Här presenterar vi detaljerade protokoll för monokulär visuell deprivation och okulär dominans plasticitet analys, som är viktiga metoder för att studera neurala mekanismer visuell plasticitet under den kritiska perioden och effekterna av specifika gener på visuell utveckling.
Monokulär visuell deprivation är ett utmärkt experimentellt paradigm för att inducera primära visuella när svar plasticitet. I allmänhet är svaret från cortex till det kontralaterala ögat till en stimulans mycket starkare än svaret från det ipsilaterala ögat i det kikare segmentet av musprimära visuella cortex (V1). Under den däggdjurskritiska perioden kommer suturering det kontralaterala ögat resultera i en snabb förlust av lyhördhet för V1-celler till kontralateral ögonstimulering. Med den fortsatta utvecklingen av transgen teknik, fler och fler studier använder transgena möss som experimentella modeller för att undersöka effekterna av specifika gener på okulär dominans (OD) plasticitet. I denna studie introducerar vi detaljerade protokoll för monokulär visuell deprivation och beräknar förändringen i OD-plasticitet i mus V1. Efter monokulär deprivation (MD) i 4 dagar under den kritiska perioden mäts orienteringsjusteringskurvorna för varje neuron, och trimkurvorna i lager fyra nervceller i V1 jämförs mellan stimulering av de ipsilaterala och kontralaterala ögonen. Det kontralaterala biasindex (CBI) kan beräknas med hjälp av varje cells okulära OD-poäng för att ange graden av OD-plasticitet. Denna experimentella teknik är viktig för att studera de neurala mekanismerna för OD-plasticitet under den kritiska perioden och för att kartlägga rollerna för specifika gener i neural utveckling. Den stora begränsningen är att den akuta studien inte kan undersöka förändringen i neural plasticitet av samma mus vid en annan tidpunkt.
Monokulär visuell deprivation är ett utmärkt experimentellt paradigm för att undersöka V1 plasticitet. För att studera vikten av visuell erfarenhet av neural utveckling, David Hubel och Torsten Wiesel1,2 berövade kattungar av normal syn i ett öga vid olika tidpunkter och under olika tidsperioder. De observerade sedan förändringar i svarsintensiteten i V1 för de eftersatta och oefterställda ögonen. Deras resultat visade ett onormalt lågt antal nervceller reagerar på ögat som hade sutured stängas under de första tre månaderna. Emellertid, svaren från nervceller i kattungarna förblev identiska i alla avseenden till de av en normal vuxen katt öga som var sutured stängd i ett år, och kattungarna inte återhämta sig. MD hos vuxna katter kan inte inducera OD-plasticitet. Därför är effekten av visuell erfarenhet på V1 ledningar stark under en kort, väldefinierad utvecklingsfas, före och efter vilken samma stimuli har mindre inflytande. En sådan fas av ökad känslighet för visuell ingång kallas den kritiska perioden i visuella cortex.
Även om musen är ett nattligt djur, enskilda nervceller i musen V1 har liknande egenskaper som nervceller som finns hos katter3,4,5. Under de senaste åren, med den snabba utvecklingen av transgen teknik, ett ökande antal studier inom visuell neurovetenskap har använt möss som en experimentell modell6,7,8. I mus visuella studier, neuroforskare använder mutanter och knockout mus linjer, som tillåter kontroll över den genetiska makeup av möss. Även möss V1 saknar OD kolumner, enda nervceller i V1 kikare zonen visar betydande OD egenskaper. Till exempel, de flesta celler reagerar starkare på kontralateral stimulering än ipsilateral stimulering. Tillfällig stängning av ett öga under den kritiska perioden leder till en betydande förändring i OD-indexfördelningen9,10,11. Därför kan MD användas för att upprätta en OD plasticitet modell för att undersöka hur gener som deltar i neurala utvecklingsstörningar påverkar när som är i kraft plasticitet in vivo.
Här introducerar vi en experimentell metod för MD och föreslår en vanlig metod (elektrofysiologisk inspelning) för att analysera förändringen i OD-plasticitet under monokulär visuell deprivation. Metoden har använts i stor utsträckning i många laboratorier i mer än 20 år12,13,14,15,16. Det finns andra metoder som används för att mäta OD-plasticitet också, såsom kronisk visuell framkallad potential (VEP) inspelning17, och inneboende optisk bildbehandling (IOI)18. Den betydande fördelen med denna akuta metod är att det är lätt att följa, och resultaten är anmärkningsvärt tillförlitliga.
Vi presenterar ett detaljerat protokoll för MD och mätning OD plasticitet genom en enhet inspelning. Detta protokoll används ofta i visuell neurovetenskap. Även om MD-protokollet inte är komplicerat, finns det några kritiska kirurgiska ingrepp som måste följas noggrant. För det första finns det två viktiga detaljer som säkerställer kvaliteten på sömmarna. Suturen är tillräckligt stabil om stygnen är koncentrerade till den mediala delen av ögonlocket. Dessutom appliceras 3 μl lim på knutens huvud för…
The authors have nothing to disclose.
Denna studie stöddes av National Natural Science Foundation of China (81571770, 81771925, 81861128001).
502 glue | M&G Chenguang Stationery Co., Ltd. | AWG97028 | |
Acquizition card | National Instument | PCI-6250 | |
Agarose | Biowest | G-10 | |
Amplifier | A-M system | Model 1800 | |
Atropine | Aladdin Bio-Chem Technology Co., Ltd | A135946-5 | |
Brain Stereotaxic Apparatus | RWD Life Science Co.,Ltd | 68001 | |
Cohan-Vannas spring scissors | Fine Science Tools | 15000-02 | |
Contact Lenses Solutions | Beijing Dr. Lun Eye Care Products Co., Ltd. | GM17064 | |
Cotton swabs | Henan Guangderun Medical Instruments Co.,Ltd | ||
Fine needle holder | SuZhou Stronger Medical Instruments Co.,Ltd | CZQ1370 | |
Forcep | 66 Vision Tech Co., Ltd. | 53320A | |
Forcep | 66 Vision Tech Co., Ltd. | 53072 | |
Forcep | 66 Vision Tech Co., Ltd. | #5 | |
Heating pad | Stryker | TP 700 T | |
Illuminator | Motic China Group Co., Ltd. | MLC-150C | |
Isoflurane | RWD Life Science Co.,Ltd | R510-22 | |
LCD monitor | Philips (China) Investment Co., Ltd. | 39PHF3251/T3 | |
Microscope | SOPTOP | SZMT1 | |
Noninvasive Vital Signs Monitor | Mouseox | ||
Oil hydraulic micromanipulator | NARISHIGE International Ltd. | PC-5N06022 | |
Petrolatum Eye Gel | Dezhou Yile Disinfection Technology Co., Ltd. | 17C801 | |
Spike2 | Cambridge Electronic Design, Cambridge, UK | Spike2 Version 9 | |
Surgical scissors | 66 Vision Tech Co., Ltd. | 54010 | |
Surgical scissors | 66 Vision Tech Co., Ltd. | 54002 | |
Suture Needle | Ningbo Medical Co.,Ltd | 3/8 arc 2.5*8 | |
Tungsten Electrode | FHC, Inc | L504-01B | |
Xylocaine | Huaqing |