이 작품은 국립 과학 재단 (National Science Foundation) (BES-0447713)에서 경력 수상에 의해 실러, 국제 부여에서에서 부분적으로 지원되었다.

안구 실험을 수행하는 데 필요한 주요 구성 요소의 개요 흐름도의 각 블록은 아래에서 상세히 설명 될 것이다도 1에 도시되어있다. 1. 계측 SET-UP : <ol><li> 안구 운동 모니터에 임의의 유형의 시스템이 사용될 수있다. 우리는 적외선 윤부 추적 및 비디오 모니터링 시스템을 설명 할 것이다. </li><li> 이러한 매끄러운 또는 단속적 안구 추적 같은 탠덤 추적 움직임의 경우, 하나의 컴퓨터는 시각적 표시를 위해 사용될 수있다. 이러한 이향 또는 (즉, 단속적 안구 자극과 vergent) haploscope가 시각적 표시를위한 두 개의 컴퓨터 모니터에 필요한 직렬 버전의 움직임과 이향 운동의 상호 작용으로 반대 눈의 움직임을 연구하기 위해, 그림 2를 참조하십시오. </li></ol> 2. 보정 : <ol><li> 교정 지표로 다른 한 세트로 변환하는데 필요하다. 눈 운동은 일반적으로 그러나 그림 3. 컴퓨터 m에 표시된 회전도 (°)로 표시됩니다onitors 자주도의 시각적 자극을 표시 비전 연구자에 비해 픽셀 값을 사용합니다. 따라서, 변환은도까지 화소 값을 변환 할 필요가있다. 시각적 표시를 보정하기 위해 실제 목표를 배치 할 위치를 하나는 계산 삼각법을 사용할 수 있습니다. 컴퓨터 화면에 자극이 2 ° 물리적 대상에 맞춰 예를 들면, 그 화소 값은 12 °의 자극에 대응한다 (도 2 참조). </li><li> 시스템을 보정하기 위해, 운영자는 VisualEyes 디렉토리 내에 Pixel2Deg.vei을 열 필요가있다. 먼저, 스트레칭 모드 필드를 사용하여 교정하는 모니터를 정의한다. 오른쪽 눈 모니터의 왼쪽 눈 모니터와 숫자 2 숫자 1을 입력합니다. 그 후, 프로그램을 실행하고 녹색 선이 물리적 대상의 상단에 중첩 될 때까지 녹색 선 자극을 이동합니다. 도에 물리적 대상의 알려진 위치를 입력하고 저장 버튼을 누릅니다. 그런 다음, 녹색 선을 클릭합니다. 정도의 픽셀 값은 t의 디스플레이에 표시됩니다그는 하단 코너를 떠났다. 작업자는 세 개의 캘리브레이션 포인트의 최소를 수집한다. </li><li> 모든 캘리브레이션 포인트를 저장 한 후, 캘리브레이션 포인트를 획득하기 위해 디렉토리에 VisualEyes D2P 출력 파일을 연다. 선형 회귀 방정식을 달성하기 위해 교정 점을 그린다. 오퍼레이터가 픽셀 값에 프로그래밍하고자 시각 자극의 초기 및 최종 위치를 계산하는 방정식을 사용한다. 이향 자극에 다섯 캘리브레이션 포인트를 사용하여 수득 된 좌안과 우안 용 검량선의 예는도 4에 도시된다. </li><li> 자극이 추가 모니터가 필요한 경우 반복 2.2 다른 모니터 2.3 단계를 반복합니다. </li></ol> 3. VISUALEYES 소프트웨어 : <ol><li> 자극을 정의 연산자는 실험 전에 좌측 및 우측 안구 자극의 초기 및 최종 위치를 정의 할 필요가있다. 첫째, 새 텍스트 파일을 열고 첫 번째 행에, 초기 시간을 정의하고 위치는 O 값자극 바. 네 개의 파라미터) 1) 시간 (초 정의 될 필요가, 2)의 수평 위치 (픽셀), 3)의 수직 위치 (화소), 및 4)에 의해 분리 탭 회전 (°). 마찬가지로, 최종 시간과 자극의 위치의 네 개의 매개 변수를 정의합니다. stimulus_name.vei (VEI = VisualEyes 입력) 파일로 VisualEyes 디렉토리에 자극을 저장하고 다른 눈의 자극에 대해이 단계를 반복합니다. <ol><li> 급격한 단계 또는 연속 램프 : 자극의 운동은 운동의 두 가지 유형으로 일반화 될 수있다. 단계는 자극이 갑자기 이동하거나 최종 위치로 초기 위치를 이동할 수 있습니다. 운영자는 시간의 변화 단계 자극 0.001 초 있음을 알아 두셔야합니다. 다음 행에서, 당신은 자극이 초기 위치뿐만 아니라 최종 위치에 있어야 할 시간을 정의합니다. 자극은 하나의 행 내에서 네 개의 필드를 사용하여 정의됩니다. 단속적 안구 운동 단계, 부드러운 추구 램프, vergent 단계 및 vergent 램프의 예에 표시됩니다표 1. </li><li> 자극의 경우, 이러한 다단계 공정으로 또는 시각적 작업 순서와 같은 단일의 자극을 가질 수있다. </li></ol></li><li> 자극 도서관에 자극을 저장 : VisualEyes 디렉토리에있는 몇 가지 기본 dc1.txt의 설정 (왼쪽 눈의 자극 / 모니터) 및 dc2.txt (오른쪽 눈의 자극 / 모니터) 파일이 있습니다. 첫 번째 줄은 수평 방향 내에서 화면의 비율입니다. 두 번째 줄은 수직 방향 내에서 화면의 비율입니다. 셋째는 배경 화상이고 제 전경 또는 대상 이미지이다. 다섯 번째 줄은 독립 모드에서 작동하는 컴퓨터를 나타냅니다. 모니터 6 번째가하기 (1 오른쪽 눈과 2는 눈을 남아 있습니다). 7 번째 줄은 모니터의 종횡비이다. 라인의 나머지 실험 세션 내에서 사용할 수있는 연산자를 자극의 다른 유형이다. <ol><li> dc1.txt를 열고 VisualEyes의를 임시 저장에서 dc2.txt토리. 이 두 파일은 각각 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 대한 라이브러리 자극이 포함되어 있습니다. 마지막 행에서 3.1 단계에서 생성 된 자극의 파일 이름을 작성합니다. 프로파일 번호 자극 파일 이름에 대응하는 m 번째 행을 의미한다. 예를 들어,도 1에서, 자극의 프로파일 번호 8이다. </li></ol></li><li> 하나는 실험에 필요한 많은 자극을 만들기 위해 3.2 단계 3.1을 반복 할 수 있습니다. </li><li> 실험 프로토콜에 대한 스크립트를 작성 : 실험 프로토콜 명령을 입력하는 텍스트 파일을 엽니 다. 이 파일은 VisualEyes 시스템 읽고이 파일에있는 스크립트에서 각 명령을 실행할 것을 의미 스크립트 파일이라고합니다. 실험 프로토콜 스크립트 파일을 생성하는 능력은 사용자가 동일한 프로토콜을 사용하여 실험을 반복 세션을 수행 할 수있다. 또한, 수많은 실험 스크립트 명령의 종류와 순서를 변화 시키도록 기록 될 수있다. 이 파일script_name.ves 파일로 VisualEyes 디렉토리에 저장 될 수 있습니다. (VES는 VisualEyes 스크립트 =) <ol><li> VisualEyes 기능은 입력 및 출력 인수를 가지고있다. 표 2는 VisualEyes 소프트웨어의 모든 기능을 보여줍니다. <ol><li> ExpTrial :이 기능은 단계 3.2에서 자극 라이브러리에 저장되어있는 자극을 호출하는 데 사용됩니다. 데이터 길이는이 함수의 자극을 수행 할 수 있도록 시간이다. tempfile.lwf는 VisualEyes 소프트웨어 일시적 출력 버퍼로 들어오는 데이터 출력을 저장할 수있다. tempfile.lwf가 정의되지 않은 경우,이 함수의 실행 동안, 그것은 디지털화 들어오는 데이터를 저장하지 않는다. </li><li> logfile 여기서이 함수는 문자열 또는 VisualEyes 디렉토리의 파일로 out.txt ExpTrial에서 정의 된 입력 버퍼를 출력한다. 실험이 완료되면, 작업자는 다른 이름 out.txt 파일의 이름을 변경해야한다. 그렇지 않으면, 데이터는 다음 experim 동안 덮어 쓸천만에. </li><li> TriggerWait :이 기능은 ExpTrial를 시작하고 데이터를 디지털화 할 수있는 트리거 버튼을 눌러 대상을 기다립니다. 이 신호가 낮은 (5 V) 디지털 높은에서 변경을 기다리고 디지털 수집 카드에 채널 (0 V). </li><li> RandomDelay :이 함수는 예측 또는 다음의 기대 자극을 방지하기 위해 랜덤 지연을 발생시킨다. </li><li> WaveMSD :이 함수는 데이터의 평균 및 표준 편차를 계산한다. </li></ol></li></ol></li></ol> 4. EYE MOVEMENT 모니터 &amp; RUN 실험 : <ol><li> 이러한 각막 반사 화상 촬상 시스템, 윤부 추적 시스템 또는 공막 됨 코일 등 다양한 안구 운동 모니터는 수집하고 기록 안구 운동하는데 사용될 수있다. </li><li> 주체가 참여하기 전에 실험을 설명해야하며, 주제는 읽기 및 임상 시험 심사위원회의 승인 동의서에 서명해야합니다. </li><li> 운영자 MUST는 주제에 안구 운동 모니터를 조정합니다. 첫째, 대상은 대상을 응시하도록 요청한다. 오퍼레이터는 이러한 사용 안구 운동 모니터에 따라 또는 퓨필 각막 반사 (홍채와 공막 사이의 경계) 윤부로 눈의 해부학 적 특성을 포착하는 안구 운동 모니터를 조정한다. </li><li> 안구 운동 모니터가 피사체를 정확히 조정되면, 작업자는 안구 운동 모니터 vergent 또는 단속적 안구 운동을하도록 요청함으로써 피사체의 눈의 움직임을 캡처하는 것을 확인한다. </li><li> VisualEyes 디렉토리에 프로그램 ReadScript.vei를 엽니 다. 오른쪽 상단 모서리에서 3.4 단계에서 생성 된 실험 프로토콜 스크립트 파일의 파일 이름을 입력합니다. 그런 다음 왼쪽 상단 모서리에 빨간색 화살표를 밀어 ReadScript.vei 프로그램을 실행합니다. </li><li> 주제를 트리거 버튼을 지정하고 피사체가 버튼을 누릅니다 때, 데이터 수집이 시작됩니다 것을 설명한다. 또 다른 Acquire.vei 파일은 자동적합니다<html> LY는 들어오는 데이터를 플롯합니다 화면에 나타납니다. 데이터는 500Hz로 샘플링됩니다. </li><li> 실험이 완료되면 ReadScript.vei 자동으로 정지한다. 이 때, VisualEyes 디렉토리로 가서 Out1.txt 파일을 찾을 수 있습니다. 그렇지 않으면 운전자가 실험을 실행하는 다음 번에, 데이터 파일이 덮어 쓸 파일의 이름을 바꿉니다. </li></ol> 5. OFF-LINE 데이터 분석 : <ol><li> 오퍼레이터는 다양한 소프트웨어 패키지 (즉, 매트랩 (Matlab) 또는 엑셀)을 사용하여 데이터를 분석 할 수있다. 대기 시간, 최대 속도 또는 진폭은 연구에 따라 관심의 대상이 될 수있다. <ol><li> 매트랩 분석 코드의 예는 안구 단속 운동, 이향 운동 단계와 이향 운동 램프 음모 VisualEyes 디렉토리에 제공됩니다. 대응 속도 응답과 앙상블 단속적, 이향 운동 단계와 이향 운동 램프 위치 추적의 예는 그림 5에 표시됩니다. </li></ol></li></ol> 6. 대표 결과 : t &quot;&gt; VisualEyes 시스템을 사용하여 기록 된 안구 운동의 앙상블로서는 5. 전형적인 10 ° 단속적 안구 운동이 플롯 4a에 도시되는 도면에 도시되어있다. 피사체의 반대 방향으로 단속적을 만드는 것 때 Antisaccades가 단속적 안구 반응 아르 . 시각적 자극과 플롯 (b)에 표시됩니다 이것은 더하고인지 능력을 많이 필요로하는 작업이다, 따라서 하나의 대기 시간이나 운동을 시작하는 시간이 더 antisaccades (플롯 4B)에도 prosaccades라는 시각 자극으로 안구 단속 운동과 비교되는 것을 관찰 할 수있다 4 ° 단계에 (플롯 4A). 이향 반응은 자극이 플롯 4D에 표시됩니다 5 ° / s의 램프에 플롯 4C와 이향 운동 응답에 표시됩니다. 각 추적이 상위 행의 총수로도 단위로 표시된다 개별 안구 운동이다 의 기능 시간. 눈의 움직임은도, 미터 각도, 또는 프리즘 디옵터의 단위로 보정된다. 우리의 연구는 회전의 정도를 사용합니다. 맨 아래 행은 시간의 함수로 ° / s의 플롯 속도입니다D는 이동 속도이다. 각 앙상블 데이터의 규모는 움직임에 따라 다릅니다. <img src="/files/ftp_upload/2530/2530fig1.jpg" alt="그림 1" /> 안구 실험을 위해 핵심 요소 1. 흐름도도. 오프라인 데이터 분석을위한 실험을 VisualEyes 소프트웨어를 사용하여 자극을 생성하고 수행하는 데 필요한 단계의 예는 도시된다. 파트 A Pixel2Deg.vei 창을 보여줍니다. 파트 B는 자극을 정의하는 데 필요한 네 개의 매개 변수를 보여줍니다. 자극 라이브러리 내의 검정 텍스트 라인 예제 파일을 자극하고 빨간색 텍스트 각 줄을 정의 어디에 파트 C는 자극 라이브러리입니다. 파트 D는 스크립트 실험 프로토콜의 예이다. <img src="/files/ftp_upload/2530/2530fig2.jpg" alt="그림 2" /> 그림 2. VisualEyes 시스템 Haploscope 실험 장치. 세 CRT 모니터가 사용된다 : 1) 제어 패널을 자극 볼 필요D 응답은 2) 오른쪽 눈 (RE) 시각적 자극과 3) CRT 용 CRT 모니터는 왼쪽 눈 (LE) 시각적 자극을 모니터링 할 수 있습니다. 반 실버 미러 30cm 떨어진 두 시각적 자극 CRT 모니터에서 배치됩니다. 이는 CRT 모니터에 자극 은도금 하프 미러 (50 % 및 50 % 투과 반사 거울) 상에 투영되는 것을 보장한다. 미러는 피사체가 교정에 필요한 피사체로부터 측정 된 거리에있는 대상에 중첩 컴퓨터 화면에서 자극을 볼 수 있습니다. haploscope으로, 두 눈에 숙박 시설의 수요가 일정하게 유지된다. 피사체의 눈과 거울 사이의 거리는 10cm이다. 이 시스템은 다른 간 동공 거리 (IPD)을 수용 할 수 있도록 조정할 수 있지만,이 데모를 위해 우리는 6cm로 IPD를 가정합니다. <img src="/files/ftp_upload/2530/2530fig3.jpg" alt="그림 3" /> 단속적 안구 운동 (왼쪽)와 Vergent 3. 계산 그림 (오른쪽) 모B에 대상에서 vement이 표시됩니다. IPD는 동공 간 거리이다. <img src="/files/ftp_upload/2530/2530fig4.jpg" alt="그림 4" /> 왼쪽 눈 (위 그래프)과 오른쪽 눈 (아래 그래프) 자극의 그림 4. 교정 곡선. 유사한 절차는 단속적 안구 운동 또는 부드러운 추구 자극을 실시 할 것입니다. <img src="/files/ftp_upload/2530/2530fig5.jpg" alt="그림 5" /> 그림 안구 단속 운동의 5 예 (A) antisaccades (B), 이향 운동 단계 (C)과 이향 운동 램프 (D) VisualEyes 시스템을 사용하여 사용자 정의 MATLAB 프로그램을 사용하여 분석 하였다. 앙상블 위치 추적 (초에서 시간의 함수로서 °)는 각 컬러 라인은 다른 안구 운동을 나타내는 위쪽 열의 그려진다. (초에서 시간의 함수로서 / 초 °) 해당 속도 추적. <table border="1"><tbody><tr><td> 자극 유형 </td><td colspan="4"> 자극_Name_Left Eye.vei </td><td colspan="4"> Stimulus_Name_Right_Eye.vei </td></tr><tr><td></td><td> 시간 (들) </td><td> X-위치 (픽셀) </td><td> Y 위치 (픽셀) </td><td> 회전 (°) </td><td> 시간 (들) </td><td> X-위치 (픽셀) </td><td> Y 위치 (픽셀) </td><td> 회전 (°) </td></tr><tr><td rowspan="2"> 부드러운 추구 램프 </td><td> 0 </td><td> (100) </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> (100) </td><td> 0 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> (10) </td><td> (200) </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> (10) </td><td> (200) </td><td> 0 </td><td> 0 </td></tr><tr><td width="53" rowspan="4"> 단속적 단계 </td><td> 0 </td><td> (100) </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> (100) </td><td> 0 </td><td> 0 </td></tr><tr&gt; <td> 0.5 </td><td> (100) </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0.5 </td><td> (100) </td><td> 0 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> 0.501 </td><td> (200) </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0.501 </td><td> (200) </td><td> 0 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> 3 </td><td> (200) </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 3 </td><td> (200) </td><td> 0 </td><td> 0 </td></tr><tr><td rowspan="2"> 이향 램프 </td><td> 0 </td><td> (452) </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> (973) </td><td> 0 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> (10) </td><td> (370) </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> (10) </td><td> 1,044 </td><td> 0 </td><td> 0 </td></tr><tr><td rowspan="4"> 이향 단계 </td><td> 0 </td><td> (452) </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> (973) </td><td> 0 </td><td&gt; 0 </td></tr><tr><td> 0.5 </td><td> (452) </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0.5 </td><td> (973) </td><td> 0 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> 0.501 </td><td> (416) </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0.501 </td><td> 1,002 </td><td> 0 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> 3 </td><td> (416) </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 3 </td><td> 1,002 </td><td> 0 </td><td> 0 </td></tr></tbody></table> 표 부드러운 추구 램프, 단속적 안구 운동 단계, 이향 램프와 이향 운동 단계 자극의 1 예 <table border="1"><tbody><tr><td> 기능 </td><td> 구문 </td></tr><tr><td> ExpTrial </td><td> 출력 버퍼 # = ExpTrial ( &quot;길이 데이터의 : LE 프로필 : 프로필 RE&quot;); 예 : 2 = ExpTrial ( &quot;13 : 3 : 3&quot;); </td></tr><tr><td></td><td> Output 버퍼 ​​# = 출 시험 ( &quot;데이터의 길이 : LE 프로필 : 프로필 RE :. 임시 파일 LWF&quot;); 예 : 2 = ExpTrial ( &quot;13 : 3 : 3 : templfile.lwf&quot;); </td></tr><tr><td> LogFile에 </td><td> 출력 버퍼 # = LogFile에 ( &quot;TEXT&quot;); 예 : 0 = LogFile에 ( &quot;실험 1&quot;); </td></tr><tr><td></td><td> 0 = LogFile에 (입력 버퍼 #); 예 : 0 = LogFile이 (2); </td></tr><tr><td> TriggerWait </td><td> 0 = TriggerWait (버퍼 수); 예 : 0 = TriggerWait (0); </td></tr><tr><td> RandomDelay </td><td> 0 = RandomDelay ( &quot;T2 : T1&quot;); 예 : 0 = RandomDelay ( &quot;2000 : 500&quot;); </td></tr><tr><td> WaveMSD </td><td> 출력 버퍼 # = WaveMSD (입력 버퍼 #); </td></tr></tbody></table> 표 2. 기능 VisualEyes 프로그램에 실험 프로토콜을 작성하는 데 사용

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관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

중요한 단계 : 안구 운동 모니터는 피사체를 정확히 조정해야합니다. 예를 들어, 안구 운동 기록 모니터 범위 내에서 작동하고 피사체로 조정되어야한다. 피검 운동 범위를 넘어서는 경우, 시스템은 포화된다. 포화되면, 안구 운동 신호가 유효하지 않습니다. 교정 또한 안구 운동 기록에 매우 중요합니다. 모든 안구 운동 모니터는 디지털화되고 일반적으로 이러한 회전 정도로?...

A correction was made to <a href="http://www.jove.com/details.php?id=2530">VisualEyes: A Modular Software System for Oculomotor Experimentation</a>. There was an error in the authors, Eun H. Kim and Tara L. Alvarez, names. The author's names have been corrected to: Eun H. Kim and Tara L. Alvarez instead of: Eun Kim and Tara Alvarez

Erratum: VisualEyes: A Modular Software System for Oculomotor Experimentation

visualeyes: a modular software system for oculomotor experimentation

안구 운동 연구는 뇌가 정상적인 기능 장애 뇌 모두에서 영상 정보를 획득하는 방법에 대한 이해를 형성 튼튼한 기초를 제공했다. (1) 그러나, 플랫폼의 개발 촉진 및 저장 안구 운동 상당한 프로그래밍 시간과 비용을 필요로 할 수있다. 많은 시스템 실험의 다양한 요구에 대한 여러 자극을 프로그래밍 할 수있는 유연성을 제공하지 않는다. 그러나 VisualEyes 시스템 오퍼레이터가 어떤 배경 및 전경 자극 프로그램 탠덤 또는 안구 운동 대향하는 하나 또는 두 개의 화면을 선택할 수 있으며 독립적으로 좌우의 눈을 자극 할 수 있도록, 유연한 구조를 갖는다. 이 시스템은 크게 돌림 연구를 수행하는데 필요한 프로그래밍 개발 시간을 단축 할 수있다. 1) 안구 운동 응답들을 획득하기 돌림 기록 장치가, 2) LabVIEW에서 작성된 VisualEyes 소프트웨어, 자극의 배열을 생성한다 : VisualEyes 시스템은 세 부분으로 설명 될 것이다텍스트 파일 및 3) 오프라인 분석과 같은 데이터 저장소 응답. 윤부 추적 시스템, 공막 됨 코일 또는 영상 시스템 : 안구 운동은 다음과 같은 여러 종류의 기기에 의해 기록 될 수있다. 이러한 단속적 안구 운동 단계, vergent 램프와 해당 응답에 vergent 단계와 같은 일반적인 안구 운동 자극이 표시됩니다. 이 비디오 보고서에서는 시스템의 유연성이 많은 시각적 자극 건강뿐만 아니라 임상 개체군 연구 과학자들과 기본적인 임상에 의해 이용 될 수있는 기록 눈동자의 움직임을 만들 보여준다.

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VisualEyes: A Modular Software System for Oculomotor Experimentation

신경 제어 및인지 과정은 눈동자의 움직임을 통해 공부하실 수 있습니다. VisualEyes 소프트웨어는 작업자가 독립적 간단한 커스텀 스크립트 언어를 사용하여 두 개의 컴퓨터 화면에 자극을 프로그래밍 할 수있다. 이 시스템은 탠덤 안구 운동 (안구 단속 운동과 부드러운 추구) 또는 반대 안구 운동 (이향) 또는 이들의 조합을 자극 할 수 있습니다.

VisualEyes : 안구 운동 실험을위한 모듈 형 소프트웨어 시스템

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

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

12.6K 조회수.  New Jersey Institute of Technology.  신경 제어 및인지 과정은 눈동자의 움직임을 통해 공부하실 수 있습니다. VisualEyes 소프트웨어는 작업자가 독립적 간단한 커스텀 스크립트 언어를 사용하여 두 개의 컴퓨터 화면에 자극을 프로그래밍 할 수있다. 이 시스템은 탠덤 안구 운동 (안구 단속 운동과 부드러운 추구) 또는 반대 안구 운동 (이향) 또는 이들의 조합을 자극 할 수 있습니다. 

비디오: VisualEyes: A Modular Software System for Oculomotor Experimentation

Physiological Experimentation with the Crayfish Hindgut: A Student Laboratory Exercise

The purpose of the report is to describe dissection techniques for preparing the crayfish hindgut and to demonstrate how to make physiological recordings with a force transducer to monitor the strength of contraction. In addition, we demonstrate how to visually monitor peristaltic activity, which can be used as a bioassay for various peptides, biogenic amines and neurotransmitters. This preparation is amenable to student laboratories in physiology and for demonstrating pharmacological concepts to students. This preparation has been in use for over 100 years, and it still offers much as a model for investigating the generation and regulation of peristaltic rhythms and for describing the mechanisms underlying their modulation. The pharmacological assays and receptor sub-typing that were started over 50 years ago on the hindgut still contribute to research today. This robust preparation is well suited to training students in physiology and pharmacology.

In this report we demonstrate techniques that can be used to investigate the biology of the crayfish hindgut. We show how to dissect a crayfish abdomen and study the associated anatomy, physiology and modulation of activity. The peristaltic activity and strength of contractions are measured using a force transducer.

크레이 피쉬 Hindgut와 생리 실험 : 학생 실험실 연습

The purpose of the report is to describe dissection techniques for preparing the crayfish hindgut and to demonstrate how to make physiological recordings ...

연구

신경과학

VisioTracker, an Innovative Automated Approach to Oculomotor Analysis

Investigations into the visual system development and function necessitate quantifiable behavioral models of visual performance that are easy to elicit, robust, and simple to manipulate. A suitable model has been found in the optokinetic response (OKR), a reflexive behavior present in all vertebrates due to its high selection value. The OKR involves slow stimulus-following movements of eyes alternated with rapid resetting saccades. The measurement of this behavior is easily carried out in zebrafish larvae, due to its early and stable onset (fully developed after 96 hours post fertilization (hpf)), and benefitting from the thorough knowledge about zebrafish genetics, for decades one of the favored model organisms in this field. Meanwhile the analysis of similar mechanisms in adult fish has gained importance, particularly for pharmacological and toxicological applications.
Here we describe VisioTracker, a fully automated, high-throughput system for quantitative analysis of visual performance. The system is based on research carried out in the group of Prof. Stephan Neuhauss and was re-designed by TSE Systems. It consists of an immobilizing device for small fish monitored by a high-quality video camera equipped with a high-resolution zoom lens. The fish container is surrounded by a drum screen, upon which computer-generated stimulus patterns can be projected. Eye movements are recorded and automatically analyzed by the VisioTracker software package in real time.
Data analysis enables immediate recognition of parameters such as slow and fast phase duration, movement cycle frequency, slow-phase gain, visual acuity, and contrast sensitivity.
Typical results allow for example the rapid identification of visual system mutants that show no apparent alteration in wild type morphology, or the determination of quantitative effects of pharmacological or toxic and mutagenic agents on visual system performance.

The VisioTracker is an automated system for the quantitative analysis of visual performance of larval and small adult fish based on the recording of eye movements. It features full control over visual stimulus properties and real-time analysis, enabling high-throughput research in fields such as visual system development and function, pharmacology, neural circuit studies and sensorimotor integration.

VisioTracker, 눈 돌림 분석에 대한 혁신적인 자동화 된 접근

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

A Lightweight, Headphones-based System for Manipulating Auditory Feedback in Songbirds

Experimental manipulations of sensory feedback during complex behavior have provided valuable insights into the computations underlying motor control and sensorimotor plasticity1. Consistent sensory perturbations result in compensatory changes in motor output, reflecting changes in feedforward motor control that reduce the experienced feedback error. By quantifying how different sensory feedback errors affect human behavior, prior studies have explored how visual signals are used to recalibrate arm movements2,3 and auditory feedback is used to modify speech production4-7. The strength of this approach rests on the ability to mimic naturalistic errors in behavior, allowing the experimenter to observe how experienced errors in production are used to recalibrate motor output.
Songbirds provide an excellent animal model for investigating the neural basis of sensorimotor control and plasticity8,9. The songbird brain provides a well-defined circuit in which the areas necessary for song learning are spatially separated from those required for song production, and neural recording and lesion studies have made significant advances in understanding how different brain areas contribute to vocal behavior9-12. However, the lack of a naturalistic error-correction paradigm - in which a known acoustic parameter is perturbed by the experimenter and then corrected by the songbird - has made it difficult to understand the computations underlying vocal learning or how different elements of the neural circuit contribute to the correction of vocal errors13.
The technique described here gives the experimenter precise control over auditory feedback errors in singing birds, allowing the introduction of arbitrary sensory errors that can be used to drive vocal learning. Online sound-processing equipment is used to introduce a known perturbation to the acoustics of song, and a miniaturized headphones apparatus is used to replace a songbird's natural auditory feedback with the perturbed signal in real time. We have used this paradigm to perturb the fundamental frequency (pitch) of auditory feedback in adult songbirds, providing the first demonstration that adult birds maintain vocal performance using error correction14. The present protocol can be used to implement a wide range of sensory feedback perturbations (including but not limited to pitch shifts) to investigate the computational and neurophysiological basis of vocal learning.

We describe the design and assembly of miniaturized headphones suitable for replacing a songbird&#x2019;s natural auditory feedback with a manipulated acoustic signal. Online sound processing hardware is used to manipulate song output, introduce real-time errors in auditory feedback via the headphones, and drive vocal motor learning.

노래하는 새는에 청각 피드백을 조작하기위한 경량, 헤드폰 기반의 시스템

Experimental manipulations of sensory feedback during complex behavior have provided valuable insights into the computations underlying motor control and ...

A High Content Imaging Assay for Identification of Botulinum Neurotoxin Inhibitors

Synaptosomal-associated protein-25 (SNAP-25) is a component of the soluble NSF attachment protein receptor (SNARE) complex that is essential for synaptic neurotransmitter release. Botulinum neurotoxin serotype A (BoNT/A) is a zinc metalloprotease that blocks exocytosis of neurotransmitter by cleaving the SNAP-25 component of the SNARE complex. Currently there are no licensed medicines to treat BoNT/A poisoning after internalization of the toxin by motor neurons. The development of effective therapeutic measures to counter BoNT/A intoxication has been limited, due in part to the lack of robust high-throughput assays for screening small molecule libraries. Here we describe a high content imaging (HCI) assay with utility for identification of BoNT/A inhibitors. Initial optimization efforts focused on improving the reproducibility of inter-plate results across multiple, independent experiments. Automation of immunostaining, image acquisition, and image analysis were found to increase assay consistency and minimize variability while enabling the multiparameter evaluation of experimental compounds in a murine motor neuron system.

Botulinum neurotoxin is one of the most potent toxins among Category-A biothreat agents, yet a post-exposure therapeutic is not available. The high content imaging approach is a powerful methodology for identifying novel inhibitors as it enables multiparameter screening using biologically relevant motor neurons, the primary target of this toxin.

보툴리눔 신경독 억제제의 식별을 위해 높은 콘텐츠 이미징 분석

Synaptosomal-associated protein-25 (SNAP-25) is a component of the soluble NSF attachment protein receptor (SNARE) complex that is essential for synaptic ...

Design, Surface Treatment, Cellular Plating, and Culturing of Modular Neuronal Networks Composed of Functionally Inter-connected Circuits

The brain operates through the coordinated activation and the dynamic communication of neuronal assemblies. A major open question is how a vast repertoire of dynamical motifs, which underlie most diverse brain functions, can emerge out of a fixed topological and modular organization of brain circuits. Compared to in vivo studies of neuronal circuits which present intrinsic experimental difficulties, in vitro preparations offer a much larger possibility to manipulate and probe the structural, dynamical and chemical properties of experimental neuronal systems. This work describes an in vitro experimental methodology which allows growing of modular networks composed by spatially distinct, functionally interconnected neuronal assemblies. The protocol allows controlling the two-dimensional (2D) architecture of the neuronal network at different levels of topological complexity.
A desired network patterning can be achieved both on regular cover slips and substrate embedded micro electrode arrays. Micromachined structures are embossed on a silicon wafer and used to create biocompatible polymeric stencils, which incorporate the negative features of the desired network architecture. The stencils are placed on the culturing substrates during the surface coating procedure with a molecular layer for promoting cellular adhesion. After removal of the stencils, neurons are plated and they spontaneously redirected to the coated areas. By decreasing the inter-compartment distance, it is possible to obtain either isolated or interconnected neuronal circuits. To promote cell survival, cells are co-cultured with a supporting neuronal network which is located at the periphery of the culture dish. Electrophysiological and optical recordings of the activity of modular networks obtained respectively by using substrate embedded micro electrode arrays and calcium imaging are presented. While each module shows spontaneous global synchronizations, the occurrence of inter-module synchronization is regulated by the density of connection among the circuits.

This manuscript describes a protocol to grow in vitro modular networks consisting of spatially confined, functionally inter-connected neuronal circuits. A polymeric mask is used to pattern a protein layer to promote cellular adhesion over the culturing substrate. Plated neurons grow on coated areas establishing spontaneous connections and exhibiting electrophysiological activity.

설계, 치료, 세포 도금 및 기능적으로 간 연결 회로의 구성, 모듈 형 신경 네트워크의 배양 표면

The brain operates through the coordinated activation and the dynamic communication of neuronal assemblies. A major open question is how a vast repertoire ...

Analyzing Neural Activity and Connectivity Using Intracranial EEG Data with SPM Software

Measuring neural activity and connectivity associated with cognitive functions at high spatial and temporal resolutions is an important goal in cognitive neuroscience. Intracranial electroencephalography (EEG) can directly record electrical neural activity and has the unique potential to accomplish this goal. Traditionally, averaging analysis has been applied to analyze intracranial EEG data; however, several new techniques are available for depicting neural activity and intra- and inter-regional connectivity. Here, we introduce two analytical protocols we recently applied to analyze intracranial EEG data using the Statistical Parametric Mapping (SPM) software: time-frequency SPM analysis for neural activity and dynamic causal modeling of induced responses for intra- and inter-regional connectivity. We report our analysis of intracranial EEG data during the observation of faces as representative results. The results revealed that the inferior occipital gyrus (IOG) showed gamma-band activity at very early stages (110 ms) in response to faces, and both the IOG and amygdala showed rapid intra- and inter-regional connectivity using various types of oscillations. These analytical protocols have the potential to identify the neural mechanisms underlying cognitive functions with high spatial and temporal profiles.

We present two analytical protocols that can be used to analyze intracranial electroencephalography data using the Statistical Parametric Mapping (SPM) software: time-frequency statistical parametric mapping analysis for neural activity, and dynamic causal modeling of induced responses for intra- and inter-regional connectivity.

신경 활동과 연결 Intracranial 뇌 파 데이터를 사용 하 여 SPM 소프트웨어 분석

Measuring neural activity and connectivity associated with cognitive functions at high spatial and temporal resolutions is an important goal in cognitive ...

Ex Vivo Oculomotor Slice Culture from Embryonic GFP-Expressing Mice for Time-Lapse Imaging of Oculomotor Nerve Outgrowth

Accurate eye movements are crucial for vision, but the development of the ocular motor system, especially the molecular pathways controlling axon guidance, has not been fully elucidated. This is partly due to technical limitations of traditional axon guidance assays. To identify additional axon guidance cues influencing the oculomotor nerve, an ex vivo slice assay to image the oculomotor nerve in real-time as it grows towards the eye was developed. E10.5 IslMN-GFP embryos are used to generate ex vivo slices by embedding them in agarose, slicing on a vibratome, then growing them in a microscope stage-top incubator with time-lapse photomicroscopy for 24-72 h. Control slices recapitulate the in vivo timing of outgrowth of axons from the nucleus to the orbit. Small molecule inhibitors or recombinant proteins can be added to the culture media to assess the role of different axon guidance pathways. This method has the advantages of maintaining more of the local microenvironment through which axons traverse, not axotomizing the growing axons, and assessing the axons at multiple points along their trajectory. It can also identify effects on specific subsets of axons. For example, inhibition of CXCR4 causes axons still within the midbrain to grow dorsally rather than ventrally, but axons that have already exited ventrally are not affected.

An ex vivo slice assay allows oculomotor nerve outgrowth to be imaged in real time. Slices are generated by embedding E10.5 IslMN:GFP embryos in agarose, slicing on a vibratome, and growing in a stage-top incubator. The role of axon guidance pathways is assessed by adding inhibitors to the culture media.

배아 GFP 발현 마우스에서 전 Vivo Oculomotor 슬라이스 배양 Oculomotor 신경 파생의 시간 경과 화상 진찰을 위한

Accurate eye movements are crucial for vision, but the development of the ocular motor system, especially the molecular pathways controlling axon ...

Isolation and Culture of Oculomotor, Trochlear, and Spinal Motor Neurons from Prenatal Islmn:GFP Transgenic Mice

Oculomotor neurons (CN3s) and trochlear neurons (CN4s) exhibit remarkable resistance to degenerative motor neuron diseases such as amyotrophic lateral sclerosis (ALS) when compared to spinal motor neurons (SMNs). The ability to isolate and culture primary mouse CN3s, CN4s, and SMNs would provide an approach to study mechanisms underlying this selective vulnerability. To date, most protocols use heterogeneous cell cultures, which can confound the interpretation of experimental outcomes. To minimize the problems associated with mixed-cell populations, pure cultures are indispensable. Here, the first protocol describes in detail how to efficiently purify and cultivate CN3s/CN4s alongside SMNs counterparts from the same embryos using embryonic day 11.5 (E11.5) IslMN:GFP transgenic mouse embryos. The protocol provides details on the tissue dissection and dissociation, FACS-based cell isolation, and in vitro cultivation of cells from CN3/CN4 and SMN nuclei. This protocol adds a novel in vitro CN3/CN4 culture system to existing protocols and simultaneously provides a pure species- and age-matched SMN culture for comparison. Analyses focusing on the morphological, cellular, molecular, and electrophysiological characteristics of motor neurons are feasible in this culture system. This protocol will enable research into the mechanisms that define motor neuron development, selective vulnerability, and disease.

Isolation and Culture of Oculomotor, Trochlear, and Spinal Motor Neurons from Prenatal Islmn:GFP Transgenic Mice

This work presents a protocol to yield homogeneous cell cultures of primary oculomotor, trochlear, and spinal motor neurons. These cultures can be used for comparative analyses of the morphological, cellular, molecular, and electrophysiological characteristics of ocular and spinal motor neurons.

태아 기 이슬mn에서 Oculomotor, Trochlear 및 척추 모터 뉴런의 격리 및 문화 :GFP 형질전환 마우스

Oculomotor neurons (CN3s) and trochlear neurons (CN4s) exhibit remarkable resistance to degenerative motor neuron diseases such as amyotrophic lateral ...

Extracellular Electrophysiology in Modular Neuronal Cell Culture

모듈식 신경 세포 배양에서의 세포외 전기생리학

생쥐의 전기생리학을 위한 비용 효율적이고 다재다능한 프로브 임플란트 시스템

The DREAM Implant: A Lightweight, Modular, and Cost-Effective Implant System for Chronic Electrophysiology in Head-Fixed and Freely Behaving Mice

Chronic electrophysiological recordings in rodents have significantly improved our understanding of neuronal dynamics and their behavioral relevance. However, current methods for chronically implanting probes present steep trade-offs between cost, ease of use, size, adaptability, and long-term stability.
This protocol introduces a novel chronic probe implant system for mice called the DREAM (Dynamic, Recoverable, Economical, Adaptable, and Modular), designed to overcome the trade-offs associated with currently available options. The system provides a lightweight, modular and cost-effective solution with standardized hardware elements that can be combined and implanted in straightforward steps and explanted safely for recovery and multiple reuse of probes, significantly reducing experimental costs.
The DREAM implant system integrates three hardware modules: (1) a microdrive that can carry all standard silicon probes, allowing experimenters to adjust recording depth across a travel distance of up to 7 mm; (2) a three-dimensional (3D)-printable, open-source design for a wearable Faraday cage covered in copper mesh for electrical shielding, impact protection, and connector placement, and (3) a miniaturized head-fixation system for improved animal welfare and ease of use. The corresponding surgery protocol was optimized for speed (total duration: 2 h), probe safety, and animal welfare.
The implants had minimal impact on animals&#39; behavioral repertoire, were easily applicable in freely moving and head-fixed contexts, and delivered clearly identifiable spike waveforms and healthy neuronal responses for weeks of post-implant data collection. Infections and other surgery complications were extremely rare.
As such, the DREAM implant system is a versatile, cost-effective solution for chronic electrophysiology in mice, enhancing animal well-being, and enabling more ethologically sound experiments. Its design simplifies experimental procedures across various research needs, increasing accessibility of chronic electrophysiology in rodents to a wide range of research labs.

저자 스포트라이트: 동물의 가상 현실 및 전기 생리학을 통한 자연주의적 신경 계산 이해

Here, we introduce a lightweight, cost-effective probe implant system for chronic electrophysiology in rodents optimized for ease of use, probe recovery, experimental versatility, and compatibility with behavior.

DREAM Implant: 머리가 고정되고 자유롭게 행동하는 마우스의 만성 전기생리학을 위한 가볍고 비용 효율적인 모듈식 임플란트 시스템

Chronic electrophysiological recordings in rodents have significantly improved our understanding of neuronal dynamics and their behavioral relevance. ...