Ce travail a été appuyé par les Prix de développement de carrière du service de réadaptation et de réadaptation du ministère des Anciens Combattants (ADC-1, RX002111; CDA-2; RX002928) à RSA et (CDA-2, RX002342) à AJF et aux National Institutes of Health (NIH-NICHD F31 HD097918 à DACT et NIH-NIEHS T32 ES012870 à DACT) et NEI Core Grant P30EY006360.

Toutes les procédures ont été approuvées par l’Atlanta Veterans Affairs Institutional Animal Care and Use Committee et conformes au guide des National Institutes of Health pour les soins et l’utilisation des animaux de laboratoire (NIH Publications, 8e édition, mise à jour 2011).
1. La réponse optomotrice (OMR)
<ol><li>Configurer l’appareil OMR (détails sur l’appareil et le logiciel dans la table des matériaux)
	<ol>
<li>Choisissez la plate-forme de taille appropriée pour le rongeur : souris, rat ou rat grand ou grand rat (Figure 1A).</li>
		<li>Ouvrez le logiciel OMR, qui devrait s’ouvrir sur une fenêtre avec plusieurs onglets d’options et un flux vidéo en direct de l’intérieur de l’OMR / tambour virtuel (Figure 1B). Effectuez un zoom avant ou arrière avec la caméra vidéo selon les besoins afin que la plate-forme et son environnement soient visibles.</li>
		<li>Notez les icônes le long du côté gauche de l’image en direct (Figure 1C). Cliquez sur l’icône d’astérisque et l’icône de bandes rotatives afin que l’astérisque vert et les bandes tournantes vertes disparaissent du flux en direct.</li>
		<li>Cliquez sur l’icône de la boussole pour qu’un cercle vert et deux lignes perpendiculaires apparaissent. Étirez le cercle vert pour qu’il s’aligne parfaitement avec le cercle noir sur la plate-forme, ce qui garantira que l’OMR est parfaitement aligné.</li>
		<li>Cliquez sur l’icône de la boussole car il n’est pas nécessaire de voir le cercle pendant le test. Cliquez sur l’icône d’astérisque vert et l’icône de bandes tournantes vertes pour les faire réapparaître. Notez que les bandes vertes tournent dans la même direction que les rayures dans le tambour, ce qui permet au chercheur de connaître la direction des rayures.</li>
		<li>Cliquez sur l’onglet Test . Sous Tests, cliquez sur l’onglet Psychophysique . Sous Seuil, sélectionnez Fréquence pour mesurer la fréquence spatiale. REMARQUE: Le logiciel OMR utilise un paradigme d’escalier pour calculer automatiquement la fréquence spatiale (SF). Le contraste sera maintenu à 100%.</li>
		<li>Sous Test, cliquez sur l’onglet Préréglages . Sélectionnez les paramètres par défaut pour Mouse18 ou Rat20.</li>
		<li>Sous Test, cliquez sur l’onglet Occultation . Cochez la case Vide lors du suivi , qui mettra en pause les rayures / videra les écrans d’ordinateur dans le tambour chaque fois que la souris est cliquée avec le bouton droit de la souris.</li>
		<li>Cliquez sur l’onglet Résultats , où les résultats du test seront affichés.</li>
	</ol></li>
	<li>Évaluer la fréquence spatiale
	<ol>
<li>Placez le rongeur sur la plate-forme circulaire au centre de la chambre de réalité virtuelle comprenant quatre écrans d’ordinateur montrant des caillebotis sinusoïdaux verticaux entourant la chambre à une vitesse de 12 ° / s (Figure 1D).</li>
		<li>Notez que la caméra vidéo positionnée en haut de la chambre projette le comportement du rongeur en direct sur l’écran de l’ordinateur.</li>
		<li>Recherchez la présence ou l’absence d’actions réflexives par la tête du rongeur lorsque les caillebotis se déplacent dans le sens des aiguilles d’une montre ou dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. Assurez-vous que les barres illustrées sont visibles dans le programme, elles montreront la direction du mouvement du caillebotis.<ol>
<li>Surveillez la tête du rongeur pour qu’elle se déplace dans la même direction que les caillebotis. Attendez qu’il y ait une poursuite en douceur, pas des rafales erratiques de mouvement de la tête, pour le compter comme un suivi.</li>
			<li>Cliquez sur Oui ou Non selon le cas. Notez que SF commencera avec 0,042 cyc/deg et s’ajustera avec chaque oui et non pour devenir plus facile ou plus difficile (Figure 1E). Cliquez sur Réinitialiser si le test doit être réinitialisé en raison d’un clic accidentel ou incorrect sur oui et non.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Pendant que le rongeur est testé, assurez-vous de garder l’astérisque positionné sur la tête du rongeur. REMARQUE: Cela a deux effets: 1) Il maintient la fréquence spatiale correcte. Si l’astérisque est positionné entre les épaules, par exemple, la fréquence spatiale sera plus basse et les barres seront plus faciles à voir, ce qui entraînera un score faussement élevé. 2) Pour les rongeurs avec de légers mouvements de la tête, l’astérisque permet de mesurer plus facilement si la tête bouge réellement.</li>
		<li>Surveillez le système pour dire « Terminé » lorsque la fréquence spatiale du rongeur est atteinte. Notez que les boutons Oui et Non ne seront plus cliquables.</li>
		<li>Cliquez sur l’onglet Résultats , qui affichera la fréquence spatiale pour l’œil gauche, l’œil droit et les yeux combinés. REMARQUE: Parfois, le logiciel est configuré de telle sorte que les résultats sont inversés, c’est-à-dire que l’œil droit est signalé comme l’œil gauche et l’œil gauche est signalé comme l’œil droit. Cela a été découvert lors de l’évaluation de rongeurs qui n’avaient qu’un seul œil blessé dans un modèle de glaucome.</li>
	</ol></li>
	<li>Évaluer la sensibilité au contraste REMARQUE: Les tests de sensibilité au contraste peuvent être effectués immédiatement après l’étape de mesure de la fréquence spatiale ou seuls le même jour ou un jour différent si le rongeur semble fatigué après un test de fréquence spatiale (suivez les étapes 1 à 2.2 si vous ne testez que la sensibilité au contraste).<ol>
<li>Cliquez sur l’onglet Tests , puis sur l’onglet Psychophysique . Sous Seuil, sélectionnez Contraste (unique) pour mesurer la sensibilité au contraste.</li>
		<li>En utilisant également un paradigme d’escalier, commencez les caillebotis avec une constante SF au sommet de la courbe de sensibilité au contraste (CS). Pour ce faire, cliquez sur l’onglet Stimulus puis sur l’onglet Caillebotis . Dans la zone Fréquence spatiale , tapez 0,064 pour les rats et 0,103 pour les souris.</li>
		<li>Commencez le contraste à 100% et recherchez les mêmes mouvements réflexifs de la tête que ceux observés lors des tests de fréquence spatiale. Notez que le contraste diminuera au fur et à mesure que le test progresse jusqu’à ce que le rongeur n’ait plus de mouvements réflexifs de la tête en réponse au stimulus (Figure 1E).</li>
		<li>Surveillez le système pour dire « Terminé » et les boutons Oui et Non ne sont plus cliquables une fois que le rongeur ne répond plus au stimulus visuel et que le seuil de sensibilité au contraste a été atteint. Cliquez sur l’onglet Résultats , où la sensibilité au contraste de l’œil gauche, de l’œil droit et des yeux combinés sera répertoriée.</li>
	</ol></li>
	<li>Effectuer une analyse post-test
	<ol>
<li>Pour les études sur la rétinopathie diabétique, où les deux yeux devraient présenter des déficits similaires, utilisez le score combiné (moyenne des yeux droit et gauche) pour l’analyse. Pour les modèles qui causent des dommages différentiels aux yeux (c.-à-d. une blessure par explosion ou un glaucome), conservez les données de l’œil gauche et de l’œil droit séparées.</li>
		<li>Pour la fréquence spatiale, utilisez les scores bruts (les données de l’onglet Résultats ) pour l’analyse et faites la moyenne de ces scores ensemble par groupe (c.-à-d. diabétique, témoin, etc.).</li>
		<li>Pour Sensibilité au contraste, utilisez la valeur brute pour calculer la sensibilité au contraste rapportée par le contraste de Michelson à partir d’une mesure précédente de la luminance de l’écran.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Le labyrinthe en Y
<ol><li>
Préparer les rongeurs pour les tests
	<ol>
<li>Adaptez les rongeurs à la pièce pendant 30 minutes avant le test. REMARQUE: Le chercheur peut rester dans la pièce avec les lumières allumées, mais doit rester silencieux pendant ce temps.</li>
		<li>Nettoyez le labyrinthe en Y avec une solution désinfectante sans danger pour les animaux et essuyez toute solution désinfectante avec des serviettes en papier. Assurez-vous que le labyrinthe est sec.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Conduisez le labyrinthe en Y
	<ol>
<li>Étiquetez le bras initial du labyrinthe en Y comme B et les 2 autres bras comme A et C (Figure 2A). Placez un rongeur dans le bras le plus proche du chercheur (bras B) près du centre du labyrinthe en Y. Une fois le rongeur placé, démarrez la minuterie (détails sur le labyrinthe et la minuterie dans la table des matériaux).<ol>
<li>Laissez chaque rongeur explorer le labyrinthe en Y pendant 8 min. Prenez des enregistrements pendant cette période et notez toutes les observations. Asseyez-vous à plusieurs mètres du labyrinthe tout en le gardant en vue et évitez de faire du bruit.</li>
			<li>Enregistrez l’emplacement de départ comme A, et chaque fois que le rongeur fait une entrée dans un nouveau bras, enregistrez le nouvel emplacement du rongeur (Figure 2B). Définissez une entrée comme les quatre membres du rongeur se trouvant dans l’un des bras.</li>
			<li>Surveillez les rongeurs pour qu’ils se cachent et restent immobiles dans un bras du labyrinthe. Si le rongeur reste au même endroit pendant plus de 60 s et ne semble pas montrer de comportement exploratoire, déplacez le rongeur vers le centre du labyrinthe Y et continuez l’essai.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Après chaque rongeur, enlevez les excréments et nettoyez le labyrinthe avec une solution désinfectante.<ol>
<li>Assurez-vous que toute la solution désinfectante est essuyée avec des serviettes en papier et que le labyrinthe est complètement sec avant de placer le prochain rongeur dans le labyrinthe.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Calculer l’alternance spontanée et le comportement exploratoire
	<ol>
<li>Calculez le comportement exploratoire comme le nombre total d’entrées effectuées pendant 8 min.</li>
		<li>Calculer la cognition spatiale mesurée par l’alternance spontanée : le nombre d’alternances réussies/(le nombre total d’entrées - 2)<ol>
<li>Définissez une alternance réussie lorsque le rongeur se déplace séquentiellement dans trois endroits différents (exemple: ABC, CAB, BCA, etc.). Notez chaque alternance réussie (Figure 2B).</li>
			<li>Si les mouvements ont été enregistrés comme ACABCABABCABC, ne tenez pas compte des deux emplacements de départ initiaux lors du calcul de l’alternance spontanée (de sorte qu’il y ait 11 mouvements dans le dénominateur). Comptez le nombre de mouvements précis (mouvements précis = 8). Calculez le pourcentage de précision comme suit : 8/(13 - 2) = 72,7 %.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>. International Diabetes Federation Diabetes Atlas, 9th edn Available from: <a target="_blank" href="https://diabetesatlas.org/upload/resources/material/20200302_133351_IDFATLAfinal-web.pdf">https://diabetesatlas.org/upload/resources/material/20200302_133351_IDFATLAfinal-web.pdf</a> (2019)</li><li>Wang, W., Lo, A. C. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diabetic+retinopathy:+pathophysiology+and+treatments.">Diabetic retinopathy: pathophysiology and treatments.</a> International Journal of Molecular Sciences. 19 (6), (2018).</li><li>Akpek, E. K., Smith, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Overview+of+age-related+ocular+conditions.">Overview of age-related ocular conditions.</a> The American Journal of Managed Care. 19 (5), 67-75 (2013).</li><li>Urano, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wolfram+syndrome:+diagnosis,+management,+and+treatment.">Wolfram syndrome: diagnosis, management, and treatment.</a> Current Diabetes Reports. 16 (1), 6 (2016).</li><li>Adeva-Andany, M. M., Funcasta-Calder&#243;n, R., Fern&#225;ndez-Fern&#225;ndez, C., Ameneiros-Rodr&#237;guez, E., Dom&#237;nguez-Montero, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subclinical+vascular+disease+in+patients+with+diabetes+is+associated+with+insulin+resistance.">Subclinical vascular disease in patients with diabetes is associated with insulin resistance.</a> Diabetes &amp; Metabolic Syndrome: Clinical Research &amp; Reviews. 13 (3), 2198-2206 (2019).</li><li>Chin, J. A., Sumpio, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diabetes+mellitus+and+peripheral+vascular+disease:+diagnosis+and+management.">Diabetes mellitus and peripheral vascular disease: diagnosis and management.</a> Clinics in Podiatric Medicine and Surgery. 31 (1), 11-26 (2014).</li><li>Barber, A. J., Gardner, T. W., Abcouwer, S. 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Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retinal+microvascular+abnormalities+and+incident+stroke:+the+Atherosclerosis+Risk+in+Communities+Study.">Retinal microvascular abnormalities and incident stroke: the Atherosclerosis Risk in Communities Study.</a> The Lancet. 358 (9288), 1134-1140 (2001).</li><li>Marqui&#233;, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Association+between+retinal+thickness+and+&#946;-amyloid+brain+accumulation+in+individuals+with+subjective+cognitive+decline:+Fundaci&#243;+ACE+Healthy+Brain+Initiative.">Association between retinal thickness and &#946;-amyloid brain accumulation in individuals with subjective cognitive decline: Fundaci&#243; ACE Healthy Brain Initiative.</a> Alzheimer's Research &amp; Therapy. 12 (1), 37 (2020).</li><li>Thomas, B. 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A., Pechmann, T., Bendixen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+a+staircase+procedure+for+the+objective+measurement+of+auditory+stream+integration+and+segregation+thresholds.">Using a staircase procedure for the objective measurement of auditory stream integration and segregation thresholds.</a> Frontiers in Psychology. 4, 534 (2013).</li><li>Shi, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+optomotor+response-based+visual+function+assessment+in+mice.">Optimization of optomotor response-based visual function assessment in mice.</a> Scientific Reports. 8 (1), 9708 (2018).</li><li>You, M., Yamane, T., Tomita, H., Sugano, E., Akashi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+rat+head+gaze+determination+system+based+on+optomotor+responses.">A novel rat head gaze determination system based on optomotor responses.</a> PLoS One. 12 (4), 0176633 (2017).</li><li>Whyte, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reward-related+expectations+trigger+dendritic+spine+plasticity+in+the+mouse+ventrolateral+orbitofrontal+cortex.">Reward-related expectations trigger dendritic spine plasticity in the mouse ventrolateral orbitofrontal cortex.</a> The Journal of Neuroscience. 39 (23), 4595-4605 (2019).</li></ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

L’OMR et le labyrinthe en Y permettent l’évaluation non invasive des déficits de la fonction visuelle et de la fonction cognitive chez les rongeurs au fil du temps. Dans ce protocole, il a été démontré que l’OMR et le labyrinthe en Y suivent les déficits visuels et cognitifs dans les modèles de diabète chez les rongeurs.
Étapes critiques du protocole
L’OMR
Certains points importants à considérer lors d...

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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

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/t/61806">Behavioral Assessment of Visual Function via Optomotor Response and Cognitive Function via Y-Maze in Diabetic Rats</a>. The author list was updated.

Erratum: Behavioral Assessment of Visual Function via Optomotor Response and Cognitive Function via Y-Maze in Diabetic Rats

Plus de 463 millions de personnes vivent avec le diabète, ce qui en fait l’une des plus grandes épidémies mondiales1. L’une des complications graves qui découlent du diabète est la rétinopathie diabétique (DR), l’une des principales causes de cécité chez les adultes américains en âge de travailler2. Au cours des 30 prochaines années, le pourcentage de la population à risque de RD devrait doubler, il est donc crucial de trouver de nouvelles façons de diagnostiquer la RD à ses premiers stades afin de prévenir et d’atténuer le développement de la RD3. On pense traditionnellement que la RD est une maladie vasculaire4,5,6. Cependant, maintenant avec des preuves de dysfonctionnement neuronal et d’apoptose dans la rétine qui précèdent la pathologie vasculaire, la DR est définie comme ayant des composants neuronaux et vasculaires4,5,6,7,8,9. Une façon de diagnostiquer la RD serait d’examiner les anomalies neuronales de la rétine, un tissu qui peut être plus vulnérable au stress oxydatif et à la tension métabolique due au diabète que d’autres tissus neuronaux10.
Les déclins de la fonction cognitive et motrice se produisent également avec le diabète et sont souvent corrélés avec des changements rétiniens. Les personnes âgées atteintes de diabète de type II présentent des performances cognitives de base moins bonnes et présentent un déclin cognitif plus exacerbé que les participants témoins11. De plus, la rétine a été établie comme une extension du système nerveux central et des pathologies peuvent se manifester dans la rétine12. Cliniquement, la relation entre la rétine et le cerveau a été étudiée dans le contexte de la maladie d’Alzheimer et d’autres maladies, mais n’est pas couramment explorée avec le diabète12,13,14,15,16. Les changements dans le cerveau et la rétine au cours de la progression du diabète peuvent être explorés à l’aide de modèles animaux, y compris le rat STZ (un modèle de diabète de type I dans lequel la toxine, la streptozotocine ou STZ, est utilisée pour endommager les cellules bêta pancréatiques) et le rat Goto-Kakizaki (un modèle polygénique du diabète de type II dans lequel les animaux développent une hyperglycémie spontanément vers l’âge de 3 semaines). Dans ce protocole, une description du labyrinthe Y et de la réponse optomotrice pour évaluer les changements cognitifs et visuels chez les rongeurs diabétiques, respectivement, est fournie. La réponse optomotrice (OMR) évalue la fréquence spatiale (similaire à l’acuité visuelle) et la sensibilité au contraste en surveillant les mouvements réflexifs caractéristiques de suivi de la tête pour évaluer les seuils visuels pour chaque œil17. La fréquence spatiale fait référence à l’épaisseur ou à la finesse des barres, et la sensibilité au contraste fait référence au contraste entre les barres et l’arrière-plan (Figure 1E). Pendant ce temps, le labyrinthe en Y teste la mémoire spatiale à court terme et la fonction exploratoire, observées à travers des alternances spontanées et des entrées à travers les bras du labyrinthe.
Les deux tests peuvent être effectués chez des animaux éveillés et non anesthésiés et ont l’avantage de capitaliser sur les réponses innées des animaux, ce qui signifie qu’ils ne nécessitent pas de formation. Les deux sont relativement sensibles, en ce sens qu’ils peuvent être utilisés pour détecter les déficits au début de la progression du diabète chez les rongeurs, et fiables, en ce sens qu’ils produisent des résultats en corrélation avec d’autres tests visuels, rétiniens ou comportementaux. De plus, l’utilisation de l’OMR et du labyrinthe Y en conjonction avec des tests tels que l’électrorétinogramme et la tomographie par cohérence optique peut fournir des informations sur le moment où des changements rétiniens, structurels et cognitifs se développent les uns par rapport aux autres dans les modèles de maladie. Ces recherches pourraient être utiles pour identifier les dégénérescences neuronales dues au diabète. En fin de compte, cela pourrait conduire à de nouvelles méthodes de diagnostic qui identifient efficacement la RD dans les premiers stades de la progression.
Les systèmes OMR et Y-maze utilisés pour développer ce protocole sont décrits dans la Table des matériaux. Des recherches antérieures sur l’OMR, par Prusky et al.18, et le labyrinthe Y, par Maurice et al.19, ont été utilisées comme point de départ pour développer ce protocole.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>OptoMotry HD</td>
			<td>CerebralMechanics Inc.</td>
			<td></td>
			<td>OMR apparatus &#38; software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Timer</td>
			<td>Thomas Scientific</td>
			<td>810029AR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Y-Maze apparatus</td>
			<td>San Diego Instruments</td>
			<td>7001-043</td>
			<td>Available specifically for rats</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

behavioral assessment of visual function via optomotor response and cognitive function via y-maze in diabetic rats

La réponse optomotrice et le labyrinthe en Y sont des tests comportementaux utiles pour évaluer respectivement la fonction visuelle et cognitive. La réponse optomotrice est un outil précieux pour suivre les changements dans les seuils de fréquence spatiale (SF) et de sensibilité au contraste (CS) au fil du temps dans un certain nombre de modèles de maladies de la rétine, y compris la rétinopathie diabétique. De même, le labyrinthe Y peut être utilisé pour surveiller la cognition spatiale (mesurée par l’alternance spontanée) et le comportement exploratoire (mesuré par un certain nombre d’entrées) dans un certain nombre de modèles de maladies qui affectent le système nerveux central. Les avantages de la réponse optomotrice et du labyrinthe en Y comprennent la sensibilité, la vitesse des tests, l’utilisation de réponses innées (l’entraînement n’est pas nécessaire) et la capacité d’être effectué sur des animaux éveillés (non anesthésiés). Ici, des protocoles sont décrits à la fois pour la réponse optomotrice et le labyrinthe Y et des exemples de leur utilisation montrés dans des modèles de diabète de type I et de type II. Les méthodes comprennent la préparation des rongeurs et de l’équipement, la performance de la réponse optomotrice et du labyrinthe en Y, et l’analyse des données post-test.

L’OMR est considéré comme réussi si des seuils de sensibilité à la fréquence spatiale et au contraste peuvent être obtenus à partir d’un rongeur. Ici, l’utilisation de l’OMR pour évaluer la fréquence spatiale est illustrée chez des rats témoins naïfs Brown-Norway et Long-Evans, tous deux jeunes (3-6 mois) et âgés (9-12 mois). Les rats bruns-norvégiens montrent généralement une fréquence spatiale de base plus élevée que les rats Long-Evans. De plus, un effet du vieillissement sur la fréquence...

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Behavioral Assessment of Visual Function via Optomotor Response and Cognitive Function via Y-Maze in Diabetic Rats

La dégénérescence neuronale dans les yeux et le cerveau à la suite du diabète peut être observée grâce à des tests comportementaux effectués sur des rongeurs. Le labyrinthe Y, une mesure de la cognition spatiale, et la réponse optomotrice, une mesure de la fonction visuelle, fournissent tous deux un aperçu des diagnostics et des traitements potentiels.

Évaluation comportementale de la fonction visuelle via la réponse optomotrice et de la fonction cognitive via Y-Maze chez les rats diabétiques

The optomotor response and the Y-maze are behavioral tests useful for assessing visual and cognitive function, respectively. The optomotor response is a ...

behavioral-assessment-visual-function-via-optomotor-response

Research

JoVE Journal

Behavior

5.4K vues.  Atlanta VA Medical Center. La dégénérescence neuronale dans les yeux et le cerveau à la suite du diabète peut être observée grâce à des tests comportementaux effectués sur des rongeurs. Le labyrinthe Y, une mesure de la cognition spatiale, et la réponse optomotrice, une mesure de la fonction visuelle, fournissent tous deux un aperçu des diagnostics et des traitements potentiels.

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Assessment of Sensorimotor Function in Mouse Models of Parkinson's Disease

Sensitive and reliable behavioral outcome measures are essential to the evaluation of potential therapeutic treatments in preclinical trials for many neurodegenerative diseases. In Parkinson's disease, sensorimotor tests sensitive to varying degrees of nigrostriatal dysfunction are fundamental for testing the efficacy of potential therapeutics. Reliable and quite elegant sensorimotor measures exist for rats, however many of these tests measure sensorimotor asymmetry within the rat and are not entirely suitable for the newer genetic mouse models of PD. We have put together a battery of sensorimotor tests inspired by the sensitive tests in rats and adapted for mice. The test battery highlighted in this study is chosen for a) its sensitivity in a wide variety of mouse models of PD, b) its ease in implementing into a study, and c) its low expense. These tests have proven useful in characterizing novel genetic mouse models of PD as well as in testing potential disease-modifying therapies.

Assessment of Sensorimotor Function in Mouse Models of Parkinson&#039;s Disease

In Parkinson's disease and movement disorders in general, sensitive and reliable behavioral assays are essential for testing novel potential therapeutics. Here, we describe a manageable battery of sensorimotor tests for mice that are sensitive to varying degrees of injury to the nigrostriatal system and useful for preclinical studies.

L&#39;évaluation de la fonction sensori-motrice chez des souris modèles de la maladie de Parkinson

Sensitive and  reliable behavioral outcome measures are essential to the evaluation of  potential therapeutic treatments in preclinical trials for many  ...

Recherche

Sciences du comportement

The Crossmodal Congruency Task as a Means to Obtain an Objective Behavioral Measure in the Rubber Hand Illusion Paradigm

The rubber hand illusion (RHI) is a popular experimental paradigm. Participants view touch on an artificial rubber hand while the participants' own hidden hand is touched. If the viewed and felt touches are given at the same time then this is sufficient to induce the compelling experience that the rubber hand is one's own hand. The RHI can be used to investigate exactly how the brain constructs distinct body representations for one's own body. Such representations are crucial for successful interactions with the external world. To obtain a subjective measure of the RHI, researchers typically ask participants to rate statements such as "I felt as if the rubber hand were my hand". Here we demonstrate how the crossmodal congruency task can be used to obtain an objective behavioral measure within this paradigm.
The variant of the crossmodal congruency task we employ involves the presentation of tactile targets and visual distractors. Targets and distractors are spatially congruent (i.e. same finger) on some trials and incongruent (i.e. different finger) on others. The difference in performance between incongruent and congruent trials - the crossmodal congruency effect (CCE) - indexes multisensory interactions. Importantly, the CCE is modulated both by viewing a hand as well as the synchrony of viewed and felt touch which are both crucial factors for the RHI.
The use of the crossmodal congruency task within the RHI paradigm has several advantages. It is a simple behavioral measure which can be repeated many times and which can be obtained during the illusion while participants view the artificial hand. Furthermore, this measure is not susceptible to observer and experimenter biases. The combination of the RHI paradigm with the crossmodal congruency task allows in particular for the investigation of multisensory processes which are critical for modulations of body representations as in the RHI.

We demonstrate how an objective measure can be employed in the widely employed rubber hand illusion paradigm. This measure is obtained by modifying the well-established crossmodal congruency task. This task allows the investigation of multisensory processes which are critical for modulations of body representations as in the rubber hand illusion.

Le groupe de congruence intermodale comme un moyen d&#39;obtenir une mesure comportementale objectif dans le caoutchouc main Illusion Paradigm

The rubber hand illusion (RHI) is a popular experimental paradigm. Participants view touch on an artificial rubber hand while the participants' own hidden ...

Irrelevant Stimuli and Action Control: Analyzing the Influence of Ignored Stimuli via the Distractor-Response Binding Paradigm

Selection tasks in which simple stimuli (e.g. letters) are presented and a target stimulus has to be selected against one or more distractor stimuli are frequently used in the research on human action control. One important question in these settings is how distractor stimuli, competing with the target stimulus for a response, influence actions. The distractor-response binding paradigm can be used to investigate this influence. It is particular useful to separately analyze response retrieval and distractor inhibition effects. Computer-based experiments are used to collect the data (reaction times and error rates). In a number of sequentially presented pairs of stimulus arrays (prime-probe design), participants respond to targets while ignoring distractor stimuli. Importantly, the factors response relation in the arrays of each pair (repetition vs. change) and distractor relation (repetition vs. change) are varied orthogonally. The repetition of the same distractor then has a different effect depending on response relation (repetition vs. change) between arrays. This result pattern can be explained by response retrieval due to distractor repetition. In addition, distractor inhibition effects are indicated by a general advantage due to distractor repetition. The described paradigm has proven useful to determine relevant parameters for response retrieval effects on human action.

The distractor-response binding paradigm is described. It can be used to shed light on the influence irrelevant stimuli, competing with targets for a response, can have on human action. Both response retrieval effects and distractor inhibition effects can be analyzed within the paradigm.

Stimuli pertinents et de contrôle d&#39;action: analyse de l&#39;influence de stimuli Ignoré par le distracteur-réponse Reliure Paradigm

Selection tasks in which simple stimuli (e.g. letters) are presented and a target stimulus has to be selected against one or more distractor stimuli are ...

A Procedure to Observe Context-induced Renewal of Pavlovian-conditioned Alcohol-seeking Behavior in Rats

Environmental contexts in which drugs of abuse are consumed can trigger craving, a subjective Pavlovian-conditioned response that can facilitate drug-seeking behavior and prompt relapse in abstinent drug users. We have developed a procedure to study the behavioral and neural processes that mediate the impact of context on alcohol-seeking behavior in rats. Following acclimation to the taste and pharmacological effects of 15% ethanol in the home cage, male Long-Evans rats receive Pavlovian discrimination training (PDT) in conditioning chambers. In each daily (Mon-Fri) PDT session, 16 trials each of two different 10 sec auditory conditioned stimuli occur. During one stimulus, the CS+, 0.2 ml of 15% ethanol is delivered into a fluid port for oral consumption. The second stimulus, the CS-, is not paired with ethanol. Across sessions, entries into the fluid port during the CS+ increase, whereas entries during the CS- stabilize at a lower level, indicating that a predictive association between the CS+ and ethanol is acquired. During PDT each chamber is equipped with a specific configuration of visual, olfactory and tactile contextual stimuli. Following PDT, extinction training is conducted in the same chamber that is now equipped with a different configuration of contextual stimuli. The CS+ and CS- are presented as before, but ethanol is withheld, which causes a gradual decline in port entries during the CS+. At test, rats are placed back into the PDT context and presented with the CS+ and CS- as before, but without ethanol. This manipulation triggers a robust and selective increase in the number of port entries made during the alcohol predictive CS+, with no change in responding during the CS-. This effect, referred to as context-induced renewal, illustrates the powerful capacity of contexts associated with alcohol consumption to stimulate alcohol-seeking behavior in response to Pavlovian alcohol cues.

A procedure to study the capacity of an alcohol associated environmental context to trigger the renewal of alcohol-seeking behavior in rats is described.

Une procédure pour l&#39;observation de renouvellement induite contexte-de pavlovien conditionné alcool comportement de recherche chez le rat

Environmental contexts in which drugs of abuse are consumed can trigger craving, a subjective Pavlovian-conditioned response that can facilitate ...

The Knob Supination Task: A Semi-automated Method for Assessing Forelimb Function in Rats

Tasks that accurately measure dexterity in animal models are critical to understand hand function. Current rat behavioral tasks that measure dexterity largely use video analysis of reaching or food manipulation. While these tasks are easy to implement and are robust across disease models, they are subjective and laborious for the experimenter. Automating traditional tasks or creating new automated tasks can make the tasks more efficient, objective, and quantitative. Since rats are less dexterous than primates, central nervous system (CNS) injury produces more subtle deficits in dexterity, however, supination is highly affected in rodents and crucial to hand function in primates. Therefore, we designed a semi-automated task that measures forelimb supination in rats. Rats are trained to reach and grasp a knob-shaped manipulandum and turn the manipulandum in supination to receive a reward. Rats can acquire the skill within 20 &plusmn; 5 days. While the early part of training is highly supervised, much of the training is done without direct supervision. The task reliably and reproducibly captures subtle deficits after injury and shows functional recovery that accurately reflects clinical recovery curves. Analysis of data is performed by specialized software through a graphical user interface that is designed to be intuitive. We also give solutions to common problems encountered during training, and show that minor corrections to behavior early in training produce reliable acquisition of supination. Thus, the knob supination task provides efficient and quantitative evaluation of a critical movement for dexterity in rats.

This manuscript describes a semi-automated task that quantifies supination in rats. Rats reach, grasp, and supinate a spherical manipulandum. The rat is rewarded with a pellet if the turn angle exceeds a criterion set by the user. This task increases throughput, sensitivity to injury, and objectivity compared to traditional tasks.

La tâche de Supination bouton : Une méthode semi-automatique d’évaluation des fonctions du membre antérieur chez le rat

Tasks that accurately measure dexterity in animal models are critical to understand hand function. Current rat behavioral tasks that measure dexterity ...

Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials and Electrocorticograms in Response to Nociceptive Laser Stimuli from Freely Moving Rats

Electrocortical responses, elicited by laser heat pulses that selectively activate nociceptive free nerve endings, are widely used in many animal and human studies to investigate the cortical processing of nociceptive information. These laser-evoked brain potentials (LEPs) consist of several transient responses that are time-locked to the onset of laser stimuli. However, the functional properties of the LEP responses are still largely unknown, due to the lack of a sampling technique that can simultaneously record neural activities at the surface of the cortex (i.e., electrocorticogram [ECoG] and scalp electroencephalogram [scalp EEG]) and inside the brain (i.e., local field potential [LFP]). To address this issue, we present here an animal protocol using freely moving rats. This protocol is composed of three main procedures: (1) animal preparation and surgical procedures, (2) a simultaneous recording of ECoG and LFP in response to nociceptive laser stimuli, and (3) data analysis and feature extraction. Specifically, with the help of a 3D-printed protective shell, both ECoG and LFP electrodes implanted on the rat&#39;s skull were securely held together. During data collection, laser pulses were delivered on the rat&#39;s forepaws through gaps in the bottom of the chamber when the animal was in spontaneous stillness. Ongoing white noise was played to avoid the activation of the auditory system by the laser-generated ultrasounds. As a consequence, only nociceptive responses were selectively recorded. Using the standard analytical procedures (e.g., band-pass filtering, epoch extraction, and baseline correction) to extract stimulus-related brain responses, we obtained results showing that LEPs with a high signal-to-noise ratio were simultaneously recorded from ECoG and LFP electrodes. This methodology makes the simultaneous recording of ECoG and LFP activities possible, which provides a bridge of electrocortical signals at the mesoscopic and macroscopic levels, thereby facilitating the investigation of nociceptive information processing in the brain.

We developed a technique that simultaneously records both electrocorticography and local field potentials in response to nociceptive laser stimuli from freely moving rats. This technique helps establish a direct relationship of electrocortical signals at the mesoscopic and macroscopic levels, which facilitates the investigation of nociceptive information processing in the brain.

Enregistrements simultanés des potentiels corticaux champ Local et Electrocorticograms en réponse à des Stimuli nociceptifs Laser de bouger librement des Rats

Electrocortical responses, elicited by laser heat pulses that selectively activate nociceptive free nerve endings, are widely used in many animal and ...

Supramaximal Intensity Hypoxic Exercise and Vascular Function Assessment in Mice

Exercise training is an important strategy for maintaining health and preventing many chronic diseases. It is the first line of treatment recommended by international guidelines for patients suffering from cardiovascular diseases, more specifically, lower extremity artery diseases, where the patients' walking capacity is considerably altered, affecting their quality of life. 
Traditionally, both low continuous exercise and interval training have been used. Recently, supramaximal training has also been shown to improve athletes' performances via vascular adaptations, amongst other mechanisms. The combination of this type of training with hypoxia could bring an additional and/or synergic effect, which could be of interest for certain pathologies. Here, we describe how to perform supramaximal intensity training sessions in hypoxia on healthy mice at 150% of their maximal speed, using a motorized treadmill and a hypoxic box. We also show how to dissect the mouse in order to retrieve organs of interest, particularly the pulmonary artery, the abdominal aorta, and the iliac artery. Finally, we show how to perform ex vivo vascular function assessment on the retrieved vessels, using isometric tension studies.

High-intensity training in hypoxia is a protocol that has been proven to induce vascular adaptations potentially beneficial in some patients and to improve athletes&#39; repeated sprint ability. Here, we test the feasibility of training mice using that protocol and identify those vascular adaptations using ex vivo vascular function assessment.

L’exercice Supramaximal intensité hypoxique et évaluation de la fonction vasculaire chez la souris

Exercise training is an important strategy for maintaining health and preventing many chronic diseases. It is the first line of treatment recommended by ...

Investigating the Deployment of Visual Attention Before Accurate and Averaging Saccades via Eye Tracking and Assessment of Visual Sensitivity

This experimental protocol was designed to investigate whether visual attention is obligatorily deployed at the endpoint of saccades. To this end, we recorded the eye position of human participants engaged in a saccade task via eye tracking and assessed visual orientation discrimination performance at various locations during saccade preparation. Importantly, instead of using a single saccade target paradigm for which the saccade endpoint typically coincides roughly with the target, this protocol comprised the presentation of two nearby saccade targets, leading to a distinct spatial dissociation between target locations and saccade endpoint on a substantial number of trials. The paradigm allowed us to compare presaccadic visual discrimination performance at the endpoint of accurate saccades (landing at one of the saccade targets) and of averaging saccades (landing at an intermediate location in between the two targets). We observed a selective enhancement of visual sensitivity at the endpoint of accurate saccades but not at the endpoint of averaging saccades. Rather, before the execution of averaging saccades, visual sensitivity was equally enhanced at both targets, suggesting that saccade averaging follows from unresolved attentional selection among the saccade targets. These results argue against a mandatory coupling between visual attention and saccade programming based on a direct measure of presaccadic visual sensitivity rather than saccadic reaction times, which have been used in other protocols to draw similar conclusions. While our protocol provides a useful framework to investigate the relationship between visual attention and saccadic eye movements at the behavioral level, it can also be combined with electrophysiological measures to extend insights at the neuronal level.

This experimental protocol combined eye tracking and the assessment of presaccadic visual sensitivity in a dual task paradigm, consisting of a free choice saccade task and a visual discrimination task, to investigate the deployment of visual spatial attention before both, accurate and averaging saccades.

Enquête sur le déploiement d’Attention visuelle avant Saccades précises et moyenne via Oculométrique et évaluation de la sensibilité visuelle

This experimental protocol was designed to investigate whether visual attention is obligatorily deployed at the endpoint of saccades. To this end, we ...

Integrating Visual Psychophysical Assays within a Y-Maze to Isolate the Role that Visual Features Play in Navigational Decisions

Collective animal behavior arises from individual motivations and social interactions that are critical for individual fitness. Fish have long inspired investigations into collective motion, specifically, their ability to integrate environmental and social information across ecological contexts. This demonstration illustrates techniques used for quantifying behavioral responses of fish, in this case, Golden Shiner (Notemigonus crysoleucas), to visual stimuli using computer visualization and digital image analysis. Recent advancements in computer visualization allow for empirical testing in the lab where visual features can be controlled and finely manipulated to isolate the mechanisms of social interactions. The purpose of this method is to isolate visual features that can influence the directional decisions of the individual, whether solitary or with groups. This protocol provides specifics on the physical Y-maze domain, recording equipment, settings and calibrations of the projector and animation, experimental steps and data analyses. These techniques demonstrate that computer animation can elicit biologically-meaningful responses. Moreover, the techniques are easily adaptable to test alternative hypotheses, domains, and species for a broad range of experimental applications. The use of virtual stimuli allows for the reduction and replacement of the number of live animals required, and consequently reduces laboratory overhead.
This demonstration tests the hypothesis that small relative differences in the movement speeds (2 body lengths per second) of virtual conspecifics will improve the speed and accuracy with which shiners follow the directional cues provided by the virtual silhouettes. Results show that shiners directional decisions are significantly affected by increases in the speed of the visual cues, even in the presence of background noise (67% image coherency). In the absence of any motion cues, subjects chose their directions at random. The relationship between decision speed and cue speed was variable and increases in cue speed had a modestly disproportionate influence on directional accuracy.

Here, we present a protocol to demonstrate a behavioral assay that quantifies how alternative visual features, such as motion cues, influence directional decisions in fish. Representative data are presented on the speed and accuracy where Golden Shiner (Notemigonus crysoleucas) follow virtual fish movements.

Intégration des essais psychophysiques visuels dans un labyrinthe Y pour isoler le rôle que jouent les caractéristiques visuelles dans les décisions de navigation

Collective animal behavior arises from individual motivations and social interactions that are critical for individual fitness. Fish have long inspired ...

Dynamic Digital Biomarkers of Motor and Cognitive Function in Parkinson's Disease

As Parkinson&#8217;s disease (PD) is a heterogeneous disorder, personalized medicine is truly required to optimize care. In their current form, standard scores from paper and pencil symptom- measures traditionally used to track disease progression are too coarse (discrete) to capture the granularity of the clinical phenomena under consideration, in the face of tremendous symptom diversity. For this reason, sensors, wearables, and mobile devices are increasingly incorporated into PD research and routine care. These digital measures, while more precise, yield data that are less standardized and interpretable than traditional measures, and consequently, the two types of data remain largely siloed. Both of these issues present barriers to the broad clinical application of the field&#8217;s most precise assessment tools. This protocol addresses both problems. Using traditional tasks to measure cognition and motor control, we test the participant, while co-registering biophysical signals unobtrusively using wearables. We then integrate the scores from traditional paper-and-pencil methods with the digital data that we continuously register. We offer a new standardized data type and unifying statistical platform that enables the dynamic tracking of change in the person&#8217;s stochastic signatures under different conditions that probe different functional levels of neuromotor control, ranging from voluntary to autonomic. The protocol and standardized statistical framework offer dynamic digital biomarkers of physical and cognitive function in PD that correspond to validated clinical scales, while significantly improving their precision.&#160;

This protocol offers a digitization of portions of traditional clinical tasks commonly used to measure cognition and motor control in Parkinson&#8217;s disease. Clinical tasks are digitized while biophysical rhythms are co-registered from different functional levels of the nervous systems, ranging from voluntary, spontaneous, automatic to autonomic.

Biomarqueurs numériques dynamiques de la fonction motrice et cognitive dans la maladie de Parkinson

As Parkinson&#8217;s disease (PD) is a heterogeneous disorder, personalized medicine is truly required to optimize care. In their current form, standard ...