Summary

Privação Visual Monocular e Medição de Plasticidade de Dominação Ocular no Córtex Visual Primário do Camundongo

Published: February 08, 2020
doi:

Summary

Aqui, apresentamos protocolos detalhados para privação visual monocular e análise de plasticidade de dominação ocular, que são métodos importantes para estudar os mecanismos neurais da plasticidade visual durante o período crítico e os efeitos de genes específicos em desenvolvimento visual.

Abstract

A privação visual monocular é um excelente paradigma experimental para induzir a plasticidade de resposta cortical visual primária. Em geral, a resposta do córtex ao olho contralateral a um estímulo é muito mais forte do que a resposta do olho ipsilateral no segmento binóculo do córtex visual primário do camundongo (V1). Durante o período crítico dos mamíferos, suturar o olho contralateral resultará em uma rápida perda de capacidade de resposta das células V1 para estimulação ocular contralateral. Com o desenvolvimento contínuo de tecnologias transgênicas, cada vez mais estudos estão usando camundongos transgênicos como modelos experimentais para examinar os efeitos de genes específicos na plasticidade de dominação ocular (OD). Neste estudo, introduzimos protocolos detalhados para privação visual monocular e calculamos a mudança na plasticidade od no mouse V1. Após a privação monocular (MD) por 4 dias durante o período crítico, as curvas de ajuste de orientação de cada neurônio são medidas, e as curvas de ajuste da camada quatro neurônios em V1 são comparadas entre a estimulação dos olhos ipsilaterais e contralaterais. O índice de viés contralateral (ICB) pode ser calculado usando o escore ocular de OD de cada célula para indicar o grau de plasticidade od. Esta técnica experimental é importante para estudar os mecanismos neurais da plasticidade da OD durante o período crítico e para o levantamento dos papéis de genes específicos no desenvolvimento neural. A maior limitação é que o estudo agudo não pode investigar a mudança na plasticidade neural do mesmo camundongo em um momento diferente.

Introduction

A privação visual monocular é um excelente paradigma experimental para examinar a plasticidade V1. Para estudar a importância da experiência visual no desenvolvimento neural, David Hubel e Torsten Wiesel1,2 gatinhos privados de visão normal em um olho em vários pontos de tempo e por períodos variados de tempo. Eles então observaram as mudanças na intensidade de resposta em V1 para os olhos privados e não privados. Seus resultados mostraram um número anormalmente baixo de neurônios reagindo ao olho que havia sido suturado fechado nos primeiros três meses. No entanto, as respostas dos neurônios nos gatinhos permaneceram idênticas em todos os aspectos aos olhos de um gato adulto normal que foi suturado fechado por um ano, e os gatinhos não se recuperaram. MD em gatos adultos não pode induzir plasticidade od. Portanto, o impacto da experiência visual na fiação V1 é forte durante uma breve e bem definida fase de desenvolvimento, antes e depois da qual os mesmos estímulos têm menos influência. Tal fase de maior suscetibilidade à entrada visual é conhecida como o período crítico no córtex visual.

Embora o camundongo seja um animal noturno, neurônios individuais no camundongo V1 têm propriedades semelhantes aos neurônios encontrados em gatos3,4,5. Nos últimos anos, com o rápido desenvolvimento da tecnologia transgênica, um número crescente de estudos em neurociência visual tem usado camundongos como modelo experimental6,7,8. Em estudos visuais de camundongos, neurocientistas usam mutantes e linhas de ratos de nocaute, que permitem o controle sobre a composição genética dos camundongos. Embora os camundongos V1 não tenham colunas od, neurônios únicos na zona binocular V1 mostram propriedades significativas de OD. Por exemplo, a maioria das células responde mais fortemente à estimulação contralateral do que à estimulação ipsilateral. O fechamento temporário de um olho durante o período crítico induz uma mudança significativa na distribuição do índice OD9,10,11. Portanto, o MD pode ser usado para estabelecer um modelo de plasticidade de OD para investigar como genes envolvidos em distúrbios do desenvolvimento neural influenciam a plasticidade cortical in vivo.

Aqui, introduzimos um método experimental para MD e sugerimos um método comumente usado (gravação eletrofisiológica) para analisar a mudança na plasticidade od durante a privação visual monocular. O método tem sido amplamente utilizado em muitos laboratórios por mais de 20 anos12,13,14,15,16. Existem outros métodos utilizados na medição da plasticidade od também, como o potencial visual crônico evocado (VEP) registrando17, e imagen óptica intrínseca (IOI)18. A vantagem significativa deste método agudo é que é fácil de seguir, e os resultados são notavelmente confiáveis.

Protocol

Neste protocolo, camundongos C57Bl/6 masculinos foram obtidos do Instituto de Animais De Laboratório da Academia de Ciências Médicas de Sichuan e do Hospital Popular Provincial de Sichuan. Todos os cuidados com animais e procedimentos experimentais foram aprovados pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais, Universidade de Ciência Eletrônica e Tecnologia da China. 1. Privação monocular (DM) no dia pós-natal 28 em camundongos Coloque as ferramentas cirúrgicas, a …

Representative Results

Os resultados experimentais aqui descritos permitem medições bem sucedidas de plasticidade de MD e OD de um rato privado e não privado durante o período crítico (P19-P32). A Figura 1 mostra como realizar gravações de unidade única na camada 4 da V1 a zona binocular para comparar respostas no olho ipsilateral e contralateral 4 dias após o MD. A Figura 2 mostra as medidas de classificação e ajuste de orientação para estimular os olhos ipsilaterais e c…

Discussion

Apresentamos um protocolo detalhado para MD e medindo plasticidade od por gravação de unidade única. Este protocolo é amplamente utilizado na neurociência visual. Embora o protocolo de DM não seja complicado, existem alguns procedimentos cirúrgicos críticos que devem ser seguidos cuidadosamente. Primeiro, há dois detalhes importantes garantindo a qualidade da costura. A sutura é suficientemente estável se os pontos estiverem concentrados na porção medial da pálpebra. Além disso, 3 μL de cola é aplicado n…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este estudo foi apoiado pela Fundação Nacional de CiênciaNatural da China (81571770, 81771925, 81861128001).

Materials

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

References

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Chen, K., Zhao, Y., Liu, T., Su, Z., Yu, H., Chan, L. L. H., Liu, T., Yao, D. Monocular Visual Deprivation and Ocular Dominance Plasticity Measurement in the Mouse Primary Visual Cortex. J. Vis. Exp. (156), e60600, doi:10.3791/60600 (2020).

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