Name: Video: Video-oculography in Mice
Uploaded: 2012-07-19T12:00:00
Duration: 9 min 43 s

Si ringraziano l&#39;Organizzazione olandese per la ricerca sulla salute e lo sviluppo (MDJ, CDZ), l&#39;Organizzazione olandese per la ricerca scientifica (CDZ), NeuroBasic (CDZ), Prinses Beatrix Fonds (CDZ), The SENSOPAC (CDZ), C7 (CDZ) e l&#39;(CDZ) CEREBNET programma della Comunità europea per il loro sostegno finanziario.

1. Preparazione I seguenti esperimenti sono stati condotti in accordo con il Comitato Etico Duch degli esperimenti su animali. <ol><li> Preparazione topi per video-oculografia. Per misurare i movimenti oculari di un topo, la testa del mouse deve essere immobilizzato. Pertanto, una costruzione piedistallo viene effettuata sul cranio del topo (Figura 1). <ol><li> Anestetizzare il mouse da una miscela di isoflurano (isofluran 1-1,5%, Rhodia Organique fine Ltd, Francia) e l&#39;ossigeno in una camera a gas. Il gas in eccesso viene scavenging. Mantenere l&#39;anestesia tramite cono di naso. Confermare la profondità dell&#39;anestesia tramite un pizzico punta. </li><li> Mantenere la temperatura corporea a 37 ° C con l&#39;uso di un sensore termico anale ed un rilievo di riscaldamento (FHC, Bowdoinham, ME). </li><li> Proteggere gli occhi coprendoli con un unguento oculare (duratears, Alcon, Belgio). Accorciare il pelo dorsale del cranio, e pulire l&#39;area chirurgica, con una rotazione di macchia e betadinE o soluzione di clorexidina. </li><li> Eseguire un&#39;incisione linea di mezzo per esporre la superficie dorsale craniale del cranio. Rendere la superficie pulita e asciutta. </li><li> Applicare una goccia di acido fosforico (acido fosforico gel mordenzante 37,5%; Kerr, CA) sulla superficie dorsale craniale del cranio dal bregma al lambda. Rimuovere il mordenzante dopo 15 secondi e rendere la superficie cranica pulire con soluzione fisiologica e di nuovo asciutto. </li><li> Applicare in cima a questa superficie incisa cranica una goccia di OptiBond prime (Kerr, CA) e asciugare all&#39;aria per 30 secondi. </li><li> Mettere una goccia di OptiBond adesivo (Kerr, CA) in cima al primo OptiBond e la cura con la luce per 1 minuto (Maxima 480 fotopolimerizzatore a luce visibile, Henry Schein, USA). </li><li> Coprire lo strato adesivo con uno strato sottile di Charisma composito (Heraeus Kulzer, Germania). Incorpora due dadi collegati (diametro: 3 mm) in materiale composito. Curare il composito poi con la luce. Se necessario, applicare ulteriori strati di composito e curarli con la luce. </li><li> Annuncioministro buprenorfina (0,015 mg / kg, sc) per analgesia post-operatoria. L&#39;animale dovrebbe essere di nuovo in piedi nel giro di circa 5 min. Lasciare il mouse per recuperare in gabbia a casa a temperatura ambiente per almeno 3 giorni dopo l&#39;intervento. </li></ol></li><li> Video-oculografia setup per topi (Figura 2). <ol><li> Posizionare il mouse il limitatore e fissare la testa per il limitatore da due viti (Figura 1). Il mouse non ha bisogno di essere anestetizzati per questa procedura. Tempo di ritenuta non deve superare 1 ora / giorno. </li><li> Montare la testa e il corpo restrainer mouse su una piattaforma XY, che a sua volta è montato sulla tavola rotante (diametro: 60 cm). Utilizzando la piattaforma XY la testa mouse può essere posizionato sopra il centro del piatto girevole. Il mouse può essere spostato nel corso degli assi beccheggio, imbardata e rollio. La testa del mouse viene posizionato nella corretta beccheggio, imbardata e l&#39;angolo di rollio allineando l&#39;occhio utilizzando l&#39;immagine visiva dell&#39;occhio generato dal syste iSCANm. In alternativa, la costruzione piedistallo può essere posizionato sulla testa di topo in un telaio stereotassico 11. </li><li> L&#39;unità di rotazione è collegata ad un servo-motore controllato da AC (Harmonic Drive, Paesi Bassi) e la posizione del piatto girevole è controllata da un potenziometro (Bourns inc., CA) fissato all&#39;asse rotante. </li><li> Uno schermo cilindrico circostante (diametro: 63 cm, altezza 35 cm) con un modello casuale tratteggiata (ciascun elemento 2 °) copre la piattaforma girevole; questo tamburo è inoltre dotato di un servo-motore controllato da AC (Harmonic Drive, Paesi Bassi) . La posizione dello schermo cilindrico è controllata da un potenziometro (Bourns inc., CA) attaccato al suo asse e lo schermo può essere illuminato da una lampada alogena (20 Watt). Sia lo schermo circostante e la piattaforma girevole sono azionati in modo indipendente. </li><li> Il movimento della tavola rotante e schermo circostante è controllato da un computer che è collegato ad un interfaccia I / O (CED limitata, Cambridge, Regno Unito). Tabili e dintorni segnali di posizione dello schermo vengono filtrati (cut-off frequenza: 20 Hz), digitalizzati dal interfaccia I / O e memorizzati su questo computer. </li><li> L&#39;occhio del mouse è illuminato da tre emettitori a infrarossi (600 mW, angolo di dispersione: 7 °, picco di lunghezza d&#39;onda: 880 nm, RS Components, Paesi Bassi). Due emettitori sono fissati alla piattaforma girevole e il terzo emettitore è collegato alla telecamera. Questo terzo emettitore produce una riflessione corneale di riferimento (CR), che viene utilizzata durante la procedura di taratura e durante le registrazioni movimento dell&#39;occhio. </li><li> Una termocamera ad infrarossi CCD dotata di un obiettivo zoom (Zoom 6000, Navitar inc., NY) è attaccato al giradischi e si concentra sulla testa mouse al centro del piatto girevole. La telecamera può essere sbloccato e può essere straorzate attorno all&#39;asse giradischi oltre esattamente 20 ° durante la procedura di calibrazione. </li><li> Il segnale video viene elaborato da un sistema di tracciamento dell&#39;occhio (ETL-200, iSCAN, Burlington, MA). Il sistema utilizza un algoritmo iSCANRithm per monitorare i centri della pupilla e la CR di riferimento. Il sistema può monitorare la pupilla e di riferimento CR in direzione orizzontale e verticale ad una frequenza di campionamento di 120 Hz. </li><li> CR riferimento di posizione, la posizione della pupilla e segnali di dimensioni della pupilla vengono digitalizzati da interfaccia I / O e sono memorizzati nel file stesso tavolo e dintorni segnali di posizione dello schermo. L&#39;allievo-tracking sistema video induce un ritardo di segnali movimento dell&#39;occhio di circa 27 ms. </li></ol></li></ol> 2. Calibrare e misurare i movimenti oculari utilizzando Video Alunno-tracking Il sistema di tracciamento dell&#39;occhio cattura il movimento della pupilla come traslazione. La traslazione della pupilla monitorati contiene un componente di traslazione assiale dovuto alla differenza tra il centro di rotazione dell&#39;occhio e il centro anatomico dell&#39;occhio (cioè centro di curvatura corneale), e una componente rotazionale dovuta alla rotazione angolare del bulbo oculare. Per sottrarreIng il riferimento CR dal movimento pupilla / posizione, la componente indesiderata traslazionale viene eliminata dal segnale, con conseguente traslazione che è solo a causa della rotazione del bulbo oculare. Anche se sono spesso molto piccola, questa sottrazione elimina anche le traduzioni tra la testa e la telecamera. Il residuo movimento traslatorio isolato viene convertito in rotazione angolare del bulbo oculare con il metodo di calibrazione seguente 8,12. Questa taratura è stata eseguita prima di ogni esperimento movimento dell&#39;occhio. <ol><li> Regolare la posizione della testa del mouse per la telecamera in modo tale che l&#39;immagine video della pupilla è situata al centro del monitor e che la rappresentazione del CR riferimento si trova sulla linea mediana verticale dell&#39;occhio preferibilmente diretto sopra la pupilla. Minimizzare i movimenti del CR riferimento per rotazioni angolari telecamera, che può essere ottenuto posizionando il centro della curvatura corneale sulla telecamera / tabella asse. &lt;/ Li&gt; <li> Ruotare la telecamera più volte da + / - 10 ° (ossia 20 gradi picco-picco) attorno all&#39;asse verticale della giostra. Utilizzare la posizione della pupilla cingolato (P) e il riferimento CR registrato nelle posizioni estreme della rotazione della telecamera per calcolare il raggio di rotazione della pupilla (Rp; Rp = Δ / sin (20 °), dove Δ = (CR -P), vedi figura 3A). </li><li> Dato che il valore Rp dipende dalla dimensione della pupilla, una correzione dimensione della pupilla deve essere attuata 12 (Figura 3B). Ripetere il passaggio 2,2 volte in diverse condizioni di illuminazione (cioè manipolare la dimensione della pupilla, figura 3C) per determinare la dimensione della pupilla - rapporto Rp e comporre una curva di correzione Rp (Figura 3D). Il valore Rp dipende anche dalla posizione dell&#39;occhio verticale. Quando l&#39;esperimento farà sì che i movimenti oculari verticali, quindi una correzione della calibrazione per le posizioni oculari verticali è altamente raccomandabile13. </li><li> Determinare la posizione angolare dell&#39;occhio (E) misurando la posizione di riferimento CR, la posizione P e il diametro pupillare. La posizione di riferimento CR viene sottratto dalla posizione della pupilla generando una posizione traslazionale pupilla libero. Misurando il diametro pupillare il valore Rp può essere estratto dalla curva di correzione Rp e E può essere calcolato utilizzando la seguente formula E = arcsin {(Δ1) / Rp} (Figura 4A; cui Δ1 = (P 2-P 1) e P 1 e P 2 sono corrette mediante sottrazione del CR riferimento). </li><li> Un vasto repertorio di giradischi e / o rotazioni dello schermo circostanti possono ora essere utilizzati per stimolare il sistema oculomotore. Per svolgere oculografia video nel buio, l&#39;occhio mouse deve essere pretrattato con un farmaco miotico per limitare la dilatazione della pupilla e consentire il monitoraggio pupilla in queste circostanze. Nei nostri esperimenti, usiamo pilocarpina (4%, Laboratori Chauvin, Francia) per limitare la dilatazione degli alunni inal buio. </li></ol> 3. Analisi dei dati <ol><li> Posizioni degli occhi, le posizioni della tabella e le posizioni dello schermo circostanti sono tutti convertiti in posizioni angolari (si veda la Figura 4B e la formula in 2.4). Segnali oculari sono corretti per il loro ritardo di 27 ms indotta dalla elaborazione delle immagini della pupilla-sistema di tracciamento. </li><li> Posizioni angolari dell&#39;occhio, e la tavola schermo circostante sono differenziate e filtrati con un filtro passa-basso Butterworth utilizzando una frequenza di taglio di 20 Hz. </li><li> Saccadi vengono rimossi dal segnale di velocità occhio con una soglia di rilevamento di 40 ° / s. I dati vengono rimossi a partire da 20 ms prima e fino a 80 ms dopo aver attraversato la soglia di rilevamento. </li><li> Tabella, schermo circostante e segnali di velocità oculari sono mediati utilizzando ogni singolo ciclo del percorso (Figura 4C). </li><li> Segnali mediati sono dotati di una funzione appropriata. In generale, una stimolazione velocità sinusoidale viene utilizzato e la mediatocicli sono dotati di seno o funzione coseno (Figura 4C). Quindi, il guadagno può essere calcolata come il rapporto di velocità occhio velocità stimolo, mentre la fase può essere calcolato come la differenza (in gradi) fra la velocità occhio e velocità stimolo. </li></ol> 4. Risultati rappresentativi Video-oculografia può essere utilizzato per indagare varie forme di spettacoli oculomotori (cioè reflex optocinetico: okr; riflesso vestibolo-oculare: VOR; visivamente migliore riflesso vestibolo-oculare: VVOR), nonché di apprendimento motorio (adattamento VOR; adattamento okr). Il okr compensa i disturbi a bassa frequenza con feedback visivo. Il okr può essere indotta dalla rotazione ben illuminato schermo circostante (Film 1). Ruotando lo schermo circostante su una gamma di frequenza di 0,2 -1,0 Hz con un&#39;ampiezza di 1,6 ° mostra come il sistema optocinetico è un più efficiente meccanismo di compensazione nell&#39;intervallo a bassa frequenza THAn nella gamma alta frequenza (Figura 5A). Il VOR compensa alta frequenza movimenti della testa utilizzando segnali dagli organi vestibolari. Il VOR può essere indotta ruotando l&#39;animale (cioè giradischi) al buio (Film 2). Ruotando il piatto su una gamma di frequenza di 0,2 -1,0 Hz con un&#39;ampiezza di 1,6 ° dimostra come il vestibolo-oculare sistema più efficiente per generare movimenti oculari di compensazione nella gamma alta frequenza rispetto alla gamma di bassa frequenza (figura 5A) . Quando la legge sul sistema optocinetico e vestibolo-oculare in concerto, le immagini possono essere stabilizzate sulla retina su una vasta gamma di movimenti della testa. Ruotando il piatto su una gamma di frequenza di 0,2 -1,0 Hz con un&#39;ampiezza di 1,6 °, mentre lo schermo circostante è ben illuminato (Film 3) mostra come l&#39;occhio genera &quot;alto guadagno&quot; movimenti di compensazione sulla intera gamma di frequenze (figura 5A ). Tutti questi guadagno e phasi valori sono tipici per i topi, anche se le differenze di genere 14 e ceppo 15,16,17 sono stati segnalati. Il controllo indipendente sopra il giradischi e lo schermo circonda ci permette di affrontare i topi con una mancata corrispondenza tra le informazioni visive e vestibolari. Dopo esposizione a lungo termine e uniforme delle corrispondenti informazioni visive e vestibolare, il VOR del mouse cambierà per compensare l&#39;ingresso alterato visivo (adattamento VOR; Movie 4). La rotazione del piatto di fase (cioè 180 °) con lo schermo circostante (1 Hz, 1,6 °) aumenta il guadagno VOR (Figura 5B). La variazione del guadagno massimo in VOR, quando si utilizza un paradigma di apprendimento di prova, viene spesso raggiunto dopo 30 minuti. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/3971/3971fig1.jpg" /> Figura 1. Schema del limitatore del mouse testa-corpo. Il corpo del mouse viene trattenuto medianteun tubo di plastica cilindrico con un diametro di 35 mm. Il capo del mouse è immobilizzato collegando il piedistallo del mouse per la barra di ferro con due viti. La sbarra di ferro forma un angolo di 30 gradi al fine di posizionare la testa del mouse in campo durante la normale deambulazione. *, Vista dall&#39;alto del piedistallo contenente due dadi. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/3971/3971fig2.jpg" /> Figura 2. Schema della configurazione del mouse video-oculografia. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/3971/3971fig3.jpg" /> Figura 3. La calibrazione del sistema di video-allievo tracking. A) La telecamera è ruotato diverse volte da + / - 10 ° (cioè 20 gradi picco-picco) attorno all&#39;asse verticale della giostra. La pupilla cingolato (P) e la riflessione corneale di riferimento (CR) registrata nel posizioni estreme della rotazione della telecamera vengono utilizzati per calcolare il raggio di rotazione della pupilla(Rp). B) Il raggio del diametro pupillare dipende dalla dimensione della pupilla. C) Esempio illustra l&#39;effetto della dimensione della pupilla sulla posizione della pupilla durante la procedura di calibrazione (misurato sia in pixel (px)). D) Rapporto tra Rp e il diametro della pupilla misurata in un mouse. I diametri pupillari tredici differenti state realizzate modificando l&#39;intensità della luce circostante. <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/3971/3971fig4.jpg" /> Figura 4. Misurazione e analisi dei movimenti oculari che utilizzano il video allievo-tracking. A) La posizione della pupilla angolare viene calcolata dal raggio della pupilla (Rp) e la posizione della pupilla (P; posizione corretta per CR). B) Esempio di movimento degli occhi compensativo indotto stimolando il sistema vestibolare e visivo (visivo maggiore VOR). La tavola rotante è stata ruotata sinusoidale a 0,6 Hz con un&#39;ampiezza di 1,6 °, mentre lo schermo circostante era ben illuminato. C) Analisi della registrazionemostrato in B). Il grafico mostra la traccia velocità media del giradischi (blu) e allievo (rosso). Queste tracce mediati sono stati dotati di una funzione sinusoidale (nero). <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/3971/3971fig5.jpg" /> Figura 5. Prestazioni e l&#39;apprendimento del sistema oculomotore misurato in una C57Bl6 mouse. Movimenti A) occhi sono generati da rotazioni dello schermo circostante (optocinetico riflessi: okr, pannelli superiori), ruotando il mouse al buio (riflesso vestibolo-oculare: VOR, pannelli centrali) e ruotando il mouse nella luce (visivamente -enhanced riflesso vestibolo-oculare: VVOR, pannello inferiore) con frequenze da 0,2 a 1,0 Hz ad un&#39;ampiezza di 1,6 °. Il guadagno del riflesso è stata calcolata come il rapporto di velocità occhio velocità stimolo (pannelli di sinistra) e la fase del riflesso è stata calcolata dalla differenza di fase tra la velocità occhio e velocità stimolo (pannelli di destra). B) L&#39;apprendimento motorio è stato realizzato da<html> adattivo aumentando la VOR utilizza un paradigma di fase di addestramento. Il topo è stato oggetto di un paradigma formazione visuovestibular in cui la rotazione del topo era fuori fase (180 °) con la rotazione dello schermo circostante (sia rotante a 1,0 Hz, 1,6 °) per quaranta minuti. Ogni 10 minuti il ​​VOR è stata provata (1.0 Hz, 1.6 °). In questo mouse la fase di formazione è aumentato il guadagno VOR. Movie 1. L&#39;animazione mostra il paradigma che induce nei topi okr <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3971/3971movie1.mov" target="_blank">Clicca qui per vedere il film</a> . Movie 2. L&#39;animazione mostra il paradigma che induce VOR nei topi. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3971/3971movie2.mov" target="_blank">Clicca qui per vedere il film</a> . Movie 3. L&#39;animazione mostra il paradigma che induce VVOR nei topi..com/files/ftp_upload/3971/3971movie3.mov &quot;target =&quot; _blank &quot;&gt; Clicca qui per vedere il film. Movie 4. L&#39;animazione mostra la visuovestibular fuori del paradigma fase di formazione che induce l&#39;adattamento VOR (aumento) nei topi. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3971/3971movie4.mov" target="_blank">Clicca qui per vedere il film</a> .

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Non ci sono conflitti di interesse dichiarati.

Al fine di ottenere video di alta qualità movimenti oculari registrazioni in topi diversi requisiti sono necessari. La procedura di taratura deve essere eseguita in materia suddetto standardizzato. Per esempio fuori centro calibrazione, quando la pupilla non è posizionato sulla linea mediana verticale con il riferimento CR durante la procedura di calibrazione, si tradurrà in una sottostima della RP e di conseguenza una sovrastima del movimento dell&#39;occhio. Inoltre, si consiglia di integrare la dimensione pupilla metodo di correzione nella procedura di calibrazione 12, in quanto gli studi che mostrano un diametro pupillare molto stabile sono molto rari. Anche un piccolo fattore di stress durante il processo può già modificare il diametro della pupilla in modo sostanziale. Quando si progetta un esperimento movimento degli occhi, i seguenti fattori devono essere presi in considerazione o controllati per quanto sono noti per influenzare la risposta movimento degli occhi: 13,18 età, sesso 14 e ceppo 15,16, 19. Inoltre, l&#39;animale sperimentale dovrebbe avere iridi pigmentate in quanto il rilevamento e il monitoraggio degli alunni è impossibile quando il contrasto tra pupilla e iride è troppo bassa, come nel topo BALB / c. Animali estremamente nervoso o ansioso bisogno di essere formati, prima dell&#39;esperimento, per abituarsi al set up sperimentale e la condizione contenuta. Questo animale procedura di gestione dei risultati in meno di chiusura o semi-chiusura degli occhi e impedisce la generazione di fluidi oculari durante l&#39;esperimento, e di conseguenza un monitoraggio allievo migliore è compiuto. Infine, l&#39;acquisizione e l&#39;analisi dei dati richiede due o tre ore per animale. Pertanto, le registrazioni dei movimenti oculari probabilmente rimarrà una procedura specifica applicata ai topi selezionati e non è adatto come test di screening ad alta produttività.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome del reattivo </td><td> Azienda </td><td> Numero di catalogo </td></tr><tr><td> Isofluran </td><td> Rhodia Organique fine LTD </td><td></td></tr><tr><td> Riscaldamento pad </td><td> FHC </td><td> 40-90-8 </td></tr><tr><td> Duratears </td><td> Alcon </td><td></td></tr><tr><td> Gel di acido fosforico </td><td> Kerr </td><td> 31297 </td></tr><tr><td> OptiBond prime </td><td> Kerr </td><td> 35369 </td></tr><tr><td> OptiBond adesivo </td><td> Kerr </td><td> 35369 </td></tr><tr><td> Charisma composito </td><td> Heraeus Kulzer </td><td></td></tr><tr><td> Maxima 480 Unità luce di polimerizzazione </td><td> Henry Schein </td><td></td></tr><tr><td> AC servo motore controllato da </td><td> Harmonic Drive AG </td><td></td></tr><tr><td> Cylschermo indric </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Luce alogena (20 W) </td><td> RS Components </td><td></td></tr><tr><td> Potenziometri (precisione) </td><td> Bourns inc. </td><td> 6574 </td></tr><tr><td> Potenza 1401 (interfaccia I / O) </td><td> CED limitata </td><td></td></tr><tr><td> Computer </td><td> Conca </td><td></td></tr><tr><td> Emmitters infrarossi </td><td> RS Components </td><td> 195-451 </td></tr><tr><td> ETL-200 </td><td> ISCAN </td><td></td></tr><tr><td> Zoom (zoom 6000) </td><td> Navitar inc. </td><td></td></tr><tr><td> Pilocarpinenitrate (minime) </td><td> Laboratoire Chauvin </td><td></td></tr></tbody></table>

video-oculography in mice

I movimenti oculari sono molto importanti al fine di tracciare un oggetto o per stabilizzare l&#39;immagine sulla retina durante il movimento. Gli animali senza fovea, come il mouse, hanno una limitata capacità di bloccare i loro occhi su un bersaglio. In contrasto con questi movimenti oculari destinatari diretti, compensativi movimenti oculari oculari possono essere facilmente raggiunta in animali afoveate 1,2,3,4. Movimenti oculari compensative sono generati dal trattamento delle informazioni vestibolari e optocinetico in un segnale di comando che guiderà i muscoli oculari. Il trattamento delle informazioni vestibolare e optocinetico possono essere analizzate separatamente e insieme, permettendo la definizione di un deficit del sistema oculomotore. Il sistema oculomotore può essere verificata attraverso l&#39;evocazione di uno optocinetico reflex (okr), riflesso vestibolo-oculare (VOR) o visivamente-enhanced riflesso vestibolo-oculare (VVOR). Il okr è un movimento riflesso che compensa il &quot;pieno campo&quot; i movimenti delle immagini sulla retina, mentre la VOR è una m occhio reflexovement che compensa i movimenti della testa. Il VVOR è un movimento degli occhi riflesso che utilizza sia vestibolare così come le informazioni optocinetico per rendere il risarcimento adeguato. Il cervelletto controlla ed è in grado di regolare i movimenti oculari di compensazione. Pertanto, oculografia è uno strumento molto potente per studiare il comportamento del cervello in rapporto normale, così come in condizioni patologiche (fe di vestibolare, oculare e / o origine cerebellare). Test del sistema oculomotore, come un paradigma comportamentale, è interessante per diversi motivi. In primo luogo, il sistema oculomotore è un sistema ben compreso neurale 5. In secondo luogo, il sistema è relativamente semplice oculomotore 6, la quantità di movimento dell&#39;occhio possibile è limitata dalla sua sfera-in-presa architettura (&quot;singolo giunto&quot;) e le tre coppie di muscoli extraoculari 7. In terzo luogo, l&#39;output comportamentale e l&#39;input sensoriale può essere facilmente misurata, che rende questo un sistema altamente accessibile quantitativaanalisi 8. Molti test comportamentali manca questo elevato livello di potenza quantitativa. Infine, sia le prestazioni nonché plasticità del sistema oculomotoria può essere testato, consentendo ricerca sui processi di apprendimento e memoria 9. Topi geneticamente modificati sono ormai ampiamente disponibili e formano una fonte importante per l&#39;esplorazione delle funzioni cerebrali a vari livelli 10. Inoltre, possono essere utilizzati come modelli per mimare malattie umane. Applicando oculografia su Normal, trattati farmacologicamente o topi geneticamente modificati è un potente strumento di ricerca per esplorare la fisiologia di base dei comportamenti del motore in condizioni normali e patologiche. Qui, descriviamo come misurare la video-oculografia nei topi 8.

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Video-oculography in Mice

Video-oculografia è un metodo molto quantitativa per indagare le prestazioni del motore oculare così come apprendimento motorio. Qui, descriviamo come misurare la video-oculografia nei topi. Applicando questa tecnica su normali, trattati farmacologicamente o topi geneticamente modificati è un potente strumento di ricerca per esplorare la fisiologia di base dei comportamenti del motore.

Video-oculografia in Mouse

Eye movements are very important in order to track an object or to stabilize an image on the retina during movement. Animals without a fovea, such as the ...

Research

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Neuroscience

23.6K Views.  Erasmus MC, Rotterdam, The Netherlands. Video-oculografia è un metodo molto quantitativa per indagare le prestazioni del motore oculare così come apprendimento motorio. Qui, descriviamo come misurare la video-oculografia nei topi. Applicando questa tecnica su normali, trattati farmacologicamente o topi geneticamente modificati è un potente strumento di ricerca per esplorare la fisiologia di base dei comportamenti del motore.

Video: Video-oculography in Mice

Measuring Motor Coordination in Mice

Mice are increasingly being used in behavioral neuroscience, largely replacing rats as the behaviorist's animal of choice. Before aspects of behavior such as emotionality or cognition can be assessed, however, it is vital to determine whether the motor capabilities of e.g. a mutant or lesioned mouse allow such an assessment. Performance on a maze task requiring strength and coordination, such as the Morris water maze, might well be impaired in a mouse by motor, rather than cognitive, impairments, so it is essential to selectively dissect the latter from the former. For example, sensorimotor impairments caused by NMDA antagonists have been shown to impair water maze performance2. 
Motor coordination has traditionally been assessed in mice and rats by the rotarod test, in which the animal is placed on a horizontal rod that rotates about its long axis; the animal must walk forwards to remain upright and not fall off. Both set speed and accelerating versions of the rotarod are available.
The other three tests described in this article (horizontal bar, static rods and parallel bars) all measure coordination on static apparatus. The horizontal bar also requires strength for adequate performance, particularly of the forelimbs as the mouse initially grips the bar just with the front paws. 
Adult rats do not perform well on tests such as the static rods and parallel bars (personal observations); they appear less well coordinated than mice. I have only tested male rats, however, and male mice seem generally less well coordinated than females. Mice appear to have a higher strength:weight ratio than rats; the Latin name, Mus musculus, seems entirely appropriate. The rotarod, the variations of the foot fault test12 or the Catwalk (Noldus)15 apparatus are generally used to assess motor coordination in rats.

Protocols are presented for two established motor coordination tasks, the accelerating rotarod and horizontal bar, also two tests developed in Oxford recently, the static rods and parallel bars. These tests can detect motor impairments potentially of interest in their own right, as well as being possible variables in tests of other areas of behavior.

Misurare Coordinamento motore in Mouse

Mice are increasingly being used in behavioral neuroscience, largely replacing rats as the behaviorist's animal of choice. Before aspects of behavior such ...

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Neuroscienze

A Simple and Inexpensive Method for Determining Cold Sensitivity and Adaptation in Mice

Cold hypersensitivity is a serious clinical problem, affecting a broad subset of patients and causing significant decreases in quality of life. The cold plantar assay allows the objective and inexpensive assessment of cold sensitivity in mice, and can quantify both analgesia and hypersensitivity. Mice are acclimated on a glass plate, and a compressed dry ice pellet is held against the glass surface underneath the hindpaw. The latency to withdrawal from the cooling glass is used as a measure of cold sensitivity.
Cold sensation is also important for survival in regions with seasonal temperature shifts, and in order to maintain sensitivity animals must be able to adjust their thermal response thresholds to match the ambient temperature. The Cold Plantar Assay (CPA) also allows the study of adaptation to changes in ambient temperature by testing the cold sensitivity of mice at temperatures ranging from 30 &#176;C to 5 &#176;C. Mice are acclimated as described above, but the glass plate is cooled to the desired starting temperature using aluminum boxes (or aluminum foil packets) filled with hot water, wet ice, or dry ice. The temperature of the plate is measured at the center using a filament T-type thermocouple probe. Once the plate has reached the desired starting temperature, the animals are tested as described above.
This assay allows testing of mice at temperatures ranging from innocuous to noxious. The CPA yields unambiguous and consistent behavioral responses in uninjured mice and can be used to quantify both hypersensitivity and analgesia. This protocol describes how to use the CPA to measure cold hypersensitivity, analgesia, and adaptation in mice.

The Cold Plantar Assay (CPA) measures cold responsiveness between 30 &#176;C and 5 &#176;C, and can also measure cold adaptation. This protocol describes how to use the CPA to measure cold hypersensitivity, analgesia, and adaptation in mice.

Un metodo semplice e poco costoso per la determinazione fredda sensibilità e adattamento nei topi

Cold hypersensitivity is a serious clinical problem, affecting a broad subset of patients and causing significant decreases in quality of life.  The cold ...

Assessment of Dopaminergic Homeostasis in Mice by Use of High-performance Liquid Chromatography Analysis and Synaptosomal Dopamine Uptake

Dopamine (DA) is a modulatory neurotransmitter controlling motor activity, reward processes and cognitive function. Impairment of dopaminergic (DAergic) neurotransmission is strongly associated with several central nervous system-associated diseases such as Parkinson&#39;s disease, attention-deficit-hyperactivity disorder and drug addiction1,2,3,4. Delineating disease mechanisms involving DA imbalance is critically dependent on animal models to mimic aspects of the diseases, and thus protocols that assess specific parts of the DA homeostasis are important to provide novel insights and possible therapeutic targets for these diseases.
Here, we present two useful experimental protocols that when combined provide a functional read-out of the DAergic system in mice. Biochemical and functional parameters on DA homeostasis are obtained through assessment of DA levels and dopamine transporter (DAT) functionality5. When investigating the DA system, the ability to reliably measure endogenous levels of DA from adult brain is essential. Therefore, we present how to perform high-performance liquid chromatography (HPLC) on brain tissue from mice to determine levels of DA. We perform the experiment on tissue from dorsal striatum (dStr) and nucleus accumbens (NAc), but the method is also suitable for other DA-innervated brain areas.
DAT is essential for reuptake of DA into the presynaptic terminal, thereby controlling the temporal and spatial activity of released DA. Knowing the levels and functionality of DAT in the striatum is of major importance when assessing DA homeostasis. Here, we provide a protocol that allows to simultaneously deduce information on surface levels and function using a synaptosomal6 DA uptake assay.
Current methods combined with standard immunoblotting protocols provide the researcher with relevant tools to characterize the DAergic system.

Synaptosomal dopamine uptake and high-performance liquid chromatography analysis represent experimental tools to investigate dopamine homeostasis in mice by assessing the function of the dopamine transporter and levels of dopamine in striatal tissue, respectively. Here we present protocols to measure dopamine tissue content and assess the functionality of the dopamine transporter.

Valutazione dell'omeostasi dopaminergici in topi tramite l'uso di analisi di cromatografia liquida ad alte prestazioni e assorbimento della dopamina sinaptosomiali

Dopamine (DA) is a modulatory neurotransmitter controlling motor activity, reward processes and cognitive function. Impairment of dopaminergic (DAergic) ...

An Objective and Reproducible Test of Olfactory Learning and Discrimination in Mice

Olfaction is the predominant sensory modality in mice and influences many important behaviors, including foraging, predator detection, mating, and parenting. Importantly, mice can be trained to associate novel odors with specific behavioral responses to provide insight into olfactory circuit function. This protocol details the procedure for training mice on a Go/No-Go operant learning task. In this approach, mice are trained on hundreds of automated trials daily for 2&#8211;4 weeks and can then be tested on novel Go/No-Go odor pairs to assess olfactory discrimination, or be used for studies on how odor learning alters the structure or function of the olfactory circuit. Additionally, the mouse olfactory bulb (OB) features ongoing integration of adult-born neurons. Interestingly, olfactory learning increases both the survival and synaptic connections of these adult-born neurons. Therefore, this protocol can be combined with other biochemical, electrophysiological, and imaging techniques to study learning and activity-dependent factors that mediate neuronal survival and plasticity.

Here, we train mice on an associative learning task to test odor discrimination. This protocol also allows for studies on learning-induced structural changes in the brain.

Una prova oggettiva e riproducibile di apprendimento olfattivo e discriminazione nei topi

Olfaction is the predominant sensory modality in mice and influences many important behaviors, including foraging, predator detection, mating, and ...

Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) in Mice

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a non-invasive neuromodulation technique proposed as an alternative or complementary treatment for several neuropsychiatric diseases. The biological effects of tDCS are not fully understood, which is in part explained due to the difficulty in obtaining human brain tissue. This protocol describes a tDCS mouse model that uses a chronically implanted electrode allowing the study of the long-lasting biological effects of tDCS. In this experimental model, tDCS changes the cortical gene expression and offers a prominent contribution to the understanding of the rationale for its therapeutic use.

Transcranial Direct Current Stimulation tDCS in Mice

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a therapeutic technique proposed to treat psychiatric diseases. An animal model is essential for understanding the specific biological alterations evoked by tDCS. This protocol describes a tDCS mouse model that uses a chronically implanted electrode.

Stimolazione transcranica corrente continua (tDCS) in topi

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a non-invasive neuromodulation technique proposed as an alternative or complementary treatment for ...

Quantitative Measurement of Intrathecally Synthesized Proteins in Mice

Cerebrospinal fluid (CSF), a fluid found in the brain and the spinal cord, is of great importance to both basic and clinical science. The analysis of the CSF protein composition delivers crucial information in basic neuroscience research as well as neurological diseases. One caveat is that proteins measured in CSF may derive from both intrathecal synthesis and transudation from serum, and protein analysis of CSF can only determine the sum of these two components. To discriminate between protein transudation from the blood and intrathecally produced proteins in animal models as well as in humans, CSF protein profiling measurements using conventional protein analysis tools must include the calculation of the albumin CSF/serum quotient (Qalbumin), a marker of the integrity of the blood-brain interface (BBI), and the protein index (Qprotein/Qalbumin), an estimate of intrathecal protein synthesis. This protocol illustrates the entire procedure, from CSF and blood collection to quotients and indices calculations, for the quantitative measurement of intrathecal protein synthesis and BBI impairment in mouse models of neurological disorders.

Elevated spinal fluid protein levels can either be the result of diffusion of plasma protein across an altered blood-brain barrier or intrathecal synthesis. An optimized testing protocol is presented in this article that helps to discriminate both cases and provides quantitative measurements of intrathecally synthesized proteins.

Misurazione quantitativa delle proteine intratecalliamente sintetizzate nei topi

Cerebrospinal fluid (CSF), a fluid found in the brain and the spinal cord, is of great importance to both basic and clinical science. The analysis of the ...

Electrocorticographic Recording of Cerebral Cortex Areas Manipulated Using an Adeno-Associated Virus Targeting Cofilin in Mice

The use of electrocorticographic (ECoG) recordings in rodents is relevant to sleep research and to the study of a wide range of neurological conditions. Adeno-associated viruses (AAVs) are increasingly used to improve understanding of brain circuits and their functions. The AAV-mediated manipulation of specific cell populations and/or of precise molecular components has been tremendously useful to identify new sleep regulatory circuits/molecules and key proteins contributing to the adverse effects of sleep loss. For instance, inhibiting activity of the filamentous actin-severing protein&#160;cofilin&#160;using AAV prevents sleep deprivation-induced memory impairment. Here, a protocol is&#160;described that combines the manipulation of cofilin function in a cerebral cortex area with the recording of ECoG activity to examine whether cortical cofilin modulates the wakefulness and sleep ECoG signals. AAV injection is performed during the same surgical procedure as the implantation of ECoG and electromyographic (EMG) electrodes in adult male and female mice. Mice are anesthetized, and their heads are shaved. After skin cleaning and incision, stereotaxic coordinates of the motor cortex are determined, and the skull is pierced at this location. A cannula prefilled with an AAV expressing cofilinS3D, an inactive form of cofilin, is slowly positioned in the cortical tissue. After AAV infusion, gold-covered screws (ECoG electrodes) are screwed through the skull and cemented to the skull with gold wires inserted in the neck muscles (EMG electrodes). The animals are allowed three weeks to recover and to ensure sufficient expression of cofilinS3D. The infected area and cell type are verified using immunohistochemistry, and the ECoG is analyzed using visual identification of vigilance states and spectral analysis. In summary, this combined methodological approach allows the investigation of the precise contribution of molecular components regulating neuronal morphology and connectivity to the regulation of synchronized cerebral cortex activity during wakefulness and sleep.

This article describes a protocol for the manipulation of molecular targets in the cerebral cortex using adeno-associated viruses and for monitoring the effects of this manipulation during wakefulness and sleep using electrocorticographic recordings.

Registrazione elettrocorticografica delle aree della corteccia cerebrale manipolate utilizzando un virus adeno-associato che prende di mira Cofilin nei topi

The use of electrocorticographic (ECoG) recordings in rodents is relevant to sleep research and to the study of a wide range of neurological conditions. ...

Registrazione elettrofisiologica extracellulare nella corteccia motoria dei topi

Multichannel Extracellular Recording in Freely Moving Mice

The protocol aims to uncover the properties of neuronal firing and network local field potentials (LFPs) in behaving mice carrying out specific tasks by correlating the electrophysiological signals with spontaneous and/or specific behavior. This technique represents a valuable tool in studying the neuronal network activity underlying these behaviors. The article provides a detailed and complete procedure for electrode implantation and consequent extracellular recording in free-moving conscious mice. The study includes a detailed method for implanting the microelectrode arrays, capturing the LFP and neuronal spiking signals in the motor cortex (MC) using a multichannel system, and the subsequent offline data analysis. The advantage of multichannel recording in conscious animals is that a greater number of spiking neurons and neuronal subtypes can be obtained and compared, which allows the evaluation of the relationship between a specific behavior and the associated electrophysiological signals. Notably, the multichannel extracellular recording technique and the data analysis procedure described in the present study can be applied to other brain areas when conducting experiments in behaving mice.

Autore in primo piano: Progressi nella registrazione extracellulare multicanale per lo studio dell'attività neuronale nei topi che si muovono liberamente 

The protocol describes the methodology of extracellular recording in the motor cortex (MC) to reveal extracellular electrophysiological properties in freely moving conscious mice, as well as the data analysis of local field potentials (LFPs) and spikes, which is useful for evaluating the network neural activity underlying behaviors of interest.

Registrazione extracellulare multicanale in topi che si muovono liberamente

The protocol aims to uncover the properties of neuronal firing and network local field potentials (LFPs) in behaving mice carrying out specific tasks by ...