KPM נתמך על ידי האיחוד האירופי FP7 (RETICIRC).

1. רבייה של דגים עוברים נשמרו וגדלו בתנאים סטנדרטיים (מותג 2002) וביימו על פי התפתחות בהפרית הודעת ימים (DPF). מבוגרים וזחלים ב5 DPF נוצלו למדידות. 2. הליך ניסוי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנה של מכשיר </li></ol> זחלים: זחלי דגים היו משובצים ב3% מראש התחמם (28 ° C) methylcellulose כדי למנוע תנועות גוף. העוברים הונחו צד הגבה בVisioTracker, מול מסך הקרנה. דגים בוגרים: דגים היו בקצרה מורדמים ב300 מ&quot;ג / ליטר MS-222, מצוידים במכשיר המשתק והניח בVisioTracker. לפני מדידות יזמו, הם נותרו להתאושש במשך 1-2 דקות. <ol start="2" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דור של דפוסי גירוי </li></ol> דפוסי תמריצים בהיקף של gratings השחור ולבן האנכי סינוס גל מסתובב סביב הדגים נוצרובאמצעות חבילת תוכנת הקניינית. הם יכולים להיות מווסתים באמצעות חבילת התוכנה בהתאם לצורת גל, לעומת זאת, עצמה, מהירות הזוויתית ותדר המרחבי. דפוסים היו מוקרנים על המסך באמצעות מקרן אור דיגיטלי הכלול בתוך VisioTracker. המרחק המשוער בין עיניו של הדג והמסך היה 4.5 סנטימטר וגודל הקרנה על המסך היה 360 מעלות אופקיות ואנכי 55 מעלות. לדגי זחל, כיוון של גירוי השתנה בתדירות של 0.33 הרץ להפחתת תדירות saccade. דגים בוגרים היו מגורה unidirectionally ורק עין מגורה בכיוון זמני לאף נחשב, מאז מהירות עין אף להרקתית באופן כללי היא נמוכה באופן משמעותי ופחות קבועה (ראה מילר וNeuhauss, 2010). <ol start="3" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הקלטה של ​​תנועות עיניים </li></ol> תמונה בהירה תחום ראשו של הדג הייתה נמאסת למצלמת וידאו אינפרא אדומה. תאורת אינפרא האדומה של דגים בוצעה f<html> rom להלן. המצלמה רשמה תמונות בקצב של 5 מסגרות / שניות (זחלים) או 12.5 מסגרות / 2 (מבוגרים), בהתאמה. תמונות מעובדות באופן אוטומטי, תקנו והחליקו לצורת עין. אורינטצית עין ביחס לציר האופקי הייתה אז נקבע באופן אוטומטי ומהירות עין חושבת על ידי חבילת תוכנת הקניינית. תנועות קטנות של הדגים תוקנו באופן אוטומטי על ידי התוכנה. כל ההקלטה והניתוח הושגה בזמן אמת. 3. עיבוד נתונים שלאחר הניסוי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדידות גלם של מהירויות עיניים סוננו לsaccades כדי לחלץ מהירות איטית שלבים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עקומות מהירות עין Saccade מסוננת-הוחלקו על ידי ממוצע רץ עם חלון זזה של 7 פריימים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מהירות עין הייתה בממוצע לכל מסגרות עם תנאי תמריצים זהים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לדגי זחל, מהירות עין הייתה בממוצע לשני העיניים. </li></ol> 4. תוצאות נציג: ילדה = &quot;jove_content&quot;&gt; כדי להעריך את היכולות של VisioTracker לדגי זחל ומבוגרים, ניסויים בוצע עם זחלי דג זברה בשעת 5 DPF, ודג זברה בוגרת. לדג זברת הזחל, מוטצית הפגוש נבחרה. ב, עדשת מוטצית תאי האפיתל hyperproliferate, מה שמוביל לירידה בגודל עדשה ומיקום מחוץ לרחם של העדשה. שינויים מורפולוגיים אלה באים לידי ביטוי בירידה משמעותית ברגישות לניגודיות וחדות ראייה (Schonthaler et al., 2010). איור 1 מדגים את ההבדל ברגישות לקונטרסט של מוטציות פגוש לעומת אחי סוג פראי. מוטנטים פגוש יותר להיכשל להתאים מהירות עין כמו ירידות ניגוד התמריצים. לשם השוואה, כאשר התדר המרחבי הגירוי מוגבר, כלומר רוחב פס הגירוי יורד, מוטנטים פגוש גם מדגימים מופחתים חדות ראייה (איור 2) התלות של מבוגרי דג הזברה visuaביצועי ליטר בתנאים סביבתיים נחקרו על ידי חשיפת הדגים לריכוזים שונים של אלכוהול במכל המים שלהם במשך 30 דקות ולאחר מכן מדידת תגובת optokinetic בתנאי תמריצים שונים. דג זברה מבוגר להראות ירידה ניכרה ברגישות לניגודיות, כאשר נשמר בריכוזי אלכוהול גובר (3 איור). ירידה תלויה במינון דומה של מהירות כוללת עין על פני טווח רחב של תדרים מרחביים יכולה להיבחן כשהדגים טופלו בריכוזי אלכוהול גובר (איור 4). טיפול אלכוהול במינון יתר dependently מקטין את ביצועי oculomotor במשימות תובעניות יותר, כפי שהודגם במהירויות גירוי מוגברות (איור 5). <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/3556/3556fig1.jpg" /> האיור 1. מהירות עין זחל דג זברה תלוי בניגוד גירוי. 10 מוטציות מתנגשות, 10 אחי סוג פראי נותחו ב 5 DPF תחת משתנה של<html> תנאים בניגוד פס timulus. גרף מראה מהירות ממוצעת עין ± 1 SEM. <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/3556/3556fig2.jpg" /> איור 2. מהירות עין זחל דג זברה תלוי בתדר המרחבי. 10 מוטציות מתנגשות, 10 אחי סוג פראי היו נתונים לרוחב פס תמריצים שונים ב 5 DPF ונותחו כמתוארים. גרף מראה מהירות ממוצעת עין ± 1 SEM. <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/3556/3556fig3.jpg" /> איור 3. הפחתת מבוגרי דג זברת תכנית אלכוהול ריכוז תלוי ברגישות לניגודיות. מבוגרי דג הזברה נשמרו בריכוזים שונים אלכוהול כפי שמצוין במשך 30 דקות ונתח בתנאי ניגוד פס תמריצים שונים. גרף מראה את המהירות הממוצעת זמנית לאף עין ± 1 SEM של 9 דגים לכל קבוצה (מלבד קבוצת ביקורת: N = 11). דואר 4 &quot;src =&quot; / files/ftp_upload/3556/3556fig4.jpg &quot;/&gt; איור 4. הפחתת מבוגרי דג זברת תכנית אלכוהול ריכוז תלוי בתנועות עיניים הכוללות על פני טווח רחב של רוחב פס גירוי. מבוגרי דג הזברה נשמרו בריכוזים שונים אלכוהול כפי שמצוין במשך 30 דקות ונתח בתנאי רוחב פס תמריצים שונים. גרף מראה את המהירות הממוצעת זמנית לאף עין ± 1 SEM של 9 דגים לכל קבוצה (מלבד קבוצת ביקורת: N = 11). <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/3556/3556fig5.jpg" /> איור 5. הפחתת מבוגרי דג זברת תכנית אלכוהול ריכוז תלוי בתנועות עיניים הכוללות על פני טווח רחב של מהירויות תמריצים. מבוגרי דג הזברה נשמרו בריכוזים שונים אלכוהול כפי שמצוין במשך 30 דקות ונתח תחת תנאים משתנים במהירות תמריצים. גרף מראה את המהירות הממוצעת זמנית לאף עין ± 1 SEM של 9 דגים לכל קבוצה (מלבד קבוצת ביקורת:n = 11).

<ol>
	<li>Bahadori, R., Rinner, O., Schonthaler, H. B., Biehlmaier, O., Makhankov, Y. V., Paris, R., Jagadeeswaran, P., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+fade+out+mutant+is+a+novel+genetic+model+for+Hermansky-Pudlak+syndrome.">The fade out mutant is a novel genetic model for Hermansky-Pudlak syndrome.</a> Investigative Optical and Visual Sciences. 47, 4523-4531 (2006).</li><li>Beck, J. C., Gilland, E., Baker, R., Tank, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Instrumentation+for+measuring+oculomotor+performance+and+plasticity+in+larval+organisms.">Instrumentation for measuring oculomotor performance and plasticity in larval organisms.</a> Methods in Cell Biol. 76, 383-411 (2004).</li><li>Brand, M. G. M., N&#252;sslein-Vollhard, C., N&#252;sslein-Vollhard, C., Dahm, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Keeping+and+raising+Zebrafish.">Keeping and raising Zebrafish.</a> Zebrafish, Practical Approach Series. , 7-37 (2002).</li><li>Easter, S. S., Nicola, G. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+development+of+vision+in+the+zebrafish+(Danio+rerio).">The development of vision in the zebrafish (Danio rerio).</a> Dev. Biol. 180, 646-663 (1996).</li><li>Easter, S. S., Nicola, G. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+development+of+eye+movements+in+the+zebrafish+(Danio+rerio).">The development of eye movements in the zebrafish (Danio rerio).</a> Dev. Psychobiol. 31, 267-276 (1997).</li><li>Haug, M. F., Biehlmaier, O., Mueller, K. P., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+acuity+in+zebrafish:+behavior+and+histology.">Visual acuity in zebrafish: behavior and histology.</a> Frontiers in Zoology. 7, 8-8 (2010).</li><li>Huang, Y., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+optokinetic+response+in+zebrafish+and+its+applications.">The optokinetic response in zebrafish and its applications.</a> Frontiers in Bioscience. 13, 1899-1916 (2008).</li><li>Major, G., Baker, R., Aksaya, E., Mensh, B., Seung, H. S., Tank, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasticity+and+tuning+by+visual+feedback+of+the+stability+of+a+neural+integrator.">Plasticity and tuning by visual feedback of the stability of a neural integrator.</a> Proc Natl Acad Sci U.S.A. 101, 7739-7744 (2004).</li><li>Mueller, K. P., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+Measurements+of+the+optokinetic+response+in+adult+fish.">Quantitative Measurements of the optokinetic response in adult fish.</a> J. Neurosci. Meth. 186, 29-34 (2010).</li><li>Neuhauss, S. C. F., Biehlmaier, O., Seeliger, M. W., Das, T., Kohler, K., Harris, W. A., Baier, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+disorders+of+vision+revealed+by+a+behavioral+screen+of+400+essential+loci+in+zebrafish.">Genetic disorders of vision revealed by a behavioral screen of 400 essential loci in zebrafish.</a> J. Neurosci. 19, 8603-8615 (1999).</li><li>Qian, H., Zhu, Y., Ramsey, D. J., Chappell, R. L., Dowling, J. E., Ripps, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Directional+asymmetries+in+the+optokinetic+response+of+larval+zebrafish.">Directional asymmetries in the optokinetic response of larval zebrafish.</a> Zebrafish. 2, 189-196 (2005).</li><li>Renninger, S. L., Gesemann, M., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cone+arrestin+confers+cone+vision+of+high+temporal+resolution+in+zebrafish+larvae.">Cone arrestin confers cone vision of high temporal resolution in zebrafish larvae.</a> Eur. J. Neurosci. 33, 658-667 (2011).</li><li>Rick, J. M., Horschke, I., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optokinetic+behavior+is+reversed+in+achiasmatic+mutant+zebrafish+larvae.">Optokinetic behavior is reversed in achiasmatic mutant zebrafish larvae.</a> Curr. Biol. 10, 595-598 (2000).</li><li>Rinner, O., Rick, J. M., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contrast+sensitivity,+spatial+and+temporal+tuning+of+the+larval+zebrafish+optokinetic+response.">Contrast sensitivity, spatial and temporal tuning of the larval zebrafish optokinetic response.</a> Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 46, 137-142 .</li><li>Rinner, O., Makhankov, Y. V., Biehlmaier, O. S., Neuhauss, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Knockdown+of+cone+specific+kinase+GRK7+in+larval+zebrafish+leads+to+impaired+cone-response+recovery+and+delayed+dark+adaptation.">Knockdown of cone specific kinase GRK7 in larval zebrafish leads to impaired cone-response recovery and delayed dark adaptation.</a> Neuron. 47, 231-242 (2005).</li><li>Roeser, T., Baier, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visuomotor+behaviors+in+larval+zebrafish+after+GFP-guided+laser+ablation+of+the+optic+tectum.">Visuomotor behaviors in larval zebrafish after GFP-guided laser ablation of the optic tectum.</a> J. Neurosci. 23, 3726-3734 (2003).</li><li>Schonthaler, H., Fleisch, V. C., Biehlmaier, O., Makhankov, Y. M., Rinner, O., Bahadori, R., Schwarz, H., Neuhauss, S. C. F., Dahm, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+zebrafish+mutant+leberkn+del/vam6+resembles+human+multi-systemic+disorders+caused+by+aberrant+trafficking+of+endosomal+vesicles.">The zebrafish mutant leberkn del/vam6 resembles human multi-systemic disorders caused by aberrant trafficking of endosomal vesicles.</a> Development. 135, 387-399 (2008).</li><li>Schonthaler, H. B., Franz-Odendaal, T. A., Hodel, C., Gehring, I., Schwarz, H., Neuhauss, S. C. F., Dahm, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+zebrafish+mutant+bumper+shows+a+hyperproliferation+of+lens+epithelial+cells+and+fibre+cell+degeneration+leading+to+functional+blindness.">The zebrafish mutant bumper shows a hyperproliferation of lens epithelial cells and fibre cell degeneration leading to functional blindness.</a> Mech. Dev. 127, 203-219 (2010).</li><li>Schonthaler, H. B., Lampert, J. M., Lintig, J. v. o. n., Schwarz, H., Geisler, R., Neuhauss, S. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mutation+in+the+pmel17+gene+leads+to+defects+in+melanosome+biogenesis+and+alterations+the+visual+system+in+the+zebrafish+mutant+fading+vision.">A mutation in the pmel17 gene leads to defects in melanosome biogenesis and alterations the visual system in the zebrafish mutant fading vision.</a> Developmental Biology. 284, 231-242 (2005).</li></ol>

אוליבר DR Schnaedelbach והולגר ד Russig הם עובדים של TSE מערכות GmbH שמייצר מערכת מעקב ביצועים החזותיות המשמשת במאמר זה. ההפקה של מאמר זה מומנה על ידי TSE מערכות GmbH. סטפן CF Neuhuass הנו עובד של אוניברסיטת ציריך אשר מקבלת תגמול על ידי מערכות TSE עבור כל מערכת שנמכרה.

החשיבות של OKR לחקר תפקוד ראייה הוכרה בקהילה המדעית במשך זמן רב (חג הפסחא וניקולה 1996, 1997), וניסיונות באמת לכמת את הפרדיגמה החלו גם לפני למעלה מעשור. הפסחא וניקולה (1996) פתחו מערכת עם ממונע מסתובב תופי פסים, שבו הקלטת הווידאו של תנועת עין נותחה באופן ידני. מערכת זו סבלה מחוסר הקיבוע של עובר הדגים, שחייב שימוש תכוף מיצוב מחדש, ויכולה לזהות את תנועות מעקב של עיניים רק בקושי רב. צעד קדימה היה השימוש בתוף פסי וידאו מוקרן על מנת לאפשר למצגת משתנית יותר מחשב שנוצר גירוי (Roeser &amp; Baier, 2003;. Rinner et al, 2005a). הניתוח בעיקר הידני, מסגרת לפי המסגרת של קלטות מצולמות הוכיח להיות מאוד מייגע, ובמידה מסוימת הקשתה על ידי משקיף הטיה (בק et al.2004). ניתוח אוטומטי בזמן האמת הוצע לאפשר שימוש במנגנוני למידת משוב התנהגותיות (et al רס&quot;ן., 2004). השימוש בתאורת אינפרא אדום וגירויים מסתובבים תדירות ששליטה כבר חלוץ ידי בק et al. (2004). עם זאת, המערכת מתוארת יש רק שמשה במשך זחלים, והניתוח בוצע מחובר. יתר על כן, VisioTracker מאפשר שליטה מלאה על גירויים, כולל שינוי הגירוי במהלך הניסוי, ובכך מאפשר גמישות רבה יותר והשפעה ספונטנית על מהלך הניסוי. כמו כן, יצירת הגירוי הדיגיטלית המשמשת את VisioTracker התגברה על בעיות שהוזכרו קודם לכן בתאוצה של המסה הדוממת של תוף גירוי מפוספס (בק et al., 2004). איפוק זחלים ידי methylcellulose אינו משמעותי להפריע לתנועת עין ואין שום השפעות ארוכות טווח על דג זברה ורווחתם. זחלי דגים כבר בהצלחהשמר מוטבע בmethylcellulose במשך כמה ימים, עד שאספקת חמצן דרך העור הופכת להיות מספיקה לביקוש עם עלייה בגיל (צ&#39;יאן et al., 2005). שיטת הרחקת הדגים הבוגרים באותה מידה קלה על החיה. משך הזמן הקצר של הניסוי, יחד עם האפשרות של החלפת בעלי חי מבחן במהירות לאחד אחר, עוד מוסיף להיבטים החיוביים של רווחת בעלי החיים במערכת. מאז הזימים סמוקים ברציפות על ידי מים, זה נוח לספייק מים עם כל חומר כימי של בחירה ללמוד את השפעתו על תנועות עיניים וביצועים חזותיים. כמו ניסוי wash-out ניתן להוסיף ללא צורך לטפל בחיה בין הניסויים. רעש פיקסל בתמונת הווידאו ממוזער על ידי החלקת אלגוריתמים של תוכנת קניינית VisioTracker, המאפשר מדידות מדויקות מאוד של מצב עין ומהירות זוויתית. יתר על כן, על מנת להקל סטטיסטיניתוח, התוכנה תסונן תנועות saccadic שמתרחשים במהירות קבועה ואינו תורמות להצהרה הניסיונית. מיצוע של עקומות מהירות מעל 7 מסגרות וידאו אפשר מאוחר יותר ניתוח. VisioTracker נפתח ממד חדש לתחומי מחקר רבים ומגוונים. המערכת וקודמותיה כבר השתמשו בהצלחה כדי לכמת ביצועים חזותיים בזחלי דג זברה, תוך שימוש בפרמטרים כגון חדות ראייה, רגישות לקונטרסט והסתגלות קלה (ואח&#39; Rinner., 2005a, Schonthaler et al., 2010), לניתוח פונקציונלי של photoreceptors קונוס בעקבות מניפולציה של חברי המפל החזותי תמרה (למשל Rinner et al, 2005b, Renninger et al, 2011..), או הניתוח של פגמים חזותיים בזחלי דג זברת מוטציה (לדוגמא Schonthaler et al, 2005, 2008;. Bahadori et al., 2006). התלות ההדדית של התבגרות מורפולוגית והפונקציונלית של מערכת הראייהנחקר על ידי מדידות OKR להראות שחדות הראייה היא בעיקר, אך לא רק לחלוטין על ידי ריווח photoreceptor בשלבי זחל (האוג et al., 2010). VisioTracker מתאים באותה מידה לניתוח תפקוד ראייה בדג זברה בוגר ומינים אחרים דומים בגודל דגים (מילר וNeuhauss (2010), דוח זה). זה גם מתקבל על דעת כדי לנצל את המערכת בתחומי מחקר כגון רעלים או פרמקולוגיה לפי חומרים שנחקרו אולי יתווספו לזרימת המים המקיפים את זימי דגים הבוגרים. יתר על כן, את הרבגוניות של VisioTracker מאפשרת ניתוח מעמיק יותר, למשל של ontogenetics של תפקוד חזותי, תפקוד מעגלים עצביים ופיתוח, או הסנסורית שליטה (ראה ביקורת בואנג &amp; Neuhauss, 2008).

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><th> שם המגיב </th><th> חברה </th><th> מספר קטלוגים </th></tr><tr><td> Methylcellulose </td><td> סיגמה אולדריץ </td><td> M0387 </td></tr><tr><td> אתיל 3-aminobenzoate methanesulfonate (MS-222) </td><td> סיגמה אולדריץ </td><td> E10521 </td></tr><tr><td> צלחת תרבית תאים 35 מ&quot;מ </td><td> קורנינג </td><td> 430165 </td></tr><tr><td> הסרום פיפטה </td><td> גריינר ביו 1 </td><td> 612 361 </td></tr><tr><td> VisioTracker </td><td> מערכות TSE </td><td> 302060 </td></tr></tbody></table>

visiotracker, an innovative automated approach to oculomotor analysis

חקירות פיתוח מערכת הראייה והתפקוד מחייבות מודלים התנהגותיים מדידים של ביצועים חזותיים כי קלים לעורר, חזקים, ופשוט לתמרן. מודל מתאים כבר נמצא בתגובת optokinetic (OKR), התנהגותו בהווה בכל החוליות בשל ערך הבחירה הגבוהה שלה רפלקסיבי. OKR כרוך תנועות גירוי הבא איטיות של עיניים התחלפו בsaccades איפוס מהיר. המדידה של התנהגות זו מתבצעת בקלות בזחלי דג זברה, בשל הופעתו המוקדמת ויציבה (שפותח באופן מלא לאחר הפרית הודעת שעות 96 (hpf)), ומרוויח מן הידע המעמיק על דג זברת גנטיקה, במשך עשרות שנים אחד מהמודל המועדף אורגניזמים בתחום זה. בינתיים הניתוח של מנגנונים דומים בדגים בוגרים צבר חשיבות, במיוחד עבור יישומים תרופתיים וטוקסיקולוגי. כאן אנו מתארים VisioTracker, אוטומטי לחלוטין, גבוה throughpuמערכת לא לניתוח הכמותי של ביצועים חזותיים. המערכת מבוססת על מחקר שבצע בקבוצתו של פרופ &#39;סטפן Neuhauss ועוצבה מחדש על ידי מערכות TSE. הוא מורכב ממכשיר משתק לדג קטן במעקב על ידי מצלמת וידאו באיכות גבוהה המצוידת בעדשת זום ברזולוציה גבוהה. מיכל הדגים מוקף מסך תוף, שעליו דפוסי גירוי מחשב שנוצר יכולים להיות מוקרנים. תנועות עיניים מוקלטות ונתחו באופן אוטומטי על ידי חבילת תוכנת VisioTracker בזמן אמת. ניתוח נתונים מאפשר זיהוי מיידי של פרמטרים כגון משך איטי ומהיר שלב, תדירות מחזור תנועה, רווח איטי שלב, חדות ראייה, ורגישות לניגודיות. תוצאות אופייניות תאפשרנה למשל זיהוי המהיר של מוטציות מערכת חזותיות המראות שום שינוי נראה לעין במורפולוגיה סוג פרועה, או בהחלטה על השפעות הכמותיות של תרופתי או רעיל ומוטגניותסוכנים על ביצועי מערכת ראייה.

Watch this Scientific Journal Video about VisioTracker, an Innovative Automated Approach to Oculomotor Analysis at JoVE.com

VisioTracker, an Innovative Automated Approach to Oculomotor Analysis

VisioTracker היא מערכת אוטומטית לניתוח הכמותי של ביצועים חזותיים של דגים בוגרים וזחל קטנים המבוססים על ההקלטה של ​​תנועות עיניים. הוא כולל שליטה מלאה על תכונות גירוי חזותיים וניתוח בזמן אמת, המאפשר מחקר תפוקה גבוהה בתחומים כגון פיתוח מערכת ראייה ותפקוד, פרמקולוגיה, מחקרי מעגלים עצביים ואינטגרציה חושית.

VisioTracker, גישה אוטומטית חדשנית לניתוח oculomotor

Investigations into the visual system development and function necessitate quantifiable behavioral models of visual performance that are easy to elicit, ...

visiotracker-an-innovative-automated-approach-to-oculomotor-analysis

Research

JoVE Journal

Neuroscience

11.0K Views.  University of Zurich. VisioTracker היא מערכת אוטומטית לניתוח הכמותי של ביצועים חזותיים של דגים בוגרים וזחל קטנים המבוססים על ההקלטה של ​​תנועות עיניים. הוא כולל שליטה מלאה על תכונות גירוי חזותיים וניתוח בזמן אמת, המאפשר מחקר תפוקה גבוהה בתחומים כגון פיתוח מערכת ראייה ותפקוד, פרמקולוגיה, ...

Video: VisioTracker, an Innovative Automated Approach to Oculomotor Analysis

Automated Sholl Analysis of Digitized Neuronal Morphology at Multiple Scales

Neuronal morphology plays a significant role in determining how neurons function and communicate1-3. Specifically, it affects the ability of neurons to receive inputs from other cells2 and contributes to the propagation of action potentials4,5. The morphology of the neurites also affects how information is processed. The diversity of dendrite morphologies facilitate local and long range signaling and allow individual neurons or groups of neurons to carry out specialized functions within the neuronal network6,7. Alterations in dendrite morphology, including fragmentation of dendrites and changes in branching patterns, have been observed in a number of disease states, including Alzheimer's disease8, schizophrenia9,10, and mental retardation11. The ability to both understand the factors that shape dendrite morphologies and to identify changes in dendrite morphologies is essential in the understanding of nervous system function and dysfunction.
Neurite morphology is often analyzed by Sholl analysis and by counting the number of neurites and the number of branch tips. This analysis is generally applied to dendrites, but it can also be applied to axons. Performing this analysis by hand is both time consuming and inevitably introduces variability due to experimenter bias and inconsistency. The Bonfire program is a semi-automated approach to the analysis of dendrite and axon morphology that builds upon available open-source morphological analysis tools. Our program enables the detection of local changes in dendrite and axon branching behaviors by performing Sholl analysis on subregions of the neuritic arbor. For example, Sholl analysis is performed on both the neuron as a whole as well as on each subset of processes (primary, secondary, terminal, root, etc.) Dendrite and axon patterning is influenced by a number of intracellular and extracellular factors, many acting locally. Thus, the resulting arbor morphology is a result of specific processes acting on specific neurites, making it necessary to perform morphological analysis on a smaller scale in order to observe these local variations12.
The Bonfire program requires the use of two open-source analysis tools, the NeuronJ plugin to ImageJ and NeuronStudio. Neurons are traced in ImageJ, and NeuronStudio is used to define the connectivity between neurites. Bonfire contains a number of custom scripts written in MATLAB (MathWorks) that are used to convert the data into the appropriate format for further analysis, check for user errors, and ultimately perform Sholl analysis. Finally, data are exported into Excel for statistical analysis. A flow chart of the Bonfire program is shown in Figure 1.

We have developed a computer program to analyze neuronal morphology. In combination with two existing open source analysis tools, our program performs Sholl analysis and determines the number of neurites, branch points, and neurite tips. The analyses are performed so that local changes in neurite morphology can be observed.

ניתוח אוטומטי של מורפולוגיה Sholl העצבית סרוקים בקני מידה מרובים

Neuronal morphology plays a significant role in determining how neurons function and communicate1-3.  Specifically, it affects the ability of neurons to ...

VisualEyes: A Modular Software System for Oculomotor Experimentation

Eye movement studies have provided a strong foundation forming an understanding of how the brain acquires visual information in both the normal and dysfunctional brain.1 However, development of a platform to stimulate and store eye movements can require substantial programming, time and costs. Many systems do not offer the flexibility to program numerous stimuli for a variety of experimental needs. However, the VisualEyes System has a flexible architecture, allowing the operator to choose any background and foreground stimulus, program one or two screens for tandem or opposing eye movements and stimulate the left and right eye independently. This system can significantly reduce the programming development time needed to conduct an oculomotor study. The VisualEyes System will be discussed in three parts: 1) the oculomotor recording device to acquire eye movement responses, 2) the VisualEyes software written in LabView, to generate an array of stimuli and store responses as text files and 3) offline data analysis. Eye movements can be recorded by several types of instrumentation such as: a limbus tracking system, a sclera search coil, or a video image system. Typical eye movement stimuli such as saccadic steps, vergent ramps and vergent steps with the corresponding responses will be shown. In this video report, we demonstrate the flexibility of a system to create numerous visual stimuli and record eye movements that can be utilized by basic scientists and clinicians to study healthy as well as clinical populations.

Neural control and cognitive processes can be studied through eye movements. The VisualEyes software allows an operator to program stimuli on two computer screens independently using a simple, custom scripting language. The system can stimulate tandem eye movements (saccades and smooth pursuit) or opposing eye movements (vergence) or any combination.

VisualEyes: מערכת המודולרית תוכנה לoculomotor ניסויים

Eye movement studies have provided a strong foundation forming an understanding of how the brain acquires visual information in both the normal and ...

Brain Slice Biotinylation: An Ex Vivo Approach to Measure Region-specific Plasma Membrane Protein Trafficking in Adult Neurons

Regulated endocytic trafficking is the central mechanism facilitating a variety of neuromodulatory events, by dynamically controlling receptor, ion channel, and transporter cell surface presentation on a minutes time scale.&#160;There is a broad diversity of mechanisms that control endocytic trafficking of individual proteins. Studies investigating the molecular underpinnings of trafficking have primarily relied upon surface biotinylation to quantitatively measure changes in membrane protein surface expression in response to exogenous stimuli and gene manipulation.&#160;However, this approach has been mainly limited to cultured cells, which may not faithfully reflect the physiologically relevant mechanisms at play in adult neurons.&#160;Moreover, cultured cell approaches may underestimate region-specific differences in trafficking mechanisms.&#160;Here, we describe an approach that extends cell surface biotinylation to the acute brain slice preparation.&#160;We demonstrate that this method provides a high-fidelity approach to measure rapid changes in membrane protein surface levels in adult neurons.&#160;This approach is likely to have broad utility in the field of neuronal endocytic trafficking.

Brain Slice Biotinylation: An Ex Vivo Approach to Measure Region-specific Plasma Membrane Protein Trafficking in Adult Neurons

Neuronal membrane trafficking dynamically controls plasma membrane protein availability and significantly impacts neurotransmission.&#160;To date, it has been challenging to measure neuronal endocytic trafficking in adult neurons.&#160;Here, we describe a highly effective, quantitative method to measure rapid changes in surface protein expression ex vivo in acute brain slices.

המוח פרוס Biotinylation:<em&gt; Ex Vivo</em&gt; גישה למדוד סחר חלבון פלזמה ממברנה אזור ספציפי בתאי עצב בוגרים

Regulated endocytic trafficking is the central mechanism facilitating a variety of neuromodulatory events, by dynamically controlling receptor, ion ...

Interfacing 3D Engineered Neuronal Cultures to Micro-Electrode Arrays: An Innovative In Vitro Experimental Model

Currently, large-scale networks derived from dissociated neurons growing and developing in vitro on extracellular micro-transducer devices are the gold-standard experimental model to study basic neurophysiological mechanisms involved in the formation and maintenance of neuronal cell assemblies. However, in vitro studies have been limited to the recording of the electrophysiological activity generated by bi-dimensional (2D) neural networks. Nonetheless, given the intricate relationship between structure and dynamics, a significant improvement is necessary to investigate the formation and the developing dynamics of three-dimensional (3D) networks. In this work, a novel experimental platform in which 3D hippocampal or cortical networks are coupled to planar Micro-Electrode Arrays (MEAs) is presented. 3D networks are realized by seeding neurons in a scaffold constituted of glass microbeads (30-40 &#181;m in diameter) on which neurons are able to grow and form complex interconnected 3D assemblies. In this way, it is possible to design engineered 3D networks made up of 5-8 layers with an expected final cell density. The increasing complexity in the morphological organization of the 3D assembly induces an enhancement of the electrophysiological patterns displayed by this type of networks. Compared with the standard 2D networks, where highly stereotyped bursting activity emerges, the 3D structure alters the bursting activity in terms of duration and frequency, as well as it allows observation of more random spiking activity. In this sense, the developed 3D model more closely resembles in vivo neural networks.

Interfacing 3D Engineered Neuronal Cultures to Micro-Electrode Arrays: An Innovative In Vitro Experimental Model

In this work, a novel experimental model in which 3D neuronal cultures are coupled to planar Micro-Electrode Arrays (MEAs) is presented. 3D networks are built by seeding neurons in a scaffold made up of glass microbeads on which neurons grow and form interconnected 3D structures.

התממשקות תרבויות 3D הנדסה עצבית למערכי מיקרו-אלקטרודה: חדשני<em&gt; במבחנה</em&gt; דגם ניסיוני

Currently, large-scale networks derived from dissociated neurons growing and developing in vitro on extracellular micro-transducer devices are the ...

An Approach to Enhance Alignment and Myelination of Dorsal Root Ganglion Neurons

Axon regeneration is a chaotic process due largely to unorganized axon alignment. Therefore, in order for a sufficient number of regenerated axons to bridge the lesion site, properly organized axonal alignment is required. Since demyelination after nerve injury strongly impairs the conductive capacity of surviving axons, remyelination is critical for successful functioning of regenerated nerves. Previously, we demonstrated that mesenchymal stem cells (MSCs) aligned on a pre-stretch induced anisotropic surface because the cells can sense a larger effective stiffness in the stretched direction than in the perpendicular direction. We also showed that an anisotropic surface arising from a mechanical pre-stretched surface similarly affects alignment, as well as growth and myelination of axons. Here, we provide a detailed protocol for preparing a pre-stretched anisotropic surface, the isolation and culture of dorsal root ganglion (DRG) neurons on a pre-stretched surface, and show the myelination behavior of a co-culture of DRG neurons with Schwann cells (SCs) on a pre-stretched surface.

This protocol describes the isolation of dorsal root ganglion (DRG) neurons isolated from rats and the culture of DRG neurons on a static pre-stretched cell culture system to enhance axon alignment, with subsequent co-culture of Schwann Cells (SCs) to promote myelination.

גישת שפר מערך myelination של נוירונים שורש הגבה גנגליון

Axon regeneration is a chaotic process due largely to unorganized axon alignment. Therefore, in order for a sufficient number of regenerated axons to ...

Electrophysiological Method for Recording Intracellular Voltage Responses of Drosophila Photoreceptors and Interneurons to Light Stimuli In Vivo

Voltage responses of insect photoreceptors and visual interneurons can be accurately recorded with conventional sharp microelectrodes. The method described here enables the investigator to measure long-lasting (from minutes to hours) high-quality intracellular responses from single Drosophila R1-R6 photoreceptors and Large Monopolar Cells (LMCs) to light stimuli. Because the recording system has low noise, it can be used to study variability among individual cells in the fly eye, and how their outputs reflect the physical properties of the visual environment. We outline all key steps in performing this technique. The basic steps in constructing an appropriate electrophysiology set-up for recording, such as design and selection of the experimental equipment are described. We also explain how to prepare for recording by making appropriate (sharp) recording and (blunt) reference electrodes. Details are given on how to fix an intact fly in a bespoke fly-holder, prepare a small window in its eye and insert a recording electrode through this hole with minimal damage. We explain how to localize the center of a cell's receptive field, dark- or light-adapt the studied cell, and to record its voltage responses to dynamic light stimuli. Finally, we describe the criteria for stable normal recordings, show characteristic high-quality voltage responses of individual cells to different light stimuli, and briefly define how to quantify their signaling performance. Many aspects of the method are technically challenging and require practice and patience to master. But once learned and optimized for the investigator's experimental objectives, it grants outstanding in vivo neurophysiological data.

Electrophysiological Method for Recording Intracellular Voltage Responses of Drosophila Photoreceptors and Interneurons to Light Stimuli In Vivo

Sharp microelectrodes enable accurate electrophysiological characterization of photoreceptor and visual interneuron output in living Drosophila. Here we show how to use this method to record high-quality voltage responses of individual cells to controlled light stimulation. This method is ideal for studying neural information processing in insect compound eyes.

שיטת אלקטרו עבור תגובות מתח תאיים הקלטה של<em&gt; תסיסנית</em&gt; קולטני אור ו interneurons יאירו גירויים<em&gt; In vivo</em

Voltage responses of insect photoreceptors and visual interneurons can be accurately recorded with conventional sharp microelectrodes. The method ...

Automated Analysis of C. elegans Swim Behavior Using CeleST Software

Dissecting the neuronal and neuromuscular circuits that regulate behavior remains a major challenge in biology. The nematode Caenorhabditis elegans has proven to be an invaluable model organism in helping to tackle this challenge, from inspiring technological approaches,&#160;building the human brain connectome, to actually shedding light on the specific molecular drivers of basic functional patterns. The bulk of the behavioral studies in C. elegans have been performed on solid substrates. In liquid, animals exhibit behavioral patterns that include movement at a range of speeds in 3D, as well as partial body movements, such as a posterior curl without anterior shape change, which introduce new challenges for quantitation. The steps of a simple procedure, and use of a software that enables high-resolution analysis of C. elegans swim behavior, are presented here. The software, named CeleST, uses a specialized computer program that tracks multiple animals simultaneously and provides novel measures of C. elegans locomotion in liquid (swimming). The measures are mostly grounded in animal posture and based on mathematics used in computer vision and pattern recognition, without computational requirements for threshold cut-offs. The software tool can be used to both assess overall swimming prowess in hundreds of animals from combined small batch trials and to reveal novel phenotypes even in well-characterized genetic mutants. The preparation of specimens for analysis with CeleST is simple and low-tech, enabling wide adaptation by the scientific community. Use of the computational approach described here should therefore contribute to the greater understanding of behavior and behavioral circuits in the C. elegans model.

Automated Analysis of C. elegans Swim Behavior Using CeleST Software

An efficient and simple methodology for computer-based analysis of nematode swimming behavior in liquid is described. The method requires little to no investment for C. elegans laboratories. The hardware used is standard, and the computer software for the behavioral analysis (CeleST) is an open source one.

ניתוח אוטומטי של<em&gt; C. elegans</em&gt; התנהגות שח שימוש CeleST תוכנה

Dissecting the neuronal and neuromuscular circuits that regulate behavior remains a major challenge in biology. The nematode Caenorhabditis elegans has ...

Automated Gait Analysis in Mice with Chronic Constriction Injury

The von Frey test is a classical method that has been widely used to examine the sensory function of neuropathic pain animals. However, it has some disadvantages such as subjective data and the requirement of a skilled, experienced experimenter. To date, a variety of modifications have improved the von Frey method, but it still has a few limitations. Recent reports have suggested that gait analysis produces more accurate and objective data from the neuropathic animals. This protocol demonstrates how to perform the automated gait analysis to determine the degree of neuropathic pain in mice. After several days of acclimation, the mice were allowed to walk freely on the glass floor to illuminate footprints. Then, quantification of the footprints and gait were performed through video clips with automatic analysis of various walking parameters, such as area of paw print, swing time, angle of paw, etc.
The main purpose of this study is to describe the methodology of automated gait analysis and briefly compare it with data from the classical sensory test using von Frey filament.

The precise assessment of pain response in a neuropathic animal model is critical to investigate the pathophysiology of pain diseases and develop new analgesics. We present a sensitive and objective method to determine the sensory function of the rodent hind paw by an automated gait analysis system.

אוטומטיות והרצתי ניתוח אצל עכברים עם פציעה כרונית הכיווץ

The von Frey test is a classical method that has been widely used to examine the sensory function of neuropathic pain animals. However, it has some ...

An Alternative Approach to Study Primary Events in Neurodegeneration Using Ex Vivo Rat Brain Slices

Despite&#160;numerous studies that attempt to develop reliable animal models&#160;which reflecting the primary processes underlying neurodegeneration, very few have been widely accepted. Here, we propose&#160;a new procedure&#160;adapted from the well-known ex vivo brain slice technique, which offers a closer in vivo-like scenario than in vitro preparations, for investigating the early events triggering cell degeneration, as observed in Alzheimer&#39;s disease (AD). This variation consists of simple and easily reproducible steps, which enable preservation of the anatomical cytoarchitecture of the selected brain region and its local functionality in a physiological milieu. Different anatomical areas can be obtained from the same brain, providing the opportunity to perform multiple experiments with the treatments in question in a site-, dose-, and time-dependent manner. Potential limitations&#160;which could affect the outcomes related to this methodology are related to the conservation of the tissue, i.e., the maintenance of its anatomical integrity during the slicing and incubation steps and the section thickness, which can influence the biochemical and immunohistochemical analysis. This approach can be employed for different purposes, such as exploring molecular mechanisms involved in physiological or pathological conditions, drug screening, or dose-response assays. Finally, this protocol could also reduce the number of animals employed in behavioral studies. The application reported here has been recently described and tested for the first time on ex vivo rat brain slices containing the basal forebrain (BF), which is one of the cerebral regions primarily affected in AD. Specifically, it has been demonstrated that the administration of a toxic peptide derived from the C-terminus of acetylcholinesterase (AChE) could prompt an AD-like profile, triggering, along the antero-posterior axis of the BF, a differential expression of proteins altered in AD, such as the alpha7 nicotinic receptor (&#945;7-nAChR), phosphorylated Tau (p-Tau), and amyloid beta (A&#946;).

An Alternative Approach to Study Primary Events in Neurodegeneration Using Ex Vivo Rat Brain Slices

We present a method which can&#160;provide further insights into the early events underlying neurodegeneration and based on the established ex-vivo brain technique, combining the advantages of in vivo and in vitro experiments. Moreover, it represents a unique opportunity for direct comparison of treated and untreated group in the same anatomical plane.

גישה חלופית ללמוד העיקרי אירועים הקשורים ניוון מוחיים לשעבר Vivo עכברוש המוח בפרוסות

Despite&#160;numerous studies that attempt to develop reliable animal models&#160;which reflecting the primary processes underlying neurodegeneration, ...

An Unbiased Approach of Sampling TEM Sections in Neuroscience

Investigations of the ultrastructural features of neurons and their synapses are only possible with electron microscopy. Especially for comparative studies of the changes in densities and distributions of such features, an unbiased sampling protocol is vital for reliable results. Here, we present a workflow for the image acquisition of brain samples. The workflow allows systematic uniform random sampling within a defined brain region, and the images can be analyzed using a disector. This technique is much faster than extensive examination of serial sections but still presents a feasible approach to estimate the densities and distributions of ultrastructure features. Before embedding, stained vibratome sections were used as a reference to identify the brain region under investigation, which helped speed up the overall specimen preparation process. This approach was used for comparative studies investigating the effect of an enriched-housing environment on several ultrastructural parameters in the mouse brain. Based on the successful use of the workflow, we adapted it for the purpose of elemental analysis of brain samples. We optimized the protocol in terms of the time of user-interaction. Automating all the time-consuming steps by compiling a script for the open source software SerialEM helps the user to focus on the main work of acquiring the elemental maps. As in the original workflow, we paid attention to the unbiased sampling approach to guarantee reliable results.

We introduce a novel workflow for electron microscopy investigations of brain tissue. The method allows the user to examine neuronal features in an unbiased fashion. For elemental analysis, we also present a script that automatizes most of the workflow for randomized sampling.

גישה זו לא משוחדת של דגימה TEM מקטעים במדעי המוח

Investigations of the ultrastructural features of neurons and their synapses are only possible with electron microscopy. Especially for comparative ...