A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
במאמר זה אנו מתארים פרוטוקול סטנדרטי לכימות הרפלקס האופטוקינטי. הוא משלב גירוי תוף וירטואלי ווידאו-אוקולוגרפיה, ובכך מאפשר הערכה מדויקת של סלקטיביות התכונה של ההתנהגות והפלסטיות האדפטיבית שלה.
הרפלקס האופטוקינטי (OKR) הוא תנועת עיניים מולדת חיונית המופעלת על ידי התנועה הגלובלית של הסביבה החזותית ומשמשת לייצוב תמונות רשתית. בשל חשיבותו וחוסנו, ה-OKR שימש לחקר למידה חזותית-מוטורית ולהערכת תפקודי הראייה של עכברים בעלי רקע גנטי שונה, גילאים שונים וטיפולים תרופתיים. כאן, אנו מציגים הליך להערכת תגובות OKR של עכברים קבועים ראש עם דיוק גבוה. קיבוע ראש יכול לשלול את תרומת הגירוי הווסטיבולרי על תנועות העיניים, מה שמאפשר למדוד תנועות עיניים המופעלות רק על ידי תנועה חזותית. ה-OKR מופעל על ידי מערכת תופים וירטואלית, שבה סורג אנכי המוצג על שלושה צגי מחשב נסחף אופקית באופן תנודתי או חד-כיווני במהירות קבועה. באמצעות מערכת מציאות מדומה זו, אנו יכולים לשנות באופן שיטתי פרמטרים חזותיים כמו תדר מרחבי, תדר טמפורלי/תנודה, ניגודיות, בהיקות וכיוון הגרגים, ולכמת עקומות כוונון של סלקטיביות תכונות חזותיות. וידאו-אוקוקולוגרפיה אינפרא אדום במהירות גבוהה מבטיחה מדידה מדויקת של מסלול תנועות העיניים. עיניהם של עכברים בודדים מכוילים כדי לספק הזדמנויות להשוות את ה-OKR בין בעלי חיים בגילאים, מינים שונים ומרקעים גנטיים שונים. כוחה הכמותי של טכניקה זו מאפשר לה לזהות שינויים ב- OKR כאשר התנהגות זו מסתגלת באופן פלסטי עקב הזדקנות, חוויה חושית או למידה מוטורית; לפיכך, היא הופכת טכניקה זו לתוספת רבת ערך לרפרטואר הכלים המשמשים לחקר הפלסטיות של התנהגויות עיניות.
בתגובה לגירויים חזותיים בסביבה, העיניים שלנו נעות כדי להסיט את מבטנו, לייצב תמונות רשתית, לעקוב אחר מטרות נעות, או ליישר את הגומות של שתי עיניים עם מטרות הממוקמות במרחקים שונים מהצופה, שהן חיוניות לראייה תקינה 1,2. התנהגויות אוקולומוטוריות שימשו באופן נרחב כמודלים אטרקטיביים של אינטגרציה סנסומוטורית להבנת המעגלים העצביים בבריאות ובחולי, לפחות חלקית בגלל הפשטות של המערכת האוקולומוטורית3. נשלטת על ידי שלושה זוגות של שרירים חוץ-עיניים, העין מסתובבת בשקע בעיקר סביב שלושה צירים תואמים: הגבהה ודיכאון לאורך הציר הרוחבי, חטיפה וחטיפה לאורך הציר האנכי, וחדירה ושחול לאורך הציר הקדמי
כל ההליכים הניסיוניים שבוצעו במחקר זה אושרו על ידי הוועדה המקומית לטיפול בבעלי חיים של מדעי הביולוגיה, בהתאם להנחיות שנקבעו על ידי הוועדה לטיפול בבעלי חיים באוניברסיטת טורונטו והמועצה הקנדית לטיפול בבעלי חיים.
1. השתלת מוט ראש על גבי הגולגולת
הערה: כדי למנוע את התרומה של התנהגות VOR לתנועות העיניים, ראש העכבר משותק במהלך מבחן OKR. לכן, מוט ראש מושתל בניתוח על גבי הגולגולת.
עם ההליך המפורט לעיל, הערכנו את התלות של OKR במספר תכונות חזותיות. העקבות לדוגמה המוצגות כאן נגזרו באמצעות קודי הניתוח שסופקו בקובץ קידוד משלים 1, ואת קובץ העקבות הגולמי לדוגמה ניתן למצוא בקובץ קידוד משלים 2. כאשר סורג התוף נסחף במסלול סינוסואידלי (0.4 הרץ), עינו של בעל החיים ?.......
השיטה של הבדיקה ההתנהגותית OKR המוצגת כאן מספקת מספר יתרונות. ראשית, גירוי חזותי שנוצר על ידי מחשב פותר את הבעיות המהותיות של תופים פיזיים. בהתמודדות עם הבעיה שתופים פיזיים אינם תומכים בבחינה שיטתית של תדר, כיוון או כוונון ניגודיות מרחבית8, התוף הווירטואלי מאפשר לשנות פרמטרים ח.......
המחברים מצהירים כי אין אינטרסים מתחרים.
אנו מודים ליינגטיאן הא על שיתוף נתוני כוונון הכיוון. עבודה זו נתמכה על ידי מענקים מהקרן הקנדית לחדשנות וקרן המחקר של אונטריו (פרויקט CFI/ORF מס' 37597), NSERC (RGPIN-2019-06479), CIHR (Project Grant 437007) ופרסי Connaught New Research.
....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 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionExplore More Articles
This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved