Waiting
Login processing...

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

Behavior

التقييم السلوكي للوظيفة البصرية عبر الاستجابة الحركية البصرية والوظيفة الإدراكية عبر متاهة Y في الفئران المصابة بالسكري

Published: October 23, 2020 doi: 10.3791/61806
Automatic Translation
*1,2, *1,3, 1,4, 1, 1, 1,2, 1,2
1Center for Visual and Neurocognitive Rehabilitation, Atlanta VA Medical Center, 2Department of Biomedical Engineering, Georgia Institute of Technology, 3Department of Neuroscience, Emory University, 4Gangarosa Department of Environmental Health, Emory University
* These authors contributed equally

ERRATUM NOTICE

Summary

يمكن ملاحظة التنكس العصبي في كل من العينين والدماغ نتيجة لمرض السكري من خلال الاختبارات السلوكية التي أجريت على القوارض. توفر متاهة Y، وهي مقياس للإدراك المكاني، والاستجابة الحركية البصرية، وهي مقياس للوظيفة البصرية، نظرة ثاقبة على التشخيصات والعلاجات المحتملة.

Abstract

الاستجابة الحركية البصرية ومتاهة Y هي اختبارات سلوكية مفيدة لتقييم الوظيفة البصرية والمعرفية ، على التوالي. تعد الاستجابة الحركية البصرية أداة قيمة لتتبع التغيرات في عتبات التردد المكاني (SF) وحساسية التباين (CS) بمرور الوقت في عدد من نماذج أمراض الشبكية، بما في ذلك اعتلال الشبكية السكري. وبالمثل ، يمكن استخدام متاهة Y لمراقبة الإدراك المكاني (كما يقاس بالتناوب التلقائي) والسلوك الاستكشافي (كما يقاس بعدد من الإدخالات) في عدد من نماذج الأمراض التي تؤثر على الجهاز العصبي المركزي. تشمل مزايا الاستجابة الحركية البصرية ومتاهة Y الحساسية وسرعة الاختبار واستخدام الاستجابات الفطرية (ليست هناك حاجة إلى التدريب) ، والقدرة على القيام بها على الحيوانات المستيقظة (غير المخدرة). هنا ، يتم وصف البروتوكولات لكل من الاستجابة الحركية البصرية ومتاهة Y وأمثلة على استخدامها الموضحة في نماذج من مرض السكري من النوع الأول والنوع الثاني. وتشمل الأساليب إعداد القوارض والمعدات ، وأداء الاستجابة الحركية البصرية ومتاهة Y ، وتحليل بيانات ما بعد الاختبار.

Introduction

يعيش أكثر من 463 مليون شخص مصاب بمرض السكري، مما يجعله واحدا من أكبر أوبئة الأمراض العالمية1. أحد المضاعفات الخطيرة التي تنشأ عن مرض السكري هو اعتلال الشبكية السكري (DR) ، وهو سبب رئيسي للعمى للبالغين الأمريكيين في سن العمل2. في السنوات ال 30 المقبلة، من المتوقع أن تتضاعف النسبة المئوية للسكان المعرضين لخطر الإصابة بالحد من مخاطر الكوارث، لذلك من الأهمية بمكان إيجاد طرق جديدة لتشخيص الحد من مخاطر الكوارث في مراحلها المبكرة لمنع تطور الحد من مخاطر الكوارث3 والتخفيف من حدته. يعتقد تقليديا أن DR هو مرض وعائي4,5,6. ومع ذلك ، الآن مع وجود أدلة على خلل وظيفي عصبي وموت الخلايا المبرمج في شبكية العين التي تسبق أمراض الأوعية الدموية ، يتم تعريف DR على أنه يحتوي على مكونات عصبية وأوعية دموية4،5،6،7،8،9. تتمثل إحدى طرق تشخيص DR في فحص التشوهات العصبية في شبكية العين ، وهو نسيج قد يكون أكثر عرضة للإجهاد التأكسدي والإجهاد الأيضي من مرض السكري من الأنسجة العصبية الأخرى10.

يحدث الانخفاض في الوظيفة الإدراكية والحركية أيضا مع مرض السكري وغالبا ما يرتبط بتغيرات الشبكية. يصور الأفراد الأكبر سنا المصابون بداء السكري من النوع الثاني أداء معرفيا أساسيا أسوأ ويظهرون تدهورا معرفيا أكثر تفاقما من المشاركين في التحكم11. بالإضافة إلى ذلك ، تم إنشاء شبكية العين كامتداد للجهاز العصبي المركزي ويمكن أن تظهر الأمراض في شبكية العين12. سريريا، تمت دراسة العلاقة بين شبكية العين والدماغ في سياق مرض الزهايمر وأمراض أخرى ولكن لم يتم استكشافها بشكل شائع مع مرض السكري12،13،14،15،16. يمكن استكشاف التغيرات في الدماغ والشبكية أثناء تطور مرض السكري باستخدام نماذج حيوانية ، بما في ذلك الفئران STZ (نموذج لمرض السكري من النوع الأول حيث يتم استخدام السم أو الستربتوزوتوسين أو STZ ، لإتلاف خلايا بيتا البنكرياسية) وفئران Goto-Kakizaki (نموذج متعدد الجينات لمرض السكري من النوع الثاني حيث تتطور الحيوانات إلى ارتفاع السكر في الدم تلقائيا في حوالي 3 أسابيع من العمر). في هذا البروتوكول ، يتم توفير وصف لمتاهة Y والاستجابة الحركية البصرية لتقييم التغيرات المعرفية والبصرية في القوارض المصابة بالسكري ، على التوالي. تقوم الاستجابة الحركية البصرية (OMR) بتقييم التردد المكاني (على غرار حدة البصر) وحساسية التباين من خلال مراقبة حركات تتبع الرأس الانعكاسية المميزة لقياس العتبات البصرية لكل عين17. يشير التردد المكاني إلى سمك أو صفاء القضبان ، وتشير حساسية التباين إلى مقدار التباين الموجود بين القضبان والخلفية (الشكل 1E). وفي الوقت نفسه ، تختبر متاهة Y الذاكرة المكانية قصيرة المدى والوظيفة الاستكشافية ، التي لوحظت من خلال التناوب التلقائي والدخول من خلال أذرع المتاهة.

يمكن إجراء كلا الاختبارين في الحيوانات المستيقظة وغير المخدرة ولهما ميزة الاستفادة من الاستجابات الفطرية للحيوانات ، مما يعني أنها لا تتطلب التدريب. كلاهما حساس نسبيا ، حيث يمكن استخدامه للكشف عن العجز في وقت مبكر من تطور مرض السكري في القوارض ، وموثوق به ، من حيث أنه ينتج نتائج ترتبط باختبارات بصرية أو شبكية أو سلوكية أخرى. بالإضافة إلى ذلك ، فإن استخدام OMR ومتاهة Y بالاقتران مع اختبارات مثل التصوير الكهربائي للشكليات والتصوير المقطعي للتماسك البصري يمكن أن يوفر معلومات حول متى تتطور التغيرات الشبكية والهيكلية والمعرفية بالنسبة لبعضها البعض في نماذج الأمراض. يمكن أن تكون هذه التحقيقات مفيدة في تحديد التنكس العصبي الذي يحدث بسبب مرض السكري. في نهاية المطاف، يمكن أن يؤدي هذا إلى طرق تشخيصية جديدة تحدد بشكل فعال DR في المراحل المبكرة من التقدم.

يتم وصف أنظمة OMR و Y-maze المستخدمة لتطوير هذا البروتوكول في جدول المواد. تم استخدام البحث السابق حول OMR ، من قبل Prusky et al.18 ، و Y-maze ، بواسطة Maurice et al.19 ، كنقطة انطلاق لتطوير هذا البروتوكول.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

تمت الموافقة على جميع الإجراءات من قبل لجنة رعاية واستخدام الحيوانات المؤسسية لشؤون المحاربين القدامى في أتلانتا وتتوافق مع دليل المعاهد الوطنية للصحة لرعاية واستخدام المختبر (منشورات المعاهد الوطنية للصحة ، الطبعة 8th ، تم تحديثها عام 2011).

1. الاستجابة الحركية البصرية (OMR)

  1. إعداد جهاز OMR (تفاصيل عن الجهاز والبرامج في جدول المواد)
    1. اختر المنصة المناسبة للقوارض: الفأر أو الجرذ أو الفئران الكبيرة / الضعيفة (الشكل 1 أ).
    2. افتح برنامج OMR ، الذي يجب أن يفتح على نافذة بها عدة علامات تبويب للخيارات وبث فيديو مباشر من داخل OMR / الأسطوانة الافتراضية (الشكل 1B). قم بالتكبير أو التصغير باستخدام كاميرا الفيديو حسب الحاجة بحيث تكون المنصة والمناطق المحيطة بها مرئية.
    3. لاحظ الرموز الموجودة على الجانب الأيسر من الصورة الحية (الشكل 1C). انقر على أيقونة النجمة ورمز الخطوط الدوارة بحيث تختفي كل من العلامة النجمية الخضراء والخطوط الدوارة الخضراء من الخلاصة المباشرة.
    4. انقر على أيقونة البوصلة بحيث تظهر دائرة خضراء وخطان عموديان. قم بتمديد الدائرة الخضراء بحيث تتماشى تماما مع الدائرة السوداء على المنصة ، مما يضمن محاذاة OMR تماما.
    5. انقر على أيقونة البوصلة لأنه ليس من الضروري رؤية الدائرة أثناء الاختبار. انقر على أيقونة النجمة الخضراء ورمز الخطوط الدوارة الخضراء لجعلها تظهر مرة أخرى. لاحظ أن الخطوط الخضراء تدور في نفس اتجاه الخطوط الموجودة في الأسطوانة ، مما يسمح للباحث بمعرفة اتجاه الخطوط.
    6. انقر فوق علامة التبويب اختبار . ضمن اختبار، انقر فوق علامة التبويب الفيزياء النفسية . ضمن العتبة، حدد التردد لقياس التردد المكاني.
      ملاحظة: يستخدم برنامج OMR نموذج الدرج لحساب التردد المكاني (SF) تلقائيا. سيتم الحفاظ على التباين عند 100٪.
    7. ضمن اختبار، انقر فوق علامة التبويب الإعدادات المسبقة . حدد الإعدادات الافتراضية ل Mouse18 أو Rat20.
    8. ضمن اختبار، انقر فوق علامة التبويب إفراغ . حدد المربع فارغ على التتبع ، والذي سيوقف الخطوط مؤقتا / يفرغ شاشات الكمبيوتر في الأسطوانة كلما نقر الماوس بزر الماوس الأيمن.
    9. انقر فوق علامة التبويب النتائج ، حيث سيتم عرض نتائج الاختبار.
  2. تقييم التردد المكاني
    1. ضع القوارض على المنصة الدائرية في وسط غرفة الواقع الافتراضي التي تضم أربع شاشات كمبيوتر تظهر شبكات الموجة الجيبية العمودية التي تدور حول الغرفة بسرعة 12 درجة / ثانية (الشكل 1D).
    2. لاحظ أن كاميرا الفيديو الموضوعة في الجزء العلوي من الغرفة تعرض سلوك القوارض مباشرة على شاشة الكمبيوتر.
    3. ابحث عن وجود أو عدم وجود إجراءات انعكاسية من قبل رأس القوارض حيث تتحرك الشبكات في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة. تأكد من أن الأشرطة المصورة مرئية في البرنامج - فستعرض هذه الأشرطة اتجاه حركة الصريف.
      1. راقب رأس القوارض للتحرك في نفس اتجاه الشبكات الشبكية. انتظر حتى يكون هناك سعي سلس ، وليس رشقات نارية غير منتظمة من حركة الرأس ، لاحتسابها على أنها تتبع.
      2. انقر على نعم أو لا حسب الاقتضاء. لاحظ أن SF سيبدأ ب 0.042 cyc / deg ويضبط مع كل نعم ولا ليصبح أسهل أو أكثر صعوبة (الشكل 1E). انقر فوق إعادة تعيين إذا كان الاختبار بحاجة إلى إعادة تعيين بسبب النقر العرضي أو غير الصحيح على نعم ولا.
    4. عند اختبار القوارض ، تأكد من إبقاء العلامة النجمية موضوعة فوق رأس القوارض.
      ملاحظة: هذا له تأثيران: 1) يحافظ على التردد المكاني الصحيح. إذا تم وضع العلامة النجمية بين الكتفين ، على سبيل المثال ، فسيكون التردد المكاني أقل وسيكون من الأسهل رؤية القضبان ، مما يؤدي إلى درجة عالية بشكل خاطئ. 2) بالنسبة للقوارض ذات حركات الرأس الطفيفة ، تسهل العلامة النجمية قياس ما إذا كان الرأس يتحرك بالفعل.
    5. راقب النظام ليقول "تم" عند الوصول إلى التردد المكاني للقوارض. لاحظ أن الزرين نعم ولا لن يكونا قابلين للنقر عليهما.
    6. انقر فوق علامة التبويب النتائج ، والتي ستعرض التردد المكاني للعين اليسرى والعين اليمنى والعينين المدمجتين.
      ملاحظة: في بعض الأحيان يتم تعيين البرنامج بحيث يتم قلب النتائج ، أي يتم الإبلاغ عن العين اليمنى كعين يسرى ويتم الإبلاغ عن العين اليسرى كعين أيمن. تم اكتشاف ذلك عند تقييم القوارض التي لديها آفة عين واحدة فقط في نموذج الجلوكوما.
  3. تقييم حساسية التباين
    ملاحظة: يمكن إجراء اختبار حساسية التباين مباشرة بعد خطوة قياس التردد المكاني أو من تلقاء نفسه في نفس اليوم أو في يوم مختلف إذا بدا القوارض متعبا بعد اختبار التردد المكاني (اتبع الخطوات من 1 إلى 2.2 إذا كان اختبار حساسية التباين فقط).
    1. انقر فوق علامة التبويب اختبار ثم فوق علامة التبويب الفيزياء النفسية . ضمن العتبة، حدد التباين (مفرد) لقياس حساسية التباين.
    2. أيضا باستخدام نموذج الدرج ، ابدأ الشبكات الشبكية بثابت SF في ذروة منحنى حساسية التباين (CS). للقيام بذلك ، انقر فوق علامة التبويب Stimulus ثم فوق علامة التبويب Gratings . في المربع التردد المكاني ، اكتب 0.064 للفئران و0.103 للفئران.
    3. ابدأ التباين بنسبة 100٪ وابحث عن نفس حركات الرأس الانعكاسية كما شوهدت أثناء اختبار التردد المكاني. لاحظ أن التباين سينخفض مع تقدم الاختبار حتى لا يكون لدى القوارض حركات رأس انعكاسية استجابة للحافز (الشكل 1E).
    4. راقب النظام ليقول "تم" ولم يعد الزران نعم ولا قابلين للنقر بمجرد أن لا يستجيب القوارض للتحفيز البصري ويتم الوصول إلى عتبة حساسية التباين. انقر فوق علامة التبويب النتائج ، حيث سيتم سرد حساسية التباين للعين اليسرى والعين اليمنى والعينين المدمجتين.
  4. إجراء تحليل ما بعد الاختبار
    1. بالنسبة لدراسات اعتلال الشبكية السكري، حيث من المتوقع أن تعاني كلتا العينين من عجز مماثل، استخدم النتيجة المجمعة (متوسط العينين اليمنى واليسرى) للتحليل. بالنسبة للنماذج التي تسبب أضرارا تفاضلية للعيون (أي إصابة الانفجار أو الجلوكوما)، أبق بيانات العين اليسرى واليمنى منفصلة.
    2. بالنسبة إلى التردد المكاني، استخدم الدرجات الأولية (البيانات من علامة التبويب النتائج ) للتحليل ومتوسط هذه الدرجات معا حسب المجموعة (أي مرضى السكري، والتحكم، وما إلى ذلك).
    3. بالنسبة إلى حساسية التباين، استخدم القيمة الأولية لحساب حساسية التباين المبلغ عنها بواسطة تباين Michelson من قياس سابق لسطوع الشاشة.

2. متاهة Y

  1. إعداد القوارض للاختبار
    1. تكييف القوارض إلى الغرفة لمدة 30 دقيقة قبل الاختبار.
      ملاحظة: يمكن للباحث البقاء في الغرفة مع إضاءة الأضواء ولكن يجب أن يظل صامتا خلال هذا الوقت.
    2. قم بتنظيف متاهة Y باستخدام محلول تعقيم آمن للحيوانات وامسح جميع حلول التعقيم بمناشف ورقية. تأكد من أن المتاهة جافة.
  2. إجراء متاهة Y
    1. قم بتسمية الذراع الأولي لمتاهة Y على أنها B والذراعين الآخرين على أنهما A و C (الشكل 2A). ضع أحد القوارض في الذراع الأقرب إلى الباحث (الذراع B) بالقرب من مركز متاهة Y. بمجرد وضع القوارض ، ابدأ تشغيل المؤقت (تفاصيل عن المتاهة والمؤقت في جدول المواد).
      1. اسمح لكل قوارض باستكشاف متاهة Y لمدة 8 دقائق. خذ التسجيلات خلال هذا الوقت ولاحظ أي ملاحظات. اجلس على بعد عدة أقدام من المتاهة مع إبقائها في الأفق وتجنب إصدار أي ضوضاء.
      2. سجل موقع البداية ك A ، وفي كل مرة يدخل فيها القوارض إلى ذراع جديدة ، سجل الموقع الجديد للقوارض (الشكل 2B). حدد الإدخال على أنه جميع الأطراف الأربعة للقوارض الموجودة في أحد الذراعين.
      3. راقب القوارض للاختباء والبقاء ثابتة في ذراع واحدة من المتاهة. إذا بقيت القوارض في نفس المكان لأكثر من 60 ثانية ولا يبدو أنها تظهر سلوكا استكشافيا ، فحرك القوارض نحو وسط متاهة Y ، واستمر في التجربة.
    2. بعد كل قوارض ، قم بإزالة أي براز وتنظيف المتاهة بمحلول التعقيم.
      1. تأكد من مسح جميع محلول التعقيم بالمناشف الورقية وأن المتاهة جافة تماما قبل وضع القوارض التالية في المتاهة.
  3. حساب التناوب التلقائي والسلوك الاستكشافي
    1. احسب السلوك الاستكشافي كإجمالي عدد الإدخالات التي تم إجراؤها خلال 8 دقائق.
    2. حساب الإدراك المكاني كما يقاس بالتناوب التلقائي:
      عدد البدائل الناجحة / (إجمالي عدد الإدخالات - 2)
      1. حدد التناوب الناجح عندما ينتقل القوارض إلى ثلاثة مواقع مختلفة بالتتابع (على سبيل المثال: ABC ، CAB ، BCA ، إلخ). لاحظ كل تناوب ناجح (الشكل 2B).
      2. إذا تم تسجيل الحركات على أنها ACABCABABCABC ، فتجاهل موقعي البدء الأوليين عند حساب التناوب التلقائي (بحيث يكون هناك 11 حركة في المقام). احسب عدد الحركات الدقيقة (الحركات الدقيقة = 8). احسب النسبة المئوية للدقة على النحو التالي: 8/(13 - 2) = 72.7٪.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

يعتبر OMR ناجحا إذا كان من الممكن الحصول على عتبات التردد المكاني وحساسية التباين من القوارض. هنا ، يتضح استخدام OMR لتقييم التردد المكاني في السيطرة الساذجة على الفئران براون النرويج ولونغ إيفانز ، وكلاهما شاب (3-6 أشهر) وعمره (9-12 شهرا). عادة ما تظهر الفئران البنية النرويجية ترددا مكانيا خطيا أعلى من فئران Long-Evans. بالإضافة إلى ذلك ، لوحظ تأثير الشيخوخة على التردد المكاني في فئران Long-Evans (الشكل 3A). تم تحليل البيانات باستخدام ANOVA أحادي الاتجاه متبوعا بمقارنات Holms-Sidak اللاحقة لأن النتائج الشابة والعمرية جاءت من مجموعات مختلفة.

يتضح استخدام OMR لتقييم حساسية التباين في نموذج STZ لمرض السكري من النوع الأول الذي تلقى علاجا بالتدخل في التمرين. تم تعيين الفئران Long-Evans إلى واحدة من المجموعات الأربع: السيطرة ، السيطرة + النشطة ، السكرية ، والسكري + النشطة. أعطيت الفئران المصابة بالسكري الحقن في الوريد من السم STZ لإتلاف خلايا بيتا البنكرياسية والحث على ارتفاع السكر في الدم. تلقت الفئران النشطة 30 دقيقة من تمرين جهاز المشي ، 5 أيام في الأسبوع. كان لدى الفئران غير النشطة جهاز مشي مقفل. لوحظ عجز كبير في حساسية التباين (الشكل 3B) في الفئران المصابة بالسكري. وقد قلل العلاج بالتمارين الرياضية من هذا العجز (الشكل 3 باء). تظهر هذه النتائج أن OMR مفيد للكشف عن عجز الشبكية وتتبعه بمرور الوقت ولتقييم آثار العلاجات والتدخلات على أمراض الشبكية22. تم تحليل البيانات باستخدام مقاييس متكررة ثنائية الاتجاه ANOVA تليها مقارنات Holms-Sidak اللاحقة. لاحظ أنه يمكن تقديم النتائج كبيانات طبيعية للتحكم (الشكل 3B) أو كقيم خام (الشكل 3A ؛ للتردد المكاني: في دورات / درجة أو c / d ؛ لحساسية التباين: وحدات تعسفية أو a.u.). عادة ، هناك حاجة إلى 6-10 ، اعتمادا على شدة الإصابة ، لإيجاد فرق كبير مع OMR.

تعتبر متاهة Y ناجحة إذا دخلت القوارض 5 أذرع على الأقل من المتاهة في غضون 8 دقائق. هنا ، تتضح قدرة متاهة Y على تقييم الوظيفة الإدراكية والسلوك الاستكشافي في فأر Goto-Kakizaki ، وهو نموذج متعدد الجينات وغير بدين لمرض السكري من النوع الثاني الذي يصاب بارتفاع السكر في الدم المعتدل بدءا من 2-3 أسابيع من العمر ولا يتطلب مكملات الأنسولين. لوحظ عجز كبير في الإدراك المكاني ، كما تم قياسه بالتناوب التلقائي (الشكل 4A) ، والسلوك الاستكشافي ، كما تم قياسه بعدد الإدخالات (الشكل 4B) ، في فئران Goto-Kakizaki مقارنة بضوابط Wistar بدءا من عمر 7 أسابيع. يبدو أن الفئران الضابطة تظهر انخفاضا في السلوك الاستكشافي من 4 إلى 8 أسابيع. ويلاحظ هذا الاتجاه أيضا في الدراسات طويلة الأجل (8 أشهر + أشهر من العمر). يمكن أن يكون الانخفاض في الحركة بسبب عدم الجدة مع التعرض المتكرر للمتاهة أو انخفاض الحركة بشكل عام مع تقدم العمر. يبدو أن الفئران الضابطة تظهر زيادة في الإدراك المكاني من 4 إلى 8 أسابيع. لا يلاحظ هذا الاتجاه في الدراسات طويلة الأجل التي يتم فيها تشغيل الحيوانات شهريا بدلا من أسبوعيا (في الواقع ، غالبا ما يلاحظ انخفاض مع الشيخوخة) ، وبالتالي ، قد تكون هذه الزيادة في الإدراك المكاني ناتجة عن تأثير التعلم لتشغيل المتاهة مرة واحدة في الأسبوع. تم تحليل البيانات باستخدام مقاييس متكررة ثنائية الاتجاه ANOVA تليها مقارنات Holms-Sidak اللاحقة. عادة ما تكون هناك حاجة إلى ما لا يقل عن 10 ، اعتمادا على شدة الإصابة ، للعثور على فرق كبير مع متاهة Y.

ولد هذا البروتوكول بيانات الوظيفة البصرية والوظيفة الإدراكية في نماذج من مرض السكري من النوع الأول والثاني. تم حساب متوسط درجات الحيوانات الفردية معا واستخدامها للكشف عن الاختلافات الكبيرة بين مجموعات العلاج في وقت مبكر من تطور مرض السكري. يسمح إجراء كل من تقييمات الشبكية والإدراك بمرور الوقت في نماذج الأمراض الجهازية مثل مرض السكري بمراقبة المظهر الزمني للعجز بمرور الوقت. على سبيل المثال، في نموذج غوتو-كاكيزاكي، تبين أن العجز في وظائف الشبكية يسبق العجز السلوكي المعرفي والاستكشافي23 (الشكل 5).

Figure 1
الشكل 1: إعداد معدات الريال العماني. (أ) صورة للفأر والفئران ومنصات الفئران الكبيرة أو الضعيفة. (ب) صورة لشاشة الحاسوب أثناء الاختبار. (ج) لوحة من الأزرار أثناء الاختبار. (د) مخطط الفئران على منصة في الغرفة. (ه) أمثلة على التدرجات التي تبين زيادة التردد المكاني وحساسية التباين. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 2
الشكل 2: إعداد معدات متاهة Y. (أ) صورة لمتاهة Y مع وضع علامات على الأسلحة. (ب) صورة لدفتر ملاحظات مختبري مع مثال على تسجيل متاهة Y. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 3
الشكل 3: استخدام الريال العماني لتتبع الوظيفة البصرية. (أ) عتبات التردد المكاني للصغار (n = 11) والمسنين (n = 15) Brown-Norway (BN) والشباب (n = 20) والعمر (n = 13) Long-Evans (LE). يعرض هذا الرقم بيانات براون-النرويج من Feola et al.، 201921. (ب) استخدام OMR لتتبع انخفاض وظائف الشبكية بمرور الوقت والآثار الوقائية لممارسة الرياضة في نموذج الفئران STZ من مرض السكري من النوع الأول. عتبات حساسية التباين للفئران المصابة بالسكري غير النشطة مقابل الفئران المصابة بالسكري النشطة والفئران الضابطة. تمثل العلامات النجمية الرمادية الداكنة الاختلافات بين كل من المجموعتين الضابطتين وكلتا المجموعتين المصابتين بالسكري. تمثل العلامات النجمية البرتقالية الاختلافات بين الفئران المصابة بالسكري غير النشطة والفئران المصابة بالسكري النشطة. يعرض هذا الرقم بيانات من مجموعة فرعية من الفئران من Allen et al.، 201822. الوسط ± SEM. ** ص < 0.01 ، *** ص < 0.001. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 4
الشكل 4: استخدام متاهة Y لتتبع الوظيفة الإدراكية والسلوك الاستكشافي بمرور الوقت في نموذج Goto-Kakizaki لمرض السكري من النوع الثاني مقارنة بعناصر تحكم Wistar. (أ) الوظيفة الإدراكية (التناوب التلقائي) لفئران غوتو-كاكيزاكي (المصابة بالسكري) وويستر (الضابطة) من عمر 4 إلى 8 أسابيع. (ب) السلوك الاستكشافي (عدد الإدخالات) من 4 إلى 8 أسابيع من العمر. الوسط ± SEM. ** ص < 0.01 ، *** ص < 0.001. تمثل العلامات النجمية الاختلافات بين فئران Goto-Kakizaki و Wistar في كل نقطة زمنية. تم تشغيل مجموعة واحدة فقط من الفئران من 4 أسابيع إلى 8 أسابيع (GK: n = 7; ويستار: n = 10). تم تشغيل جميع الأفواج الأخرى من 5 أسابيع إلى 8 أسابيع (GK: n = 22; Wistar: n = 23) لما مجموعه n من 29 (GK) و 33 (Wistar) في الأسابيع من 5 إلى 8. تم تعديل هذا الرقم من Allen et al.، 201923. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 5
الشكل 5: الجدول الزمني للتغيرات الوظيفية في نموذج Goto-Kakizaki لمرض السكري من النوع الثاني. بعد ظهور ارتفاع السكر في الدم ، كانت التغييرات الأولى التي لوحظت في فأر Goto-Kakizaki في وظيفة الشبكية ، كما تم قياسها بواسطة مخطط كهربية الشبكية (ERG) ، الذي ظهر في عمر 4 أسابيع. ظهرت تغيرات سلوكية معرفية واستكشافية بعد 6 أسابيع من العمر. تم تعديل هذا الرقم من Allen et al.، 201923. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

يسمح OMR ومتاهة Y بالتقييم غير الغازي للوظيفة البصرية والعجز في الوظائف الإدراكية في القوارض بمرور الوقت. في هذا البروتوكول ، تم إثبات OMR ومتاهة Y لتتبع العجز البصري والمعرفي في نماذج القوارض من مرض السكري.

الخطوات الحاسمة في البروتوكول

ريال عماني

بعض النقاط المهمة التي يجب مراعاتها عند إجراء OMR لتقييم الوظيفة البصرية هي معلمات الاختبار المستخدمة ، والتصميم التجريبي وتوقيت الاختبار ، وخبرة الباحث في إجراء القياسات. واحدة من الخطوات الأكثر أهمية في البروتوكول هي التأكد من تعيين المعلمات بشكل صحيح. بالإضافة إلى ذلك، وكجزء من الإعداد، يجب تنظيف غرفة OMR بمحلول مطهر أو مطهر آخر معتمد قبل وبعد كل قوارض. ومن المهم أيضا أن يكون الباحث الذي يقوم بالتدابير قد تم تدريبه وأن يكون متمرسا في تنفيذ التدابير. تظهر أفضل النتائج عندما تكون القوارض هادئة وتتأقلم مع الغرفة عن طريق تركها في أقفاصها لمدة 30 دقيقة قبل بدء التجربة. ومن المهم أيضا تحديد التردد المكاني الأساسي وحساسية التباين كلما بدأ العمل مع سلالة جديدة وملاحظة أنه لن تظهر جميع السلالات نفس مستويات خط الأساس. الفئران البنية النرويجية لديها تردد مكاني خطي أكبر من الفئران لونغ إيفانز. وفي الوقت نفسه، يبدو أن بعض سلالات الفئران البيضاء قد عرضت التردد المكاني للخطر24، في حين أن سلالات أخرى من الفئران البيضاء لا تظهر سلوك التتبع على الإطلاق. قد تساهم العديد من العوامل في الاستجابة المحدودة للحيوانات البيضاء على OMR: اضطراب المنظار بسبب التفكك التفاضلي للألياف العصبية البصرية ، ونقص الميلانين في الجزء الخلفي من العين ، ونسبة كبيرة من مخاريط الأوبسين المزدوجة. بغض النظر عن ذلك ، قد لا تكون الفئران البيضاء موضوعا مناسبا لاختبار OMR لأن أدائها قد يكون قريبا جدا من حد الكشف.

متاهة Y

يتضمن أحد المكونات الحاسمة لأداء متاهة Y تقليل الاضطرابات خلال فترة التسجيل. يجب ألا يتم الوضع الأولي للقوارض في المتاهة إلا بعد السماح للقوارض بالتأقلم مع الغرفة لمدة 30 دقيقة. هذا يسمح للقوارض بالتكيف مع البيئة الجديدة ويمنع أي عوامل مربكة من التأثير على السلوك الطبيعي للقوارض. من المهم جدا تقليل الاضطرابات أثناء كل تجربة. وهذا يشمل تجنب الضوضاء العالية والتأكد من أن الباحث بعيد عن أنظار القوارض. هذه الانحرافات قد تسبب الإجهاد للقوارض. من المهم أيضا ملاحظة أن جدران الغرفة يجب أن تظل عارية قدر الإمكان بلون محايد. أي ألوان زاهية على الجدران أو الملصقات قد تشتت انتباه القوارض ويمكن أن تؤثر على نمط سلوكها الاستكشافي.

قيود الطريقة والتعديلات واستكشاف الأخطاء وإصلاحها في الطريقة

ريال عماني

أحد القيود المحتملة على OMR هو أنه يمكن أن يتأثر بتحيز المجربين ، ويمكن أن يكون للمجربين المختلفين نتائج مختلفة قليلا لأن تسجيل OMR غير موضوعي. قد يكون من السهل تفويت حركة رأس دقيقة للغاية أو تصنيف السلوك الاستكشافي على أنه حركة رأس. نظرا لأن التحيز يمكن أن يؤثر على نتائج OMR ، فمن الأفضل أن يتم إخفاء المجرب لمجموعة العلاج وتصميم الدراسة عندما يكون ذلك ممكنا. يمكن أن يساعد تطوير OMR تلقائي أو مقارنة نتائج اثنين من المختبرين أيضا في تقليل تحيز المجربين.

إحدى المشكلات الشائعة التي يمكن أن تحدث أثناء اختبار OMR هي عندما يقفز القوارض بشكل متكرر من المنصة ، مما يجعل من الصعب الحصول على عتبة بصرية. إذا حدث هذا ، فأحاط علما به وضع الفئران برفق مرة أخرى على المنصة ؛ قد يكون من الضروري أيضا قياس الفئران مرة أخرى في اليوم التالي. بالإضافة إلى ذلك، قد تنخرط الفئران التي لم يتم قياسها من قبل في سلوكيات استكشافية عند وضعها في الريال العماني. إذا كانت هذه مشكلة، فقد يساعد وجود مقياس أساسي إضافي بعد أسبوع أو نحو ذلك من القياس الأول في تحسين الدقة. يجب التخلص من الاختبارات التي تحتوي على كميات مفرطة من هذه السلوكيات.

عوامل أخرى مثل العمر أو الإشارات الشمية يمكن أن تسهم أيضا في النشاط غير المرغوب فيه. لذلك ، من المهم تصميم التجارب وفقا للجدول الزمني لتطوير النظام البصري في الفئران وتنظيف المنصة والغرفة تماما قبل وبعد اختبار كل قوارض. وينبغي أيضا النظر في الوقت من اليوم الذي يتم فيه إجراء قياسات OMR ، حيث أظهرت الدراسات السابقة أن هناك إيقاعات يومية في التردد المكاني25. يبدو أن تشغيل الفئران قبل الظهر هو الأفضل لتركيزها (مختبر راشيل ألين - الملاحظات الشخصية). إذا أصبحت الفئران مشتتة للغاية ، فقد يساعد ذلك في النقر بلطف على الجزء الخارجي من OMR.

يمكن أن تؤثر السرعة التي يتم بها إجراء الاختبار أيضا على النتائج. قد تصبح التدابير أقل دقة بعد 30 دقيقة أو نحو ذلك إذا فقدت القوارض الاهتمام بالتحفيز. لذلك ، يمكن الحصول على نتائج أكثر دقة عند أخذ القياسات في حوالي ≤20 دقيقة. مدة تجربة واحدة (إما ل SF أو CS) هي 5-10 دقائق للخبير و 30 دقيقة للمبتدئين. إذا كان القوارض يظهر القليل من الحركة ، أو يقضي معظم وقته في الاستمالة ، أو لا ينظر في اتجاه القضبان ، فقد يكون مرهقا. قد يتم تشغيل القوارض مرة أخرى في يوم مختلف. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إجراء اختبار SF و CS في أيام مختلفة ، خاصة بالنسبة للمختبرين الجدد الذين قد يكونون أبطأ. يمكن أن يؤثر تواتر إجراء الاختبار أيضا على النتائج - حيث يساعد إجراؤه أسبوعيا أو كل أسبوعين الحيوانات على التأقلم مع الاختبار ، ولكن إجرائه كل يوم أو كل يومين يمكن أن يسبب فرط الحدة26. نحن لا ندير أكثر من تجربة واحدة في اليوم ، على الرغم من أننا غالبا ما نقوم بتشغيل كل من SF و CS في نفس اليوم أو حتى في نفس الجلسة. الوقت اليومي التراكمي لتشغيل مجموعة من الفئران (n = 10) هو 2 ساعة للخبير.

يقيس OMR كل عين بشكل مستقل ، مما يؤدي إلى درجات بصرية منفصلة لكل عين. في نماذج موريسون والميكروبيد من الجلوكوما وفي نموذج سحق العصب البصري ، لم يلاحظ مختبرنا أي تأثير للعين التالفة على العين غير التالفة27. في نموذج الانفجار ، مع توجيه الانفجار إلى عين واحدة ، أظهرت العين المقابلة تلفا ، ولكن هذا قد يكون أيضا بسبب تأثير انفجار جزئي28. في الفئران الضابطة ، يجب ألا يكون هناك فرق في النتائج بين اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة ، ولكن بعض القوارض يمكن أن يكون لها تحيز ؛ وبالتالي، سيكون من الأفضل تبديل التوجيهات29، إذا لم يتناوب نظام الريال العماني تلقائيا.

اعتمادا على نموذج المرض ، يمكن أن تختلف اختلافات مجموعة العلاج في الوظيفة البصرية بناء على المعلمات المستخدمة. على سبيل المثال ، عند اختبار حساسية التباين ، إذا تم ضبط التردد المكاني على مستوى أعلى من عتبة التردد المكاني العادية ويصعب حله ، فإن الاختلافات في حساسية التباين بين المجموعات ستكون صغيرة. ومع ذلك، إذا تم ضبط التردد المكاني على مستوى يسهل عادة على الفئران رؤيته، فإن الاختلافات في حساسية التباين بين المجموعات ستكون أكبر30. لذلك ، من المهم النظر في تصميم الدراسة وعتبات التردد المكاني الطبيعي للقوارض عند وضع معلمات لأداء OMR.

متاهة Y

إذا كان الحيوان خائفا ، فقد يتجمد في زاوية واحدة من المتاهة. بالإضافة إلى ذلك ، إذا حدث ضوضاء عالية خارج الغرفة ، فقد يصبح الحيوان خائفا ولا يتحرك في المتاهة. ولتفسير هذه المشكلات، يمكن للباحثين التأقلم مع الفئران في الغرفة أولا، أو نقل مجمد إلى نقطة اختيار، أو تشغيل مرة أخرى في يوم مختلف، أو تشغيل الحيوانات في الضوء الأحمر، وهو ما يعتقد أنه يجعلها أقل توترا لأنها عادة ما تكون نشطة في الظلام (مختبر راشيل ألين - التواصل الشخصي). يوصى أيضا بتشغيل متاهة Y في نفس الوقت كل يوم لمراعاة التغيرات في مستويات النشاط على مدار اليوم بسبب إيقاعات الساعة البيولوجية. عادة ما نقوم بتشغيل الفئران قبل الظهر (مختبر راشيل ألين - ملاحظات شخصية). مدة التجربة الواحدة هي 8 دقائق (10 دقائق، مع التنظيف). نحن لا ندير أبدا أكثر من تجربة واحدة في اليوم. إذا كانت هناك حاجة إلى إصدار تجريبي إضافي ، إجراء الإصدار التجريبي في يوم آخر. الوقت اليومي التراكمي لتشغيل مجموعة من الفئران (n = 10) هو 2-3 ساعات. لوحظت انخفاضات مرتبطة بالعمر في التناوب المكاني في الفئران في عمر 9-12 شهرا وفي السلوك الاستكشافي في عمر 12 شهرا 28.

في حين أن كلا من السلوك الاستكشافي والإدراك المكاني ينخفضان في القوارض المصابة بالسكري ، لا يبدو أن الاثنين مرتبطان ارتباطا وثيقا ، وبالتالي ، فإننا لا نقيم بشكل مستقل النشاط الحركي قبل اختبار متاهة Y.

أهمية الطريقة فيما يتعلق بالطرق القائمة / البديلة

ريال عماني

تعتمد الطرق الأخرى لاختبار الوظائف البصرية ، مثل تتبع البصريات ، على تثبيت رأس الحيوان في مكانه وتتبع حركات العين. يسمح اختبار الاستجابة الحركية البصرية غير المقيدة (OMR) بقياس طولي وغير جراحي وموثوق به للوظيفة البصرية في القوارض. في هذا البروتوكول ، تم وصف كيفية استخدام OMR لتحديد كل من عتبات التردد المكاني وحساسية التباين لكل عين. يمكن أن تكون هذه الطريقة مفيدة جدا للكشف عن الخلل العصبي في المرحلة المبكرة في أمراض مثل مرض السكري. يمكن أيضا استخدام اختبارات أخرى مثل مهمة المياه البصرية لقياس التردد المكاني31 ، ولكن بما أن هذا ينطوي على تدريب القوارض على السباحة نحو التدرج في متاهة Y المعدلة ، فإن المهمة تستغرق وقتا طويلا وتتضمن الكثير من التدريب. علاوة على ذلك ، يقيس OMR القيم لكل عين بشكل مستقل ، وهو أمر مفيد في النماذج التي يتم فيها توجيه الإصابة إلى عين واحدة والعين الأخرى بمثابة عنصر تحكم مضاد (على سبيل المثال ، العديد من نماذج الجلوكوما). بالإضافة إلى ذلك، فإن OMR هو تقييم حساس، قادر على اكتشاف التغييرات في وقت مبكر من 3-4 أسابيع بعد مرض السكري، وهو أقرب من التقييمات البصرية الأخرى. المقايسات الكهروفسيولوجية هي بديل للاختبارات البصرية السلوكية. تخطيط الشبكية الكهربائي (ERG) متاح أكثر من OMR ويمكنه تحديد العجز في أنواع الخلايا الدقيقة باستخدام مكونات مختلفة من الموجة ERG 32 (أ- الموجات تمثل وظيفة الخلية المستقبلة للضوء، ب- الموجات تمثل وظيفة الخلية ثنائية القطب). وفي الوقت نفسه، يمكن استخدام OMR لتحديد العجز في الوظيفة البصرية، دون الكشف عن نقطة الانهيار الدقيقة على طول المسار. ومع ذلك ، فإن OMR هو مقياس أكثر حساسية ل DR من ERG ، حيث يلاحظ عادة عجز OMR بين 2-4 أسابيع بعد ارتفاع السكر في الدم وعجز ERG عادة ما يلاحظ 4-8 أسابيع بعد ارتفاع السكر في الدم في القوارض. يمكن أن يؤثر إعتام عدسة العين السكري الحاد على الريال العماني. ومع ذلك ، يظهر إعتام عدسة العين السكري في القوارض و / أو يزداد سوءا تحت التخدير ، وبالتالي ، فإن اختبارات مثل ERG والتصوير المقطعي للتماسك البصري التي تتطلب التخدير تتأثر في كثير من الأحيان أكثر من OMR ، الذي يتم إجراؤه في الحيوانات المستيقظة.

متاهة Y

تعتمد متاهة Y-maze على الإدراك المكاني مثل متاهة موريس المائية ولكنها لا تستخدم حافزا سلبيا قويا (أي الماء) لتحفيز الحيوان على أداء المهمة. وبالتالي ، فإن متاهة Y أقل إرهاقا للحيوانات وأسهل أيضا في الأداء. ومع ذلك ، فمن الممكن ألا تكون متاهة Y حساسة مثل متاهة موريس المائية أو متاهة بارنز. على عكس متاهة موريس المائية ، فإن متاهة Y هي سلوك تلقائي ولا تتطلب التدريب. وبالتالي ، فإن العبء الزمني الذي ينطوي عليه أداء متاهة Y أقل بكثير.

الاستنتاجات والتطبيقات المستقبلية أو الاتجاهات للطريقة

ريال عماني

OMR مفيد لأخذ قياسات الوظيفة البصرية في القوارض من خلال تتبع حركات الرأس. إنها طريقة فعالة ، ولكن هناك تحديثات وإضافات يتم إجراؤها باستمرار لتحسين البروتوكول. تستخدم بعض الطرق الجديدة توقف القوارض مؤقتا كعلامة OMR سلبية جنبا إلى جنب مع تتبع الرأس كمؤشر إيجابي33. وهذا يتيح قياسات أسرع وأكثر دقة للوظيفة البصرية34. هناك طريقة أخرى تم بها تعديل هذه العملية وهي تطوير نظام يتتبع الرأس تلقائيا بدون علامات اصطناعية لتقليل التناقضات التي يمكن أن تنتج عن المختبرين البشريين35. اعتبارا من عام 2016 ، تم تطوير نظام OMR آلي أو كمي يسمى qOMR بشكل جيد وهو متاح تجاريا. في البروتوكول أعلاه ، تمكنت OMR من اكتشاف العجز في التردد المكاني وحساسية التباين لدى الفئران المصابة بالسكري ، وكذلك الحماية من العجز من خلال العلاج (التمرين).

متاهة Y

تكشف متاهة Y عن معلومات حول السلوك الاستكشافي والإدراك المكاني وتم استخدامها هنا للكشف عن العجز السلوكي في القوارض المصابة بالسكري في 7 أسابيع. توجد اختبارات أخرى لمراقبة الوظيفة الإدراكية (أي متاهة موريس المائية ، متاهة بارنز ، التعرف على الأشياء الجديدة) ، ومن الممكن أن تكون هذه الاختبارات قادرة على الكشف عن التدهور المعرفي في وقت مبكر أو تقديم معلومات حول جوانب مختلفة من الإدراك. تشمل الاتجاهات المستقبلية لمتاهة Y وضع كائن جديد أو محفز غذائي في أحد الذراعين ومراقبة النمط الاستكشافي للقوارض36. يتضمن أحد أشكال ذلك سد أحد أذرع متاهة Y ، مما يسمح للقوارض باستكشاف الذراعين المتبقيين ، ثم إعادة فتح الوصول إلى الذراع الثالثة وتقييم المدة التي يقضيها القوارض في ذراع الرواية الثالثة. تحسين قيم آخر يمكن إجراؤه فيما يتعلق بمتاهة Y هو تطوير التتبع التلقائي للقوارض من أجل تسجيل تحركاتها. وهذا من شأنه أن يلغي الحاجة إلى التسجيل اليدوي لحركات القوارض ويجعل حسابات التناوب التلقائي أكثر دقة وكفاءة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.

Acknowledgments

تم دعم هذا العمل من قبل جوائز التطوير الوظيفي لخدمة إعادة التأهيل وإعادة التأهيل التابعة لوزارة شؤون المحاربين القدامى (CDA-1, RX002111; CDA-2; RX002928) إلى RSA و (CDA-2 ، RX002342) إلى AJF والمعاهد الوطنية للصحة (NIH-NICHD F31 HD097918 إلى DACT و NIH-NIEHS T32 ES012870 إلى DACT) و NEI Core Grant P30EY006360.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
OptoMotry HD CerebralMechanics Inc. OMR apparatus & software
Timer Thomas Scientific 810029AR
Y-Maze apparatus San Diego Instruments 7001-043 Available specifically for rats

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. IDF. International Diabetes Federation Diabetes Atlas, 9th edn. , Available from: https://diabetesatlas.org/upload/resources/material/20200302_133351_IDFATLAfinal-web.pdf (2019).
  2. Wang, W., Lo, A. C. Y. Diabetic retinopathy: pathophysiology and treatments. International Journal of Molecular Sciences. 19 (6), (2018).
  3. Akpek, E. K., Smith, R. A. Overview of age-related ocular conditions. The American Journal of Managed Care. 19 (5), Suppl 67-75 (2013).
  4. Urano, F. Wolfram syndrome: diagnosis, management, and treatment. Current Diabetes Reports. 16 (1), 6 (2016).
  5. Adeva-Andany, M. M., Funcasta-Calderón, R., Fernández-Fernández, C., Ameneiros-Rodríguez, E., Domínguez-Montero, A. Subclinical vascular disease in patients with diabetes is associated with insulin resistance. Diabetes & Metabolic Syndrome: Clinical Research & Reviews. 13 (3), 2198-2206 (2019).
  6. Chin, J. A., Sumpio, B. E. Diabetes mellitus and peripheral vascular disease: diagnosis and management. Clinics in Podiatric Medicine and Surgery. 31 (1), 11-26 (2014).
  7. Barber, A. J., Gardner, T. W., Abcouwer, S. F. The significance of vascular and neural apoptosis to the pathology of diabetic retinopathy. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 52 (2), 1156-1163 (2011).
  8. Pardue, M. T., Allen, R. S. Neuroprotective strategies for retinal disease. Progress in Retinal and Eye Research. 65, 50-76 (2018).
  9. Aung, M. H., Kim, M. K., Olson, D. E., Thule, P. M., Pardue, M. T. Early visual deficits in streptozotocin-induced diabetic long evans rats. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 54 (2), 1370-1377 (2013).
  10. Antonetti, D. A., et al. Diabetic retinopathy: seeing beyond glucose-induced microvascular disease. Diabetes. 55 (9), 2401-2411 (2006).
  11. Logroscino, G., Kang, J. H., Grodstein, F. Prospective study of type 2 diabetes and cognitive decline in women aged 70-81 years. BMJ. 328 (7439), 548 (2004).
  12. London, A., Benhar, I., Schwartz, M. The retina as a window to the brain-from eye research to CNS disorders. Nature Reviews Neurology. 9 (1), 44-53 (2013).
  13. Archibald, N. K., Clarke, M. P., Mosimann, U. P., Burn, D. J. The retina in Parkinson's disease. Brain. 132 (5), 1128-1145 (2009).
  14. Sakai, R. E., Feller, D. J., Galetta, K. M., Galetta, S. L., Balcer, L. J. Vision in multiple sclerosis: the story, structure-function correlations, and models for neuroprotection. Journal of Neuroophthalmology. 31 (4), 362-373 (2011).
  15. Wong, T. Y., et al. Retinal microvascular abnormalities and incident stroke: the Atherosclerosis Risk in Communities Study. The Lancet. 358 (9288), 1134-1140 (2001).
  16. Marquié, M., et al. Association between retinal thickness and β-amyloid brain accumulation in individuals with subjective cognitive decline: Fundació ACE Healthy Brain Initiative. Alzheimer's Research & Therapy. 12 (1), 37 (2020).
  17. 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).
  18. 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 & Vision Science. 45 (12), 4611-4616 (2004).
  19. Maurice, T., et al. Behavioral evidence for a modulating role of σ ligands in memory processes. I. Attenuation of dizocilpine (MK-801)-induced amnesia. Brain Research. 647 (1), 44-56 (1994).
  20. Douglas, R. M., et al. Independent visual threshold measurements in the two eyes of freely moving rats and mice using a virtual-reality optokinetic system. Visual Neuroscience. 22 (5), 677-684 (2005).
  21. Feola, A. J., et al. Menopause exacerbates visual dysfunction in experimental glaucoma. Experimental Eye Research. 186, 107706 (2019).
  22. Allen, R. S., et al. TrkB signalling pathway mediates the protective effects of exercise in the diabetic rat retina. European Journal of Neuroscience. 47 (10), 1254-1265 (2018).
  23. Allen, R. S., et al. Retinal deficits precede cognitive and motor deficits in a rat model of type II diabetes. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 60 (1), 123-133 (2019).
  24. Prusky, G. T., Harker, K. T., Douglas, R. M., Whishaw, I. Q. Variation in visual acuity within pigmented, and between pigmented and albino rat strains. Behavioural Brain Research. 136 (2), 339-348 (2002).
  25. Hwang, C. K., et al. Circadian rhythm of contrast sensitivity is regulated by a dopamine-neuronal PAS-domain protein 2-adenylyl cyclase 1 signaling pathway in retinal ganglion cells. Journal of Neuroscience. 33 (38), 14989-14997 (2013).
  26. Mui, A. M., et al. Daily visual stimulation in the critical period enhances multiple aspects of vision through BDNF-mediated pathways in the mouse retina. PLoS One. 13 (2), 0192435 (2018).
  27. Feola, A. J., et al. Menopause exacerbates visual dysfunction in experimental glaucoma. Experimental Eye Research. 186, 107706 (2019).
  28. Allen, R. S., et al. Long-term functional and structural consequences of primary blast overpressure to the eye. Journal of Neurotrauma. 35 (17), 2104-2116 (2018).
  29. Maaswinkel, H., Li, L. Spatio-temporal frequency characteristics of the optomotor response in zebrafish. Vision Research. 43 (1), 21-30 (2003).
  30. Benkner, B., Mutter, M., Ecke, G., Münch, T. A. Characterizing visual performance in mice: an objective and automated system based on the optokinetic reflex. Behavioral Neuroscience. 127 (5), 788-796 (2013).
  31. Lehmann, K., Schmidt, K. F., Löwel, S. Vision and visual plasticity in ageing mice. Restorative Neurology and Neuroscience. 30, 161-178 (2012).
  32. Leinonen, H., Tanila, H. Vision in laboratory rodents-tools to measure it and implications for behavioral research. Behavioral Brain Research. 352, 172-182 (2018).
  33. Spielmann, M., Schröger, E., Kotz, S. A., Pechmann, T., Bendixen, A. Using a staircase procedure for the objective measurement of auditory stream integration and segregation thresholds. Frontiers in Psychology. 4, 534 (2013).
  34. Shi, C., et al. Optimization of optomotor response-based visual function assessment in mice. Scientific Reports. 8 (1), 9708 (2018).
  35. You, M., Yamane, T., Tomita, H., Sugano, E., Akashi, T. A novel rat head gaze determination system based on optomotor responses. PLoS One. 12 (4), 0176633 (2017).
  36. Whyte, A. J., et al. Reward-related expectations trigger dendritic spine plasticity in the mouse ventrolateral orbitofrontal cortex. The Journal of Neuroscience. 39 (23), 4595-4605 (2019).

Tags

السلوك، العدد 164، اعتلال الشبكية السكري، شبكية العين، متاهة Y، الاستجابة الحركية البصرية، السلوك الاستكشافي، التردد المكاني، حساسية التباين، الذاكرة المكانية، التناوب التلقائي

Erratum

Formal Correction: Erratum: Behavioral Assessment of Visual Function via Optomotor Response and Cognitive Function via Y-Maze in Diabetic Rats
Posted by JoVE Editors on 01/05/2022. Citeable Link.

An erratum was issued for: Behavioral Assessment of Visual Function via Optomotor Response and Cognitive Function via Y-Maze in Diabetic Rats. The author list was updated.

The author list was updated from:

Kaavya Gudapati*1,2, Anayesha Singh*1,3, Danielle Clarkson-Townsend1,4, Andrew J. Feola1,2, Rachael S. Allen1,2
1Center for Visual and Neurocognitive Rehabilitation, Atlanta VA Medical Center,
2Department of Biomedical Engineering, Georgia Institute of Technology,
3Department of Neuroscience, Emory University,
4Gangarosa Department of Environmental Health, Emory University
* These authors contributed equally

to:

Kaavya Gudapati*1,2, Anayesha Singh*1,3, Danielle Clarkson-Townsend1,4, Stephen Q. Phillips1, Amber Douglass1, Andrew J. Feola1,2, Rachael S. Allen1,2
1Center for Visual and Neurocognitive Rehabilitation, Atlanta VA Medical Center,
2Department of Biomedical Engineering, Georgia Institute of Technology,
3Department of Neuroscience, Emory University,
4Gangarosa Department of Environmental Health, Emory University
* These authors contributed equally

التقييم السلوكي للوظيفة البصرية عبر الاستجابة الحركية البصرية والوظيفة الإدراكية عبر متاهة Y في الفئران المصابة بالسكري
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Gudapati, K., Singh, A.,… More

Gudapati, K., Singh, A., Clarkson-Townsend, D., Phillips, S. Q., Douglass, A., Feola, A. J., Allen, R. S. Behavioral Assessment of Visual Function via Optomotor Response and Cognitive Function via Y-Maze in Diabetic Rats. J. Vis. Exp. (164), e61806, doi:10.3791/61806 (2020).

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