Quantification de la sélectivité des caractéristiques visuelles du réflexe optocinétique chez la souris

Résumé

Nous décrivons ici un protocole standard pour quantifier le réflexe optocinétique. Il combine la stimulation virtuelle du tambour et la vidéo-oculographie, et permet ainsi une évaluation précise de la sélectivité caractéristique du comportement et de sa plasticité adaptative.

Résumé

Le réflexe optocinétique (OKR) est un mouvement oculaire inné essentiel qui est déclenché par le mouvement global de l’environnement visuel et sert à stabiliser les images rétiniennes. En raison de son importance et de sa robustesse, l’OKR a été utilisé pour étudier l’apprentissage visuo-moteur et pour évaluer les fonctions visuelles de souris ayant des antécédents génétiques, des âges et des traitements médicamenteux différents. Nous présentons ici une procédure permettant d’évaluer avec une grande précision les réponses OKR des souris à tête fixe. La fixation de la tête permet d’exclure l’apport de la stimulation vestibulaire sur les mouvements oculaires, ce qui permet de mesurer les mouvements oculaires déclenchés uniquement par le mouvement visuel. L’OKR est obtenu par un système de batterie virtuelle, dans lequel un réseau vertical présenté sur trois écrans d’ordinateur dérive horizontalement de manière oscillatoire ou unidirectionnelle à une vitesse constante. Avec ce système de réalité virtuelle, nous pouvons modifier systématiquement les paramètres visuels tels que la fréquence spatiale, la fréquence temporelle/d’oscillation, le contraste, la luminance et la direction des réseaux, et quantifier les courbes de réglage de la sélectivité des caractéristiques visuelles. La vidéo-oculographie infrarouge à haute vitesse assure une mesure précise de la trajectoire des mouvements oculaires. Les yeux de chaque souris sont calibrés pour permettre de comparer les OKR entre des animaux d’âges, de sexes et de milieux génétiques différents. La puissance quantitative de cette technique lui permet de détecter les changements dans l’OKR lorsque ce comportement s’adapte plastiquement en raison du vieillissement, de l’expérience sensorielle ou de l’apprentissage moteur ; Ainsi, elle fait de cette technique un ajout précieux au répertoire d’outils utilisés pour étudier la plasticité des comportements oculaires.

Introduction

En réponse à des stimuli visuels dans l’environnement, nos yeux bougent pour déplacer notre regard, stabiliser les images rétiniennes, suivre les cibles en mouvement ou aligner les fovéae de deux yeux avec des cibles situées à différentes distances de l’observateur, ce qui est vital pour une bonne vision ^1,2. Les comportements oculomoteurs ont été largement utilisés comme modèles attrayants d’intégration sensorimotrice pour comprendre les circuits neuronaux dans la santé et la maladie, au moins en partie en raison de la simplicité du système oculomoteur³. Contrôlé par trois paires de mu....

Protocole

Toutes les procédures expérimentales effectuées dans le cadre de cette étude ont été approuvées par le Comité local de protection des animaux de la Division des sciences biologiques, conformément aux lignes directrices établies par le Comité de protection des animaux de l’Université de Toronto et le Conseil canadien de protection des animaux.

1. Implantation d’une barre de tête sur le dessus du crâne

REMARQUE : Pour éviter la contribution du comportement VOR aux mouvements oculaires, la tête de la souris est immobilisée pendant le test OKR. Par conséquent, une barre de tête est implantée chirurgica....

Discussion

La méthode du test comportemental OKR présentée ici offre plusieurs avantages. Tout d’abord, la stimulation visuelle générée par ordinateur résout les problèmes intrinsèques de la batterie physique. Traitant du problème que les tambours physiques ne prennent pas en charge l’examen systématique de la fréquence spatiale, de la direction ou de l’accord de contraste⁸, le tambour virtuel permet de modifier ces paramètres visuels essai par essai, facilitant ainsi une analyse systémat.......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
2D translational stage	Thorlabs	XYT1
Acrylic resin	Lang Dental	B1356	For fixing headplate on skull and protecting skull
Bupivacaine	STERIMAX	ST-BX223	Bupivacaine Injection BP 0.5%. Local anesthesia
Carprofen	RIMADYL	8507-14-1	Analgesia
Compressed air	Dust-Off
Eye ointment	Alcon	Systane	For maintaining moisture of eyes
Graphic card	NVIDIA	Geforce GTX 1650 or Quadro P620.	For generating single screen among three monitors
Heating pad	Kent Scientific	HTP-1500	For maintaining body temperature
High-speed infrared (IR) camera	Teledyne Dalsa	G3-GM12-M0640	For recording eye rotation
IR LED	Digikey	PDI-E803-ND	For CR reference and the illumination of the eye
IR mirror	Edmund optics	64-471	For reflecting image of eye
Isoflurane	FRESENIUS KABI	CP0406V2
Labview	National instruments	version 2014	eye tracking
Lactated ringer	BAXTER	JB2324	Water and energy supply
Lidocaine and epinephrine mix	Dentsply Sirona	82215-1	XYLOCAINE. Local anesthesia
Luminance Meter	Konica Minolta	LS-150	for calibration of monitors
Matlab	MathWorks	version xxx	analysis of eye movements
Meyhoefer Curette	World Precision Instruments	501773	For scraping skull and removing fascia
Microscope calibration slide	Amscope	MR095	to measure the magnification of video-oculography
Monitors	Acer	B247W	Visual stimulation
Neutral density filter	Lee filters	299	to generate scotopic visual stimulation
Nigh vision goggle	Alpha optics	AO-3277	for scotopic OKR
Photodiode	Digikey	TSL254-R-LF-ND	to synchronize visual stimulation and video-oculography
Pilocarpine hydrochloride	Sigma-Aldrich	P6503
Post	Thorlabs	TR1.5
Post holder	Thorlabs	PH1
PsychoPy	open source software	version xxx	visual stimulation toolkit
Scissor	RWD	S12003-09	For skin removal
Superglue	Krazy Glue		Type: All purpose. For adhering headplate on the skull