Diyabetik Sıçanlarda Y-Labirenti Yoluyla Optomotor Yanıtı ve Bilişsel İşlev Yoluyla Görsel İşlevin Davranışsal Değerlendirmesi
October 23rd, 2020
Diyabet sonucu hem gözlerde hem de beyinde nöral dejenerasyon kemirgenler üzerinde yapılan davranışsal testlerle gözlemlenebilir. Mekansal bilişin bir ölçüsü olan Y labirenti ve görsel fonksiyonun bir ölçüsü olan optomotor yanıtı, hem potansiyel teşhisler hem de tedaviler hakkında fikir sağlar.
Optomotor yanıt ve Y-labirenti, çok çeşitli hastalık modellerinde sırasıyla görsel işlev ve bilişsel işlevi ölçmede yararlı olan davranışsal testlerdir. Bu testlerin avantajları arasında duyarlılık, test hızı, eğitime ihtiyaç duyulmayacak şekilde doğuştan gelen tepkilerin kullanılması ve testleri uyanık anestezi uygulanmamış hayvanlar üzerinde gerçekleştirme yeteneği yer alır. OMR ve Y-labirenti, diyabet gibi hastalıklarda retina ve beyin disfonksiyonunun zamansal görünümünü belirlemek için diğer testlerle birlikte kullanılabilir ve amaç daha erken teşhistir.
Y labirentini göstermek, laboratuvarımdan bir araştırma teknisyeni olan Stephen Phillips olacak. Optomotor tepkiyi veya OMR prosedürünü göstermek, Allen ve Viola Laboratuvarlarında bir araştırma teknisyeni olan Amber Douglass olacaktır. OMR aparatını kurmak için önce kullanılacak deney hayvanı türü için uygun büyüklükte bir platform seçin ve OMR yazılımını açın.
Platformun ve çevresinin görünür olması için video kamerayı gerektiği gibi yakınlaştırın veya uzaklaştırın ve hem yeşil yıldız hem de yeşil dönen şeritlerin canlı yayından kaybolması için yıldız ve dönen şerit simgelerine tıklayın. Yeşil bir daire ve iki dikey çizgi görünecek şekilde pusula simgesine tıklayın ve yeşil daireyi platformdaki siyah daire ile mükemmel bir şekilde hizalanacak şekilde uzatın. OMR tamamen hizalandığında pusula, yıldız işareti ve dönen şerit simgelerine yeniden tıklayın.
Yeşil şeritlerin tamburdaki şeritlerle aynı yönde döneceğini unutmayın. Test sekmesi altında, psikofizik sekmesine tıklayın. Uzamsal frekansı ölçmek için, eşik altında frekansı seçin.
Test altında, ön ayarlara tıklayın ve kullanılan deney hayvanı için varsayılan ayarları seçin. Fare sağ tıklandığında şeritleri duraklatmak ve tamburdaki bilgisayar ekranlarını boşaltmak için boşluk sekmesini tıklatın ve izlemedeki boşluğu işaretleyin. Ardından, testin sonuçlarının görüntüleneceği pencereyi açmak için sonuçlar sekmesine tıklayın.
Uzamsal frekansı değerlendirmek için, kemirgeni, odayı saniyede 12 derecelik bir hızla çevreleyen dikey sinüs dalgası derecelerini gösteren dört bilgisayar monitöründen oluşan bir sanal gerçeklik odasının ortasındaki dairesel platforma yerleştirin. Odanın üst kısmına yerleştirilen video kamera, kemirgenin davranışını bilgisayar monitöründe canlı olarak yansıtmalıdır. Derecelendirmeler saat yönünde veya saat yönünün tersine hareket ederken kemirgenin kafasının refleksif hareketlerinin varlığını veya yokluğunu arayın.
Derecelendirme hareketinin yönünü gösterecekleri için resimli çubukların programda görünür olduğundan emin olun. Kemirgenin kafasının derecelendirmelerle aynı yönde hareket etmesini izleyin. Düzensiz kafa hareketi patlamaları değil, düzgün bir takip olduğunda, bu hareketi takip olarak sayın.
Uygun şekilde evet veya hayır'a tıklayın. Uzamsal frekans 0.042 döngü veya derecede başlayacak ve her evet ve hayır tıklamasıyla daha kolay veya daha zor hale gelecektir. Kemirgen test edilirken, yıldız işaretini kemirgenin başının üzerine yerleştirdiğinizden emin olun ve kemirgenin uzamsal frekans eşiğine ulaşıldığında sistemin bitti demesini izleyin.
Evet ve hayır düğmelerinin artık tıklanamayacağını unutmayın. Ardından sol, sağ ve birleşik gözler için uzamsal frekansı görüntülemek için sonuçlar sekmesini açın. Kontrast duyarlılığını ölçmek için, test ve psikofizik sekmelerinde tek kontrast'ı seçin.
Kontrast duyarlılığı eğrisinin zirvesinde uzamsal frekans sabiti ile derecelendirmeleri başlatmak için uyaran ve derecelendirmeler sekmelerini açın ve uzamsal frekans kutusuna uygun değeri girin. Kontrastı %100'de başlatın ve uzamsal frekans testi sırasında gözlemlenenle aynı refleksif kafa hareketlerini arayın. Test ilerledikçe, kemirgen uyarana yanıt olarak refleksif kafa hareketlerine sahip olmayana kadar kontrastın azalacağını unutmayın.
Kontrast duyarlılığı eşiğine ulaşıldığında, sol, sağ ve birleşik gözler için kontrast duyarlılığı değerlerini görüntülemek için sonuçlar sekmesini açın. Bir Y-labirent analizi yapmak için, önce Y-labirentinin ilk kolunu B ve diğer iki kolunu A ve C olarak etiketleyin ve kemirgeni labirentin merkezine yakın bir yerde B koluna yerleştirin. Hemen zamanlayıcıyı başlatın ve kemirgenin sekiz dakika boyunca Y labirentini keşfetmesine izin verin.
Labirentten birkaç metre uzakta oturun, görüş alanında tutun ve kayıt çekerken ve herhangi bir gözlemi not ederken herhangi bir gürültü yapmaktan kaçının. Kemirgen yeni bir kola her giriş yaptığında, kemirgenin yeni konumunu kaydedin. Kemirgen 60 saniyeden fazla aynı noktada kalırsa ve keşif davranışı göstermiyorsa, kemirgeni Y labirentinin merkezine doğru hareket ettirin ve denemeye devam edin.
Her denemenin sonunda, dışkıyı temizleyin ve labirenti dezenfektan solüsyonla temizleyin. Keşif davranışını, denemenin sekiz dakikası boyunca yapılan girişlerin toplam sayısı olarak hesaplayın. Uzamsal biliş, başarılı değişimlerin sayısının toplam giriş sayısına bölünmesiyle hesaplanır.
Burada, uzamsal frekansı değerlendirmek için OMR'nin kullanımı, saf kontrollü Kahverengi Norveç ve Long-Evans sıçanlarında gösterilmiştir. Kahverengi Norveç sıçanları tipik olarak Long-Evans sıçanlarından daha yüksek bir temel uzamsal frekans gösterir. Ek olarak, Long-Evans sıçanlarında uzamsal frekans üzerinde bir yaşlanma etkisi gözlenir.
Kontrast duyarlılığını değerlendirmek için OMR'nin kullanılması, tip bir diyabetik sıçanlarda kontrast duyarlılığında önemli eksiklikler ortaya koymaktadır. Egzersiz tedavisi bu eksiklikleri azaltır ve OMR'nin zaman içinde müdahale ile ve müdahale olmadan retina eksikliklerini hem tespit etmek hem de izlemek için yararlı olduğunu gösterir. Tip iki diyabet modelinde bilişsel işlevi ve keşif davranışını değerlendirmek için bir Y-labirenti kullanmak, Wistar kontrol hayvanlarına kıyasla Goto-Kakizaki sıçanlarında giriş sayısı ile ölçülen spontan değişim ve keşif davranışı ile ölçülen uzamsal bilişte önemli eksiklikler gösterir.
Adım 3.4'te bir izleme kafası hareketinin nasıl tanımlanacağını öğrenmek, OMR'nin en zor kısmıdır. Sorunsuz bir takip hareketinin neye benzediğini öğrenmek çok önemlidir. OMR ve Y-labirenti, IM beyin araştırmacılarının görsel ve bilişsel işlevleri eğitim almadan ve hayvanlara minimum stresle hızlı ve güvenilir bir şekilde ölçmelerinin yolunu açtı.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Genel Bakış
Bu makale, diyabetik kemirgenlerde nöral dejenerasyonu değerlendirmek için davranışsal testlerin, özellikle Y-labirenti ve optomotör yanıt (OMR), kullanımını ele almaktadır. Bu testler, uzamsal biliş ve görsel fonksiyon hakkında değerli bilgiler sağlayarak, diyabetle ilgili işlev bozukluklarının teşhisi ve tedavisinde yardımcı olmaktadır.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Nörobilim
- Davranışsal Testler
- Diyabet Araştırmaları
Arka Plan
- Nöral dejenerasyon, diyabette hem gözleri hem de beyni etkileyebilir.
- Davranışsal testler, bilişsel ve görsel bozuklukları ortaya çıkarabilir.
- Erken teşhis, etkili tedavi için kritik öneme sahiptir.
- Y-labiren ve OMR gibi testler hassas ve hızlıdır.
Çalışmanın Amacı
- Bilişsel ve görsel fonksiyonları değerlendirmek için Y-labiren ve OMR'yi kullanmak.
- Retina ve beyin işlev bozukluğunun zamansal görünümünü belirlemek.
- Diyabetle ilgili komplikasyonların erken teşhisini geliştirmek.
Kullanılan Yöntemler
- Uzamsal bilişin ölçülmesi için Y-labiren.
- Görsel fonksiyonu değerlendirmek için optomotor yanıt.
- Uyanık, anestezisiz kemirgenler üzerinde yapılan testler.
- Eğitim gereksinimlerini ortadan kaldırmak için doğuştan gelen yanıtların kullanımı.
Ana Sonuçlar
- Her iki test de diyabetin nöral fonksiyon üzerindeki etkileri hakkında bilgiler sağlar.
- Testler, eğitimli teknisyenler tarafından gösterilmiştir.
- Sonuçlar, tedavi stratejileri üzerine gelecekteki araştırmalara rehberlik edebilir.
- Testler, hastalığın çeşitli aşamalarında işlev bozukluğunu belirlemekte etkilidir.
Sonuçlar
- Y-labiren ve OMR, nörobilimlerde araştırma yapmak için değerli araçlardır.
- Diyabetle ilgili nöral dejenerasyonun anlaşılmasına yardımcı olurlar.
- Bu yöntemler, daha erken teşhis ve müdahaleye yol açabilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
Behavioral assessment of visual and cognitive function via optomotor response and Y-maze provides early detection of retinal and neural dysfunction in diabetic models, supporting target validation and mechanistic de-risking in diabetes drug discovery. These assays enable quantitative tracking of disease progression and intervention effects without anesthesia or training, improving translational predictability and reducing late-stage attrition in CNS and sensory complication programs.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Measures spatial frequency and contrast sensitivity thresholds to interrogate visual pathway integrity in diabetic retinopathy models.
- Scientific Value: Quantifies spontaneous alternation and exploratory behavior to assess hippocampal-dependent spatial cognition in type 2 diabetes models.
- Operational Value: Uses innate reflexive responses, eliminating training requirements and reducing variability in behavioral readouts.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates dose-responsive data on visual and cognitive endpoints for compound screening in diabetes complication models.
- Operational Value: Enables high-throughput, repeated testing on awake animals to monitor temporal onset of dysfunction.
- Operational Value: Provides automated output thresholds for spatial frequency and contrast sensitivity, supporting assay standardization.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Links retinal and cognitive deficits to disease stage, enabling biomarker-aligned preclinical evaluation.
- Operational Value: Supports continuity from discovery through preclinical validation by tracking functional decline over time.
- Strategic Value: Informs risk-adjusted advancement decisions by identifying early functional deficits predictive of clinical complications.
Pipeline & Workflow Integration
The optomotor response and Y-maze function as discovery-phase behavioral assays that feed into lead identification and preclinical evaluation by providing functional readouts on visual and cognitive pathways affected in diabetes.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of retinal and hippocampal pathway modulation via quantitative visual and cognitive thresholds.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative outputs on spatial frequency, contrast sensitivity, and alternation behavior for compound effect assessment.
- Analytics: Enables statistical comparison of threshold shifts and alternation ratios across treatment and control groups.
- Translational Research: Connects functional visual and cognitive readouts to disease progression models, supporting preclinical continuity.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable behavioral platform for cross-program evaluation of sensory and cognitive liability in metabolic disease.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by detecting early-stage retinal and cognitive dysfunction before structural changes manifest.
- Operational Value: Ensures reproducibility through standardized apparatus alignment and automated threshold detection.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by identifying mechanistically relevant functional deficits linked to diabetes pathology.
- Portfolio Impact: Enables risk-based prioritization of compounds that demonstrate rescue of visual or cognitive performance in diabetic models.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral neuroscience and visual system physiology to interpret tracking movements and alternation patterns.
- Dependent on video tracking hardware, virtual reality stimulus display, and maze sanitation infrastructure.
- Necessitates cross-team standardization of testing protocols, lighting conditions, and animal handling to reduce inter-lab variability.
- Adaptation across rodent strains requires baseline characterization of spatial frequency and alternation performance, as seen in Brown Norway vs. Long-Evans rats.
- Limited to functional assessment; does not replace histopathological or electrophysiological validation of retinal or neural integrity.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Introduction
1:01
Optomotor Response (OMR) Apparatus Setup
2:24
Spatial Frequency Evaluation
3:51
Contrast Sensitivity Evaluation
4:41
Y-Maze Evaluation
5:54
Results: Representative OMR and Y-Maze Analyses of Diabetic Rat Visual and Cognitive Function and Exploratory Behavior Over Time
7:05
Conclusion
