En simpel Behavioral Assay for Testing Visual Funktion i<em> Xenopus laevis</em
Summary
Xenopus laevis haletudser foretrækker svømning på den hvide side af en sort / hvid tank. Denne adfærd er styret af deres vision. Baseret på denne adfærd, præsenterer vi en simpel analyse for at teste den visuelle funktion af haletudser.
Abstract
Måling af den visuelle funktion i haletudser af frøen, Xenopus laevis, muliggør screening for blindhed i levende dyr. Den optokinetic svar er en vision-baseret, refleksiv adfærd, der er blevet observeret i alle testede hvirveldyr. Haletudse øjne er små, så halen flip respons blev anvendt som alternativ foranstaltning, som kræver en uddannet tekniker til at registrere subtile svar. Vi har udviklet en alternativ adfærd assay baseret på den kendsgerning, at haletudser foretrækker at svømme på hvide side af en tank, når de anbringes i en tank med både sorte og hvide sider. Assayet præsenteres her, er en billig, enkel alternativ, der skaber en reaktion, der er let måles. Opsætningen består af et stativ, webcam og indlejrede test tanke let tilgængelig i de fleste Xenopus laboratorier. Denne artikel indeholder en film, der viser adfærd haletudser, før og efter overskæring af synsnerven. For at teste funktionen af det ene øje, inkluderer vi også repræsenrepræsentative resultater af en haletudse, hvor hvert øje undergik retinal axotomi på hinanden følgende dage. Fremtidige undersøgelser kunne udvikle en automatiseret version af denne analyse til at teste visionen om mange haletudser på én gang.
Introduction
Xenopus laevis er blevet anvendt som en model organisme for at studere øjet formation. Øjnene udvikle sig hurtigt, vokser til modenhed på mindre end en uge til at teste gener eller veje, der har en effekt på visuelle udvikling og funktion. For at teste synsfunktionen har optokinetic og optomotor respons blevet brugt i zebrafisk og Xenopus haletudser henholdsvis 1,2. Fordi øjnene af Xenopus haletudser er relativt mindre end zebrafisk, denne analyse kræver brug af specialudstyr og uddannet personale til at opdage den subtile hale-flip og eye-bevægelse adfærd i Xenopus. En mere robust adfærd i Xenopus er præferencen for svømning i en tank med en hvid baggrund, der er beskrevet heri 3. Når du placerer en haletudse i et halvt sort / halvt hvid tank, pre-metamorfe haletudse hurtigt svømmer til den hvide side af tanken. Vi har tidligere anvendt dette assay til at bestemme, om pluripotente celleafledtøjne var funktionelle 4.. Her rapporterer vi en detaljeret version af dette assay, som kan anvendes til at teste den visuelle funktion premetamorphic Xenopus haletudser.
Denne analyse er enklere end den optomotor respons analysen, da det kun kræver et monteret digitalt videokamera, et digitalt kamera-software og standard udstyr findes i de fleste Xenopus laboratorier. Desuden noteres reaktion kræver ingen særlig uddannelse til optælling resultater. Vores repræsentative resultater viser, at den samme gruppe af haletudser, efter at have gennemgået en dobbelt retinal axotomi, svømme tilfældigt rundt i akvariet. Vi har også inkluderet den adfærd analyseresultaterne fra en repræsentativ haletudse, der viser, hvordan det ene øje kan testes for visuel respons. Et regneark er medtaget, således at tallene er erhvervet under analysen kan indsættes og analyseres. Dette arbejdsark kan bruges til at afgøre, om de testede haletudser have en visuel reaktion.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi rapporterer her en simpel vision guidet adfærdsmæssige assay, som let kan udføres i henhold til en uge ved minimalt uddannet lab personale. Mens andre analyser kræver specialiseret udstyr og ekspertise i dyreadfærd, denne analyse giver mulighed for en hurtig test for at afgøre visuel funktion. En anden adfærdsmæssige analyse, Visual undgåelse analysen, er udviklet til at bestemme, hvordan tectum bidrager til visuel perception i Xenopus 10.. Dette assay måler rumlig tuning og kontrast fø…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbejde blev finansieret af tilskud fra National Institutes of Health: EY015748, EY017964 (MEZ) og EY019517 (ASV). Dette arbejde blev også støttet af Forskningsrådet for at forebygge blindhed ubegrænset bevilling til Oftalmologi afdeling og løver i det centrale New York. Vi vil også gerne takke vores dyr tekniker, Matthew Mellini, for hans fremragende pleje af dyrene og for at træde til med stjerne i denne video.
Materials
| 1/2-gal. Flex-Tank with Cover | eNasco | SB19271M | size: 5-3/8" x 7" x 3-3/4" |
| Black electrical tape | |||
| White tissue paper | |||
| Large Inoculating Turntable | VWR | 50809-022 | size: Dia 114.3 x H 76.2 mm (4 1/2 x 3") |
| Durasorb Underpad | VWR | 82004-836 | size: 43.2 x 60.1 cm (17 x 24") |
| Kim wipe | Krackeler Scientific, Inc. | 1945-34155-CS | |
| Standard Tripod | various | ||
| iSight camera or webcam | Apple | M8817LL/A | Good for larger tadpoles but small ones are difficult to see |
| Portable computer | Apple/PC | various | We used a 13" MacBook, 2 GHz Intel Core 2 Duo running MacOSX Lion 10.7.5 |
| MiniDV Handycam Camcorder | SONY | DCR-HC42 | Connected by firewire to the computer with a 6-conductor and 4-conductor alpha FireWire 400 |
| Handycam Station | SONY | DCRA-C121 | This can be used for connecting firewire to camera |
| QuickTime Player software | Quicktime | Version 10.1 | |
| 26 Gauge Needle (5/8" length) | VWR | BD305115 | |
| Dumont #5 Forceps Biology | Fine Science Tools | 11295-10 | |
| Disposables | |||
| Gentamicin Sulfate [50 mg/ml] | Fisher Scientific | 17-528Z | Stored at room temperature |
| Sylgard 184 Silicone Elastomer | Fisher Scientific | NC9644388 | |
| Instant Ocean | Doctors Foster and Smith | CD-116528 | Stock solution = 100 g/L stored at room temperature |
| Sodium phosphate dibasic | Sigma Aldrich | S0876 | Stock solution = 0.4 M stored at room temperature |
| Tricaine (Ethyl-3-aminobenzoate methanesulfonate salt) | Sigma Aldrich | A5040 | Stock solution = 10% stored at -20˚C |
| In vitro fertilized embryos | eNasco | LM00490MX | 100 embryos/unit |
References
- Maurer, C. M., Huang, Y. Y., Neuhauss, S. C. Application of zebrafish oculomotor behavior to model human disorders. Rev Neurosci. 22 (1), 5-16 (2011).
- Solessio, E., Scheraga, D., Engbretson, G. A., Knox, B. E., Barlow, R. B. Circadian modulation of temporal properties of the rod pathway in larval Xenopus. J Neurophysiol. 92 (5), 2672-2684 (2004).
- Moriya, T., Kito, K., Miyashita, Y., Asami, K. Preference for background color of the Xenopus laevis tadpole. J Exp Zool. 276 (5), 335-344 (1996).
- Viczian, A. S., Solessio, E. C., Lyou, Y., Zuber, M. E. Generation of functional eyes from pluripotent cells. PLoS Biol. 7 (8), (2009).
- Choi, R. Y., et al. Cone degeneration following rod ablation in a reversible model of retinal degeneration. Invest Ophthalmol Vis Sci. 52 (1), 364-373 (2011).
- Viczian, A. S., Zuber, M. E. Tissue determination using the animal cap transplant (ACT) assay in Xenopus laevis. J Vis Exp. 16 (39), (2010).
- Nieuwkoop, P. D., Faber, J. . Normal table of Xenopus laevis (Daudin) : a systematical and chronological survey of the development from the fertilized egg till the end of metamorphosis. , (1994).
- Blackiston, D., Shomrat, T., Nicolas, C. L., Granata, C., Levin, M. A second-generation device for automated training and quantitative behavior analyses of molecularly-tractable model organisms. PLoS One. 5 (12), (2010).
- Rosemberg, D. B., et al. Differences in spatio-temporal behavior of zebrafish in the open tank paradigm after a short-period confinement into dark and bright environments. PLoS One. 6 (5), (2011).
- Dong, W., et al. Visual Avoidance in Xenopus Tadpoles is Correlated With the Maturation of Visual Responses in the Optic Tectum. J Neurophysiol. 101 (2), 803-815 (2009).
- Lan, L., et al. Noggin Elicits Retinal Fate In Xenopus Animal Cap Embryonic Stem Cells. Stem Cells. 27 (9), 2146-2152 (2009).
- De Robertis, E. M., Kuroda, H. Dorsal-ventral patterning and neural induction in Xenopus embryos. Annu Rev Cell Dev Biol. 20, 285-308 (2004).
