ikke brukes til å overvåke øyebevegelser når øyelokkene sutureres. For det andre er den tidsmessige oppløsningen til video-okulografien begrenset av kameraets bildefrekvens til et område på 4-20 ms. Til slutt tillater ikke det hodefaste preparatet overvåking av den okulære oppførselen til dyr som beveger seg fritt.

Video-okulografien og den virtuelle trommelen som presenteres her, hadde blitt brukt med hell for å karakterisere den visuelle egenskapsselektiviteten og plastisiteten til OKR-oppførsel, og for å forstå retinale og sentrale kretser involvert i mediering og adaptivt modulering av denne oppførselen. I tillegg kan de også være til nytte for studier der andre okulære atferd enten er emner eller til og med forvirrende faktorer av nevrale fenomener. For eksempel kan video-okulografien brukes til å overvåke elevutvidelse29 og sakkadelignende øyebevegelser 30,31, som indikerer årvåkenhet og hjernetilstand32,33,34,35. Videre er kalibrerings- og måleprosedyrene som er skissert her, universelt anvendelige for overvåking av øyebevegelser med et hodemontert kamera i fritt bevegelige mus.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer ingen konkurrerende interesser.

Acknowledgments

Vi er takknemlige til Yingtian He for å dele data om retningsinnstilling. Dette arbeidet ble støttet av tilskudd fra Canadian Foundation of Innovation og Ontario Research Fund (CFI / ORF prosjekt nr. 37597), NSERC (RGPIN-2019-06479), CIHR (Project Grant 437007) og Connaught New Researcher Awards.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
2D translational stage Thorlabs XYT1
Acrylic resin Lang Dental B1356 For fixing headplate on skull and protecting skull
Bupivacaine STERIMAX ST-BX223 Bupivacaine Injection BP 0.5%. Local anesthesia
Carprofen RIMADYL 8507-14-1 Analgesia
Compressed air Dust-Off
Eye ointment Alcon Systane For maintaining moisture of eyes
Graphic card NVIDIA Geforce GTX 1650 or Quadro P620. For generating single screen among three monitors
Heating pad Kent Scientific HTP-1500 For maintaining body temperature
High-speed infrared (IR) camera Teledyne Dalsa G3-GM12-M0640 For recording eye rotation
IR LED Digikey PDI-E803-ND For CR reference and the illumination of the eye
IR mirror Edmund optics 64-471 For reflecting image of eye
Isoflurane FRESENIUS KABI CP0406V2
Labview National instruments version 2014 eye tracking
Lactated ringer BAXTER JB2324 Water and energy supply
Lidocaine and epinephrine mix Dentsply Sirona 82215-1 XYLOCAINE. Local anesthesia
Luminance Meter Konica Minolta LS-150 for calibration of monitors
Matlab MathWorks version xxx analysis of eye movements
Meyhoefer Curette World Precision Instruments 501773 For scraping skull and removing fascia
Microscope calibration slide Amscope MR095 to measure the magnification of video-oculography
Monitors Acer  B247W Visual stimulation
Neutral density filter Lee filters 299 to generate scotopic visual stimulation
Nigh vision goggle Alpha optics AO-3277 for scotopic OKR
Photodiode Digikey TSL254-R-LF-ND to synchronize visual stimulation and video-oculography
Pilocarpine hydrochloride Sigma-Aldrich P6503
Post Thorlabs TR1.5
Post holder Thorlabs PH1
PsychoPy open source software version xxx visual stimulation toolkit
Scissor RWD S12003-09 For skin removal
Superglue Krazy Glue Type: All purpose. For adhering headplate on the skull

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Gerhard, D. Neuroscience. 5th Edition. Yale Journal of Biology and Medicine. , (2013).
  2. Distler, C., Hoffmann, K. P. The Oxford Handbook of Eye Movement. , Oxford University Press. 65-83 (2011).
  3. Sereno, A. B., Bolding, M. S. Executive Functions: Eye Movements and Human Neurological Disorders. , Elsevier. (2017).
  4. Giolli, R. A., Blanks, R. H. I., Lui, F. The accessory optic system: basic organization with an update on connectivity, neurochemistry, and function. Progress in Brain Research. 151, 407-440 (2006).
  5. Liu, B. H., Huberman, A. D., Scanziani, M. Cortico-fugal output from visual cortex promotes plasticity of innate motor behaviour. Nature. 538 (7625), 383-387 (2016).
  6. Prusky, G. T., Alam, N. M., Beekman, S., Douglas, R. M. Rapid quantification of adult and developing mouse spatial vision using a virtual optomotor system. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 45 (12), 4611-4616 (2004).
  7. Stahl, J. S., van Alphen, A. M., De Zeeuw, C. I. A comparison of video and magnetic search coil recordings of mouse eye movements. Journal of Neuroscience Methods. 99 (1-2), 101-110 (2000).
  8. Faulstich, B. M., Onori, K. A., du Lac, S. Comparison of plasticity and development of mouse optokinetic and vestibulo-ocular reflexes suggests differential gain control mechanisms. Vision Research. 44 (28), 3419-3427 (2004).
  9. Katoh, A., Kitazawa, H., Itohara, S., Nagao, S. Dynamic characteristics and adaptability of mouse vestibulo-ocular and optokinetic response eye movements and the role of the flocculo-olivary system revealed by chemical lesions. Proceedings of the National Academy of Sciences. 95 (13), 7705-7710 (1998).
  10. Cahill, H., Nathans, J. The optokinetic reflex as a tool for quantitative analyses of nervous system function in mice: application to genetic and drug-induced variation. PLoS One. 3 (4), 2055 (2008).
  11. Cameron, D. J., et al. The optokinetic response as a quantitative measure of visual acuity in zebrafish. Journal of Visualized Experiments. (80), 50832 (2013).
  12. de Jeu, M., De Zeeuw, C. I. Video-oculography in mice. Journal of Visualized Experiments. (65), e3971 (2012).
  13. Kodama, T., du Lac, S. Adaptive acceleration of visually evoked smooth eye movements in mice. The Journal of Neuroscience. 36 (25), 6836-6849 (2016).
  14. Doering, C. J., et al. Modified Ca(v)1.4 expression in the Cacna1f(nob2) mouse due to alternative splicing of an ETn inserted in exon 2. PLoS One. 3 (7), e2538 (2008).
  15. Shi, C., et al. Optimization of optomotor response-based visual function assessment in mice. Scientific Reports. 8 (1), 9708 (2018).
  16. Waldner, D. M., et al. Transgenic expression of Cacna1f rescues vision and retinal morphology in a mouse model of congenital stationary night blindness 2A (CSNB2A). Translational Vision Science & Technology. 9 (11), 19 (2020).
  17. Tabata, H., Shimizu, N., Wada, Y., Miura, K., Kawano, K. Initiation of the optokinetic response (OKR) in mice. Journal of Vision. 10 (1), 1-17 (2010).
  18. Al-Khindi, T., et al. The transcription factor Tbx5 regulates direction-selective retinal ganglion cell development and image stabilization. Current Biology. 32 (19), 4286-4298 (2022).
  19. Harris, S. C., Dunn, F. A. Asymmetric retinal direction tuning predicts optokinetic eye movements across stimulus conditions. eLife. 12, e81780 (2023).
  20. van Alphen, B., Winkelman, B. H., Frens, M. A. Three-dimensional optokinetic eye movements in the C57BL/6J mouse. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 51 (1), 623-630 (2010).
  21. Stahl, J. S. Calcium channelopathy mutants and their role in ocular motor research. Annals of the New York Academy of Sciences. 956, 64-74 (2002).
  22. Endo, S., et al. Dual involvement of G-substrate in motor learning revealed by gene deletion. Proceedings of the National Academy of Sciences. 106 (9), 3525-3530 (2009).
  23. Thomas, B. B., Seiler, M. J., Sadda, S. R., Coffey, P. J., Aramant, R. B. Optokinetic test to evaluate visual acuity of each eye independently. Journal of Neuroscience Methods. 138 (1-2), 7-13 (2004).
  24. Burroughs, S. L., Kaja, S., Koulen, P. Quantification of deficits in spatial visual function of mouse models for glaucoma. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 52 (6), 3654-3659 (2011).
  25. Wakita, R., et al. Differential regulations of vestibulo-ocular reflex and optokinetic response by β- and α2-adrenergic receptors in the cerebellar flocculus. Scientific Reports. 7 (1), 3944 (2017).
  26. Dehmelt, F. A., et al. Spherical arena reveals optokinetic response tuning to stimulus location, size, and frequency across entire visual field of larval zebrafish. eLife. 10, e63355 (2021).
  27. Magnusson, M., Pyykko, I., Jantti, V. Effect of alertness and visual attention on optokinetic nystagmus in humans. American Journal of Otolaryngology. 6 (6), 419-425 (1985).
  28. Collins, W. E., Schroeder, D. J., Elam, G. W. Effects of D-amphetamine and of secobarbital on optokinetic and rotation-induced nystagmus. Aviation, Space, and Environmental Medicine. 46 (4), 357-364 (1975).
  29. Reimer, J., et al. Pupil fluctuations track fast switching of cortical states during quiet wakefulness. Neuron. 84 (2), 355-362 (2014).
  30. Sakatani, T., Isa, T. PC-based high-speed video-oculography for measuring rapid eye movements in mice. Neuroscience Research. 49 (1), 123-131 (2004).
  31. Sakatani, T., Isa, T. Quantitative analysis of spontaneous saccade-like rapid eye movements in C57BL/6 mice. Neuroscience Research. 58 (3), 324-331 (2007).
  32. Vinck, M., Batista-Brito, R., Knoblich, U., Cardin, J. A. Arousal and locomotion make distinct contributions to cortical activity patterns and visual encoding. Neuron. 86 (3), 740-754 (2015).
  33. Bradley, M. M., Miccoli, L., Escrig, M. A., Lang, P. J. The pupil as a measure of emotional arousal and autonomic activation. Psychophysiology. 45 (4), 602-607 (2008).
  34. Hess, E. H., Polt, J. M. Pupil size as related to interest value of visual stimuli. Science. 132 (3423), 349-350 (1960).
  35. Di Stasi, L. L., Catena, A., Canas, J. J., Macknik, S. L., Martinez-Conde, S. Saccadic velocity as an arousal index in naturalistic tasks. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 37 (5), 968-975 (2013).

Tags

Optokinetisk refleks selektivitet for visuelle funksjoner mus hodefiksering vestibulær stimulering øyebevegelser virtuelt trommesystem vertikalt gitter romlig frekvens tidsfrekvens kontrast luminans gitterretning innstillingskurver infrarød video-okulografi bane for øyebevegelser kalibrering alder kjønn genetisk bakgrunn
Kvantifisering av visuell funksjonsselektivitet av optokinetisk refleks hos mus
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Liu, J., Liu, B. h. Quantification… More

Liu, J., Liu, B. h. Quantification of Visual Feature Selectivity of the Optokinetic Reflex in Mice. J. Vis. Exp. (196), e65281, doi:10.3791/65281 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter