KPM은 EU FP7 (RETICIRC)에 의해 지원되었다.

1. 물고기의 번식 태아도 보관하고 사육 표준 약관 (브랜드 2002)에서와 일 게시물 수정을 (dpf)에 개발에 따라 개최되었다. 5 dpf에서 성인과 애벌레는 측정에 활용했다. 2. 실험 절차 <ol><li> 악기의 준비 </li></ol> 애벌레 : 생선 유충은 3 %에 포함 된 사전 예열 (28 ° C) 몸의 움직임을 방지하기 위해 methylcellulose. 배아는 투영 화면을 마주 VisioTracker에 발등 쪽을 배치했다. 성인 생선 : 생선은 immobilizing 장치에 장착하고 VisioTracker에 위치, 300 밀리그램 / 리터 MS-222에 간단히 anesthetized했다. 측정이 시작되기 전에, 그들은 1-2 분 동안 복구 할 수 남아 있었다. <ol start="2"><li> 자극 패턴 생성 </li></ol> 물고기 주위에 회전 수직 검은 색과 흰색 사인파 격자로 구성된 자극 패턴이 만들어졌습니다독점 소프트웨어 패키지를 사용합니다. 그들은 파형, 대비, 강도, 각도 속도와 공간 주파수에 따라 소프트웨어 패키지를 통해 조절 될 수 있습니다. 패턴은 VisioTracker에 포함 된 디지털 광 프로젝터를 사용하여 화면에 투영했다. 물고기의 눈과 화면 사이의 대략적인 거리를 4.5 cm, 그리고 프로젝션 크기에 화면에 수평으로 360 ℃ 일이고 수직으로 55 ℃ 일이었다. 애벌레의 물고기를 들어, 자극의 방향 saccade 주파수를 줄이기 위해 0.33 Hz의 주파수로 변경되었습니다. 성인 물고기는 unidirectionally 자극되었으며, 일반적으로 코 - 투 - 시간적 눈 속도가 (뮐러와 Neuhauss, 2010 참조) 크게 낮은과 거의 일정했기 때문에 시간적 - 투 - 코 방향으로 자극 눈이 고려되었습니다. <ol start="3"><li> 안구 운동의 기록 </li></ol> 물고기의 머리 밝은 필드 이미지는 적외선 비디오 카메라에 싫증이 났을 것입니다. 물고기의 적외선 조명은 f를 영향을했습니다아래 ROM. 카메라는 각각 5 프레임 / 초 (애벌레) 또는 12.5 프레임 / 초 (성인)의 속도로 이미지를 기록했다. 이미지는 자동으로 처리 수정 및 눈의 모양에 부드럽게되어 있습니다. 수평 축에 따른 눈의 방향이 자동으로 결정되었으며, 눈 속도는 독점 소프트웨어 패키지에 의해 계산되었다. 생선의 작은 움직임이 자동으로 소프트웨어에 대한 수정되었습니다. 모든 기록과 분석은 실시간으로 달성되었다. 3. 후 실험 데이터 처리 <ol><li> 눈 속도의 원료 측정은 속도가 느린 상 속도를 추출하기 위해 saccades에 대한 필터링되었습니다. </li><li> Saccade - 필터링 눈 속도 곡선은 7 프레임의 슬라이딩 창에 실행중인 평균에 의해 부드럽게했다. </li><li> 눈 속도는 동일한 자극 조건에 프레임 평균했습니다. </li><li> 애벌레의 물고기를 들어, 눈 속도는 두 눈으로 평균했습니다. </li></ol> 4. 대표 결과 : 애벌레의의 Zebrafish를 들어, 범퍼 돌연변이가 선정되었습니다. 이 돌연변이, 렌즈에 상피 세포가 감소 된 렌즈 크기와 렌즈의 이소성 위치로 이어지는 hyperproliferate. 이러한 형태학의 변경은 대비 감도의 중요한 감소와 시력 (Schonthaler 외., 2010)에 의해 반영됩니다. 그림 1은 야생 형 형제 대 범퍼 돌연변이의 대비 감도의 차이를 보여줍니다. 범퍼 돌연변이가 점점 더 자극 대비 감소로 눈 속도를 조절 실패합니다. 비유함으로써, 자극 공간 주파수가 증가하면 자극 스트라이프 폭이 감소 즉, 범퍼 돌연변이는 마찬가지로 시력 (그림 2) 감소 입증 성인 Zebrafish visua의 의존환경 조건에 &#39;성능은 30 분 동안 자신의 탱크 물에 알코올의 농도를 변화로 물고기를 subjecting하고 이후 다양한 자극 조건에서 optokinetic 응답을 측정하여 조사되었다. 성인 Zebrafish가 증가 알코올 농도 (그림 3)에서 유지 대비 감도에 표시된 감소를 보여줍니다. 생선 증가 알코올 농도 (그림 4)로 치료 때 공간 주파수의 폭 넓은 범위에 걸쳐 전반적으로 눈 속도의 비슷한 용량에 따라 달라 감소 관찰 될 수 있습니다. 알코올 치료는 나아가 복용 - dependently 증가 자극 속도 (그림 5)에서 예시로 더 까다로운 작업에서 눈 돌림 성능을 감소시킨다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/3556/3556fig1.jpg" /> 그림 1. Zebrafish 애벌레의 눈 속도는 자극 대비에 따라 달라집니다. 10 범퍼 돌연변이와 10 야생 형 형제는을 변화에서 5 dpf에서 분석 하였다<html> timulus 줄무늬 대비 조건. 그래프는 평균 눈 속도 ± 1 SEM을 보여줍니다. <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/3556/3556fig2.jpg" /> 그림 2. Zebrafish 애벌레의 눈 속도는 공간 주파수에 따라 달라집니다. 10 범퍼 돌연변이와 10 야생 형 형제 자매는 5 dpf에서 다른 자극 스트라이프 폭을 받게과 같은 설명 분석 하였다. 그래프는 평균 눈 속도 ± 1 SEM을 보여줍니다. <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/3556/3556fig3.jpg" /> 그림 3. 대비 감도의 성인 Zebrafish 쇼 알코올 농도에 따라 달라 감소. 성인 Zebrafish는 30 분 동안 표시 및 다양한 자극 스트라이프 대비 조건 하에서 분석으로 알코올 농도를 변화 유지했다. (: N = 11 대조군 제외) 그래프는 평균 시간적 - 투 - 코 눈 속도 ± 그룹 당 9 물고기의 한 SEM을 보여줍니다. 전자 4 &quot;SRC =&quot;/ files/ftp_upload/3556/3556fig4.jpg &quot;/&gt; 그림 4. 자극 스트라이프 폭 넓은 범위에 걸쳐 전반적으로 안구 운동의 성인 Zebrafish 쇼 알코올 농도에 따라 달라 감소. 성인 Zebrafish는 30 분 동안 표시 및 다양한 자극 스트라이프 너비 조건 하에서 분석으로 알코올 농도를 변화 유지했다. (: N = 11 대조군 제외) 그래프는 평균 시간적 - 투 - 코 눈 속도 ± 그룹 당 9 물고기의 한 SEM을 보여줍니다. <img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/3556/3556fig5.jpg" /> 그림 5. 자극 속도의 다양한 범위에 걸쳐 전반적으로 눈의 움직임에 성인 Zebrafish 쇼 알코올 농도에 따라 달라 감소. 성인 Zebrafish는 30 분 동안 표시 및 경기 부양 속도 조건을 변화에 따라 분석으로 알코올 농도를 변화 유지했다. 그래프는 평균 시간적 - 투 - 코 눈 속도 ± 그룹 당 9 물고기 (제어 그룹을 제외한 1 SEM을 보여줍니다 :N = 11).

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	<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. 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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>

올리버 DR​​ Schnaedelbach와 홀거 D. Russig는이 문서에서 사용되는 시각적 성능 추적 시스템을 생산 TSE 시스템 GmbH의 직원입니다. 이 문서의 생산은 TSE 시스템 GmbH의에 의해 후원되었다. 스테판 CF Neuhuass 판매 각 시스템에 대해 TSE 시스템에 의해 보수를받는 취리히 대학의 직원입니다.

시각 기능의 연구 OKR의 중요성은 오랜 시간 (부활절 및 니콜라 1996, 1​​997)에 대한 과학 지역 사회에서 인정되었고, 진정으로 패러다임을 수량화하려는 시도는 10여 전에 잘 시작했습니다. 부활절과 니콜라 (1996)는 방문객이 눈의 움직임의 비디오 녹화를 수동으로 분석 한 스트라이프 드럼을, 회전과 시스템을 개발했습니다. 이 시스템은 위치 조정 자주 설명서를 필요한 생선 배아의 고정의 부족으로 고통하며, 큰 어려움과 눈의 추적 움직임을 감지 수 있습니다. 단계는 앞으로 더 많은 변수를 컴퓨터 생성 자극 프리젠 테이션 (., Rinner 외, 2005a Roeser 및 Baier, 2003)를 허용 할 수있는 비디오 투영 줄무늬 드럼의 사용이었다. 촬영 레코딩의 대부분 수동, 프레임 분석은 매우 힘든 것으로 입증하고, 관찰자 편견 (벡 외.에 의해 방해 어느 정도에있다2004). 실시간으로 자동 분석 행동 피드백 학습 메커니즘 (주요 외., 2004)의 사용을 허용하는 제안되었다. 적외선 조명 및 주파수 제어 회전 자극의 사용은 벡 외에 의해 개척되었습니다. (2004). 그러나, 시스템은 애벌레 위해 사용 된 설명과 분석은 오프라인 실시되었다. 또한, VisioTracker함으로써 실험의 과정에 유연성과 자연 영향력을 수 있도록 실험이 진행되는 동안 자극을 변경 포함 자극, 완벽하게 제어 할 수 있습니다. 또한, VisioTracker에서 사용하는 디지털 자극 생성 줄무늬 자극 드럼 (벡 외., 2004)의 불활성 질량 가속 앞서 언급 한 문제를 극복. methylcellulose의 애벌레 구속이 크게 눈의 움직임을 방해하지 않으며, zebrafish 웰빙에 대한 장기 효과가 없습니다. 생선 애벌레가 성공적으로되었습니다피부를 통해 산소 공급이 증가 세 (키안 외., 2005)와 수요 부족 될 때까지 유지가 며칠 동안 methylcellulose에 포함. 성인 생선 접근 금지 방법은 동물에 동등하게 간단합니다. 빠르게 다른 하나 시험 동물을 교환 할 수있는 옵션과 결합 실험의 짧은 기간은 더 시스템의 긍정적 인 동물 복지 측면에 추가됩니다. 아가미가 지속적으로 바다로 플러시되기 때문에, 그것은 스파이크 눈 움직임과 시각적 성능에 미치는 영향을 연구하기 위해 선택의 화학 물질과 물을 편리하게 이용할 수 있습니다. 마찬가지로 세척 아웃 실험은 실험의 동물을 처리 할 필요없이 추가 할 수 있습니다. 비디오 사진의 픽셀 노이즈가 눈 위치와 각도 속도의 매우 정확한 측정을 가능하게 독점 VisioTracker 소프트웨어의 알고리즘을 부드럽게하여 최소화했다. 또한, 통계 촉진하기분석 소프트웨어는 고정 속도에서 발생하고 실험 진술에 기여하지 않는 saccadic 움직임을 필터링. 7 비디오 프레임 이상의 속도 곡선의 평균 나중에 분석을 촉진. VisioTracker는 많은 다양한 연구 분야에 새로운 차원을 엽니 다. 시스템 및 그 전임자가 이미 같은 시력, 대비 감도와 가벼운 적응 (Rinner 외., 2005a, Schonthaler 외., 2010) 등의 매개 변수를 사용하여 zebrafish 애벌레의 시각적 성능을 수량화하기 위해 성공적으로 사용되었습니다의 기능 분석을위한 . 시각 전달 캐스케이드 (.. 예 Rinner 외, 2005b, Renninger 외, 2011), 또는 돌연변이 zebrafish의 애벌레 (예 : Schonthaler 외, 2005, 2008 년 시각적 결함의 분석 구성원의 조작에 따라 콘 photoreceptors, Bahadori 외., 2006). 시각 시스템의 형태학 및 기능 성숙의 상호 의존성그 시력은 주로하지만, 완전히 애벌레의 단계 (호그 외., 2010)에서 photoreceptor 간격에 의해 제한되지 않습니다 보여 OKR 측정에 의해 연구되었습니다. VisioTracker 성인 zebrafish 및 기타 유사한 크기의 물고기 종 (뮐러와 Neuhauss (2010),이 보고서)에 시각적 기능을 분석 할 동등하게 적합합니다. 이 같은 조사 할 물질이 성인 아가미가 주변의 물 흐름에 추가 될 수 있습니다 상기 독성학이나 약학 등의 연구 분야에서 시스템을 활용하는 것도 고려할 수 있습니다. 또한, VisioTracker의 다양성은 시각적 기능, 신경 회로 기능과 개발, 또는 sensorimotor 제어 (황 &amp; Neuhauss, 2008 년 검토 참조) ontogenetics의 예를 들어보다 철저한 분석을 할 수 있습니다.

<table border="1"><tbody><tr><th> 시약의 이름 </th><th> 회사 </th><th> 카탈로그 번호 </th></tr><tr><td> Methylcellulose </td><td> 시그마 - 알드리치 </td><td> M0387 </td></tr><tr><td> 에틸 3 - aminobenzoate methanesulfonate (MS-222) </td><td> 시그마 - 알드리치 </td><td> E10521 </td></tr><tr><td> 35mm 세포 배양 접시 </td><td> 코닝 </td><td> 430165 </td></tr><tr><td> 세럼 피펫 </td><td> Greiner 바이오 - 원 </td><td> 612 361 </td></tr><tr><td> VisioTracker </td><td> TSE 시스템 </td><td> 302060 </td></tr></tbody></table>

visiotracker, an innovative automated approach to oculomotor analysis

시각 시스템 개발과 기능에 조사가 조작 할, 유도하기 쉬운 강력하고 단순 시각적 성능을 객관적 행동 모델을 할 거에요. 적절한 모델은 optokinetic 응답 (OKR), 높은 선택 가치로 인해 모든 vertebrates에 존재하는 재귀 행동에 발견되었습니다. OKR은 빠른 재설정 saccades과 가끔 눈의 느린 자극 - 다음과 같은 운동을 포함한다. 이 동작의 측정은 쉽게 수십 년 선호 모델 중 하나의 초기 안정적인 발병 (완전 96시간 게시물 수정을 (hpf) 이후에 개발) 및 zebrafish 유전학에 대한 철저한 지식에서 benefitting으로 인해, zebrafish 애벌레에서 실시 이 분야에서 생물. 한편 성인 물고기 유사한 메커니즘의 분석은 특히 약리 및 toxicological 응용 프로그램, 중요성을 얻었습니다. 여기 우리는 완전히 자동화, 높은 throughpu을 VisioTracker을 설명시각적 성능의 정량 분석​​을위한 t 시스템입니다. 이 시스템은 교수 스테판 Neuhauss의 그룹에서 수행 연구에 기반을두고 있으며 TSE 시스템에 의해 다시 설계되었습니다. 이 고해상도 줌 렌즈가 장착 된 고품질의 비디오 카메라에 의해 모니터링 작은 생선 immobilizing 장치로 구성되어 있습니다. 생선 컨테이너는 컴퓨터 생성 자극 패턴이 예상 할 수있는시, 북 화면으로 둘러싸여 있습니다. 눈 움직임이 기록하고 자동으로 실시간으로 VisioTracker 소프트웨어 패키지에 의해 분석됩니다. 데이터 분석은 느리고 빠른 위상 시간, 운동주기 주파수, 속도가 느린 상 이득, 시력 및 대비 감도와 같은 매개 변수의 즉시 인식 할 수 있습니다. 일반적인 결과는 예를 들어 야생 타입 형태에 명백한 변경을 표시하지 영상 시스템 돌연변이의 급속한 식별, 또는 정량적 효과의 결정을 허용 약리 또는 독성 mutagenic시각 시스템 성능에 에이전트.

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VisioTracker, an Innovative Automated Approach to Oculomotor Analysis

VisioTracker는 안구 운동의 기록을 바탕으로 애벌레의 작은 성인 물고기의 시각적 성능의 정량 분석​​을위한 자동화 된 시스템입니다. 이 같은 시각 시스템 개발 및 기능, 약리학, 신경 회로 연구와 sensorimotor 통합 등의 분야에서 높은 처리량 연구를 활성화, 시각 자극 속성과 실시간 분석에 대한 모든 권한을 제공합니다.

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, ...

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

Research

JoVE Journal

Neuroscience

11.0K 조회수.  University of Zurich. VisioTracker는 안구 운동의 기록을 바탕으로 애벌레의 작은 성인 물고기의 시각적 성능의 정량 분석​​을위한 자동화 된 시스템입니다. 이 같은 시각 시스템 개발 및 기능, 약리학, 신경 회로 연구와 sensorimotor 통합 등의 분야에서 높은 처리량 연구를 활성화, 시각 자극 속성과 실시간 분석에 대한 모든 권한을 제공합니다.

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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.

여러 스케일에서 디지털의 연결 형태론의 자동 숄 분석

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

연구

신경과학

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 : 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 ...

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.

뇌 슬라이스 바이오 티 닐화 :<em&gt; 전의 VIVO</em성인 뉴런에서 지역 고유의 플라즈마 막 단백질 인신 매매를 측정하는&gt; 접근

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.

마이크로 전극 배열에 3D 엔지니어링의 연결을 문화의 인터페이스 : 혁신을<em&gt; 체외</em&gt; 실험 모델

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.

접근 방법은 등쪽 뿌리 신경절 뉴런의 정렬 및 수초를 강화하는

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.

의 기록 세포 내 전압 응답에 대한 전기 생리 방법<em&gt; 초파리</em&gt; 빛 자극에 광수와의 interneurons<em&gt; 생체</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.

의 자동 분석<em&gt; C. 엘레</emCeleST 소프트웨어를 사용&gt; 수영 동작

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.

만성 수축 부상으로 쥐에 있는 자동화 된 걸음 걸이 분석

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 ...

Identification of Dopamine D1-Alpha Receptor Within Rodent Nucleus Accumbens by an Innovative RNA In Situ Detection Technology

In the central nervous system, the D1-alpha subtype receptor (Drd1&#945;) is the most abundant dopamine (DA) receptor, which plays a vital role in regulating neuronal growth and development. However, the mechanisms underlying Drd1&#945; receptor abnormalities mediating behavioral responses and modulating working memory function are still unclear. Using a novel RNA in situ hybridization assay, the current study identified dopamine Drd1&#945; receptor and tyrosine hydroxylase (TH) RNA expression from DA-related circuitry in the nucleus accumbens (NAc) area and substantia nigra region (SNR), respectively. Drd1&#945; expression in the NAc shows a &#34;discrete dot&#34; staining pattern. Clear sex differences in Drd1&#945; expression were observed. In contrast, TH shows a &#34;clustered&#34; staining pattern. Regarding TH expression, female rats displayed a higher signal expression per cell relative to male animals. The methods presented here provide a novel in situ hybridization technique for investigating changes in dopamine system dysfunction during the progression of central nervous system diseases.

Identification of Dopamine D1-Alpha Receptor Within Rodent Nucleus Accumbens by an Innovative RNA In Situ Detection Technology

Identification of dopamine D1-alpha receptor in the nucleus accumbens is critical for clarifying D1 receptor dysfunction during a central nervous system disease. We performed a novel RNA in situ hybridization assay to visualize single RNA molecules in a specific brain area.

탐지 기술 현장에서 혁신적인 RNA에 의해 설치류 핵 Accumbens에서 도파민 D1-알파 수용 체의 식별

In the central nervous system, the D1-alpha subtype receptor (Drd1&#945;) is the most abundant dopamine (DA) receptor, which plays a vital role in ...

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.

Neurodegeneration Ex Vivo 쥐 두뇌 분할 영역을 사용 하 여 기본 이벤트를 공부 하는 양자 택일 접근

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