Name: Serie: Video-oculography in Mice
Uploaded: 2012-07-19T12:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 43 s

Wir danken der niederländischen Organisation für Gesundheitsforschung und-entwicklung (MDJ, CDZ), der niederländischen Organisation für wissenschaftliche Forschung (CDZ), NeuroBasic (CDZ), Prinses Beatrix Fonds (CDZ), Die SENSOPAC (CDZ), C7 (CDZ) und die CEREBNET (CDZ) Programm der Europäischen Gemeinschaft für ihre finanzielle Unterstützung.

1. Vorbereitung Die folgenden Versuche wurden in Übereinstimmung mit The Duch Ethikkommission für Tierversuche durchgeführt. <ol><li> Vorbereiten Mäuse für Video-EOG. Um die Augenbewegungen einer Maus zu messen, muss der Kopf der Maus, um immobilisiert werden. Daher wird ein Sockel Konstruktion auf dem Schädel der Maus (Abbildung 1). <ol><li> Betäuben die Maus durch eine Mischung von Isofluran (Isofluran 1-1,5%; Rhodia Organique Feine Ltd, Frankreich) und Sauerstoff in einer Gaskammer. Die übermäßige Gas gespült wird. Aufrechterhaltung der Narkose über Bugspitze. Bestätigen Narkosetiefe über eine Prise Zeh. </li><li> Pflegen Sie die Körpertemperatur bei 37 ° C mit Hilfe eines anal Thermosensor und ein Heizkissen (FHC, Bowdoinham, ME). </li><li> Schützen Sie die Augen durch Abdecken mit einer Augensalbe (duratears, Alcon, Belgien). Rasieren Sie den dorsalen kranialen Fell, und reinigen Sie den OP-Bereich mit einer Drehung der Macchia und Betadine oder Chlorhexidin-Lösung. </li><li> Machen Sie eine mittlere Linie Einschnitt, den dorsalen kranialen Oberfläche des Schädels aussetzen. Machen die Oberfläche sauber und trocken sein. </li><li> Einen Tropfen Phosphorsäure (Phosphorsäure-Ätzgel 37,5%; Kerr, CA) auf der dorsalen kranialen Oberfläche des Schädels von Bregma auf Lambda. Entfernen Sie das Ätzmittel nach 15 Sekunden und machen die kraniale Oberfläche mit Kochsalzlösung und wieder trocken zu reinigen. </li><li> Tragen Sie oben auf dieser geätzten kranialen Oberfläche ein Tropfen OptiBond prime (Kerr, CA) und an der Luft trocknen Sie ihn für 30 Sekunden. </li><li> Geben Sie einen Tropfen Klebstoff OptiBond (Kerr, CA) auf der Oberseite des OptiBond prime und heilen mit Licht für 1 Minute (Maxima 480 sichtbar Lichthärtegerät, Henry Schein, USA). </li><li> Decken Sie die Klebeschicht mit einer dünnen Schicht von Charisma (Heraeus Kulzer, Deutschland). Einbetten zwei verbundenen Muttern (Durchmesser: 3 mm) in dem Verbund. Härten Sie die Composite danach mit Licht. Wenn nötig, gelten zusätzliche Schichten von Verbundwerkstoffen und heilt sie mit Licht. </li><li> AnzeigeMinister Buprenorphin (0,015 mg / kg, sc) zur postoperativen Analgesie. Das Tier sollte wieder auf die Beine innerhalb von ca. 5 min. Lassen Sie die Maus, um im eigenen Käfig bei Raumtemperatur wieder für mindestens 3 Tage nach der Operation. </li></ol></li><li> Video-Setup für die EOG-Mäuse (Abbildung 2). <ol><li> Platzieren Sie die Maus in der Restrainer und fixieren den Kopf auf die Restrainer durch zwei Schrauben (Bild 1). Die Maus muss nicht sein narkotisierten für dieses Verfahren. Einstweilige Zeit sollte nicht länger als 1 Stunde / Tag. </li><li> Montieren der Maus Kopf-Körper Verzögerer auf einem XY-Plattform, die wiederum auf dem Drehtisch (Durchmesser: 60 cm) angebracht ist. Mit Hilfe der XY-Plattform kann die Maus den Kopf über der Mitte der Drehscheibe platziert werden. Die Maus kann über die Nick-, Gier-und Roll-Achsen bewegt werden. Der Kopf der Maus in der richtigen Tonhöhe, Gier-und Rollwinkel durch Ausrichten des Auges mit dem visuellen Bild des Auges durch die iSCAN syste generiert platziertm. Alternativ kann der Sockel Konstruktion auf den Kopf der Maus in einem stereotaktischen Rahmen 11 angeordnet werden. </li><li> Der Drehtisch ist mit einem AC-Servo-gesteuerten Motor (Harmonic-Drive-AG, Niederlande) und der Position des Drehtisches befestigt ist durch ein Potentiometer (Bourns inc.., CA), die an dem Drehtisch Achse überwacht. </li><li> Ein zylindrischer umliegenden Bildschirm (Durchmesser: 63 cm, Höhe: 35 cm) mit einer zufälligen Punktmuster (jedes Element 2 °) deckt den Plattenteller; diese Trommel ist auch mit einem AC-Servo-gesteuerten Motor (Harmonic Drive AG, Niederlande) ausgestattet . Die Position der zylindrischen Abdeckung wird durch ein Potentiometer (Bourns inc.., CA), die an seine Achse und der Bildschirm durch eine Halogenlampe (20 Watt) beleuchtet werden überwacht. Sowohl die umliegenden Bildschirm und die Drehscheibe werden getrennt angetrieben. </li><li> Die Bewegung des Drehtisches und Umgebung erfolgt über einen Computer, der mit einem I / O-Schnittstelle (CED begrenzt, Cambridge, Großbritannien) verbunden ist, gesteuert. TaBLE und den umliegenden Bildschirmposition Signale werden gefiltert (Cut-off-Frequenz: 20 Hz), digitalisiert durch die I / O-Schnittstelle und möchte auf diesem Computer gespeichert. </li><li> Das Auge der Maus wird durch drei Infrarot-Strahlern beleuchtet (600 mW, Abstrahlwinkel: 7 °, Peakwellenlänge: 880 nm, RS Components, die Niederlande). Zwei Infrarot-Strahler mit dem Drehteller befestigt ist und der dritte Emitter mit der Kamera angebracht ist. Diese dritten Emitter erzeugt ein Referenz-Hornhautreflexion (CR), die während der Kalibrierung und während der Augenbewegung Aufnahmen verwendet wird. </li><li> Ein Infrarot-CCD-Kamera mit Zoom-Objektiv (Zoom 6000, Navitar inc.., NY) ausgestattet ist, um dem Drehtisch befestigt und auf der Maus Kopf in der Mitte des Drehtisches konzentriert. Die Kamera kann verriegelt ist und damit über dem Plattenteller Achse nachgeführt werden über genau 20 ° während der Kalibrierung. </li><li> Das Videosignal wird durch einen Eye Tracking System (ETL-200, iSCAN, Burlington, MA) verarbeitet. Der iScan-System verwendet einen AlgorithmusAlgorithmus, um die Zentren der Pupille und der Referenz CR verfolgen. Das System kann den Schüler-und Referenz-CR in horizontaler und vertikaler Richtung zu verfolgen mit einer Abtastrate von 120 Hz. </li><li> Referenz CR Position Pupillenposition und Pupillengröße Signale werden durch die I / O-Schnittstelle digitalisiert und in der gleichen Datei wie die Tabelle und die umliegenden Bildschirmposition gespeicherten Signale. Die Video-Schüler-Tracking-System induziert eine Verzögerung der Augenbewegung Signalen von etwa 27 ms. </li></ol></li></ol> 2. Kalibrieren und Messen Eye Movements Einsatz von Video-Tracking-Schüler Das Eye-Tracking-System erfasst die Bewegung der Pupille als eine Translationsbewegung. Die Translationsbewegung der Pupille erfasst enthält eine translatorische Komponente durch axiale Differenz zwischen dem Rotationszentrum des Auges und der anatomischen Zentrum des Auges und (dh der Mittellinie der Hornhautkrümmung) und eine Rotationskomponente durch die Winkeldrehung des Augapfels. Durch subtrahierenÝng die Referenz CR von der Pupille Bewegung / Position, wird die unerwünschte translatorische Komponente aus dem Signal entfernt, was in eine translatorische Bewegung, die nur aufgrund der Drehung des Augapfels. Obwohl sie oft sehr klein sind, diese Subtraktion eliminiert auch die Übersetzungen zwischen dem Kopf und der Kamera. Das restliche isoliert Translationsbewegung in die Winkeldrehung des Augapfels durch die folgende Kalibrierverfahren 8,12 umgewandelt. Diese Kalibrierung wurde vor jeder Augenbewegung Experiment durchgeführt. <ol><li> Stellen Sie die Maus Kopfposition der Kamera in der Weise, dass das Videobild der Pupille in der Mitte des Bildschirms befindet, und dass die Darstellung des Referenz-CR ist auf der vertikalen Mittellinie des Auges am besten direkt über der Pupille befindet. Minimieren der Bewegungen des Referenz-CR durch kantige Kamera Drehungen, die, indem die Mitte der Hornhautkrümmung über die Kamera / Tischachse erreicht werden kann. &lt;/ Li&gt; <li> Drehen der Kamera mehrmals um + / - 10 ° (dh 20 Grad von Spitze zu Spitze) um die vertikale Achse des Drehtellers. Verwenden der Positionen der nachverfolgten Pupille (P) und der Referenzspannung CR in den extremen Positionen der Kamera aufgezeichnet, um eine Drehung des Radius der Drehung der Pupille zu berechnen (Rp; Rp = Δ / sin (20 °), wo Δ = (CR -P), siehe Abbildung 3A). </li><li> Aufgrund der Tatsache, dass die Rp-Wert auf der Pupille eine Größe abhängt, muss eine Pupillengröße Korrektur implementiert 12 (3B) werden. Wiederholen Sie Schritt 2,2 mehrmals unter verschiedenen Lichtverhältnissen (dh Manipulation der Pupillengröße; 3C), um die Pupillengröße bestimmen - Rp Beziehung und bilden ein RP Korrekturkurve (3D). Die Rp-Wert hängt auch von der vertikalen Augenposition. Wenn das Experiment wird vertikalen Augenbewegungen verursachen dann eine Korrektur der Kalibrierung für vertikale Augenpositionen ist sehr empfehlenswert13. </li><li> Bestimmen der Winkelposition des Auges (E) durch Messung der Referenz-CR Position P-Stellung und die Pupillengröße. Der Verweis CR Position wird von der Pupillenposition Erzeugen eines translationalen freien Pupillenposition subtrahiert. Durch Messung der Pupillengröße die Rp-Wert kann aus der Rp Korrekturkurve extrahiert und E können unter Verwendung der folgenden Formel berechnet E = arcsin {(Δ1) / Rp} (4A, wo Δ1 = (P 2-P 1) und P 1 und P 2 werden durch Subtraktion des Referenzsignals CR korrigiert). </li><li> Ein großes Repertoire an Plattenspieler und / oder Rotationen umliegenden Bildschirm kann nun verwendet, um den okulomotorischen System zu stimulieren. Um Video Okulographie im Dunkeln durchführen, muss die Maus mit einem Auge auf miotischen Droge, um die Pupillenerweiterung zu begrenzen und ermöglichen Tracking Schüler unter diesen Umständen vorbehandelt werden. In unseren Experimenten verwenden wir Pilocarpin (4%, Chauvin Laboratories, Frankreich) nach Pupillenerweiterung in begrenzendie Dunkelheit. </li></ol> 3. Datenanalyse <ol><li> Augenpositionen, Tisch-Positionen und die umliegenden Bildschirm Positionen sind alle in Winkelpositionen umgewandelt (siehe Abbildung 4B und Formel in Abschnitt 2.4). Eye-Signale werden für ihre Verzögerung von 27 ms induziert durch die Bildverarbeitung der Pupille-Tracking-System korrigiert. </li><li> Winkelstellungen des Auges, Tisch und umliegenden Bildschirm sind differenziert und gefiltert mit einem Butterworth-Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz von 20 Hz. </li><li> Sakkaden sind aus dem Auge Geschwindigkeit unter Verwendung eines Nachweisgrenze von 40 ° / s entfernt. Die Daten entfernt ab 20 ms vor und bis zu 80 ms nach dem Überqueren der Nachweisgrenze. </li><li> Tabelle, um Bildschirm und Auge Geschwindigkeitssignale werden gemittelt über jeden einzelnen Zyklus in der Spur (4C). </li><li> Gemittelten Signale werden mit einer entsprechenden Funktion ausgestattet. Im Allgemeinen wird eine sinusförmige Geschwindigkeit Stimulation und die gemittelteZyklen werden mit Sinus-oder Cosinus-Funktion (4C) ausgestattet. Dann kann die Verstärkung als das Verhältnis der Augen der Stimulusgeschwindigkeit Geschwindigkeit berechnet werden, während die Phase als die Differenz (in Grad) zwischen dem Auge Geschwindigkeit und Stimulusgeschwindigkeit berechnet werden kann. </li></ol> 4. Repräsentative Ergebnisse Video-Okulographie kann verwendet werden, um verschiedene Formen der okulomotorischen Aufführungen (dh optokinetischen Reflex: OKR; vestibulo-okulären Reflexes: VOR; visuell verbesserte vestibulo-okulären Reflexes: VVOR) zu untersuchen sowie motorischen Lernens (VOR Anpassung; OKR Adaptation). Der OKR kompensiert tieffrequente Störungen mit visuellem Feedback. Der OKR kann durch Drehen des gut ausgeleuchteten Umgebung Bildschirm (Movie 1) induziert werden. Drehen des umgebenden Schirm über einem Frequenzbereich von 0,2 -1,0 Hz bei einer Amplitude von 1,6 ° zeigt, wie die optokinetischen System eine effizientere Ausgleichsmechanismus im niederfrequenten Bereich tha istn im Hochfrequenzbereich (5A). Die VOR kompensiert hochfrequenten Kopfbewegungen über Signale aus den vestibulären Organe. Die VOR kann durch Drehen des Tieres (zB Plattenspieler) im Dunkeln (Film 2) induziert werden. Drehen des Drehtisches über einen Frequenzbereich von 0,2 -1,0 Hz bei einer Amplitude von 1,6 ° zeigt, wie die vestibulookulären effizienter bei der Erzeugung Kompensieren Augenbewegungen in der Hochfrequenz-Bereich als im niederfrequenten Bereich (5A) . Wenn die optokinetischen und vestibulo-okulären System an einem Strang, können Bilder auf der Netzhaut über einen weiten Bereich von Kopfbewegungen stabilisiert werden. Drehen der Drehscheibe über einen Frequenzbereich von 0,2 -1,0 Hz mit einer Amplitude von 1,6 °, während das umgebende Bildschirm ist gut ausgeleuchtet (Film 3) zeigt, wie das Auge &quot;High Gain&quot; Ausgleichsbewegungen über den gesamten Frequenzbereich (5A erzeugt ). Alle diese Gewinn-und pH-ASE-Werte sind typisch für Mäuse, obwohl Gender-14 und Dehnung 15,16,17 Unterschiede gemeldet wurden. Die unabhängige Kontrolle über die Drehscheibe und die umliegende Bildschirm ermöglicht uns, die Mäuse mit einem Missverhältnis zwischen visueller und vestibulärer Informationen zu konfrontieren. Nach einer langfristigen und gleichmäßige Belichtung von nicht übereinstimmenden visuellen und vestibulären Informationen wird die VOR der Maus ändern, um für die veränderten visuellen Input (VOR Anpassung; Movie 4) zu kompensieren. Drehen der Drehscheibe aus der Phase (dh 180 °) mit dem umgebenden Bildschirm (1 Hz, 1,6 °) erhöht die VOR-Verstärkung (Abbildung 5B). Die maximale Veränderung der VOR-Verstärkung, bei der Verwendung eines ein Versuch Lernparadigma, wird oft nach 30 Minuten erreicht. <img alt="1" src="/files/ftp_upload/3971/3971fig1.jpg" /> Abbildung 1. Schematische Darstellung des Maus-Kopf-Körper zurückhält. Der Körper der Maus ist zurückhaltend mitein Kunststoff zylindrischen Rohr mit einem Durchmesser von 35 mm. Der Kopf der Maus wird durch Verbinden der Sockel der Maus an die Eisenstange mit zwei Schrauben fixiert. Die Eisenstange einen Winkel von 30 Grad um den Kopf der Maus in die normale Tonhöhe beim Gehen zu positionieren. * Draufsicht des Sockels mit zwei Muttern. <img alt="2" src="/files/ftp_upload/3971/3971fig2.jpg" /> Abbildung 2. Schematische Darstellung des Maus-Video-EOG-Setup. <img alt="Abbildung 3" src="/files/ftp_upload/3971/3971fig3.jpg" /> Abbildung 3. Kalibrierung des Video-Schüler-Tracking-System. A) Die Kamera ist mehrfach gedreht um + / - 10 ° (dh 20 Grad von Spitze zu Spitze) um die vertikale Achse des Drehtellers. Die nachverfolgte Pupille (P) und die Referenz Hornhautreflexion (CR) in den Endstellungen der Kameradreh aufgezeichnet werden verwendet, um den Radius der Drehung der Pupille zu berechnen(Rp). B) Der Radius der Pupille Durchmesser ist abhängig von der Größe der Pupille. C) Das Beispiel zeigt die Wirkung der Pupillengröße auf Pupillenposition während der Kalibrierprozedur (sowohl in Pixel (px gemessen)). D) Beziehung zwischen RP und Pupillendurchmesser in einem einzigen Maus gemessen. Die dreizehn verschiedene Pupillendurchmesser wurden durch Veränderung der Intensität des Umgebungslichts erreicht. <img alt="Abbildung 4" src="/files/ftp_upload/3971/3971fig4.jpg" /> Abbildung 4. Messung und Analyse der Augenbewegungen mit Hilfe von Video-Tracking-Schüler. Korrigiert CR-Position); A) Die Winkelposition Pupillenposition von Radius der Pupille (Rp) und der Position der Pupille (P berechnet. B) Beispiel für die kompensatorische Augenbewegung durch die Stimulierung der vestibulären und visuellen System (visuell verbesserte VOR) induziert. Die Drehscheibe gedreht wurde sinusförmig bei 0,6 Hz mit einer Amplitude von 1,6 °, während das umgebende Bildschirm war gut beleuchtet. C) Die Analysen der Aufzeichnunggezeigt in B). Das Diagramm zeigt die gemittelte Geschwindigkeit Spur des Drehtisches (blau) und Pupille (rot). Diese gemittelten Spuren wurden mit einer sinusförmigen Funktion (schwarz) angebracht ist. <img alt="Abbildung 5" src="/files/ftp_upload/3971/3971fig5.jpg" /> Abbildung 5. Leistung und Lernen des okulomotorischen System in einem C57Bl6 Maus gemessen. A) Augenbewegungen werden durch Drehungen des umgebenden Bildschirm (optokinetischen Reflex erzeugt: OKR, obere Bilder), durch Drehen der Maus in der Dunkelheit (vestibulo-okulären Reflexes: VOR-, Mittel-Platten) und durch Drehen der Maus im Licht (visuell -verstärkte vestibulo-okulären Reflexes: VVOR, unteres Feld) mit Frequenzen im Bereich 0,2 bis 1,0 Hz bei einer Amplitude von 1,6 °. Die Verstärkung des Reflexes wurde als das Verhältnis des Auges Geschwindigkeit der Stimulusgeschwindigkeit (linkes Bild) und die Phase des Reflexes berechnet wurde aus der Phasendifferenz zwischen dem Auge Geschwindigkeit und Stimulusgeschwindigkeit (rechte Felder) berechnet. B) Motorisches Lernen wurde erreicht durch<html> adaptiv Erhöhung der VOR mit Hilfe eines aus der Phase Ausbildung Paradigma. Die Maus war Gegenstand einer visuovestibular Ausbildung Paradigma, in dem die Drehung der Maus war außer Phase (180 °) mit der Drehung des umgebenden Schirm (sowohl rotierende bei 1,0 Hz, 1,6 °) für 40 Minuten. Alle 10 Minuten wird das VOR getestet wurde (1,0 Hz, 1,6 °). In dieser Maus aus der Phase der Ausbildung erhöht die VOR Gewinn. Movie 1. Animation des Paradigma, das OKR induziert in Mäusen <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3971/3971movie1.mov" target="_blank">Klicken Sie hier, um Film anzusehen</a> . Movie 2. Animation zeigt das Paradigma, dass VOR induziert bei Mäusen. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3971/3971movie2.mov" target="_blank">Hier klicken, um Film anzusehen</a> . Movie 3. Animation zeigt das Paradigma, dass VVOR in Mäusen induziert..com/files/ftp_upload/3971/3971movie3.mov &quot;target =&quot; _blank &quot;&gt; Klicken Sie hier, um Film zu sehen. Movie 4. Animation des visuovestibular aus der Phase Ausbildung Paradigma, das VOR-Anpassung (Erhöhung) in Mäusen induziert. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3971/3971movie4.mov" target="_blank">Hier klicken, um Film anzusehen</a> .

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Keine Interessenskonflikte erklärt.

Um qualitativ hochwertige Video-Aufnahmen Augenbewegungen bei Mäusen erhalten mehrere Anforderungen notwendig sind. Die Kalibrierung muss in dem oben genannten standardisierten Materie durchgeführt werden. Zum Beispiel außermittig Kalibrierung, wenn der Schüler nicht auf der vertikalen Mittellinie mit dem Hinweis CR während der Kalibrierung positioniert ist, wird in einer Unterschätzung der RP und damit einer Überschätzung der Augenbewegungen führen. Weiterhin empfehlen wir die Integration der Pupillengröße Korrekturverfahren bei der Kalibrierung 12, da Studien, die eine sehr stabile Pupillengröße zeigen sehr selten sind. Selbst ein kleiner Stressfaktor während der Studie können bereits verändern die Pupillendurchmesser erheblich. Bei der Planung einer Augenbewegung Experiment, müssen folgende Faktoren berücksichtigt werden oder kontrolliert werden, weil sie für die bekannt sind, um die Augenbewegungen Reaktion beeinflussen: Alter 13,18, Geschlecht 14 und Dehnung 15,16, 19. Darüber hinaus sollte das Versuchstier haben pigmentierten Iris, da Schüler Erkennung und Verfolgung ist unmöglich, wenn der Kontrast zwischen Pupille und der Iris zu niedrig ist, wie in dem BALB / c-Maus. Äußerst nervös oder ängstlich Tiere müssen noch geschult, vor dem Experiment werden, um zu der experimentelle Aufbau und die verhaltene Zustand zu gewöhnen. Dieses Tier Bearbeitungsprozedur Ergebnisse in weniger Verschluss oder semi-Schließen der Augen und verhindert die Bildung von Augenflüssigkeit während des Experiments, und somit eine bessere Schüler-Tracking durchgeführt wird. Schließlich Erfassung und Analyse der Daten erfordert zwei bis drei Stunden pro Tier. Daher wird Augenbewegung Aufnahmen wahrscheinlich ein besonderes Verfahren angewendet ausgewählt Mäusen und eignet sich nicht als Hochdurchsatz-Screening-Test bleiben.

<table border="1"><tbody><tr><td> Name des Reagenzes </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td></tr><tr><td> Isofluran </td><td> Rhodia Organique Feine LTD </td><td></td></tr><tr><td> Heizkissen </td><td> FHC </td><td> 40-90-8 </td></tr><tr><td> Duratears </td><td> Alcon </td><td></td></tr><tr><td> Phosphorsäure-Gel </td><td> Kerr </td><td> 31297 </td></tr><tr><td> Optibond Prime </td><td> Kerr </td><td> 35369 </td></tr><tr><td> Optibond Klebstoff </td><td> Kerr </td><td> 35369 </td></tr><tr><td> Charisma Composite </td><td> Heraeus Kulzer </td><td></td></tr><tr><td> Maxima 480 Lichthärtegerät </td><td> Henry Schein </td><td></td></tr><tr><td> AC-Servo-gesteuerten Motor </td><td> Harmonic Drive AG </td><td></td></tr><tr><td> Cylindric Bildschirm </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Halogenlampe (20 W) </td><td> RS Components </td><td></td></tr><tr><td> Potentiometer (Präzision) </td><td> Bourns Inc.. </td><td> 6574 </td></tr><tr><td> Antrieb 1401 (I / O-Schnittstelle) </td><td> CED begrenzte </td><td></td></tr><tr><td> Computer </td><td> Dell </td><td></td></tr><tr><td> Infrarot emmitters </td><td> RS Components </td><td> 195-451 </td></tr><tr><td> ETL-200 </td><td> ISCAN </td><td></td></tr><tr><td> Zoom-Objektiv (Zoom 6000) </td><td> Navitar Inc. </td><td></td></tr><tr><td> Pilocarpinenitrate (Halbe) </td><td> Laboratoire Chauvin </td><td></td></tr></tbody></table>

video-oculography in mice

Augenbewegungen sind sehr wichtig, um ein Objekt zu verfolgen oder um ein Bild auf der Retina bei der Bewegung zu stabilisieren. Tiere ohne Fovea, wie beispielsweise der Maus, eine begrenzte Fähigkeit, ihre Augen auf ein Ziel zu verriegeln. Im Gegensatz zu diesen Ziel gerichtet Augenbewegungen, werden kompensatorische Augenbewegungen Okular leicht löste in afoveate Tiere 1,2,3,4. Kompensatorischen Augenbewegungen werden durch die Verarbeitung von vestibulären und optokinetischen Informationen in ein Steuersignal, das die Augenmuskeln fahren wird erzeugt. Die Verarbeitung der vestibulären und optokinetischen Informationen können einzeln und gemeinsam untersucht werden, so dass die Angabe eines Defizits in der Okulomotorik. Die okulomotorischen System kann durch Hervorrufen einer optokinetischen Reflex (OKR), vestibulo-okulären Reflexes (VOR) oder eine visuell-enhanced vestibulo-okulären Reflexes (VVOR) getestet werden. Der OKR ist ein Reflex, der Bewegung für &quot;full-field&quot;-Bild auf der Netzhaut Bewegungen kompensiert, wohingegen das VOR ist ein Reflex, Auge mEs werden Bewegungen, die Bewegungen des Kopfes ausgleicht. Die VVOR ist ein Reflex, Augenbewegung, die sowohl vestibuläre verwendet sowie optokinetischen Informationen, um die angemessene Entschädigung zu machen. Das Kleinhirn überwacht und ist in der Lage, diese kompensatorische Augenbewegungen einzustellen. Daher ist Okulographie ein sehr mächtiges Werkzeug, um Gehirn-Verhalten unter normalen Beziehung zu untersuchen als auch unter pathologischen Bedingungen (zB der vestibulären, okuläre und / oder zerebrale Ursprungs). Testen des okulomotorischen System, als Verhaltens-Paradigma, ist aus mehreren Gründen interessant. Erstens ist die okulomotorischen System ein gut verstanden neuronalen System 5. Zweitens ist das System relativ einfach okulomotorischen 6; die Menge der möglichen Augenbewegung wird durch seine Ball-in-Socket-Architektur (&quot;single Joint&quot;) und den drei Paaren von extra-Augenmuskeln 7 beschränkt. Drittens kann die Verhaltens-Ausgang und sensorischen Input leicht gemessen werden, was macht dies ein sehr zugängliches System für die quantitativeAnalyse 8. Viele Verhaltenstests fehlt diese hohe quantitative Leistung. Und schließlich können sowohl Leistung als auch Plastizität des okulomotorischen System getestet werden, so dass Forschung zu Lern-und Gedächtnisprozesse 9. Gentechnisch veränderte Mäuse sind heutzutage weit verbreitet und bilden sie eine wichtige Quelle für die Erforschung der Hirnfunktionen auf verschiedenen Ebenen 10. Darüber hinaus können sie verwendet werden als Modelle für menschliche Krankheiten zu imitieren. Anwenden von EOG auf normal, pharmakologisch behandelt oder gentechnisch veränderten Mäusen ist ein leistungsfähiges Werkzeug, um die Forschung zu Grunde liegenden Physiologie der motorischen Verhalten unter normalen und pathologischen Bedingungen zu erkunden. Hier beschreiben wir, wie man Video-Okulographie bei Mäusen 8 zu messen.

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Video-oculography in Mice

Video-EOG ist ein sehr quantitative Methode zur okularen motorischen Leistungsfähigkeit zu untersuchen sowie motorischen Lernens. Hier beschreiben wir, wie man Video-Okulographie bei Mäusen zu messen. Die Anwendung dieser Technik auf normalen, pharmakologisch behandelt oder gentechnisch veränderten Mäusen ist ein leistungsfähiges Werkzeug, um die Forschung zu Grunde liegenden Physiologie der motorischen Verhaltensweisen zu erforschen.

Video-Okulographie in Mäuse

Eye movements are very important in order to track an object or to stabilize an image on the retina during movement. Animals without a fovea, such as the ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

23.7K Aufrufe.  Erasmus MC, Rotterdam, The Netherlands. Video-EOG ist ein sehr quantitative Methode zur okularen motorischen Leistungsfähigkeit zu untersuchen sowie motorischen Lernens. Hier beschreiben wir, wie man Video-Okulographie bei Mäusen zu messen. Die Anwendung dieser Technik auf normalen, pharmakologisch behandelt oder gentechnisch veränderten Mäusen ist ein leistungsfähiges Werkzeug, um die Forschung zu Grunde liegenden Physiologie der motorischen Verhaltensweisen zu erforschen.

Serie: Video-oculography in Mice

Assessing Burrowing, Nest Construction, and Hoarding in Mice

Deterioration in the ability to perform "Activities of daily living" (ADL) is an early sign of Alzheimer's disease (AD). Preclinical behavioural screening of possible treatments for AD currently largely focuses on cognitive testing, which frequently demands expensive equipment and lots of experimenter time. However, human episodic memory (the most severely affected aspect of memory in AD) is different to rodent memory, which seems to be largely non-episodic. Therefore the present ways of screening for new AD treatments for AD in rodents are intrinsically unlikely to succeed. A new approach to preclinical screening would be to characterise the ADL of mice. Fortuitously, several such assays have recently been developed at Oxford, and here the three most sensitive and well-characterised are presented.
Burrowing was first developed in Oxford13. It evolved from a need to develop a mouse hoarding paradigm. Most published rodent hoarding paradigms required a distant food source to be linked to the home cage by a connecting passage. This would involve modifying the home cage as well as making a mouse-proof connecting passage and food source. So it was considered whether it would be possible to put the food source inside the cage. It was found that if a container was placed on the floor it was emptied by the next morning., The food pellets were, however, simply deposited in a heap at the container entrance, rather than placed in a discrete place away from the container, as might be expected if the mice were truly hoarding them. Close inspection showed that the mice were performing digging ("burrowing") movements, not carrying the pellets in their mouths to a selected place as they would if truly hoarding them.6



Food pellets are not an essential substrate for burrowing; mice will empty tubes filled with sand, gravel, even soiled bedding from their own cage. Moreover, they will empty a full tube even if an empty one is placed next to it8.



Several nesting protocols exist in the literature. The present Oxford one simplifies the procedure and has a well-defined scoring system for nest quality5. 



A hoarding paradigm was later developed in which the mice, rather than hoarding back to the real home cage, were adapted to living in the "home base" of a hoarding apparatus. This home base was connected to a tube made of wire mesh, the distal end of which contained the food source. This arrangement proved to yield good hoarding behaviour, as long as the mice were adapted to living in the "home base" during the day and only allowed to enter the hoarding tube at night.

Burrowing, nesting, and hoarding are species-typical activities that mice readily perform in the laboratory. This article describes how they can be easily and cheaply assessed. These protocols are extremely sensitive to mouse strain, brain lesions and diseases. Moreover they constitute &#x201C;environmental enrichment&#x201D; for the mice, and embody the &#x201C;Refinement&#x201D; aspect of the &#x201C;3 Rs&#x201D;18.

Die Beurteilung Burrowing, Nest Bau und Horten in Mäuse

Deterioration in the ability to perform "Activities of daily living" (ADL) is an early sign of Alzheimer's disease (AD). Preclinical behavioural screening ...

Forschung

Neurowissenschaften

Measuring Motor Coordination in Mice

Mice are increasingly being used in behavioral neuroscience, largely replacing rats as the behaviorist's animal of choice. Before aspects of behavior such as emotionality or cognition can be assessed, however, it is vital to determine whether the motor capabilities of e.g. a mutant or lesioned mouse allow such an assessment. Performance on a maze task requiring strength and coordination, such as the Morris water maze, might well be impaired in a mouse by motor, rather than cognitive, impairments, so it is essential to selectively dissect the latter from the former. For example, sensorimotor impairments caused by NMDA antagonists have been shown to impair water maze performance2. 
Motor coordination has traditionally been assessed in mice and rats by the rotarod test, in which the animal is placed on a horizontal rod that rotates about its long axis; the animal must walk forwards to remain upright and not fall off. Both set speed and accelerating versions of the rotarod are available.
The other three tests described in this article (horizontal bar, static rods and parallel bars) all measure coordination on static apparatus. The horizontal bar also requires strength for adequate performance, particularly of the forelimbs as the mouse initially grips the bar just with the front paws. 
Adult rats do not perform well on tests such as the static rods and parallel bars (personal observations); they appear less well coordinated than mice. I have only tested male rats, however, and male mice seem generally less well coordinated than females. Mice appear to have a higher strength:weight ratio than rats; the Latin name, Mus musculus, seems entirely appropriate. The rotarod, the variations of the foot fault test12 or the Catwalk (Noldus)15 apparatus are generally used to assess motor coordination in rats.

Protocols are presented for two established motor coordination tasks, the accelerating rotarod and horizontal bar, also two tests developed in Oxford recently, the static rods and parallel bars. These tests can detect motor impairments potentially of interest in their own right, as well as being possible variables in tests of other areas of behavior.

Mess-motorische Koordination in Mäuse

Mice are increasingly being used in behavioral neuroscience, largely replacing rats as the behaviorist's animal of choice. Before aspects of behavior such ...

A Simple and Inexpensive Method for Determining Cold Sensitivity and Adaptation in Mice

Cold hypersensitivity is a serious clinical problem, affecting a broad subset of patients and causing significant decreases in quality of life. The cold plantar assay allows the objective and inexpensive assessment of cold sensitivity in mice, and can quantify both analgesia and hypersensitivity. Mice are acclimated on a glass plate, and a compressed dry ice pellet is held against the glass surface underneath the hindpaw. The latency to withdrawal from the cooling glass is used as a measure of cold sensitivity.
Cold sensation is also important for survival in regions with seasonal temperature shifts, and in order to maintain sensitivity animals must be able to adjust their thermal response thresholds to match the ambient temperature. The Cold Plantar Assay (CPA) also allows the study of adaptation to changes in ambient temperature by testing the cold sensitivity of mice at temperatures ranging from 30 &#176;C to 5 &#176;C. Mice are acclimated as described above, but the glass plate is cooled to the desired starting temperature using aluminum boxes (or aluminum foil packets) filled with hot water, wet ice, or dry ice. The temperature of the plate is measured at the center using a filament T-type thermocouple probe. Once the plate has reached the desired starting temperature, the animals are tested as described above.
This assay allows testing of mice at temperatures ranging from innocuous to noxious. The CPA yields unambiguous and consistent behavioral responses in uninjured mice and can be used to quantify both hypersensitivity and analgesia. This protocol describes how to use the CPA to measure cold hypersensitivity, analgesia, and adaptation in mice.

The Cold Plantar Assay (CPA) measures cold responsiveness between 30 &#176;C and 5 &#176;C, and can also measure cold adaptation. This protocol describes how to use the CPA to measure cold hypersensitivity, analgesia, and adaptation in mice.

Eine einfache und kostengünstige Methode zur Bestimmung der Überempfindlichkeit auf Kälte und Anpassung an der Maus

Cold hypersensitivity is a serious clinical problem, affecting a broad subset of patients and causing significant decreases in quality of life.  The cold ...

Assessment of Dopaminergic Homeostasis in Mice by Use of High-performance Liquid Chromatography Analysis and Synaptosomal Dopamine Uptake

Dopamine (DA) is a modulatory neurotransmitter controlling motor activity, reward processes and cognitive function. Impairment of dopaminergic (DAergic) neurotransmission is strongly associated with several central nervous system-associated diseases such as Parkinson&#39;s disease, attention-deficit-hyperactivity disorder and drug addiction1,2,3,4. Delineating disease mechanisms involving DA imbalance is critically dependent on animal models to mimic aspects of the diseases, and thus protocols that assess specific parts of the DA homeostasis are important to provide novel insights and possible therapeutic targets for these diseases.
Here, we present two useful experimental protocols that when combined provide a functional read-out of the DAergic system in mice. Biochemical and functional parameters on DA homeostasis are obtained through assessment of DA levels and dopamine transporter (DAT) functionality5. When investigating the DA system, the ability to reliably measure endogenous levels of DA from adult brain is essential. Therefore, we present how to perform high-performance liquid chromatography (HPLC) on brain tissue from mice to determine levels of DA. We perform the experiment on tissue from dorsal striatum (dStr) and nucleus accumbens (NAc), but the method is also suitable for other DA-innervated brain areas.
DAT is essential for reuptake of DA into the presynaptic terminal, thereby controlling the temporal and spatial activity of released DA. Knowing the levels and functionality of DAT in the striatum is of major importance when assessing DA homeostasis. Here, we provide a protocol that allows to simultaneously deduce information on surface levels and function using a synaptosomal6 DA uptake assay.
Current methods combined with standard immunoblotting protocols provide the researcher with relevant tools to characterize the DAergic system.

Synaptosomal dopamine uptake and high-performance liquid chromatography analysis represent experimental tools to investigate dopamine homeostasis in mice by assessing the function of the dopamine transporter and levels of dopamine in striatal tissue, respectively. Here we present protocols to measure dopamine tissue content and assess the functionality of the dopamine transporter.

Bewertung der dopaminergen Homöostase bei Mäusen durch Verwendung von High-Performance Liquid Chromatography Analyse und Synaptosomal Dopamin-Aufnahme

Dopamine (DA) is a modulatory neurotransmitter controlling motor activity, reward processes and cognitive function. Impairment of dopaminergic (DAergic) ...

An Objective and Reproducible Test of Olfactory Learning and Discrimination in Mice

Olfaction is the predominant sensory modality in mice and influences many important behaviors, including foraging, predator detection, mating, and parenting. Importantly, mice can be trained to associate novel odors with specific behavioral responses to provide insight into olfactory circuit function. This protocol details the procedure for training mice on a Go/No-Go operant learning task. In this approach, mice are trained on hundreds of automated trials daily for 2&#8211;4 weeks and can then be tested on novel Go/No-Go odor pairs to assess olfactory discrimination, or be used for studies on how odor learning alters the structure or function of the olfactory circuit. Additionally, the mouse olfactory bulb (OB) features ongoing integration of adult-born neurons. Interestingly, olfactory learning increases both the survival and synaptic connections of these adult-born neurons. Therefore, this protocol can be combined with other biochemical, electrophysiological, and imaging techniques to study learning and activity-dependent factors that mediate neuronal survival and plasticity.

Here, we train mice on an associative learning task to test odor discrimination. This protocol also allows for studies on learning-induced structural changes in the brain.

Eine objektive und reproduzierbare Test der olfaktorischen Lern- und Diskriminierung bei Mäusen

Olfaction is the predominant sensory modality in mice and influences many important behaviors, including foraging, predator detection, mating, and ...

Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) in Mice

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a non-invasive neuromodulation technique proposed as an alternative or complementary treatment for several neuropsychiatric diseases. The biological effects of tDCS are not fully understood, which is in part explained due to the difficulty in obtaining human brain tissue. This protocol describes a tDCS mouse model that uses a chronically implanted electrode allowing the study of the long-lasting biological effects of tDCS. In this experimental model, tDCS changes the cortical gene expression and offers a prominent contribution to the understanding of the rationale for its therapeutic use.

Transcranial Direct Current Stimulation tDCS in Mice

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a therapeutic technique proposed to treat psychiatric diseases. An animal model is essential for understanding the specific biological alterations evoked by tDCS. This protocol describes a tDCS mouse model that uses a chronically implanted electrode.

Transkranielle Gleichstrom Stimulation (tDCS) bei Mäusen

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a non-invasive neuromodulation technique proposed as an alternative or complementary treatment for ...

A Protocol for Transcranial Photobiomodulation Therapy in Mice

Transcranial photobiomodulation is a potential innovative noninvasive therapeutic approach for improving brain bioenergetics, brain function in a wide range of neurological and psychiatric disorders, and memory enhancement in age-related cognitive decline and neurodegenerative diseases. We describe a laboratory protocol for transcranial photobiomodulation therapy (PBMT) in mice. Aged BALB/c mice (18 months old) are treated with a 660 nm laser transcranially, once daily for 2 weeks. Laser transmittance data shows that approximately 1% of the incident red light on the scalp reaches a 1 mm depth from the cortical surface, penetrating the dorsal hippocampus. Treatment outcomes are assessed by two methods: a Barnes maze test, which is a hippocampus-dependent spatial learning and memory task evaluation, and measuring hippocampal ATP levels, which is used as a bioenergetics index. The results from the Barnes task show an enhancement of the spatial memory in laser-treated aged mice when compared with age-matched controls. Biochemical analysis after laser treatment indicates increased hippocampal ATP levels. We postulate that the enhancement of memory performance is potentially due to an improvement in hippocampal energy metabolism induced by the red laser treatment. The observations in mice could be extended to other animal models since this protocol could potentially be adapted to other species frequently used in translational neuroscience, such as rabbit, cat, dog, or monkey. Transcranial photobiomodulation is a safe and cost-effective modality which may be a promising therapeutic approach in age-related cognitive impairment.

Photobiomodulation therapy is an innovative noninvasive modality for the treatment of a wide range of neurological and psychiatric disorders and can also improve healthy brain function. This protocol includes a step-by-step guide to performing brain photobiomodulation in mice by transcranial light delivery, which can be adapted for use in other laboratory rodents.

Ein Protokoll für die transkranielle Photobiomodulation Therapie bei Mäusen

Transcranial photobiomodulation is a potential innovative noninvasive therapeutic approach for improving brain bioenergetics, brain function in a wide ...

Investigating Alterations in Caecum Microbiota After Traumatic Brain Injury in Mice

Increasing evidence shows that the microbiota-gut-brain axis plays an important role in the pathogenesis of brain diseases. Several studies also demonstrate that traumatic brain injuries cause changes to the gut microbiota. However, mechanisms underlying the bidirectional regulation of the brain-gut axis remain unknown. Currently, few models exist for studying the changes in gut microbiota after traumatic brain injury. Therefore, the presented study combines protocols for inducing traumatic brain injury using a lateral fluid percussion device and analysis of caecum samples following injury for investigating alterations in the gut microbiome. Alterations of the gut microbiota composition after traumatic brain injury are determined using 16S-rDNA sequencing. This protocol provides an effective method for studying the relationships between enteric microorganisms and traumatic brain injury.

Presented here is a protocol to induce diffuse traumatic brain injury using a lateral fluid percussion device followed by the collection of the caecum content for gut microbiome analysis.

Untersuchung von Veränderungen in Caecum Microbiota nach traumatischen Hirnverletzungen bei Mäusen

Increasing evidence shows that the microbiota-gut-brain axis plays an important role in the pathogenesis of brain diseases. Several studies also ...

Quantitative Measurement of Intrathecally Synthesized Proteins in Mice

Cerebrospinal fluid (CSF), a fluid found in the brain and the spinal cord, is of great importance to both basic and clinical science. The analysis of the CSF protein composition delivers crucial information in basic neuroscience research as well as neurological diseases. One caveat is that proteins measured in CSF may derive from both intrathecal synthesis and transudation from serum, and protein analysis of CSF can only determine the sum of these two components. To discriminate between protein transudation from the blood and intrathecally produced proteins in animal models as well as in humans, CSF protein profiling measurements using conventional protein analysis tools must include the calculation of the albumin CSF/serum quotient (Qalbumin), a marker of the integrity of the blood-brain interface (BBI), and the protein index (Qprotein/Qalbumin), an estimate of intrathecal protein synthesis. This protocol illustrates the entire procedure, from CSF and blood collection to quotients and indices calculations, for the quantitative measurement of intrathecal protein synthesis and BBI impairment in mouse models of neurological disorders.

Elevated spinal fluid protein levels can either be the result of diffusion of plasma protein across an altered blood-brain barrier or intrathecal synthesis. An optimized testing protocol is presented in this article that helps to discriminate both cases and provides quantitative measurements of intrathecally synthesized proteins.

Quantitative Messung von intrathecally Synthetisierten Proteinen bei Mäusen

Cerebrospinal fluid (CSF), a fluid found in the brain and the spinal cord, is of great importance to both basic and clinical science. The analysis of the ...

Electrocorticographic Recording of Cerebral Cortex Areas Manipulated Using an Adeno-Associated Virus Targeting Cofilin in Mice

The use of electrocorticographic (ECoG) recordings in rodents is relevant to sleep research and to the study of a wide range of neurological conditions. Adeno-associated viruses (AAVs) are increasingly used to improve understanding of brain circuits and their functions. The AAV-mediated manipulation of specific cell populations and/or of precise molecular components has been tremendously useful to identify new sleep regulatory circuits/molecules and key proteins contributing to the adverse effects of sleep loss. For instance, inhibiting activity of the filamentous actin-severing protein&#160;cofilin&#160;using AAV prevents sleep deprivation-induced memory impairment. Here, a protocol is&#160;described that combines the manipulation of cofilin function in a cerebral cortex area with the recording of ECoG activity to examine whether cortical cofilin modulates the wakefulness and sleep ECoG signals. AAV injection is performed during the same surgical procedure as the implantation of ECoG and electromyographic (EMG) electrodes in adult male and female mice. Mice are anesthetized, and their heads are shaved. After skin cleaning and incision, stereotaxic coordinates of the motor cortex are determined, and the skull is pierced at this location. A cannula prefilled with an AAV expressing cofilinS3D, an inactive form of cofilin, is slowly positioned in the cortical tissue. After AAV infusion, gold-covered screws (ECoG electrodes) are screwed through the skull and cemented to the skull with gold wires inserted in the neck muscles (EMG electrodes). The animals are allowed three weeks to recover and to ensure sufficient expression of cofilinS3D. The infected area and cell type are verified using immunohistochemistry, and the ECoG is analyzed using visual identification of vigilance states and spectral analysis. In summary, this combined methodological approach allows the investigation of the precise contribution of molecular components regulating neuronal morphology and connectivity to the regulation of synchronized cerebral cortex activity during wakefulness and sleep.

This article describes a protocol for the manipulation of molecular targets in the cerebral cortex using adeno-associated viruses and for monitoring the effects of this manipulation during wakefulness and sleep using electrocorticographic recordings.

Elektrokortikographische Aufzeichnung von Großhirnrindenbereichen manipuliert mit einem Adeno-assoziierten Virus, das auf Cofilin bei Mäusen abzielt

The use of electrocorticographic (ECoG) recordings in rodents is relevant to sleep research and to the study of a wide range of neurological conditions. ...