Method Article
וידאו oculography היא שיטה כמותית מאוד לחקור את ביצועי המנוע העין, כמו גם למידה מוטורית. כאן, נתאר כיצד למדוד וידאו oculography בעכברים. יישום טכניקה זו על רגיל, פרמקולוגית, טיפול או עכברים מהונדסים גנטית הוא כלי מחקר רב עוצמה כדי לחקור את הפיזיולוגיה הבסיסית של התנהגויות מוטוריות.
תנועות עיניים חשובים מאוד על מנת לעקוב אחר אובייקט או לייצב את התמונה על הרשתית במהלך התנועה. בעלי חיים ללא גומה, כגון עכבר, יש יכולת מוגבלת לנעול את עיניהם אל היעד. לעומת אלה תנועות עיניים מכוונת מטרה, פיצוי עיניים תנועות עיניים הם בקלות עורר אצל בעלי חיים afoveate 1,2,3,4. תנועות עיניים פיצוי נוצרים על ידי עיבוד מידע שיווי המשקל ואת optokinetic לאות פקודה אשר יניעו את שרירי העיניים. עיבוד של מידע שיווי המשקל ואת optokinetic יכול להיחקר בנפרד וביחד, המאפשר את המפרט של הגירעון במערכת oculomotor. מערכת oculomotor ניתן לבדוק על ידי לעורר רפלקס optokinetic (OKR), vestibulo-עינית רפלקס (VOR) או ראייה משופרת vestibulo-עינית רפלקס (VVOR). OKR היא תנועה רפלקס זה מפצה על "מלא בשדה" תנועות התמונה על הרשתית, ואילו VOR הוא מ 'עין רפלקסovement כי מפצה תנועות הראש. VVOR היא תנועה העין רפלקס שמשתמש הן שיווי המשקל, כמו גם מידע optokinetic לעשות פיצוי הולם. המוח הקטן עוקב אחר והוא מסוגל להתאים את תנועות עיניים פיצוי. לכן, oculography הוא כלי רב עוצמה כדי לחקור המוח להתנהגות יחסים תחת רגיל, כמו גם בתנאים פתולוגיים (FE של העין, שיווי המשקל ו / או מוצא המוח הקטן).
בדיקת מערכת oculomotor, כפרדיגמה התנהגותית, היא מעניינת מכמה סיבות. ראשית, מערכת oculomotor היא מערכת עצבית הבין היטב 5. שנית, מערכת oculomotor הוא 6 פשוטה יחסית, כמות תנועות עיניים אפשרי הוא מוגבל על ידי הארכיטקטורה כדור בתוך השקע שלה ("משותפת אחת") ואת שלושת זוגות עיניים במיוחד שרירי 7. שלישית, פלט קלט חושי התנהגותי יכול בקלות למדוד, מה שהופך את מערכת נגישות גבוהה עבור כמותיתניתוח 8. בדיקות התנהגותיות רבות לחוסר רמה גבוהה של כוח כמותי. ולבסוף, גם הביצועים, כמו גם גמישות של מערכת oculomotor ניתן לבדוק, המאפשר מחקר על תהליכי למידה וזיכרון 9.
עכברים מהונדסים גנטית הם היום הנפוצה ומהווים מקור חשוב לחקר תפקודי המוח ברמות שונות 10. בנוסף, הם יכולים לשמש כמודלים לחיקוי מחלות אנושיות. יישום oculography על רגיל, פרמקולוגית, טיפול או עכברים מהונדסים גנטית הוא כלי מחקר רב עוצמה כדי לחקור את הפיזיולוגיה הבסיסית של התנהגויות מוטוריות בתנאים נורמליים ופתולוגיים. כאן, נתאר כיצד למדוד וידאו oculography בעכברים 8.
1. הכנה
הניסויים הבאים נערכו בהתאם ועדת Duch האתי לניסויים בבעלי חיים.
2. כיול ומדידה באמצעות תנועות עיניים וידאו תלמיד מעקב
מערכת מעקב העין לוכדת את תנועת האישון כתנועה translational. תנועה translational של התלמיד מעקב מכיל רכיב translational בשל ההבדל בין צירית במרכז הסיבוב של העין והמרכז האנטומי של העין (כלומר מרכז עקמומיות הקרנית), וכן מרכיב הסיבוב עקב סיבוב זוויתי של גלגל העין. על ידי להפחיתמחודשת של CR התייחסות מתנועת תלמיד / העמדה, מרכיב translational לא רצוי מסולק מן האות, וכתוצאה מכך תנועה translational זה רק בגלל הסיבוב של גלגל העין. למרות שהם בדרך כלל קטנים מאוד, חיסור זה גם מבטל את התרגומים בין הראש לבין המצלמה. בתנועה שיורית translational מבודד הופך סיבוב זוויתי של גלגל העין בשיטת כיול הבאה 8,12. כיול זה בוצע לפני הניסוי כל תנועות עיניים.
3. ניתוח נתונים
4. נציג תוצאות
וידאו oculography יכול לשמש כדי לחקור צורות שונות של הופעות oculomotor (כלומר רפלקס optokinetic: OKR; vestibulo-עינית רפלקס: VOR, ראייה משופרת vestibulo-עינית רפלקס: VVOR), כמו גם למידה מוטורית (עיבוד VOR, עיבוד OKR). OKR מפצה על הפרעות בתדר נמוך באמצעות משוב חזותי. OKR יכול להיגרם על ידי סיבוב המסך מואר היטב סביב (סרט 1). סיבוב המסך סביב על פני טווח תדר של Hz -1.0 0.2 עם משרעת של ° 1.6 מראה כיצד מערכת optokinetic הוא מנגנון הפיצוי יעיל יותר בתדירות נמוכה לטווח than בטווח תדר גבוה (ציור 5a). VOR מפצה בתדירות גבוהה תנועות הראש באמצעות אותות האיברים שיווי המשקל. VOR יכול להיגרם על ידי החלפה של בעל החיים (כלומר פטיפון) בחושך (סרט 2). סיבוב הפטפון על פני טווח תדר של Hz -1.0 0.2 עם משרעת של ° 1.6 מדגים כיצד מערכת vestibulo-עינית יעילה יותר ביצירת תנועות עיניים פיצוי בטווח בתדירות גבוהה יותר בתחום התדרים הנמוך (איור 5 א) . כאשר פעולת המערכת optokinetic ו-vestibulo העין בקונצרט, דמויות יכולות להיות מיוצב על הרשתית על פני טווח רחב של תנועות הראש. סיבוב הפטפון על פני טווח תדר של Hz -1.0 0.2 עם אמפליטודה של 1.6 מעלות, בעוד המסך סביב היטב מואר (סרט 3) מראה עד כמה העין מייצר "רווח גבוהים" פיצוי תנועה על פני טווח תדר שלם (איור 5 א ). כל אלה רווח pHערכים ASE אופייניים של עכברים, אם כי ההבדלים בין המינים 14 ו זן 15,16,17 דווחו.
שליטה עצמאית על פטיפון והמסך המקיף מאפשר לנו להתמודד עם עכברים עם אי התאמה בין המידע החזותי ואת שיווי המשקל. לאחר חשיפה ארוכת טווח ואחיד של מידע חזותי שיווי המשקל חוסר התאמה, VOR של העכבר ישתנה כדי לפצות על קלט חזותי שונה (עיבוד VOR, סרט 4). סיבוב פטיפון מחוץ שלב (כלומר 180 מעלות) עם מסך שמסביב (1 הרץ, 1.6 °) מגדילה את הרווח VOR (5 ב איור). השינוי המרבי ברווח VOR, בעת שימוש 1 למידה הפרדיגמה המשפט, הוא הגיע לעתים קרובות לאחר 30 דקות.
באיור 1. ציור סכמטי של עוצר את העכבר הראש ואת הגוף. הגוף של העכבר מרוסנת באמצעותצינור גלילי פלסטיק בקוטר של 35 מ"מ. הראש של העכבר הוא משותק על ידי חיבור רגל של העכבר לסרגל ברזל עם שני ברגים. מוט ברזל עושה זווית של 30 מעלות כדי למקם את הראש של העכבר על המגרש הרגיל במהלך ambulation. * צפה גבי הדום המכיל שני אגוזים.
איור 2. ציור תרשים סכמטי של העכבר וידאו oculography.
איור 3. כיול של מערכת וידאו התלמיד מעקב. א) המצלמה הוא הסתובב כמה פעמים על ידי + / - 10 מעלות (כלומר 20 מעלות שיא לשיא) סביב הציר האנכי של פטיפון. תלמיד מעקב (P) השתקפות התייחסות הקרנית (CR) נרשם עמדות קיצוניות של סיבוב המצלמה משמשים כדי לחשב את רדיוס הסיבוב של התלמיד(RP). ב) רדיוס קוטר האישון תלוי בגודל של התלמיד. ג) דוגמה מראה את ההשפעה של גודל האישון על עמדת התלמיד במהלך הליך כיול (גם נמדד בפיקסלים (פיקסלים)). ד) הקשר בין Rp ואת קוטר האישון נמדד עכבר אחת. בקטרים של שלושה עשר תלמידים שונים הושגו על ידי שינוי עוצמת האור המקיף.
איור 4. מדידה וניתוח תנועות עיניים באמצעות וידאו התלמיד מעקב. ) קבוצה תלמיד זוויתי מחושב ברדיוס של התלמיד (RP) ואת המיקום של התלמיד (P; לתקן לתפקיד CR). ב) דוגמה של תנועות עיניים מפצה המושרה על ידי גירוי מערכת שיווי המשקל ויזואלי (Visual משופרת VOR). פטיפון הסתובב sinusoidally ב 0.6 הרץ עם אמפליטודה של 1.6 מעלות, בעוד המסך מסביב היה מואר היטב. ג) ניתוח של הקלטהמוצג ב '). הגרף מראה את עקבות מהירות ממוצעת של פטיפון (כחול) תלמיד (אדום). עקבות אלה ממוצעים צוידו פונקציה סינוסי (שחור).
איור 5. ביצועים ולמידה של מערכת oculomotor נמדד העכבר C57Bl6 1. תנועות עיניים) מופקים על ידי סיבוב של המסך שמסביב (optokinetic רפלקס: OKR, לוחות למעלה), על ידי החלפה של העכבר בחושך (vestibulo-עינית רפלקס: וור, לוחות הביניים) וכן על ידי החלפה של העכבר לאור (ויזואלית משופרת vestibulo-עינית רפלקס: VVOR, הפאנל התחתון) עם תדרים שבין 0.2 עד 1.0 הרץ על משרעת של 1.6 °. רווח של רפלקס היה מחושב כיחס בין המהירות למהירות גירוי בעין (לוחות משמאל) השלב של רפלקס היה מחושב על פי הפרש פאזה בין מהירות עיניים מהירות גירוי (לוחות הנכונים). ב) מנוע למידה בוצע על ידי adaptively הגדלת VOR שימוש מתוך הפרדיגמה הכשרה שלב. העכבר היה נתון פרדיגמה אימון visuovestibular שבה סיבוב של העכבר היה מחוץ שלב (180 מעלות) עם סיבוב המסך שמסביב (גם סיבוב ב 1.0 הרץ, 1.6 מעלות) במשך ארבעים דקות. כל 10 דקות VOR נבדק (1.0 הרץ, 1.6 מעלות). בעכבר זה מתוך האימונים בשלב הגדילה את הרווח VOR.
סרט 1. אנימציה המציגה את הפרדיגמה שגורם OKR בעכברים לחצו כאן לצפייה בסרט .
סרט 2. אנימציה המציגה את הפרדיגמה שגורם VOR בעכברים. לחצו כאן לצפייה בסרט .
3. סרט אנימציה המציג את הפרדיגמה שגורם VVOR בעכברים..com/files/ftp_upload/3971/3971movie3.mov "target =" _blank "> לחצו כאן לצפייה בסרט.
4 הסרט. אנימציה המציגה את visuovestibular של הפרדיגמה שלב האימונים שגורם הסתגלות VOR (עליה) בעכברים. לחצו כאן לצפייה בסרט .
על מנת לקבל איכות גבוהה עיניים ווידאו תנועות בעכברים דרישות כמה נחוצים. הליך הכיול צריך להתבצע העניין טופל המוזכרים לעיל. לדוגמה מחוץ למרכז כיול, כאשר התלמיד אינו ממוקם על קו האמצע האנכי עם CR התייחסות במהלך הליך כיול, יגרום הערכה נמוכה מדי של RP וכתוצאה מכך יתר של תנועת העין. יתר על כן, אנו ממליצים לשלב את גודל האישון תיקון שיטת בהליך הכיול 12, כי מחקרים מראים כי גודל האישון יציב מאוד הם נדירים מאוד. גם גורם לחץ קטן במהלך המשפט כבר יכול לשנות את קוטר האישון באופן משמעותי.
בעת תכנון הניסוי תנועות עיניים, מהגורמים הבאים יש לקחת בחשבון או נשלט על כי הם ידועים בהשפעתם על תנועות עיניים בתגובה: גיל 13,18, 14 מגדר ומתח 15,16, 19. יתר על כן, בעלי חיים ניסיוני צריך אירוסים פיגמנט מאז גילוי ומעקב אחר התלמיד הוא בלתי אפשרי, כאשר הניגוד בין תלמיד ואיריס נמוכה מדי, כמו העכבר BALB / ג. חיות עצבני ביותר או חרדה צריך לעבור הכשרה, לפני הניסוי, כדי להתרגל למערך הניסוי מעלה את מצב מאופקת. בעל חיים זה טיפול תוצאות הליך הסגירה פחות או סגירת למחצה של העיניים ומונע את הדור של נוזלי העין במהלך הניסוי, ולכן מעקב תלמיד טוב יותר מושגת.
לבסוף, רכישת וניתוח נתונים דורש שעתיים עד שלוש שעות לכל בעל חיים. לכן, התנועה הקלטות עיניים צפויה להישאר תהליך מסוים חל על עכברים נבחרים, אך לא מתאימים כמו מבחן תפוקה גבוהה ההקרנה.
אין ניגוד עניינים הצהיר.
אנו מבקשים להודות ארגון הולנד למחקר בריאות ופיתוח (MDJ, CDZ), ארגון הולנד למחקר מדעי (CDZ), NeuroBasic (CDZ), ביאטריקס Prinses Fonds (CDZ), SENSOPAC (CDZ), C7 (CDZ) ו (CDZ) CEREBNET תוכנית של האיחוד האירופי לתמיכה הכספית.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
שם מגיב | חברה | מספר קטלוגי | |
Isofluran | Rhodia Organique פיין בע"מ | ||
כרית חימום | Fhc | 40-90-8 | |
Duratears | אלקון | ||
חומצה זרחתית ג'ל | קר | 31297 | |
Optibond הממשלה | קר | 35369 | |
Optibond דבק | קר | 35369 | |
כריזמה המשולב | Heraeus Kulzer | ||
מקסימה 480 ריפוי האור היחידה | הנרי שיין | ||
AC סרוו בשליטה מוטורית | כונן הרמוני AG | ||
Cylindric המסך | |||
הלוגן אור (20 וואט) | רכיבים RS | ||
פוטנציומטרים (דיוק) | Bourns Inc. | 6574 | |
הכוח 1401 (I / O ממשק) | CED מוגבלת | ||
מחשבים | Dell | ||
אינפרא אדום emmitters | רכיבים RS | 195-451 | |
ETL-200 | ISCAN | ||
עדשות הזום (זום 6000) | Navitar Inc. | ||
Pilocarpinenitrate (minims) | Laboratoire Chauvin |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved