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Behavior

मधुमेह चूहों में वाई-भूलभुलैया के माध्यम से ऑप्टोमोटर प्रतिक्रिया और संज्ञानात्मक कार्य के माध्यम से दृश्य समारोह का व्यवहारिक मूल्यांकन

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

मधुमेह के परिणामस्वरूप आंखों और मस्तिष्क दोनों में तंत्रिका अध: पतन को कृन्तकों पर किए गए व्यवहार परीक्षणों के माध्यम से देखा जा सकता है। वाई-भूलभुलैया, स्थानिक अनुभूति का एक उपाय, और ऑप्टोमोटर प्रतिक्रिया, दृश्य समारोह का एक उपाय, दोनों संभावित निदान और उपचार में अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं।

Abstract

ऑप्टोमोटर प्रतिक्रिया और वाई-भूलभुलैया क्रमशः दृश्य और संज्ञानात्मक कार्य का आकलन करने के लिए उपयोगी व्यवहार परीक्षण हैं। ऑप्टोमोटर प्रतिक्रिया मधुमेह रेटिनोपैथी सहित कई रेटिना रोग मॉडलों में समय के साथ स्थानिक आवृत्ति (एसएफ) और कंट्रास्ट संवेदनशीलता (सीएस) थ्रेसहोल्ड में परिवर्तन को ट्रैक करने के लिए एक मूल्यवान उपकरण है। इसी तरह, वाई-भूलभुलैया का उपयोग केंद्रीय तंत्रिका तंत्र को प्रभावित करने वाले कई रोग मॉडलों में स्थानिक अनुभूति (जैसा कि सहज परिवर्तन द्वारा मापा जाता है) और अन्वेषणात्मक व्यवहार (जैसा कि कई प्रविष्टियों द्वारा मापा जाता है) की निगरानी के लिए किया जा सकता है। ऑप्टोमोटर प्रतिक्रिया और वाई-भूलभुलैया के फायदों में संवेदनशीलता, परीक्षण की गति, जन्मजात प्रतिक्रियाओं का उपयोग (प्रशिक्षण की आवश्यकता नहीं है), और जागने (गैर-एनेस्थेटिक) जानवरों पर प्रदर्शन करने की क्षमता शामिल है। यहां, प्रोटोकॉल को ऑप्टोमोटर प्रतिक्रिया और वाई-भूलभुलैया दोनों के लिए वर्णित किया गया है और टाइप I और टाइप II मधुमेह के मॉडल में दिखाए गए उनके उपयोग के उदाहरण हैं। विधियों में कृन्तकों और उपकरणों की तैयारी, ऑप्टोमोटर प्रतिक्रिया और वाई-भूलभुलैया का प्रदर्शन, और परीक्षण के बाद डेटा विश्लेषण शामिल हैं।

Introduction

463 मिलियन से अधिक लोग मधुमेह के साथ रहते हैं, जिससे यह सबसे बड़ी वैश्विक बीमारी महामारियों में से एक बन जाता है। मधुमेह से उत्पन्न होने वाली गंभीर जटिलताओं में से एक मधुमेह रेटिनोपैथी (डीआर) है, जो कामकाजी उम्र के अमेरिकी वयस्कों के लिए अंधापन का एक प्रमुख कारण है2। अगले 30 वर्षों में, डीआर के लिए जोखिम वाली आबादी का प्रतिशत दोगुना होने का अनुमान है, इसलिए डीआर विकास को रोकने और कम करने के लिए अपने पहले चरणों में डीआर का निदान करने के नए तरीकों को ढूंढना महत्वपूर्ण है। डीआर को पारंपरिक रूप से एक संवहनी रोग माना जाता है4,5,6। हालांकि, अब रेटिना में न्यूरोनल डिसफंक्शन और एपोप्टोसिस के सबूत के साथ जो संवहनी विकृति से पहले होता है, डीआर को न्यूरोनल और संवहनी घटकों 4,5,6,7,8,9 के लिए परिभाषित किया गया है। डीआर का निदान करने का एक तरीका रेटिना में तंत्रिका असामान्यताओं की जांच करना होगा, एक ऊतक जो अन्य तंत्रिका ऊतकों की तुलना में मधुमेह से ऑक्सीडेटिव तनाव और चयापचय तनाव के लिए अधिक कमजोर हो सकता है।

संज्ञानात्मक और मोटर फ़ंक्शन में गिरावट भी मधुमेह के साथ होती है और अक्सर रेटिना परिवर्तनों के साथ सहसंबद्ध होती है। टाइप II मधुमेह वाले पुराने व्यक्ति बदतर बेसलाइन संज्ञानात्मक प्रदर्शन को चित्रित करते हैं और नियंत्रण प्रतिभागियों की तुलना में अधिक संज्ञानात्मक गिरावट दिखाते हैं11। इसके अतिरिक्त, रेटिना को केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के विस्तार के रूप में स्थापित किया गया है और विकृति रेटिना 12 में प्रकट हो सकती है। नैदानिक रूप से, रेटिना और मस्तिष्क के बीच संबंध का अध्ययन अल्जाइमर और अन्य बीमारियों के संदर्भ में किया गया है, लेकिन आमतौर पर मधुमेह 12,13,14,15,16 के साथ पता नहीं लगाया जाता है। मधुमेह की प्रगति के दौरान मस्तिष्क और रेटिना में परिवर्तन का पता लगाया जा सकता है पशु मॉडल, एसटीजेड चूहा (टाइप I मधुमेह का एक मॉडल जिसमें विषाक्त पदार्थ, स्ट्रेप्टोज़ोटोसिन या एसटीजेड, अग्नाशयी बीटा कोशिकाओं को नुकसान पहुंचाने के लिए उपयोग किया जाता है) और गोटो-काकीजाकी चूहा (टाइप II मधुमेह का एक पॉलीजेनिक मॉडल जिसमें जानवर लगभग 3 सप्ताह की उम्र में अनायास हाइपरग्लाइसेमिया विकसित करते हैं) शामिल हैं। इस प्रोटोकॉल में, मधुमेह कृन्तकों में संज्ञानात्मक और दृश्य परिवर्तनों का आकलन करने के लिए वाई-भूलभुलैया और ऑप्टोमोटर प्रतिक्रिया के लिए एक विवरण प्रदान किया गया है, क्रमशः प्रदान किया गया है। ऑप्टोमोटर प्रतिक्रिया (ओएमआर) प्रत्येक आंख 17 के लिए दृश्य थ्रेसहोल्ड को गेज करने के लिए विशेषता रिफ्लेक्सिव हेड ट्रैकिंग आंदोलनों की निगरानी करके स्थानिक आवृत्ति (दृश्य तीक्ष्णता के समान) और इसके विपरीत संवेदनशीलता का आकलन करती है। स्थानिक आवृत्ति सलाखों की मोटाई या सूक्ष्मता को संदर्भित करती है, और इसके विपरीत संवेदनशीलता इस बात को संदर्भित करती है कि सलाखों और पृष्ठभूमि के बीच कितना विपरीत है (चित्रा 1 ई)। इस बीच, वाई-भूलभुलैया अल्पकालिक स्थानिक स्मृति और अन्वेषणात्मक कार्य का परीक्षण करता है, जो भूलभुलैया की बाहों के माध्यम से सहज परिवर्तन और प्रविष्टियों के माध्यम से मनाया जाता है।

दोनों परीक्षणों को जागृत, गैर-एनेस्थेटिक जानवरों में किया जा सकता है और जानवरों की जन्मजात प्रतिक्रियाओं को भुनाने का लाभ होता है, जिसका अर्थ है कि उन्हें प्रशिक्षण की आवश्यकता नहीं होती है। दोनों अपेक्षाकृत संवेदनशील हैं, जिसमें उनका उपयोग कृन्तकों में मधुमेह की प्रगति में जल्दी घाटे का पता लगाने के लिए किया जा सकता है, और विश्वसनीय है, जिसमें वे ऐसे परिणाम उत्पन्न करते हैं जो अन्य दृश्य, रेटिना या व्यवहार परीक्षणों के साथ सहसंबंधित हैं। इसके अतिरिक्त, इलेक्ट्रोरेटिनोग्राम और ऑप्टिकल सुसंगतता टोमोग्राफी स्कैन जैसे परीक्षणों के साथ संयोजन के रूप में ओएमआर और वाई-भूलभुलैया का उपयोग करना इस बात की जानकारी प्रदान कर सकता है कि बीमारी के मॉडल में रेटिना, संरचनात्मक और संज्ञानात्मक परिवर्तन एक-दूसरे के सापेक्ष कब विकसित होते हैं। ये जांच मधुमेह के कारण होने वाले तंत्रिका अध: पतन की पहचान करने में उपयोगी हो सकती हैं। आखिरकार, यह नए नैदानिक तरीकों को जन्म दे सकता है जो प्रगति के शुरुआती चरणों में प्रभावी ढंग से डीआर की पहचान करते हैं।

इस प्रोटोकॉल को विकसित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले ओएमआर और वाई-भूलभुलैया प्रणालियों को सामग्री की तालिका में वर्णित किया गया है। ओएमआर पर पिछले शोध, प्रुस्की एट अल.18 द्वारा, और वाई-भूलभुलैया, मौरिस एट अल.19 द्वारा, इस प्रोटोकॉल को विकसित करने के लिए शुरुआती बिंदु के रूप में उपयोग किया गया था।

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Protocol

सभी प्रक्रियाओं को अटलांटा दिग्गजों के मामलों की संस्थागत पशु देखभाल और उपयोग समिति द्वारा अनुमोदित किया गया था और प्रयोगशाला जानवरों की देखभाल और उपयोग के लिए नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ गाइड के अनुरूप था (एनआईएच प्रकाशन, 8 वां संस्करण, 2011 को अपडेट किया गया)।

1. ऑप्टोमोटर प्रतिक्रिया (ओएमआर)

  1. ओएमआर उपकरण स्थापित करें (सामग्री की तालिका में उपकरण और सॉफ्टवेयर पर विवरण)
    1. कृंतक के लिए उपयुक्त आकार का मंच चुनें: माउस, चूहा, या बड़े / बिगड़ा हुआ चूहा (चित्रा 1 ए)।
    2. ओएमआर सॉफ़्टवेयर खोलें, जिसे विकल्पों के कई टैब और ओएमआर / वर्चुअल ड्रम (चित्रा 1 बी) के अंदर की लाइव वीडियो फीड के साथ एक खिड़की पर खोलना चाहिए। आवश्यकतानुसार वीडियो कैमरे के साथ ज़ूम इन या आउट करें ताकि प्लेटफ़ॉर्म और उसके आस-पास दिखाई दे।
    3. लाइव छवि (चित्रा 1C) के बाईं ओर के साथ माउस को नोट करें। तारांकन चिह्न और घूर्णन धारियों आइकन पर क्लिक करें ताकि दोनों हरे तारांकन और हरे रंग के घूर्णन धारियों लाइव फ़ीड से गायब हो जाते हैं।
    4. कम्पास आइकन पर क्लिक करें ताकि एक हरे रंग का सर्कल और दो लंबवत रेखाएं दिखाई दें। हरे सर्कल को फैलाएं ताकि यह प्लेटफ़ॉर्म पर काले सर्कल के साथ पूरी तरह से संरेखित हो, जो यह सुनिश्चित करेगा कि ओएमआर पूरी तरह से संरेखित है।
    5. कम्पास आइकन पर क्लिक करें क्योंकि परीक्षण के दौरान सर्कल देखना आवश्यक नहीं है। हरे तारांकन चिह्न और हरे रंग के घूर्णन धारियों आइकन पर क्लिक करें इन repear बनाने के लिए. ध्यान दें कि हरे रंग की धारियां ड्रम में धारियों के समान दिशा में घूमती हैं, जिससे शोधकर्ता को धारियों की दिशा पता चल सकती है।
    6. परीक्षण टैब पर क्लिक करें। परीक्षण के तहत, साइकोफिजिक्स टैब पर क्लिक करें। थ्रेशोल्ड के अंतर्गत, स्थानिक आवृत्ति को मापने के लिए आवृत्ति का चयन करें.
      नोट:: ओएमआर सॉफ़्टवेयर स्वचालित रूप से स्थानिक आवृत्ति (SF) की गणना करने के लिए एक सीढ़ी प्रतिमान का उपयोग करता है। कंट्रास्ट को 100% पर बनाए रखा जाएगा।
    7. के अंतर्गतपरीक्षण, Presets टैब पर क्लिक करें। Mouse18 या Rat20 के लिए डिफ़ॉल्ट सेटिंग्स का चयन करें।
    8. परीक्षण के तहत, रिक्तीकरण टैब पर क्लिक करें। ट्रैकिंग बॉक्स पर रिक्त की जाँच करें, जो माउस के राइट-क्लिक किए जाने पर ड्रम में कंप्यूटर स्क्रीन को पट्टियों / रिक्त को रोक देगा।
    9. परिणाम टैब पर क्लिक करें, जहां परीक्षण के परिणाम प्रदर्शित किए जाएंगे।
  2. स्थानिक आवृत्ति का मूल्यांकन करें
    1. आभासी वास्तविकता कक्ष के केंद्र में परिपत्र मंच पर कृंतक रखें जिसमें चार कंप्यूटर मॉनिटर शामिल हैं जो ऊर्ध्वाधर साइन तरंग झंझरी दिखाते हैं जो 12 डिग्री / सेकंड (चित्रा 1 डी) के वेग पर कक्ष को घुमाते हैं।
    2. ध्यान दें कि कक्ष के शीर्ष पर स्थित वीडियो कैमरा कृंतक के व्यवहार को कंप्यूटर मॉनिटर पर लाइव प्रोजेक्ट कर रहा है।
    3. कृंतक के सिर द्वारा रिफ्लेक्सिव क्रियाओं की उपस्थिति या अनुपस्थिति की तलाश करें क्योंकि झंझरी दक्षिणावर्त या वामावर्त दिशा में चलती है। सुनिश्चित करें कि सचित्र सलाखों कार्यक्रम में दिखाई दे रहे हैं- ये झंझरी आंदोलन की दिशा दिखाएगा।
      1. झंझरी के रूप में एक ही दिशा में आगे बढ़ने के लिए कृंतक के सिर के लिए देखो। प्रतीक्षा करें जब तक कि एक चिकनी खोज न हो, सिर की गति के अनियमित फटने नहीं, इसे ट्रैकिंग के रूप में गिनने के लिए।
      2. उपयुक्त के रूप में हाँ या नहीं पर क्लिक करें। ध्यान दें कि SF 0.042 cyc / deg के साथ शुरू होगा और प्रत्येक हाँ के साथ समायोजित करेगा और आसान या अधिक कठिन बनने के लिए नहीं (चित्रा 1E)। रीसेट पर क्लिक करें यदि परीक्षण को हाँ और नहीं के आकस्मिक या गलत क्लिक करने के कारण रीसेट करने की आवश्यकता है।
    4. जैसा कि कृंतक का परीक्षण किया जाता है, कृंतक के सिर पर तैनात तारांकन चिह्न को रखना सुनिश्चित करें।
      नोट: इसके दो प्रभाव हैं: 1) यह सही स्थानिक आवृत्ति को बनाए रखता है। यदि तारांकन चिह्न कंधों के बीच स्थित है, उदाहरण के लिए, स्थानिक आवृत्ति कम होगी और सलाखों को देखना आसान होगा, जिसके परिणामस्वरूप एक गलत उच्च स्कोर होगा। 2) मामूली सिर आंदोलनों के साथ कृन्तकों के लिए, तारांकन चिह्न यह अनुमान लगाना आसान बनाता है कि सिर वास्तव में आगे बढ़ रहा है या नहीं।
    5. कृंतक की स्थानिक आवृत्ति तक पहुंचने पर सिस्टम को "पूर्ण" कहने के लिए देखें। ध्यान दें कि हाँ और नहीं बटन अब क्लिक करने योग्य नहीं होंगे.
    6. परिणाम टैब पर क्लिक करें, जो बाईं आंख, दाईं आंख और संयुक्त आंखों के लिए स्थानिक आवृत्ति प्रदर्शित करेगा।
      नोट: कभी-कभी सॉफ़्टवेयर को इस तरह से सेट किया जाता है कि परिणाम फ़्लिप किए जाते हैं, यानी, दाईं आंख को बाईं आंख के रूप में रिपोर्ट किया जाता है और बाईं आंख को दाईं आंख के रूप में रिपोर्ट किया जाता है। यह कृन्तकों का आकलन करते समय खोजा गया था जिसमें ग्लूकोमा मॉडल में केवल एक आंख थी।
  3. इसके विपरीत संवेदनशीलता का मूल्यांकन करें
    नोट: कंट्रास्ट संवेदनशीलता परीक्षण स्थानिक आवृत्ति माप चरण के तुरंत बाद या उसी दिन या एक अलग दिन पर अपने दम पर किया जा सकता है यदि कृंतक स्थानिक आवृत्ति परीक्षण के बाद थका हुआ दिखाई देता है (यदि केवल विपरीत संवेदनशीलता का परीक्षण करने पर चरण 1-2.2 का पालन करें)।
    1. परीक्षण टैब पर क्लिक करें और फिर साइकोफिजिक्स टैब पर क्लिक करें। थ्रेशोल्ड के अंतर्गत, कंट्रास्ट संवेदनशीलता को मापने के लिए कंट्रास्ट (एकल) का चयन करें.
    2. इसके अलावा एक सीढ़ी प्रतिमान का उपयोग करते हुए, कंट्रास्ट संवेदनशीलता (सीएस) वक्र के शिखर पर एसएफ स्थिरांक के साथ झंझरी शुरू करें। ऐसा करने के लिए, उत्तेजना टैब पर क्लिक करें और फिर झंझरी टैब पर। स्थानिक आवृत्ति बॉक्स में, चूहों के लिए 0.064 और चूहों के लिए 0.103 लिखें ।
    3. 100% पर इसके विपरीत शुरू करें और स्थानिक आवृत्ति परीक्षण के दौरान देखे गए समान रिफ्लेक्टिव हेड आंदोलनों की तलाश करें। ध्यान दें कि परीक्षण की प्रगति के रूप में इसके विपरीत कम हो जाएगा जब तक कि कृंतक के पास उत्तेजना के जवाब में रिफ्लेक्सिव सिर आंदोलनों नहीं होता है (चित्रा 1 ई)।
    4. "हो गया" कहने के लिए सिस्टम के लिए देखो और हाँ और नहीं बटन अब क्लिक करने योग्य नहीं होने के लिए एक बार कृंतक अब दृश्य उत्तेजना का जवाब नहीं देता है और इसके विपरीत संवेदनशीलता सीमा तक पहुंच गया है। परिणाम टैब पर क्लिक करें, जहां बाईं आंख, दाईं आंख और संयुक्त आंखों के लिए विपरीत संवेदनशीलता सूचीबद्ध की जाएगी।
  4. परीक्षण के बाद का विश्लेषण करें
    1. मधुमेह रेटिनोपैथी अध्ययनों के लिए, जहां दोनों आंखों में समान घाटे की उम्मीद है, विश्लेषण के लिए संयुक्त स्कोर (दाएं और बाएं आंखों का औसत) का उपयोग करें। उन मॉडलों के लिए जो आंखों को विभेदक क्षति (यानी, ब्लास्ट इंजरी या ग्लूकोमा) का कारण बनते हैं, बाएं और दाएं आंखों के डेटा को अलग-अलग रखें।
    2. स्थानिक आवृत्ति के लिए, विश्लेषण के लिए कच्चे स्कोर ( परिणाम टैब से डेटा) का उपयोग करें और समूह (यानी, मधुमेह, नियंत्रण, आदि) द्वारा इन स्कोर को एक साथ औसत करें।
    3. कंट्रास्ट संवेदनशीलता के लिए, स्क्रीन की चमक के पिछले माप से मिशेलसन कंट्रास्ट द्वारा रिपोर्ट की गई विपरीत संवेदनशीलता की गणना करने के लिए कच्चे मान का उपयोग करें।

2. वाई भूलभुलैया

  1. परीक्षण के लिए कृन्तकों को तैयार करें
    1. परीक्षण से पहले 30 मिनट के लिए कमरे में कृन्तकों को अनुकूलित करें।
      नोट: शोधकर्ता रोशनी के साथ कमरे में रह सकता है लेकिन इस समय के दौरान चुप रहना चाहिए।
    2. जानवरों के लिए सुरक्षित समाधान को साफ करने के साथ वाई-भूलभुलैया को साफ करें और कागज के तौलिए के साथ सभी सैनिटाइजिंग समाधान को पोंछ दें। सुनिश्चित करें कि भूलभुलैया सूखी है।
  2. Y-भूलभुलैया का संचालन करें
    1. Y-भूलभुलैया की प्रारंभिक भुजा को B के रूप में और अन्य 2 भुजाओं को A और C (चित्रा 2A) के रूप में लेबल करें। वाई-भूलभुलैया के केंद्र के पास शोधकर्ता (हाथ बी) के निकटतम हाथ में एक कृंतक रखें। एक बार कृंतक रखा गया है, टाइमर शुरू ( भूलभुलैया और सामग्री की तालिका में टाइमर पर विवरण).
      1. प्रत्येक कृंतक को 8 मिनट के लिए वाई-भूलभुलैया का पता लगाने की अनुमति दें। इस समय के दौरान रिकॉर्डिंग लें और किसी भी अवलोकन पर ध्यान दें। भूलभुलैया को दृष्टि में रखते हुए उससे कई फीट दूर बैठें और कोई भी शोर करने से बचें।
      2. शुरुआती स्थान को ए के रूप में रिकॉर्ड करें, और हर बार जब कृंतक एक नई बांह में प्रवेश करता है, तो कृंतक के नए स्थान को रिकॉर्ड करें (चित्रा 2 बी)। कृंतक के सभी चार अंगों के रूप में एक प्रविष्टि को परिभाषित करें जो हथियारों में से एक में है।
      3. कृन्तकों को छिपाने और भूलभुलैया के एक हाथ में स्थिर रहने के लिए देखें। यदि कृंतक 60 सेकंड से अधिक समय तक एक ही स्थान पर रहता है और अन्वेषणात्मक व्यवहार दिखाने के लिए प्रकट नहीं होता है, तो कृंतक को वाई-भूलभुलैया के केंद्र की ओर ले जाएं, और परीक्षण जारी रखें।
    2. प्रत्येक कृंतक के बाद, किसी भी मल को हटा दें और समाधान को सैनिटाइज करने के साथ भूलभुलैया को साफ करें।
      1. सुनिश्चित करें कि सभी सैनिटाइजिंग समाधान को कागज के तौलिए के साथ मिटा दिया जाता है और भूलभुलैया में अगले कृंतक को रखने से पहले भूलभुलैया पूरी तरह से सूखी होती है।
  3. सहज परिवर्तन और अन्वेषणात्मक व्यवहार की गणना करें
    1. 8 मिनट के दौरान की गई प्रविष्टियों की कुल संख्या के रूप में अन्वेषणात्मक व्यवहार की गणना करें।
    2. सहज परिवर्तन द्वारा मापा के रूप में स्थानिक अनुभूति की गणना करें:
      सफल परिवर्तनों की संख्या / (प्रविष्टियों की कुल संख्या - 2)
      1. एक सफल परिवर्तन को परिभाषित करें क्योंकि कृंतक अनुक्रमिक रूप से तीन अलग-अलग स्थानों में चलता है (उदाहरण: ABC, CAB, BCA, आदि)। प्रत्येक सफल परिवर्तन नोट करें (चित्रा 2B)।
      2. यदि आंदोलनों को ACABCABABCABC के रूप में दर्ज किया गया था, तो सहज परिवर्तन की गणना करते समय दो प्रारंभिक शुरुआती स्थानों की उपेक्षा करें (जैसे कि हर में 11 आंदोलन हैं)। सटीक आंदोलनों की संख्या की गणना करें (सटीक आंदोलनों = 8)। प्रतिशत सटीकता की गणना इस प्रकार करें: 8/(13 - 2) = 72.7%।

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Representative Results

ओएमआर को सफल माना जाता है यदि स्थानिक आवृत्ति और इसके विपरीत संवेदनशीलता थ्रेसहोल्ड को एक कृंतक से प्राप्त किया जा सकता है। यहां, स्थानिक आवृत्ति का आकलन करने के लिए ओएमआर का उपयोग भोले नियंत्रण ब्राउन-नॉर्वे और लॉन्ग-इवांस चूहों में सचित्र है, दोनों युवा (3-6 महीने) और वृद्ध (9-12 महीने)। ब्राउन-नॉर्वे चूहे आमतौर पर लॉन्ग-इवांस चूहों की तुलना में एक उच्च बेसलाइन स्थानिक आवृत्ति दिखाते हैं। इसके अतिरिक्त, स्थानिक आवृत्ति पर एक उम्र बढ़ने का प्रभाव लॉन्ग-इवांस चूहों (चित्रा 3 ए) में देखा गया था। डेटा का विश्लेषण एक-तरफ़ा एनोवा का उपयोग करके किया गया था, जिसके बाद होल्म्स-सिदक पोस्ट-हॉक तुलना की गई थी क्योंकि युवा और वृद्ध परिणाम विभिन्न समूहों से आए थे।

इसके विपरीत संवेदनशीलता का आकलन करने के लिए ओएमआर का उपयोग टाइप I मधुमेह के एसटीजेड मॉडल में सचित्र है जिसे व्यायाम हस्तक्षेप उपचार प्राप्त हुआ है। लॉन्ग-इवांस चूहों को चार समूहों में से एक को सौंपा गया था: नियंत्रण, नियंत्रण + सक्रिय, मधुमेह और मधुमेह + सक्रिय। मधुमेह चूहों को अग्नाशयी बीटा कोशिकाओं को नुकसान पहुंचाने और हाइपरग्लाइसीमिया को प्रेरित करने के लिए टॉक्सिन एसटीजेड के अंतःशिरा इंजेक्शन दिए गए थे। सक्रिय चूहों को ट्रेडमिल व्यायाम के 30 मिनट, सप्ताह में 5 दिन प्राप्त हुए। निष्क्रिय चूहों के पास एक बंद ट्रेडमिल था। मधुमेह चूहों में इसके विपरीत संवेदनशीलता (चित्रा 3 बी) में महत्वपूर्ण कमी देखी गई थी। व्यायाम उपचार ने इन घाटे को कम कर दिया (चित्रा 3 बी)। इन परिणामों से पता चलता है कि ओएमआर समय के साथ रेटिना घाटे का पता लगाने और ट्रैक करने और रेटिना रोग 22 पर उपचार और हस्तक्षेप के प्रभावों का आकलन करने के लिए दोनों के लिए उपयोगी है। डेटा का विश्लेषण दो-तरफ़ा दोहराए गए उपायों एनोवा का उपयोग करके किया गया था, जिसके बाद होल्म्स-सिदक पोस्ट-हॉक तुलना की गई थी। ध्यान दें कि परिणामों को नियंत्रित करने के लिए सामान्यीकृत डेटा के रूप में प्रस्तुत किया जा सकता है (चित्रा 3 बी) या कच्चे मूल्यों के रूप में (चित्रा 3 ए; स्थानिक आवृत्ति के लिए: चक्र / डिग्री या सी / डी में; विपरीत संवेदनशीलता के लिए: मनमाने ढंग से इकाइयां या एयू)। आमतौर पर, चोट की गंभीरता के आधार पर 6-10 जानवरों को ओएमआर के साथ एक महत्वपूर्ण अंतर खोजने की आवश्यकता होती है।

वाई-भूलभुलैया को सफल माना जाता है यदि कृंतक 8 मिनट के भीतर भूलभुलैया के कम से कम 5 हथियारों में प्रवेश करता है। यहां, संज्ञानात्मक कार्य और अन्वेषणात्मक व्यवहार का आकलन करने के लिए वाई-भूलभुलैया की क्षमता को गोटो-काकिजाकी चूहे में चित्रित किया गया है, जो टाइप II मधुमेह का एक पॉलीजेनिक, गैर-मोटापे से ग्रस्त मॉडल है जो 2-3 सप्ताह की उम्र में शुरू होने वाले मध्यम हाइपरग्लाइसेमिया विकसित करता है और इंसुलिन पूरकता की आवश्यकता नहीं होती है। स्थानिक अनुभूति में महत्वपूर्ण घाटे, जैसा कि सहज परिवर्तन (चित्रा 4 ए) द्वारा मापा जाता है, और अन्वेषणात्मक व्यवहार, जैसा कि प्रविष्टियों की संख्या (चित्रा 4 बी) द्वारा मापा जाता है, 7 सप्ताह की उम्र में शुरू होने वाले विस्टार नियंत्रणों की तुलना में गोटो-काकीजाकी चूहों में देखा गया था। नियंत्रण चूहों को 4 से 8 सप्ताह तक अन्वेषणात्मक व्यवहार में कमी दिखाई देती है। यह प्रवृत्ति दीर्घकालिक अध्ययनों (8+ महीने की उम्र) में भी देखी जाती है। आंदोलन में कमी बार-बार भूलभुलैया जोखिम के साथ नवीनता की कमी या उम्र के साथ एक सामान्य कमी आंदोलन के कारण हो सकती है। नियंत्रण चूहों को 4 से 8 सप्ताह तक स्थानिक अनुभूति में वृद्धि दिखाने के लिए दिखाई देते हैं। यह प्रवृत्ति दीर्घकालिक अध्ययनों में नहीं देखी जाती है जिसमें जानवरों को साप्ताहिक के बजाय मासिक रूप से चलाया जाता है (वास्तव में, उम्र बढ़ने के साथ गिरावट अक्सर देखी जाती है), और इस प्रकार, स्थानिक अनुभूति में यह वृद्धि सप्ताह में एक बार भूलभुलैया चलाने के सीखने के प्रभाव के कारण हो सकती है। डेटा का विश्लेषण दो-तरफ़ा दोहराए गए उपायों एनोवा का उपयोग करके किया गया था, जिसके बाद होल्म्स-सिदक पोस्ट-हॉक तुलना की गई थी। चोट की गंभीरता के आधार पर कम से कम 10 जानवरों को आमतौर पर वाई-भूलभुलैया के साथ एक महत्वपूर्ण अंतर खोजने की आवश्यकता होती है।

इस प्रोटोकॉल ने टाइप I और टाइप II मधुमेह के मॉडल में दृश्य फ़ंक्शन और संज्ञानात्मक फ़ंक्शन डेटा उत्पन्न किया। व्यक्तिगत जानवरों के लिए स्कोर को एक साथ औसत किया गया था और मधुमेह की प्रगति में उपचार समूहों के बीच महत्वपूर्ण अंतर का पता लगाने के लिए उपयोग किया जाता था। मधुमेह जैसे प्रणालीगत रोगों के मॉडल में समय के साथ रेटिना और संज्ञानात्मक दोनों आकलन करना समय के साथ घाटे की अस्थायी उपस्थिति की निगरानी के लिए अनुमति देता है। उदाहरण के लिए, गोटो-काकीजाकी मॉडल में, रेटिना फ़ंक्शन घाटे को संज्ञानात्मक और अन्वेषणात्मक व्यवहार घाटे से पहले दिखाया गया था23 (चित्रा 5)।

Figure 1
चित्रा 1: ओएमआर उपकरण का सेटअप। (ए) माउस, चूहे, और बड़े या बिगड़ा हुआ चूहा प्लेटफार्मों की तस्वीर। (बी) परीक्षण के दौरान कंप्यूटर स्क्रीन का चित्र। (सी) परीक्षण के दौरान बटन का पैनल। (घ) कक्ष में मंच पर चूहे की योजनाबद्ध। (ई) बढ़ती स्थानिक आवृत्ति और इसके विपरीत संवेदनशीलता को दर्शाने वाले उदाहरण ग्रेडिएंट। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 2
चित्रा 2: वाई-भूलभुलैया उपकरण का सेटअप। (ए) लेबल किए गए हथियारों के साथ वाई-भूलभुलैया की तस्वीर। (बी) वाई-भूलभुलैया रिकॉर्डिंग के उदाहरण के साथ एक प्रयोगशाला नोटबुक का चित्र। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 3
चित्रा 3: दृश्य फ़ंक्शन को ट्रैक करने के लिए ओएमआर का उपयोग करना। (ए) युवा (एन = 11) और वृद्ध (एन = 15) ब्राउन-नॉर्वे (बीएन) और युवा (एन = 20) और वृद्ध (एन = 13) लॉन्ग-इवांस (एलई) चूहों के लिए स्थानिक आवृत्ति थ्रेसहोल्ड। यह आंकड़ा Feola et al., 201921 से ब्राउन-नॉर्वे डेटा प्रस्तुत करता है। (बी) समय के साथ कम रेटिना फ़ंक्शन और टाइप I मधुमेह के एसटीजेड चूहा मॉडल में व्यायाम के सुरक्षात्मक प्रभावों को ट्रैक करने के लिए ओएमआर का उपयोग करना। निष्क्रिय मधुमेह चूहों बनाम सक्रिय मधुमेह चूहों और नियंत्रण चूहों के लिए इसके विपरीत संवेदनशीलता थ्रेसहोल्ड। गहरे भूरे रंग के तारांकन दोनों नियंत्रण समूहों और दोनों मधुमेह समूहों के बीच अंतर का प्रतिनिधित्व करते हैं। नारंगी तारांकन निष्क्रिय मधुमेह चूहों और सक्रिय मधुमेह चूहों के बीच अंतर का प्रतिनिधित्व करते हैं। यह आंकड़ा एलन एट अल से चूहों के सबसेट से डेटा प्रस्तुत करता है, 201822। मतलब ± SEM. ** पी < 0.01, *** पी < 0.001. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 4
चित्रा 4: Wistar नियंत्रण के साथ तुलना में टाइप II मधुमेह के गोटो-Kakizaki मॉडल में समय के साथ संज्ञानात्मक कार्य और अन्वेषणात्मक व्यवहार को ट्रैक करने के लिए वाई-भूलभुलैया का उपयोग करना। (ए) गोटो-काकीजाकी (मधुमेह) और विस्टार (नियंत्रण) चूहों के लिए 4 से 8 सप्ताह की उम्र तक संज्ञानात्मक कार्य (सहज परिवर्तन)। (बी) 4 से 8 सप्ताह की उम्र तक अन्वेषणात्मक व्यवहार (प्रविष्टियों की संख्या)। मतलब ± SEM. ** पी < 0.01, *** पी < 0.001. तारांकन प्रत्येक टाइमपॉइंट पर गोटो-काकीजाकी और विस्तार चूहों के बीच अंतर का प्रतिनिधित्व करते हैं। चूहों का केवल एक समूह 4 सप्ताह से 8 सप्ताह तक चलाया गया था (जीके: एन = 7; Wistar: n = 10). अन्य सभी समूहों को 5 सप्ताह से 8 सप्ताह तक चलाया गया था (जीके: एन = 22; Wistar: n = 23) 29 (GK) और 33 (Wistar) के कुल n के लिए सप्ताह 5 से 8 पर। इस आंकड़े को एलन एट अल. 201923 से संशोधित किया गया है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 5
चित्रा 5: टाइप II मधुमेह के गोटो-काकीजाकी मॉडल में कार्यात्मक परिवर्तनों की समयरेखा। हाइपरग्लाइसीमिया की उपस्थिति के बाद, गोटो-काकिजाकी चूहे में देखे गए पहले परिवर्तन रेटिना फ़ंक्शन में थे, जैसा कि इलेक्ट्रोरेटिनोग्राम (ईआरजी) द्वारा मापा गया था, जो 4 सप्ताह की उम्र में दिखाई देता था। संज्ञानात्मक और अन्वेषणात्मक व्यवहार परिवर्तन 6 सप्ताह की उम्र के बाद दिखाई दिए। इस आंकड़े को एलन एट अल. 201923 से संशोधित किया गया है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

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Discussion

ओएमआर और वाई-भूलभुलैया समय के साथ कृन्तकों में दृश्य समारोह और संज्ञानात्मक कार्य घाटे के गैर-इनवेसिव मूल्यांकन के लिए अनुमति देते हैं। इस प्रोटोकॉल में, ओएमआर और वाई-भूलभुलैया को मधुमेह के कृंतक मॉडल में दृश्य और संज्ञानात्मक घाटे को ट्रैक करने के लिए प्रदर्शित किया गया था।

प्रोटोकॉल में महत्वपूर्ण कदम

The OMR

दृश्य फ़ंक्शन का आकलन करने के लिए ओएमआर करते समय विचार करने के लिए कुछ महत्वपूर्ण बिंदुओं का उपयोग किए जाने वाले परीक्षण पैरामीटर, प्रयोगात्मक डिजाइन और परीक्षण का समय, और माप करने वाले शोधकर्ता का अनुभव है। प्रोटोकॉल में अधिक महत्वपूर्ण चरणों में से एक यह सुनिश्चित करना है कि पैरामीटर ठीक से सेट किए गए हैं। इसके अतिरिक्त, सेटअप के हिस्से के रूप में, ओएमआर चैंबर को प्रत्येक कृंतक से पहले और बाद में समाधान या किसी अन्य अनुमोदित कीटाणुनाशक के साथ साफ किया जाना चाहिए। यह भी महत्वपूर्ण है कि उपायों को करने वाले शोधकर्ता को प्रशिक्षित किया गया है और उपायों को करने में अनुभव किया गया है। सबसे अच्छे परिणाम तब देखे जाते हैं जब कृन्तकों को प्रयोग शुरू करने से पहले 30 मिनट के लिए अपने पिंजरों में छोड़कर शांत और कमरे में समायोजित किया जाता है। बेसलाइन स्थानिक आवृत्ति और इसके विपरीत संवेदनशीलता को निर्धारित करना भी महत्वपूर्ण है जब भी एक नए तनाव के साथ काम शुरू होता है और यह ध्यान रखना कि सभी उपभेद एक ही बेसलाइन स्तर प्रदर्शित नहीं करेंगे। ब्राउन-नॉर्वे चूहों में लॉन्ग-इवांस चूहों की तुलना में अधिक बेसलाइन स्थानिक आवृत्ति होती है। इस बीच, अल्बिनो चूहों के कुछ उपभेदों ने स्थानिक आवृत्ति 24 से समझौता किया है, जबकि अल्बिनो चूहों के अन्य उपभेदों ने ट्रैकिंग व्यवहार को बिल्कुल भी प्रदर्शित नहीं किया है। ओएमआर पर अल्बिनो जानवरों की सीमित प्रतिक्रिया में कई कारक योगदान कर सकते हैं: ऑप्टिक तंत्रिका तंतुओं के विभेदक डिकसेशन के कारण परेशान दूरबीन, आंख के पीछे मेलेनिन की कमी, और दोहरे ऑप्सिन शंकु का बड़ा अनुपात। भले ही, अल्बिनो चूहे ओएमआर परीक्षण के लिए उपयुक्त विषय नहीं हो सकते हैं क्योंकि उनका प्रदर्शन पता लगाने की सीमा के बहुत करीब हो सकता है।

Y-भूलभुलैया

वाई-भूलभुलैया प्रदर्शन के एक महत्वपूर्ण घटक में रिकॉर्डिंग अवधि के दौरान गड़बड़ी को कम करना शामिल है। भूलभुलैया में कृंतक का प्रारंभिक प्लेसमेंट केवल कृंतक को 30 मिनट के लिए कमरे में acclimate करने की अनुमति देने के बाद किया जाना चाहिए। यह कृंतक को नए वातावरण में समायोजित करने की अनुमति देता है और कृंतक के सामान्य व्यवहार को प्रभावित करने से किसी भी भ्रमित करने वाले कारकों को रोकता है। प्रत्येक परीक्षण के दौरान गड़बड़ी को कम करना बहुत महत्वपूर्ण है। इसमें जोर से शोर से बचना और यह सुनिश्चित करना शामिल है कि शोधकर्ता कृंतक की दृष्टि से बाहर है। ये विकर्षण कृंतक को तनाव का कारण बन सकते हैं। यह भी ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि कमरे की दीवारों को तटस्थ रंग के साथ जितना संभव हो उतना नंगे रहना चाहिए। दीवारों या पोस्टरों पर कोई भी उज्ज्वल रंग कृंतक को विचलित कर सकता है और उनके अन्वेषणात्मक व्यवहार पैटर्न को प्रभावित कर सकता है।

विधि की सीमाएँ और संशोधन और विधि की समस्या निवारण

The OMR

ओएमआर की एक संभावित सीमा यह है कि यह प्रयोगकर्ता पूर्वाग्रह से प्रभावित हो सकता है, और ओएमआर स्कोरिंग व्यक्तिपरक होने के बाद से विभिन्न प्रयोगकर्ताओं के पास थोड़ा अलग परिणाम हो सकते हैं। एक सिर आंदोलन को याद करना आसान हो सकता है जो बहुत सूक्ष्म है या खोजपूर्ण व्यवहार को सिर के आंदोलन के रूप में वर्गीकृत करता है। क्योंकि पूर्वाग्रह ओएमआर परिणामों को प्रभावित कर सकता है, यह सबसे अच्छा है यदि प्रयोगकर्ता को उपचार समूह और अध्ययन डिजाइन के लिए नकाबपोश किया जाता है जब संभव हो। एक स्वचालित ओएमआर का विकास या दो परीक्षकों के परिणामों की तुलना करने से प्रयोगकर्ता पूर्वाग्रह को कम करने में भी मदद मिल सकती है।

एक सामान्य समस्या जो ओएमआर परीक्षण के दौरान हो सकती है, वह तब होती है जब कृंतक बार-बार प्लेटफ़ॉर्म से कूदता है, जिससे दृश्य थ्रेशोल्ड प्राप्त करना मुश्किल हो जाता है। यदि ऐसा होता है, तो इस पर ध्यान दें और धीरे से चूहे को प्लेटफ़ॉर्म पर वापस रखें; यह भी अगले दिन फिर से चूहे को मापने के लिए आवश्यक हो सकता है। इसके अतिरिक्त, जिन चूहों को पहले कभी नहीं मापा गया है, वे ओएमआर में रखे जाने पर अन्वेषणात्मक व्यवहार में संलग्न हो सकते हैं। यदि यह एक समस्या है, तो पहले माप के एक सप्ताह या उसके बाद एक अतिरिक्त बेसलाइन माप होने से सटीकता में सुधार करने में मदद मिल सकती है। इन व्यवहारों की अत्यधिक मात्रा के साथ परीक्षणों को छोड़ दिया जाना चाहिए।

उम्र या घ्राण संकेत जैसे अन्य कारक भी अवांछित गतिविधि में योगदान कर सकते हैं। इसलिए, चूहों में दृश्य प्रणाली के विकास की समयरेखा के अनुसार प्रयोगों को डिजाइन करना और प्रत्येक कृंतक का परीक्षण करने से पहले और बाद में प्लेटफ़ॉर्म और कक्ष को अच्छी तरह से साफ करना महत्वपूर्ण है। ओएमआर माप किए जाने के दिन के समय पर भी विचार किया जाना चाहिए, क्योंकि पिछले अध्ययनों से पता चला है कि स्थानिक आवृत्ति 25 में सर्कैडियन लय हैं। दोपहर से पहले चूहों को चलाना उनके ध्यान के लिए सबसे अच्छा प्रतीत होता है (राचेल एलन की प्रयोगशाला-व्यक्तिगत टिप्पणियां)। यदि चूहे बहुत विचलित हो जाते हैं, तो यह ओएमआर के बाहर धीरे से टैप करने में मदद कर सकता है।

जिस गति से परीक्षण किया जाता है, वह परिणामों को भी प्रभावित कर सकता है। उपाय 30 मिनट के बाद कम सटीक हो सकते हैं या तो यदि कृन्तक उत्तेजना में रुचि खो देते हैं। इसलिए, अधिक सटीक परिणाम प्राप्त किए जा सकते हैं जब माप लगभग ≤20 मिनट में लिए जाते हैं। एक एकल परीक्षण की अवधि (या तो एसएफ या सीएस के लिए) एक विशेषज्ञ के लिए 5-10 मिनट और एक शुरुआत के लिए 30 मिनट है। यदि एक कृंतक थोड़ा आंदोलन दिखा रहा है, तो अपना अधिकांश समय सौंदर्य में बिता रहा है, या अन्यथा सलाखों की दिशा में नहीं देख रहा है, तो यह थका हुआ हो सकता है। कृंतक को एक अलग दिन पर फिर से चलाया जा सकता है। इसके अतिरिक्त, एसएफ और सीएस परीक्षण अलग-अलग दिनों में किया जा सकता है, विशेष रूप से नए परीक्षकों के लिए जो धीमे हो सकते हैं। जिस आवृत्ति के साथ परीक्षण किया जाता है, वह परिणामों को भी प्रभावित कर सकता है- इसे साप्ताहिक या हर दूसरे सप्ताह करने से जानवरों को परीक्षण के लिए अनुकूलित रहने में मदद मिलती है, लेकिन इसे हर दिन या हर दूसरे दिन करने से हाइपरएक्यूटी 26 हो सकती है। हम प्रति दिन एक से अधिक परीक्षण नहीं चलाते हैं, हालांकि हम अक्सर एक ही दिन या यहां तक कि एक ही बैठक में एसएफ और सीएस दोनों चलाते हैं। चूहों के एक समूह को चलाने के लिए संचयी दैनिक समय (एन = 10) एक विशेषज्ञ के लिए 2 घंटे है।

ओएमआर प्रत्येक आंख को स्वतंत्र रूप से मापता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रत्येक आंख के लिए अलग-अलग दृश्य स्कोर होता है। डॉडरामस के मॉरिसन और माइक्रोबीड मॉडल में और ऑप्टिक तंत्रिका क्रश मॉडल में, हमारी प्रयोगशाला ने क्षतिग्रस्त आंखों का कोई प्रभाव नहीं देखा है27। एक विस्फोट मॉडल में, एक आंख पर निर्देशित विस्फोट के साथ, contralateral आंख ने नुकसान दिखाया, लेकिन यह आंशिक विस्फोट प्रभाव 28 के कारण भी हो सकता है। नियंत्रण चूहों में, दक्षिणावर्त या वामावर्त दिशाओं के बीच परिणामों में कोई अंतर नहीं होना चाहिए, लेकिन कुछ कृन्तकों में पूर्वाग्रह हो सकता है; इस प्रकार, दिशाओं को वैकल्पिक करना सबसे अच्छा होगा29, यदि ओएमआर सिस्टम स्वचालित रूप से वैकल्पिक नहीं होता है।

रोग मॉडल के आधार पर, दृश्य समारोह में उपचार समूह अंतर उपयोग किए गए मापदंडों के आधार पर भिन्न हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, विपरीत संवेदनशीलता का परीक्षण करते समय, यदि स्थानिक आवृत्ति को एक स्तर पर सेट किया जाता है जो सामान्य स्थानिक आवृत्ति सीमा से ऊपर है और हल करना मुश्किल है, तो समूहों के बीच विपरीत संवेदनशीलता में अंतर छोटा होगा। हालांकि, यदि स्थानिक आवृत्ति को एक स्तर पर सेट किया जाता है जो आमतौर पर चूहों को देखने के लिए आसान होता है, तो समूहों के बीच विपरीत संवेदनशीलता में अंतर बड़ा होगा30। इसलिए, ओएमआर करने के लिए पैरामीटर सेट करते समय अध्ययन डिजाइन और कृन्तकों की सामान्य स्थानिक आवृत्ति थ्रेसहोल्ड पर विचार करना महत्वपूर्ण है।

Y-भूलभुलैया

यदि कोई जानवर डरता है, तो यह भूलभुलैया के एक कोने में जम सकता है। इसके अतिरिक्त, यदि कमरे के बाहर एक जोर से शोर होता है, तो एक जानवर डर सकता है और भूलभुलैया में स्थानांतरित नहीं हो सकता है। इन मुद्दों के लिए खाते में, शोधकर्ता पहले कमरे में चूहों को acclimate कर सकते हैं, एक जमे हुए जानवर को एक विकल्प बिंदु पर ले जा सकते हैं, एक अलग दिन पर एक जानवर को फिर से चला सकते हैं, या लाल रोशनी में जानवरों को चला सकते हैं, जो उन्हें कम परेशान करने के लिए माना जाता है क्योंकि वे आमतौर पर अंधेरे में सक्रिय होते हैं (Rachael Allen's Lab-personal communication)। सर्कैडियन लय के कारण पूरे दिन गतिविधि के स्तर में परिवर्तन के लिए प्रत्येक दिन एक ही समय में वाई-भूलभुलैया चलाने की भी सिफारिश की जाती है। हम आमतौर पर दोपहर से पहले चूहों को चलाते हैं (राचेल एलन की लैब-व्यक्तिगत टिप्पणियां)। एक एकल परीक्षण की अवधि 8 मिनट (10 मिनट, सफाई के साथ) है। हम प्रति दिन एक से अधिक परीक्षण कभी नहीं चलाते हैं। यदि एक अतिरिक्त परीक्षण की आवश्यकता होती है, तो परीक्षण दूसरे दिन किया जाता है। चूहों के एक समूह को चलाने के लिए संचयी दैनिक समय (एन = 10) 2-3 घंटे है। स्थानिक परिवर्तन में उम्र से संबंधित कमी 9-12 महीने की उम्र में चूहों में और 12 महीने की उम्र में खोजपूर्ण व्यवहार में देखी गई थी28।

जबकि मधुमेह के कृन्तकों में अन्वेषणात्मक व्यवहार और स्थानिक अनुभूति दोनों में कमी आती है, दोनों कसकर सहसंबद्ध प्रतीत नहीं होते हैं, और इस प्रकार, हम वाई-भूलभुलैया परीक्षण से पहले लोकोमोटर गतिविधि का स्वतंत्र रूप से मूल्यांकन नहीं करते हैं।

मौजूदा/वैकल्पिक विधियों के संबंध में विधि का महत्व

The OMR

दृश्य समारोह परीक्षण के अन्य तरीके, जैसे ऑप्टोकाइनेटिक ट्रैकिंग, जानवर के सिर को जगह में ठीक करने और आंखों के आंदोलनों को ट्रैक करने पर निर्भर करते हैं। अनियंत्रित ऑप्टोमोटर प्रतिक्रिया (ओएमआर) परीक्षण अनुदैर्ध्य, गैर-आक्रामक, और कृन्तकों में दृश्य समारोह के विश्वसनीय माप के लिए अनुमति देता है। इस प्रोटोकॉल में, यह वर्णन किया गया था कि ओएमआर का उपयोग प्रत्येक आंख के लिए स्थानिक आवृत्ति और विपरीत संवेदनशीलता थ्रेसहोल्ड दोनों को मापने के लिए कैसे किया जा सकता है। यह विधि मधुमेह जैसी बीमारियों में प्रारंभिक चरण के न्यूरोनल डिसफंक्शन का पता लगाने के लिए बहुत उपयोगी हो सकती है। अन्य परीक्षणों जैसे कि दृश्य जल कार्य का उपयोग स्थानिक आवृत्ति को मापने के लिए भी किया जा सकता है31, लेकिन चूंकि इसमें संशोधित वाई-भूलभुलैया में ढाल की ओर तैरने के लिए कृन्तकों को प्रशिक्षण देना शामिल है, इसलिए कार्य समय लेने वाला है और इसमें बहुत सारे प्रशिक्षण शामिल हैं। इसके अलावा, ओएमआर स्वतंत्र रूप से प्रत्येक आंख के लिए मूल्यों को मापता है, जो उन मॉडलों में उपयोगी है जहां चोट एक आंख पर निर्देशित होती है और दूसरी आंख एक contralateral नियंत्रण (उदाहरण के लिए, कई डॉडरामस मॉडल) के रूप में कार्य करती है। इसके अतिरिक्त, ओएमआर एक संवेदनशील मूल्यांकन है, जो मधुमेह के बाद 3-4 सप्ताह की शुरुआत में परिवर्तनों का पता लगाने में सक्षम है, जो अन्य दृश्य आकलनों की तुलना में जल्द ही है। Electrophysiological assays व्यवहार दृश्य परीक्षणों के लिए एक विकल्प हैं। Electroretinography (ERG) OMR की तुलना में अधिक उपलब्ध है और ERG wave32 के विभिन्न घटकों का उपयोग करके सटीक सेल प्रकारों में घाटे को निर्धारित कर सकता है (a- तरंगें फोटोरिसेप्टर सेल फ़ंक्शन का प्रतिनिधित्व करती हैं, b- तरंगें द्विध्रुवी सेल फ़ंक्शन का प्रतिनिधित्व करती हैं)। इस बीच, ओएमआर का उपयोग दृश्य समारोह में कमी को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है, मार्ग के साथ टूटने के सटीक बिंदु का खुलासा किए बिना। हालांकि, ओएमआर एआरजी की तुलना में डीआर का एक अधिक संवेदनशील उपाय है, ओएमआर घाटे के साथ आमतौर पर हाइपरग्लाइसीमिया के बाद 2-4 सप्ताह के बीच मनाया जाता है और एआरजी घाटे आमतौर पर कृन्तकों में हाइपरग्लाइसीमिया के बाद 4-8 सप्ताह देखे जाते हैं। गंभीर मधुमेह मोतियाबिंद ओएमआर को प्रभावित कर सकता है। हालांकि, कृन्तकों में मधुमेह मोतियाबिंद दिखाई देते हैं और / या संज्ञाहरण के तहत खराब हो जाते हैं, और इस प्रकार, एआरजी और ऑप्टिकल सुसंगतता टोमोग्राफी जैसे परीक्षण जिन्हें संज्ञाहरण की आवश्यकता होती है, वे अधिक बार प्रभावित होते हैं कि ओएमआर, जो जागने वाले जानवरों में किया जाता है।

Y-भूलभुलैया

वाई-भूलभुलैया मॉरिस पानी की भूलभुलैया की तरह स्थानिक अनुभूति पर निर्भर करता है, लेकिन जानवर को कार्य करने के लिए प्रेरित करने के लिए एक मजबूत नकारात्मक उत्तेजना (यानी, पानी) का उपयोग नहीं करता है। इस प्रकार, वाई-भूलभुलैया जानवरों के लिए कम तनावपूर्ण है और प्रदर्शन करना भी आसान है। हालांकि, यह संभव है कि वाई-भूलभुलैया मॉरिस पानी भूलभुलैया या बार्न्स भूलभुलैया के रूप में संवेदनशील नहीं हो सकती है। मॉरिस पानी भूलभुलैया के विपरीत, वाई-भूलभुलैया एक स्वचालित व्यवहार है और प्रशिक्षण की आवश्यकता नहीं है। इस प्रकार, वाई-भूलभुलैया के प्रदर्शन में शामिल समय का बोझ बहुत कम है।

निष्कर्ष और भविष्य के अनुप्रयोगों या विधि के निर्देश

The OMR

ओएमआर सिर आंदोलनों को ट्रैक करके कृन्तकों में दृश्य समारोह के माप लेने के लिए उपयोगी है। यह एक प्रभावी तरीका है, लेकिन ऐसे अपडेट और परिवर्धन हैं जो प्रोटोकॉल को बेहतर बनाने के लिए लगातार किए जाते हैं। कुछ उपन्यास विधियां कृंतक को अपने सिर को एक नकारात्मक ओएमआर संकेतक के रूप में रोकती हैं जो एक सकारात्मक संकेतक के रूप में सिर पर नज़र रखने के साथ संयुक्त होती हैं33। यह दृश्य फ़ंक्शन 34 के तेज और अधिक सटीक उपायों को सक्षम बनाता है। एक और तरीका है कि इस प्रक्रिया को संशोधित किया गया है एक ऐसी प्रणाली विकसित करना है जो मानव परीक्षकों 35 के परिणामस्वरूप होने वाली विसंगतियों को कम करने के लिए कृत्रिम मार्करों के बिना सिर को स्वचालित रूप से ट्रैक करेगी। 2016 तक, क्यूओएमआर नामक एक स्वचालित या मात्रात्मक ओएमआर प्रणाली अच्छी तरह से विकसित की गई है और व्यावसायिक रूप से उपलब्ध है। उपर्युक्त प्रोटोकॉल में, ओएमआर मधुमेह चूहों में स्थानिक आवृत्ति और इसके विपरीत संवेदनशीलता में घाटे का पता लगाने में सक्षम था, साथ ही साथ उपचार (व्यायाम) के साथ घाटे के खिलाफ सुरक्षा भी।

Y-भूलभुलैया

वाई-भूलभुलैया अन्वेषणात्मक व्यवहार और स्थानिक अनुभूति के बारे में जानकारी का खुलासा करती है और यहां 7 सप्ताह में मधुमेह कृन्तकों में व्यवहार संबंधी घाटे का पता लगाने के लिए उपयोग की जाती थी। संज्ञानात्मक कार्य का निरीक्षण करने के लिए अन्य परीक्षण मौजूद हैं (यानी, मॉरिस पानी की भूलभुलैया, बार्न्स भूलभुलैया, उपन्यास वस्तु मान्यता), और यह संभव है कि ये परीक्षण पहले संज्ञानात्मक गिरावट को प्रकट करने या अनुभूति के विभिन्न पहलुओं के बारे में जानकारी प्रदान करने में सक्षम हो सकते हैं। वाई-भूलभुलैया के लिए भविष्य की दिशाओं में हथियारों में से एक में एक उपन्यास वस्तु या खाद्य उत्तेजना रखना और कृंतक 36 के अन्वेषणात्मक पैटर्न का निरीक्षण करना शामिल है। इसकी एक भिन्नता में वाई-भूलभुलैया के हथियारों में से एक को अवरुद्ध करना शामिल है, जिससे कृंतक को दो शेष हथियारों का पता लगाने की अनुमति मिलती है, और फिर तीसरे हाथ तक पहुंच को फिर से खोलना और मूल्यांकन करना शामिल है कि कृंतक तीसरे उपन्यास हाथ में कितना समय बिताता है। एक और मूल्यवान सुधार जो वाई-भूलभुलैया के बारे में किया जा सकता है, वह अपने आंदोलनों को रिकॉर्ड करने के लिए कृन्तकों की स्वचालित ट्रैकिंग विकसित कर रहा है। यह कृन्तकों के आंदोलनों की मैनुअल रिकॉर्डिंग की आवश्यकता को समाप्त कर देगा और सहज परिवर्तनों की गणना को अधिक सटीक और कुशल बना देगा।

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Disclosures

लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है।

Acknowledgments

इस काम को दिग्गजों के मामलों के पुनर्वास आर एंड डी सेवा कैरियर विकास पुरस्कार (सीडीए -1, आरएक्स002111) विभाग द्वारा समर्थित किया गया था; सीडीए -2; आरएक्स002928) आरएसए और (सीडीए -2, आरएक्स002342) एजेएफ और नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ (एनआईएच-एनआईसीएचडी एफ 31 एचडी097918 से डीएसीटी और एनआईएच-एनआईईएचएस टी 32 ईएस012870 से डीएसीटी) और एनईआई कोर ग्रांट पी 30EY006360 के लिए।

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

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व्यवहार मुद्दा 164 मधुमेह रेटिनोपैथी रेटिना वाई-भूलभुलैया ऑप्टोमोटर प्रतिक्रिया अन्वेषणात्मक व्यवहार स्थानिक आवृत्ति इसके विपरीत संवेदनशीलता स्थानिक स्मृति सहज परिवर्तन

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

मधुमेह चूहों में वाई-भूलभुलैया के माध्यम से ऑप्टोमोटर प्रतिक्रिया और संज्ञानात्मक कार्य के माध्यम से दृश्य समारोह का व्यवहारिक मूल्यांकन
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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).

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