通过视运动反应进行视觉功能的行为评估，通过Y迷宫对糖尿病大鼠的认知功能进行行为评估

Summary

糖尿病导致的眼睛和大脑的神经变性可以通过对啮齿动物进行的行为测试来观察。Y迷宫（空间认知的量度）和光运动反应（视觉功能的度量）都提供了对潜在诊断和治疗的洞察。

Abstract

视运动反应和Y迷宫分别是用于评估视觉和认知功能的行为测试。视神经膜反应是一种有价值的工具，用于跟踪许多视网膜疾病模型（包括糖尿病视网膜病变）中空间频率（SF）和对比度敏感性（CS）阈值随时间的变化。同样，Y迷宫可用于监测影响中枢神经系统的许多疾病模型中的空间认知（通过自发交替测量）和探索性行为（由许多条目测量）。光运动反应和Y迷宫的优点包括灵敏度，测试速度，先天反应的使用（不需要训练），以及在清醒（非麻醉）动物身上进行的能力。在这里，描述了光运动反应和Y迷宫的协议，以及它们在I型和II型糖尿病模型中显示的使用示例。方法包括准备啮齿动物和设备，光运动响应和Y迷宫的性能以及测试后数据分析。

Introduction

超过 4.63 亿人患有糖尿病，使其成为全球最大的疾病流行之一¹。糖尿病引起的严重并发症之一是糖尿病视网膜病变（DR），这是美国工作年龄成年人失明的主要原因²。在未来 30 年内，面临 DR 风险的人口比例预计将翻一番，因此在早期阶段找到诊断 DR 的新方法以预防和缓解 DR 发展至关重要³。DR通常被认为是一种血管疾病^4，5，6。然而，现在有证据表明在血管病理学之前视网膜中存在神经元功能障碍和细胞凋亡，DR被定义为具有神经元和血管成分^{4，5，6，7，8，9}。诊断DR的一种方法是检查视网膜中的神经异常，视网膜组织可能比其他神经组织更容易受到糖尿病的氧化应激和代谢应变^的影响10。

认知和运动功能的下降也发生在糖尿病中，并且通常与视网膜变化有关。与对照组参与者相比，II型糖尿病患者的基线认知表现较差，认知能力下降程度更高¹¹。此外，视网膜已被确定为中枢神经系统的延伸，病理可以表现在视网膜¹²中。临床上，视网膜与大脑之间的关系已经在阿尔茨海默氏症和其他疾病的背景下进行了研究，但糖尿病并不常见^{12，13，14，15，16}。糖尿病进展过程中大脑和视网膜的变化可以使用动物模型进行探索，包括STZ大鼠（I型糖尿病的模型，其中毒素，链脲佐菌素或STZ用于损害胰腺β细胞）和Goto-Kakizaki大鼠（II型糖尿病的多基因模型，其中动物在3周龄左右自发地发展高血糖）。在该协议中，提供了Y迷宫和视运动反应的描述，以分别评估糖尿病啮齿动物的认知和视觉变化。视运动反应 （OMR） 通过监测特征反射性头部跟踪运动来评估空间频率（类似于视敏度）和对比度灵敏度，以测量每只眼睛的视觉阈值¹⁷。空间频率是指条形的厚度或细度，对比度灵敏度是指条形和背景之间的对比度（图1E）。同时，Y迷宫测试短期空间记忆和探索功能，通过自发的交替和通过迷宫的手臂进入观察到。

这两种测试都可以在清醒的非麻醉动物中进行，并且具有利用动物先天反应的优点，这意味着它们不需要训练。两者都是相对敏感的，因为它们可以用来检测啮齿动物糖尿病进展的早期缺陷，并且是可靠的，因为它们产生的结果与其他视觉，视网膜或行为测试相关。此外，将OMR和Y迷宫与视网膜电图和光学相干断层扫描等测试结合使用，可以提供关于视网膜，结构和认知变化何时在疾病模型中相对发展的信息。这些检查可能有助于识别由糖尿病引起的神经变性。最终，这可能导致新的诊断方法，在进展的早期阶段有效地识别DR。

用于开发该协议的OMR和Y迷宫系统在 材料表中进行了描述。Prusky等人^先前对OMR的研究和Maurice等人对Y迷宫^的研究被用作开发该协议的起点。

Protocol

所有程序均由亚特兰大退伍军人事务机构动物护理和使用委员会批准，并符合美国国立卫生研究院关于实验室动物护理和使用的指南（NIH出版物，^第 8版，2011年更新）。

1. 光运动响应 （OMR）

1. 设置 OMR 设备（材料表中有关设备和软件的详细信息）
   1. 为啮齿动物选择适当大小的平台：小鼠，大鼠或大型/受损大鼠（图1A）。
   2. 打开OMR软件，该软件应打开一个窗口，其中包含多个选项选项卡和OMR/虚拟鼓内部的实时视频源（图1B）。根据需要使用摄像机放大或缩小，以便平台及其周围环境可见。
   3. 请注意实时图像左侧的图标（图1C）。单击星号图标和旋转条纹图标，以便绿色星号和绿色旋转条纹从实时源中消失。
   4. 单击 指南针图标 ，以便显示一个绿色圆圈和两条垂直线。拉伸绿色圆圈，使其与平台上的黑色圆圈完美对齐，这将确保OMR完全对齐。
   5. 单击 指南针图标 ，因为在测试期间不必看到圆圈。单击 绿色星号图标 和 绿色旋转条纹图标 以使它们重新出现。请注意，绿色条纹的旋转方向与鼓中的条纹相同，使研究人员能够知道条纹的方向。
   6. 单击" 测试 "选项卡。在" 测试"下，单击" 心理物理学 "选项卡。在 阈值下，选择 频率 以测量空间频率。
      注意：OMR 软件使用楼梯范例自动计算空间频率 （SF）。对比度将保持在100%。
   7. 在" 测试"下，单击" 预设 "选项卡。选择鼠标 ^{18 或 Rat20} 的默认设置。
   8. 在" 测试"下，单击" 消隐 "选项卡。选中 "跟踪时空白 "框，每当鼠标右键单击时，它将暂停鼓中的条纹/空白计算机屏幕。
   9. 单击" 结果 "选项卡，这是显示测试结果的位置。
2. 评估空间频率
   1. 将啮齿动物放在虚拟现实室中心的圆形平台上，该室由四个计算机监视器组成，显示垂直正弦波光栅以12°/s的速度环绕腔室（图1D）。
   2. 请注意，位于腔室顶部的摄像机正在将啮齿动物的行为实时投影到计算机监视器上。
   3. 寻找啮齿动物头部在光栅顺时针或逆时针方向移动时是否存在反射动作。确保图示条在程序中可见 - 这些条形图将显示光栅运动的方向。
      1. 注意啮齿动物的头部与光栅相同的方向移动。等到有一个平稳的追逐，而不是不稳定的头部运动爆发，才算作跟踪。
      2. 根据需要单击" 是" 或" 否 "。请注意，SF 将从 0.042 cyc/deg 开始，并按"是"和"否"进行调整，以变得更容易或更困难（图 1E）。如果由于意外或错误地单击"是"和"否"而需要重置测试，请单击" 重置 "。
   4. 在对啮齿动物进行测试时，请确保将星号放在啮齿动物的头部上方。
      注意：这有两个效果：1）它保持正确的空间频率。例如，如果星号位于肩膀之间，则空间频率将较低，条形将更容易看到，从而导致错误的高分。2）对于头部有轻微运动的啮齿动物，星号可以更容易地判断头部是否实际在移动。
   5. 注意系统在达到啮齿动物的空间频率时说"完成"。请注意，" 是" 和" 否 "按钮将不再可单击。
   6. 单击" 结果 "选项卡，这将显示左眼、右眼和组合眼的空间频率。
      注意：有时软件的设置是翻转结果，即右眼报告为左眼，左眼报告为右眼。这是在评估青光眼模型中只有一只眼睛病变的啮齿动物时发现的。
3. 评估对比度灵敏度
   注意：对比度灵敏度测试可以在空间频率测量步骤后立即进行，或者如果啮齿动物在空间频率测试后出现疲劳，则可以在同一天或另一天单独进行（如果仅测试对比度灵敏度，请遵循步骤1-2.2）。
   1. 单击" 测试 "选项卡，然后单击" 心理物理学 "选项卡。在 "阈值"下，选择" 对比度 （单）"以测量对比度灵敏度。
   2. 同样使用楼梯范例，在对比度灵敏度（CS）曲线的峰值处开始SF常数的光栅。为此，请单击" 刺激 "选项卡，然后单击" 光栅 "选项卡。在 "空间频率 "框中，为大鼠键入 0.064 ，为小鼠键入 0.103 。
   3. 从100%开始对比度，并寻找与空间频率测试期间相同的反射性头部运动。请注意，随着测试的进展，对比度会降低，直到啮齿动物不再对刺激有反射性的头部运动（图1E）。
   4. 注意系统是否显示"完成"，一旦啮齿动物不再对视觉刺激做出反应并且达到对比度灵敏度阈值， " 是"和" 否 "按钮将不再可点击。单击" 结果 "选项卡，其中将列出左眼、右眼和组合眼的对比度灵敏度。
4. 执行测试后分析
   1. 对于糖尿病视网膜病变研究，其中两只眼睛预计具有相似的缺陷，请使用综合评分（左右眼的平均值）进行分析。对于对眼睛造成差异性损伤（即原始细胞损伤或青光眼）的模型，请保持左眼和右眼数据分开。
   2. 对于"空间频率"，请使用原始分数（" 结果 "选项卡中的数据）进行分析，并按组（即糖尿病患者、对照组等）对这些分数一起平均。
   3. 对于"对比度敏感度"，请使用原始值通过迈克尔逊对比度计算报告的对比度灵敏度，该对比度来自之前对屏幕亮度的测量值。

2. Y迷宫

1. 准备啮齿动物进行测试
   1. 在测试之前，使啮齿动物适应房间30分钟。
      注意：研究人员可以留在房间里开着灯，但在此期间应保持沉默。
   2. 用消毒液清洁Y迷宫，对动物安全，并用纸巾擦去所有消毒液。确保迷宫是干燥的。
2. 进行Y迷宫
   1. 将Y迷宫的初始臂标记为B，将其他2个臂标记为A和C（图2A）。将一只啮齿动物放在靠近Y迷宫中心的最靠近研究人员（手臂B）的手臂上。放置啮齿动物后，启动计时器（ 材料表中有关迷宫和计时器的详细信息）。
      1. 让每只啮齿动物探索Y迷宫8分钟。在此期间进行录音并记下任何观察结果。坐在离迷宫几英尺远的地方，同时让它保持在视线范围内，避免发出任何噪音。
      2. 将起始位置记录为A，每次啮齿动物进入新手臂时，记录啮齿动物的新位置（图2B）。将条目定义为啮齿动物的所有四肢都在其中一个手臂中。
      3. 注意啮齿动物隐藏并保持静止在迷宫的一只手臂上。如果啮齿动物在同一位置停留超过60秒，并且似乎没有表现出探索行为，请将啮齿动物向Y迷宫的中心移动，然后继续试验。
   2. 每只啮齿动物后，取出所有粪便并用消毒液清洁迷宫。
      1. 确保用纸巾擦去所有消毒溶液，并且迷宫完全干燥，然后再将下一只啮齿动物放入迷宫中。
3. 计算自发替和探索性行为
   1. 将探索性行为计算为 8 分钟内所做的条目总数。
   2. 计算通过自发交替测量的空间认知：
      成功交替的次数/（参赛作品总数 - 2）
      1. 当啮齿动物依次移动到三个不同的位置时，定义成功的交替（例如：ABC，CAB，BCA等）。记下每个成功的交替（图2B）。
      2. 如果运动被记录为ACABCABABCABC，则在计算自发交替时忽略两个初始起始位置（使得分母中有11个运动）。计算准确运动的数量（准确运动 = 8）。准确率的计算公式为：8/（13 - 2） = 72.7%。

Representative Results

如果可以从啮齿动物获得空间频率和对比度灵敏度阈值，则OMR被认为是成功的。在这里，使用OMR评估空间频率在幼稚对照Brown-Norway和Long-Evans大鼠中得到了说明，它们都是年轻（3-6个月）和老年（9-12个月）。褐-挪威大鼠通常比长埃文斯大鼠表现出更高的基线空间频率。此外，在Long-Evans大鼠中观察到对空间频率的老化影响（图3A）。使用单因素方差分析分析数据，然后进行Holms-Sidak事后比较，因为年轻和老年结果来自不同的队列。

使用OMR评估对比敏感性在接受运动干预治疗的I型糖尿病的STZ模型中得到了说明。Long-Evans大鼠被分配到四组之一：对照组，对照组+活性组，糖尿病组和糖尿病组+活性组。给予糖尿病大鼠静脉注射毒素STZ以损害胰腺β细胞并诱导高血糖。活跃的大鼠每周接受5天30分钟的跑步机运动。不活跃的老鼠有一个锁定的跑步机。在糖尿病大鼠中观察到对比敏感性的显着缺陷（图3B）。运动治疗减少了这些缺陷（图3B）。这些结果表明，OMR可用于检测和跟踪视网膜缺陷随时间的变化，以及评估治疗和干预措施对视网膜疾病的影响²²。使用双向重复测量方差分析分析数据，然后进行Holms-Sidak事后比较。请注意，结果可以显示为标准化为对照的数据（图3B）或原始值（图3A;对于空间频率：以周期/度或c / d为单位;对于对比度灵敏度：任意单位或a.u.）。通常，根据损伤的严重程度，需要6-10只动物才能发现与OMR的显着差异。

如果啮齿动物在8分钟内进入迷宫的至少5个手臂，则Y迷宫被认为是成功的。在这里，Y迷宫评估认知功能和探索行为的能力在Goto-Kakizaki大鼠中得到了说明，这是一种多基因，非肥胖的II型糖尿病模型，从2-3周龄开始发展为中度高血糖，不需要补充胰岛素。与从7周龄开始的Wistar对照组相比，在后藤柿崎大鼠中观察到空间认知的显着缺陷（通过自发交替测量（图4A）和探索性行为，通过条目数测量（图4B）。对照大鼠似乎表现出从4到8周的探索行为减少。在长期研究（8个月以上）中也观察到这种趋势。运动的减少可能是由于反复迷宫暴露缺乏新颖性或随着年龄的增长而普遍减少运动。对照大鼠似乎从4周到8周的空间认知增加。在长期研究中没有观察到这种趋势，其中动物每月运行一次而不是每周运行一次（事实上，经常观察到随着年龄的增长而下降），因此，空间认知的这种增加可能是由于每周运行一次迷宫的学习效应。使用双向重复测量方差分析分析数据，然后进行Holms-Sidak事后比较。根据受伤的严重程度，通常需要至少10只动物才能找到与Y迷宫的显着差异。

该协议在I型和II型糖尿病模型中生成视觉功能和认知功能数据。将个体动物的评分平均在一起，用于检测糖尿病进展早期治疗组之间的显着差异。在糖尿病等全身性疾病模型中随着时间的推移进行视网膜和认知评估，可以监测随时间推移出现的缺陷。例如，在Goto-Kakizaki模型中，视网膜功能缺陷被证明先于认知和探索行为缺陷²³ （图5）。

图 1：OMR 设备的设置。 （A）小鼠，大鼠和大型或受损大鼠平台的图片。（B）测试期间电脑屏幕的图片。（C） 测试期间的按钮面板。（D）大鼠在室内平台上的示意图。（E） 显示空间频率和对比度灵敏度增加的示例梯度。 请点击此处查看此图的放大版本。

图 2：Y 迷宫设备的设置。 （A）带有武器标签的Y迷宫的图片。（B）带有Y迷宫记录示例的实验室笔记本图片。 请点击此处查看此图的放大版本。

图 3：使用 OMR 跟踪可视功能。 （A）年轻（n = 11）和年龄（n = 15）布朗 - 挪威（BN）和年轻（n = 20）和年龄（n = 13）长埃文斯（LE）大鼠的空间频率阈值。该图显示了来自Feola等人的Brown-Norway数据，201921。（B）使用OMR跟踪随着时间的推移，I型糖尿病的STZ大鼠模型中视网膜功能的降低和运动的保护作用。对比非活动性糖尿病大鼠与活动糖尿病大鼠和对照大鼠的敏感性阈值。深灰色星号表示两个对照组和两个糖尿病组之间的差异。橙色星号代表不活跃的糖尿病大鼠和活跃的糖尿病大鼠之间的差异。该图显示了来自Allen等人的大鼠子集的数据，²⁰¹⁸²²。平均值 ± SEM. ** p < 0.01，*** p < 0.001。请点击此处查看此图的放大版本。

图4：使用Y迷宫跟踪II型糖尿病后藤柿崎模型中与Wistar对照组相比的认知功能和探索行为随时间的变化。 （A）4至8周龄后柿崎（糖尿病）和Wistar（对照）大鼠的认知功能（自发交替）。（B）4至8周龄的探索性行为（参赛次数）。平均值 ± SEM. ** p < 0.01，*** p < 0.001。星号表示后藤柿崎鼠和Wistar大鼠在每个时间点的差异。只有一组大鼠从4周到8周运行（GK：n = 7;Wistar： n = 10）。所有其他队列从5周到8周运行（GK：n = 22;Wistar： n = 23），在第 5 周到第 8 周，总共 n 为 29 （GK） 和 33 （Wistar）。该数字已从Allen et al.， 201923修改而来。请点击此处查看此图的放大版本。

图5：II型糖尿病后藤柿崎模型的功能变化时间表。 在出现高血糖症后，在后藤 - 柿崎大鼠中观察到的第一个变化是视网膜功能，如视网膜电图（ERG）测量的那样，出现在4周龄时。认知和探索性行为改变出现在6周后。该数字已从Allen et al.， 201923修改而来。请点击此处查看此图的放大版本。

Discussion

OMR和Y迷宫允许随着时间的推移对啮齿动物的视觉功能和认知功能缺陷进行非侵入性评估。在该协议中，OMR和Y迷宫被证明可以跟踪糖尿病啮齿动物模型中的视觉和认知缺陷。

协议中的关键步骤

奥姆雷

在执行OMR以评估视觉功能时要考虑的一些重要要点是使用的测试参数，实验设计和测试时间以及执行测量的研究人员的经验。协议中更关键的步骤之一是确保正确设置参数。此外，作为设置的一部分，OMR室应在每种啮齿动物之前和之后用消毒液或其他批准的消毒剂进行清洁。同样重要的是，执行这些措施的研究人员已经过培训，并且在执行这些措施方面经验丰富。当啮齿动物平静并适应房间时，在开始实验之前将它们留在笼子里30分钟，可以看到最好的结果。同样重要的是，每当开始使用新菌株时，都要确定基线空间频率和对比度灵敏度，并注意并非所有菌株都会表现出相同的基线水平。褐-挪威大鼠的基线空间频率高于长埃文斯大鼠。同时，一些白化大鼠菌株似乎损害了空间频率²⁴，而其他白化大鼠菌株根本没有表现出跟踪行为。许多因素可能导致白化病动物对OMR的有限反应：由于视神经纤维的差异性排脱，眼睛后部缺乏黑色素以及双视锥体比例大，双眼视觉障碍受到干扰。无论如何，白化大鼠可能不是OMR测试的合适对象，因为它们的性能可能太接近检测极限。

Y迷宫

执行Y迷宫的一个关键组成部分是尽量减少记录期间的干扰。啮齿动物在迷宫中的初始放置只能在让啮齿动物适应房间30分钟后进行。这使得啮齿动物能够适应新的环境，并防止任何混杂因素影响啮齿动物的正常行为。在每次试验期间尽量减少干扰非常重要。这包括避免大声喧哗，并确保研究人员远离啮齿动物的视线。这些干扰可能会给啮齿动物带来压力。同样重要的是要注意，房间的墙壁应尽可能保持裸露，并带有中性色。墙壁或海报上的任何鲜艳颜色都可能分散啮齿动物的注意力，并可能影响它们的探索行为模式。

方法的局限性以及方法的修改和故障排除

奥姆雷

OMR的一个潜在局限性是，它可能受到实验者偏差的影响，并且由于OMR评分是主观的，因此不同的实验者可能会有略微不同的结果。很容易错过过于微妙的头部运动，或者将探索性行为归类为头部运动。由于偏倚会影响OMR结果，因此最好在可能的情况下将实验者掩盖在治疗组和研究设计中。开发自动OMR或比较两个测试器的结果也有助于减少实验者的偏见。

在OMR测试期间可能发生的一个常见问题是啮齿动物反复跳出平台时，很难获得视觉阈值。如果发生这种情况，请注意它并轻轻地将老鼠放回平台上;第二天可能还需要再次测量大鼠。此外，以前从未测量过的大鼠在放置在OMR中时可能会从事探索性行为。如果这是一个问题，在第一次测量后一周左右进行额外的基线测量可能有助于提高准确性。应放弃具有过量这些行为的测试。

其他因素，如年龄或嗅觉线索，也可能导致不必要的活动。因此，重要的是要根据大鼠视觉系统开发的时间表设计实验，并在测试每种啮齿动物之前和之后彻底清洁平台和腔室。还应考虑进行OMR测量的时间，因为以前的研究表明，空间频率中存在昼夜节律²⁵。在中午之前运行老鼠似乎最适合它们的注意力（Rachael Allen的实验室 - 个人观察）。如果老鼠变得过于分心，它可以帮助轻轻地轻拍OMR的外部。

执行测试的速度也会影响结果。如果啮齿动物对刺激失去兴趣，测量可能会在30分钟左右后变得不那么准确。因此，在大约≤20分钟内进行测量时，可以获得更准确的结果。单次试验（对于SF或CS）的持续时间为专家5-10分钟，初学者为30分钟。如果啮齿动物几乎没有运动，大部分时间都花在梳理上，或者没有朝酒吧的方向看，它可能会感到疲劳。啮齿动物可能会在不同的一天再次奔跑。此外，SF和CS测试可以在不同的日子进行，特别是对于可能较慢的新测试人员。执行测试的频率也会影响结果 - 每周或每隔一周执行一次测试有助于动物适应测试，但每天或每隔一天执行一次可能会导致过敏²⁶。我们每天运行的试验不会超过一次，尽管我们经常在同一天甚至在同一时间同时运行SF和CS。对于专家，运行大鼠队列（n = 10）的累计每日时间为2小时。

OMR 独立测量每只眼睛，从而为每只眼睛提供单独的视觉分数。在青光眼的Morrison和微珠模型以及视神经粉碎模型中，我们的实验室没有观察到受损眼睛对未受损眼睛的任何影响²⁷。在爆炸模型中，爆炸指向一只眼睛，对侧眼睛确实显示出损伤，但这也可能是由于部分爆炸效应²⁸。在对照大鼠中，顺时针或逆时针方向之间的结果应该没有差异，但一些啮齿动物可能有偏差;因此，如果 OMR 系统不自动交替，则最好交替方向²⁹。

根据疾病模型的不同，治疗组视觉功能的差异可能因所使用的参数而异。例如，在测试对比度灵敏度时，如果将空间频率设置为高于正常空间频率阈值且难以解析的水平，则组间对比度灵敏度的差异会很小。但是，如果将空间频率设置为通常易于大鼠看到的水平，则组间对比度灵敏度的差异将更大³⁰。因此，在设置执行OMR的参数时，考虑啮齿动物的研究设计和正常空间频率阈值非常重要。

Y迷宫

如果动物害怕，它可能会冻结在迷宫的一角。此外，如果房间外发生大声喧哗，动物可能会感到害怕，无法在迷宫中移动。为了解释这些问题，研究人员可以先让老鼠适应房间，将冷冻动物移动到选择点，在另一天再次运行动物，或者在红灯下运行动物，这被认为可以使它们不那么紧张，因为它们通常在黑暗中活跃（Rachael Allen的实验室 - 个人交流）。还建议每天在同一时间运行Y迷宫，以考虑由于昼夜节律引起的全天活动水平的变化。我们通常在中午之前运行老鼠（Rachael Allen的实验室 - 个人观察）。单次试验的持续时间为8分钟（10分钟，清理）。我们每天运行的试用版绝不止一次。如果需要额外的试验，试验将在另一天进行。运行大鼠队列（n = 10）的累计每日时间为2-3小时。在9-12月龄的大鼠和12个月大鼠的探索性行为中观察到与年龄相关的空间交替减少²⁸。

虽然糖尿病啮齿动物的探索行为和空间认知都降低了，但两者似乎并不紧密相关，因此，在Y迷宫测试之前，我们没有独立评估运动活动。

该方法相对于现有/替代方法的重要性

奥姆雷

其他视觉功能测试方法，如光动跟踪，依赖于将动物的头部固定到位并跟踪眼球运动。无限制的光运动反应（OMR）测试允许对啮齿动物的视觉功能进行纵向，非侵入性和可靠的测量。在该协议中，描述了如何使用OMR来量化每只眼睛的空间频率和对比度灵敏度阈值。这种方法对于检测糖尿病等疾病的早期神经元功能障碍非常有用。其他测试（如视觉水任务）也可用于测量空间频率³¹，但由于这涉及训练啮齿动物在修改后的Y迷宫中向梯度游向梯度，因此该任务非常耗时且涉及大量训练。此外，OMR独立测量每只眼睛的值，这在损伤针对一只眼睛而另一只眼睛作为对侧对照的模型中很有用（例如，许多青光眼模型）。此外，OMR是一种敏感的评估，能够早在糖尿病后3-4周检测到变化，这比其他视觉评估更快。电生理检测是行为视觉测试的替代方案。视网膜电图（ERG）比OMR更容易获得，并且可以使用ERG ^wave32 的不同组分（a-波代表光感受器细胞功能，b-波代表双极细胞功能）来确定精确细胞类型的缺陷。同时，OMR可用于确定视觉功能缺陷，而不会揭示沿路径的精确分解点。然而，OMR 是比 ERG 更敏感的 DR 测量指标，OMR 缺陷通常在高血糖后 2-4 周之间观察到，而 ERG 缺陷通常在啮齿动物高血糖后 4-8 周观察到。严重的糖尿病性白内障可影响 OMR。然而，啮齿动物中的糖尿病白内障在麻醉下出现和/或恶化，因此，需要麻醉的ERG和光学相干断层扫描等测试比在清醒动物中进行的OMR更常受到影响。

Y迷宫

Y迷宫依赖于像莫里斯水迷宫一样的空间认知，但不使用强烈的负面刺激（即水）来激励动物执行任务。因此，Y迷宫对动物的压力较小，也更容易执行。但是，Y迷宫可能不如莫里斯水迷宫或巴恩斯迷宫那么敏感。与莫里斯水迷宫不同，Y迷宫是一种自动行为，不需要训练。因此，执行Y迷宫所涉及的时间负担要低得多。

该方法的结论和未来应用或方向

奥姆雷

OMR可用于通过跟踪头部运动来测量啮齿动物的视觉功能。这是一种有效的方法，但是不断进行更新和添加以改进协议。一些新颖的方法利用啮齿动物暂停头部作为负OMR指标，结合头部跟踪作为阳性指标³³。这样可以更快、更准确地测量视觉功能³⁴。修改此过程的另一种方法是开发一个系统，该系统无需人工标记即可自动跟踪头部，以减少人类测试人员可能导致的不一致³⁵。截至2016年，一种名为qOMR的自动或定量OMR系统已经开发完善，并且可以商用。在上述方案中，OMR能够检测糖尿病大鼠空间频率和对比度敏感性的缺陷，以及通过治疗（运动）防止缺陷。

Y迷宫

Y迷宫揭示了有关探索性行为和空间认知的信息，并在这里用于检测7周时糖尿病啮齿动物的行为缺陷。存在其他观察认知功能的测试（即莫里斯水迷宫，巴恩斯迷宫，新型物体识别），并且这些测试可能能够更早地揭示认知能力下降或提供有关认知不同方面的信息。Y迷宫的未来方向包括将新物体或食物刺激物放置在其中一个手臂中，并观察啮齿动物的探索模式³⁶。这种变化包括阻塞Y迷宫的一个手臂，允许啮齿动物探索剩余的两个手臂，然后重新打开进入第三个手臂的通道，并评估啮齿动物在第三个新奇手臂中花费的时间。关于Y迷宫可以做出的另一个有价值的改进是开发啮齿动物的自动跟踪，以记录它们的运动。这将消除手动记录啮齿动物运动的需要，并使自发交替的计算更加准确和有效。

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