Een eenvoudige Behavioral Assay for Testing visuele functie in<em> Xenopus laevis</em
Summary
Xenopus laevis kikkervisjes liever zwemmen op de witte kant van een zwart / witte tank. Dit gedrag wordt gestuurd door hun visie. Op basis van dit probleem presenteren we een eenvoudige test om de visuele functie kikkervisjes testen.
Abstract
Meting van de visuele functie in de kikkervisjes van de kikker, Xenopus laevis, laat screenen op blindheid in levende dieren. Optokinetische reactie een-visie gebaseerde, reflexieve gedrag is waargenomen bij alle geteste vertebraten. Tadpole ogen zijn klein, zodat de staart flip respons werd gebruikt als alternatieve maatregel, die een vakman om de subtiele reactie opnemen vereist. We ontwikkelden een alternatief gedrag assay gebaseerd op het feit dat kikkervisjes liever zwemmen op de witte zijde van een tank wanneer geplaatst in een tank met zowel zwarte als witte zijkant. De hier gepresenteerde test is een goedkope, eenvoudige alternatief dat een reactie die gemakkelijk gemeten creëert. De opstelling bestaat uit een statief, webcam en geneste testen tanks, direct beschikbaar in de meeste Xenopus laboratoria. Dit artikel bevat een film die het gedrag van kikkervisjes, voor en na verbreken van de oogzenuw. Om de functie van een oog te testen hebben we ook vertegenwoordigers omvattenwoordiger resultaten van een kikkervisje waarbij elk oog onderging netvlies axotomy op opeenvolgende dagen. Toekomstige studies zouden een geautomatiseerde versie van deze test te ontwikkelen voor het testen van de visie van veel kikkervisjes in een keer.
Introduction
Xenopus laevis zijn gebruikt als modelorganisme om de vorming oog te bestuderen. De ogen snel te ontwikkelen, groeien naar volwassenheid in minder dan een week voor het testen van genen of wegen die een effect hebben op de visuele ontwikkeling en functie hebben. Om visuele functie te testen, heeft de optokinetische en optomotor respons gebruikt in zebravis en Xenopus kikkervisjes, respectievelijk 1,2. Omdat de ogen van Xenopus kikkervisjes zijn relatief kleiner dan de zebravis, deze test vereist het gebruik van gespecialiseerde apparatuur en opgeleid personeel om de subtiele staart-flip en oog-beweging te detecteren in Xenopus. Een meer robuuste gedrag in Xenopus is de voorkeur voor zwemmen in een tank met een witte achtergrond, die hierin 3 wordt beschreven. Bij het plaatsen van een kikkervisje in een half zwart / half-witte tank, het pre-metamorfe kikkervisje snel zwemt naar de witte kant van de tank. Hiervoor gebruikten we deze assay om te bepalen of pluripotente cel-afgeleideogen waren functioneel 4. Hier melden wij een gedetailleerde versie van deze test, die kan worden gebruikt om de visuele functie van premetamorphic Xenopus kikkervisjes testen.
Deze test is eenvoudiger dan de optomotor respons test, omdat het vereist slechts een gemonteerde digitale camcorder, digitale camera software en standaard uitrusting in de meeste Xenopus laboratoria. Bovendien, de geregistreerde respons vereist geen speciale training tally resultaten. Onze vertegenwoordiger resultaten tonen aan dat dezelfde groep van kikkervisjes, dubbele retinale axotomy hebben ondergaan, zwemmen willekeurig rond de tank. We hebben ook het gedrag test resultaten van een representatieve kikkervisje, toont hoe een oog kan worden getest visuele responsie. Een werkblad opgenomen zodat getallen tijdens de test verkregen kan worden ingebracht en geanalyseerd. Dit werkblad kan gebruikt worden om te bepalen of de geteste kikkervisjes hebben een visuele reactie.
Protocol
Representative Results
Discussion
Wij rapporteren hier een eenvoudige visie geleide gedrags test die gemakkelijk kan worden uitgevoerd in minder dan een week minimaal geschoold laboratoriumpersoneel. Terwijl andere testen vereisen gespecialiseerde apparatuur en expertise in het gedrag van dieren, deze test kan een snelle test om visuele functie te bepalen. Een andere gedrags assay Visual Avoidance test ontwikkeld om te bepalen hoe de tectum bijdraagt aan visuele waarneming bij Xenopus 10. Deze test meet ruimtelijke afstemming e…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gefinancierd door subsidies van de National Institutes of Health: EY015748, EY017964 (MEZ), en EY019517 (ASV). Dit werk werd ondersteund door het onderzoek ter voorkoming van Blindheid onbeperkte subsidie aan de Oogheelkunde afdeling en de Leeuwen van Central New York. We willen ook graag onze dierlijke technicus, Matthew Mellini, bedanken voor zijn uitstekende verzorging van de dieren en voor de intensivering in de hoofdrol in deze 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).
