Name: behavioral assessment of visual function via optomotor response and cognitive function via y-maze in diabetic rats
Uploaded: 2020-10-23T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 41 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Behavioral Assessment of Visual Function via Optomotor Response and Cognitive Function via Y-Maze in Diabetic Rats at JoVE.com

이 작품은 재향 군인 사무 재활 R&D 서비스 경력 개발 상 (CDA-1, RX002111)에 의해 지원되었다; CDA-2; RX002928) RSA 및 (CDA-2, RX002342) AJF 및 국립 보건 원 (NIH-NICHD F31 HD097918 에 DACT 및 NIH-NIEHS T32 ES012870 DACT) 및 NEI 코어 그랜트 P30EY00000600.

모든 절차는 애틀랜타 재향 군인 사무 기관 동물 관리 및 사용위원회에 의해 승인되었으며 실험실 동물의 치료 및 사용에 대한 국립 보건 원 가이드 (NIH 간행물, 8 판 , 업데이트 2011)에 부합했습니다.
1. 광차 반응 (OMR)
<ol><li>OMR 장치 설정(재료 표의 장치 및 소프트웨어에 대한 세부 정보)
	<ol>
<li>설치류에 적합한 크기의 플랫폼을 선택하십시오: 마우스, 쥐 또는 크고 손상된 쥐(그림 1A).</li>
		<li>옵션의 여러 탭과 OMR / 가상 드럼의 내부의 라이브 비디오 피드와 창에 열려야 OMR 소프트웨어를 엽니 다 (그림 1B). 플랫폼과 주변 환경이 보이면 필요에 따라 비디오 카메라를 확대 하거나 축소합니다.</li>
		<li>라이브 이미지의 왼쪽을 따라 아이콘을 기록합니다(그림 1C). 별표 아이콘과 회전 줄무늬 아이콘을 클릭하여 녹색 별표와 녹색 회전 줄무늬가 라이브 피드에서 사라지않도록 합니다.</li>
		<li>녹색 원과 두 개의 수직 선이 표시되도록 나침반 아이콘 을 클릭합니다. 녹색 원을 스트레칭하여 플랫폼의 검은 색 원과 완벽하게 정렬되어 OMR이 완벽하게 정렬되도록 합니다.</li>
		<li>테스트 중에 원을 볼 필요가 없으므로 나침반 아이콘 을 클릭합니다. 녹색 별표 아이콘 과 녹색 회전 줄무늬 아이콘을 클릭하여 다시 나타납니다. 녹색 줄무늬가 드럼의 줄무늬와 같은 방향으로 회전하여 연구원이 줄무늬의 방향을 알 수 있습니다.</li>
		<li>테스트 탭을 클릭합니다. 테스트 에서 심리 물리학 탭을 클릭합니다. 임계값 아래에서 주파수를 선택하여 공간 주파수를 측정합니다. 참고: OMR 소프트웨어는 계단 패러다임을 사용하여 SF(공간 주파수)를 자동으로 계산합니다. 대비는 100%로 유지됩니다.</li>
		<li>테스트 에서 사전 설정 탭을 클릭합니다. Mouse18 또는 Rat20의 기본 설정을 선택합니다.</li>
		<li>테스트 에서 블랭킹 탭을 클릭합니다. 마우스가 마우스를 마우스오른쪽 단추로 클릭할 때마다 드럼의 컴퓨터 화면에서 줄무늬를 일시 중지/블랭크하는 추적 상자의 공백을 확인합니다.</li>
		<li>테스트 결과가 표시되는 결과 탭을 클릭합니다.</li>
	</ol></li>
	<li>공간 주파수 평가
	<ol>
<li>12°/s의 속도로 챔버를 돌고 있는 수직 사인파 격자를 보여주는 4개의 컴퓨터 모니터로 구성된 가상 현실 챔버의 중앙에 설치류를 배치합니다(도 1D).</li>
		<li>챔버 상단에 위치한 비디오 카메라가 설치류의 동작을 컴퓨터 모니터에 실시간으로 투사합니다.</li>
		<li>격자가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 이동함에 따라 설치류의 머리에 의한 반사 작용의 존재 또는 부재를 찾습니다. 프로그램에 그림막대가 표시되는지 확인합니다.<ol>
<li>설치류의 머리가 격자와 같은 방향으로 이동하는 것을 지켜보십시오. 헤드 모션의 불규칙한 파열이 아닌 매끄러운 추격이 있을 때까지 기다렸다가 추적으로 계산하십시오.</li>
			<li>적절하게 예 또는 아니오를 클릭합니다. SF는 0.042 cyc/deg로 시작하여 각 예 및 아니오로 조정하여 더 쉽거나 더 어려워집니다(그림 1E). 예및 아니오의 우발적이거나 잘못된 클릭으로 테스트를 재설정해야 하는 경우 리셋을 클릭합니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>설치류를 테스트할 때 설치류의 머리 위에 별표를 배치해야 합니다. 참고: 이것은 두 가지 효과가 있습니다: 1) 올바른 공간 주파수를 유지합니다. 예를 들어, 별표가 어깨 사이에 위치하는 경우 공간 주파수가 낮아지고 막대를 쉽게 볼 수 있으므로 거짓으로 높은 점수를 받게 됩니다. 2) 머리 움직임이 약간 있는 설치류의 경우 별표는 머리가 실제로 움직이는지 여부를 쉽게 측정할 수 있게 합니다.</li>
		<li>설치류의 공간 주파수에 도달하면 시스템이 "완료"라고 말하는 것을 지켜보십시오. 예 및 아니오 단추를 더 이상 클릭할 수 없습니다.</li>
		<li>왼쪽 눈, 오른쪽 눈 및 결합된 눈의 공간 주파수를 표시하는 결과 탭을 클릭합니다. 참고: 때로는 결과가 뒤집히기 위해 소프트웨어가 설정되기도 합니다, 즉, 오른쪽 눈은 왼쪽 눈으로 보고되고 왼쪽 눈은 오른쪽 눈으로 보고됩니다. 이것은 녹내장 모형에 있는 단 1개의 눈 병변이 있던 설치류를 평가할 때 발견되었습니다.</li>
	</ol></li>
	<li>대비 감도 평가 참고: 콘트라스트 감도 테스트는 공간 주파수 테스트 후 설치류가 피로로 보이는 경우 같은 날 또는 다른 날에 공간 주파수 측정 단계 직후 또는 자체적으로 수행할 수 있습니다(대비 감도만 테스트하는 경우 1-2단계를 따르십시오).<ol>
<li>테스트 탭을 클릭한 다음 심리 물리학 탭에서 클릭합니다. 임계값 아래에서 대비(단일)를 선택하여 대비 민감도를 측정합니다.</li>
		<li>또한 계단 패러다임을 사용하여 콘트라스트 감도(CS) 곡선의 피크에서 SF 상수로 격자를 시작합니다. 이렇게 하려면 자극 탭을 클릭한 다음 Gratings 탭에서 클릭합니다. 공간 주파수 상자에서, 쥐에 대 한 0.064 유형 및 0.103 마우스에 대 한.</li>
		<li>100%에서 콘트라스트를 시작하고 공간 주파수 테스트 중에 볼 수 있는 것과 동일한 반사식 헤드 움직임을 찾습니다. 설치류가 자극에 응하여 반사헤드 움직임을 더 이상 하지 않을 때까지 테스트가 진행됨에 따라 대비가 저하됩니다(그림 1E).</li>
		<li>설치류가 더 이상 시각적 자극에 응답하지 않고 대비 감도 임계값에 도달하면 "완료"와 예 및 아니오 버튼을 더 이상 클릭할 수 없습니다. 왼쪽 눈, 오른쪽 눈 및 결합된 눈의 대비 감도가 나열되는 결과 탭을 클릭합니다.</li>
	</ol></li>
	<li>테스트 후 분석 수행
	<ol>
<li>두 눈이 비슷한 적자를 가질 것으로 예상되는 당뇨병 망막증 연구의 경우 분석을 위해 합산 점수 (오른쪽 눈과 왼쪽 눈의 평균)를 사용합니다. 눈에 차동 손상을 일으키는 모델(예: 폭발 부상 또는 녹내장)의 경우 왼쪽 및 오른쪽 눈 데이터를 분리하십시오.</li>
		<li>공간 주파수의 경우 원시 점수( 결과 탭의 데이터)를 사용하여 이러한 점수를 그룹별로 함께 분석하고 평균합니다(예: 당뇨병, 제어 등).</li>
		<li>대비 감도의 경우 원시 값을 사용하여 미켈슨 대비로 보고된 콘트라스트 감도를 화면 의 휘도의 이전 측정값과 계산합니다.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Y-미로
<ol><li>
테스트를 위한 설치류 준비
	<ol>
<li>테스트 전에 설치류를 30분 동안 방에 조정합니다. 참고 : 연구원은 조명이 켜져있는 방에 남아있을 수 있지만이 시간 동안 침묵해야합니다.</li>
		<li>Y-미로를 동물에게 안전한 살균 용액으로 청소하고 종이 타월로 모든 살균 용액을 닦아냅니다. 미로가 건조한지 확인합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Y-미로 실시
	<ol>
<li>Y-미로의 초기 암을 B로, 다른 2개의 팔을 A와 C로 레이블을 지정합니다(그림 2A). Y-미로의 중심 근처에 연구원(팔 B)과 가장 가까운 팔에 설치류 1개를 놓습니다. 설치류가 배치되면 타이머( 재료 표의 미로 및 타이머에 대한 세부 정보)를 시작합니다.<ol>
<li>각 설치류가 8분 동안 Y-미로를 탐험할 수 있도록 허용합니다. 이 시간 동안 녹음을 가지고 어떤 관찰을 기록합니다. 미로에서 몇 미터 떨어진 곳에 앉아 시야에 보관하고 소음을 피하십시오.</li>
			<li>시작 위치를 A로 기록하고 설치류가 새 팔에 들어갈 때마다 설치류의 새 위치를 기록합니다(그림 2B). 설치류의 네 개의 팔다리가 모두 팔 중 하나에 있는 것으로 항목을 정의합니다.</li>
			<li>설치류가 미로의 한 팔에 숨기고 고정된 상태로 유지되는 것을 지켜보십시오. 설치류가 60s 이상 같은 장소에 남아 있고 탐색적 행동을 보이지 않는 경우 설치류를 Y-미로의 중심으로 이동하고 재판을 계속합니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>각 설치류 후, 어떤 배설물제거하고 살균 용액으로 미로를 청소합니다.<ol>
<li>모든 살균 용액이 종이 타월로 닦아내고 미로에 다음 설치류를 놓기 전에 미로가 완전히 건조되었는지 확인하십시오.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>
자발적인 교대 및 탐색 동작 계산
	<ol>
<li>8분 동안 이루어진 총 항목 수로 탐색 동작을 계산합니다.</li>
		<li>자발적인 교대로 측정된 공간 인식을 계산합니다. 성공적인 교대체 수/(총 출품작 수 - 2)<ol>
<li>설치류가 세 개의 서로 다른 위치로 순차적으로 이동함에 따라 성공적인 교대를 정의합니다(예: ABC, CAB, BCA 등). 각 성공적인 교대조(그림 2B)에 유의하십시오.</li>
			<li>움직임이 ACABCABABCABC로 기록된 경우 자발적인 교대조를 계산할 때 두 개의 초기 시작 위치를 무시합니다(분모에 11개의 움직임이 있음). 정확한 움직임 의 수를 계산합니다 (정확한 움직임 = 8). 8/(13 - 2) = 72.7%로 백분율 정확도를 계산합니다.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>. International Diabetes Federation Diabetes Atlas, 9th edn Available from: <a target="_blank" href="https://diabetesatlas.org/upload/resources/material/20200302_133351_IDFATLAfinal-web.pdf">https://diabetesatlas.org/upload/resources/material/20200302_133351_IDFATLAfinal-web.pdf</a> (2019)</li><li>Wang, W., Lo, A. C. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diabetic+retinopathy:+pathophysiology+and+treatments.">Diabetic retinopathy: pathophysiology and treatments.</a> International Journal of Molecular Sciences. 19 (6), (2018).</li><li>Akpek, E. K., Smith, R. 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F., L&#246;wel, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vision+and+visual+plasticity+in+ageing+mice.">Vision and visual plasticity in ageing mice.</a> Restorative Neurology and Neuroscience. 30, 161-178 (2012).</li><li>Leinonen, H., Tanila, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vision+in+laboratory+rodents-tools+to+measure+it+and+implications+for+behavioral+research.">Vision in laboratory rodents-tools to measure it and implications for behavioral research.</a> Behavioral Brain Research. 352, 172-182 (2018).</li><li>Spielmann, M., Schr&#246;ger, E., Kotz, S. A., Pechmann, T., Bendixen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+a+staircase+procedure+for+the+objective+measurement+of+auditory+stream+integration+and+segregation+thresholds.">Using a staircase procedure for the objective measurement of auditory stream integration and segregation thresholds.</a> Frontiers in Psychology. 4, 534 (2013).</li><li>Shi, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+optomotor+response-based+visual+function+assessment+in+mice.">Optimization of optomotor response-based visual function assessment in mice.</a> Scientific Reports. 8 (1), 9708 (2018).</li><li>You, M., Yamane, T., Tomita, H., Sugano, E., Akashi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+rat+head+gaze+determination+system+based+on+optomotor+responses.">A novel rat head gaze determination system based on optomotor responses.</a> PLoS One. 12 (4), 0176633 (2017).</li><li>Whyte, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reward-related+expectations+trigger+dendritic+spine+plasticity+in+the+mouse+ventrolateral+orbitofrontal+cortex.">Reward-related expectations trigger dendritic spine plasticity in the mouse ventrolateral orbitofrontal cortex.</a> The Journal of Neuroscience. 39 (23), 4595-4605 (2019).</li></ol>

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OMR과 Y-미로는 시간이 지남에 따라 설치류의 시각 기능 및 인지 기능 적자에 대한 비침습적 평가를 허용합니다. 이 프로토콜에서 OMR과 Y-미로는 당뇨병의 설치류 모델에서 시각 및 인지 적자를 추적하는 것으로 입증되었습니다.
프로토콜의 중요한 단계
The OMR
시각 기능을 평가하기 위해 OMR을 수행할 때 고려해야 할 몇 가?...

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The author list was updated from:
Kaavya Gudapati*1,2, Anayesha Singh*1,3, Danielle Clarkson-Townsend1,4, Andrew J. Feola1,2, Rachael S. Allen1,2 
1Center for Visual and Neurocognitive Rehabilitation, Atlanta VA Medical Center, 
2Department of Biomedical Engineering, Georgia Institute of Technology, 
3Department of Neuroscience, Emory University, 
4Gangarosa Department of Environmental Health, Emory University 
* These authors contributed equally
to:
Kaavya Gudapati*1,2, Anayesha Singh*1,3, Danielle Clarkson-Townsend1,4, Stephen Q. Phillips1, Amber Douglass1, Andrew J. Feola1,2, Rachael S. Allen1,2 
1Center for Visual and Neurocognitive Rehabilitation, Atlanta VA Medical Center, 
2Department of Biomedical Engineering, Georgia Institute of Technology, 
3Department of Neuroscience, Emory University, 
4Gangarosa Department of Environmental Health, Emory University 
* These authors contributed equally

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/t/61806">Behavioral Assessment of Visual Function via Optomotor Response and Cognitive Function via Y-Maze in Diabetic Rats</a>. The author list was updated.

Erratum: Behavioral Assessment of Visual Function via Optomotor Response and Cognitive Function via Y-Maze in Diabetic Rats

4억 6,300만 명 이상이 당뇨병환자로 살고 있어 세계 최대의 질병 전염병 1중 하나입니다. 당뇨병에서 발생하는 심각한 합병증 중 하나는 당뇨병 성 망막증 (DR), 노동 연령 미국 성인을위한 실명의 주요 원인2. 향후 30년 동안 DR의 위험에 처한 인구의 비율은 두 배로 증가할 것으로 예상되므로 DR 개발을 예방하고 완화하기 위해 초기 단계에서 DR을 진단하는 새로운 방법을 찾는 것이 중요합니다3. DR은 전통적으로 혈관 질환으로 생각되었다4,5,6. 그러나, 지금 혈관 병리학 앞에 망막에 있는 신경 기능 장애 및 세포멸증의 기록으로, DR는 신경 및 혈관 분대4,5,6,7,8,9가 있기 위하여 정의됩니다. DR을 진단하는 한 가지 방법은 망막에 있는 신경 이상을 검토하는 것입니다, 다른 신경 조직 보다는 당뇨병에서 산화 긴장 및 신진 대사 긴장에 더 취약할 지도 모르다 조직10.
인지 기능 및 운동 기능의 감소는 또한 당뇨병과 함께 발생하고 수시로 망막 변경과 상관됩니다. 타입 II 당뇨병을 가진 더 오래된 개별은 더 나쁜 기준선 인지 성과를 묘사하고 통제 참가자보다는 더 악화된 인지 쇠퇴를 보여줍니다11. 추가적으로, 망막은 중앙 신경계의 연장으로 설치되고 병리는 망막12에서 명시할 수 있습니다. 임상적으로, 망막과 두뇌 사이 관계는 알츠하이머병과 그밖 질병의 맥락에서 공부되었습니다 그러나 당뇨병으로 일반적으로 탐구되지 않습니다12,13,14,15,16. 당뇨병의 진행 도중 두뇌및 망막에 있는 변경은 STZ 쥐 (독소, 연쇄상 조토신 또는 STZ가 췌장 베타 세포를 손상하기 위하여 이용되는 타입-I 당뇨병의 모형) 및 고토-Kakizaki 쥐 (동물이 고혈당증을 개발하는 타입 II 당뇨병의 polygenic 모형)를 포함하여 동물 모형을 사용하여 탐구될 수 있습니다. 이 프로토콜에서는, 당뇨병 설치류에 있는 인식 및 시각 변경을 평가하기 위하여 Y-미로 및 광전사 반응에 대한 설명이 각각 제공됩니다, 제공됩니다. 광운동 반응(OMR)은 각 eye17의 시각적 임계값을 측정하기 위해 특징적인 반사식 헤드 트래킹 움직임을 모니터링하여 공간 주파수(시각 시력과 유사)와 콘트라스트 감도를 평가합니다. 공간 주파수는 막대의 두께 또는 미세성을 나타내며, 대비 감도는 막대와 배경 사이에 얼마나 많은 대비가 있는지를 나타냅니다(그림 1E). 한편, Y-미로는 미로의 팔을 통해 자발적인 교대와 항목을 통해 관찰되는 단기 공간 기억과 탐사 기능을 테스트합니다.
두 테스트 모두 깨어 있는 비 마취 동물에서 수행 될 수 있으며 동물의 타고난 반응을 활용하는 이점이 있어 훈련이 필요하지 않습니다. 둘 다 상대적으로 민감하다는 점에서 설치류에서 당뇨병의 진행 초기에 적자를 감지하는 데 사용할 수 있으며, 다른 시각, 망막 또는 행동 테스트와 상관 관계가있는 결과를 생성한다는 점에서 신뢰할 수 있습니다. 또한, OMR 및 Y-미로를 전기 전세노그램 및 광학 일관성 단층 촬영 검사와 같은 테스트와 함께 사용하면 질병 모델에서 망막, 구조적 및 인지 변화가 서로 에 비해 발달할 때에 대한 정보를 제공할 수 있다. 이 조사는 당뇨병 때문에 생기는 신경 변성 을 확인하는 에 유용할 수 있었습니다. 궁극적으로, 이것은 효과적으로 진행의 초기 단계에서 DR을 식별하는 새로운 진단 방법으로 이어질 수 있습니다.
이 프로토콜을 개발하는 데 사용되는 OMR 및 Y-미로 시스템은 재료 표에 설명되어 있습니다. OMR에 대한 이전 연구, Prusky 외.18에 의해, 그리고 Y-미로, 모리스 등 al.19에 의해, 이 프로토콜을 개발하는 출발점으로 사용되었다.

<table><tbody><tr><td>OptoMotry HD</td><td>CerebralMechanics Inc.</td><td></td><td>OMR apparatus &amp;amp; software</td></tr><tr><td>Timer</td><td>Thomas Scientific</td><td>810029AR</td><td></td></tr><tr><td>Y-Maze apparatus</td><td>San Diego Instruments</td><td>7001-043</td><td>Available specifically for rats</td></tr></tbody></table>

behavioral assessment of visual function via optomotor response and cognitive function via y-maze in diabetic rats

광차 반응과 Y-미로는 각각 시각 및 인지 기능을 평가하는 데 유용한 행동 테스트입니다. 광두운동 반응은 당뇨 망막증을 포함한 다수의 망막 질환 모델에서 시간이 지남에 따라 공간 주파수(SF) 및 콘트라스트 감도(CS) 임계값의 변화를 추적하는 귀중한 도구입니다. 유사하게, Y-미로는 중추 신경계에 영향을 미치는 여러 질병 모델에서 공간 인식(자발적인 교대로 측정된 대로) 및 탐사 행동(여러 항목으로 측정된 대로)을 모니터링하는 데 사용될 수 있다. 광차 반응과 Y-미로의 장점은 감도, 테스트 속도, 타고난 응답의 사용 (훈련이 필요하지 않음), 깨어있는 (non-마취) 동물에서 수행 할 수있는 능력을 포함한다. 여기서, 프로토콜은 타입-I 및 타입 II 당뇨병의 모형에 도시된 그들의 사용의 optomotor 반응 그리고 Y-미로 및 예 둘 다에 기술됩니다. 방법에는 설치류 및 장비의 준비, 광전차 반응 및 Y-미로의 성능 및 테스트 후 데이터 분석이 포함됩니다.

OMR은 설치류로부터 공간 주파수 및 대비 감도 임계값을 얻을 수 있는 경우 성공한 것으로 간주됩니다. 여기서, 공간 주파수를 평가하기 위하여 OMR의 사용은 순진한 통제 브라운 노르웨이와 긴 에반스 쥐, 둘 다 젊은 (3-6 달) 및 나이 (9-12 달)에 도시됩니다. 갈색-노르웨이 쥐는 일반적으로 긴 에반스 쥐 보다 더 높은 기준선 공간 주파수를 보여줍니다. 또한, 공간 주파수에 대한 노화 효과는 긴 에반?...

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Behavioral Assessment of Visual Function via Optomotor Response and Cognitive Function via Y-Maze in Diabetic Rats

당뇨병의 결과로 눈과 두뇌 둘 다에 있는 신경 변성은 설치류에 행해진 행동 시험을 통해 관찰될 수 있습니다. Y-미로, 공간 인식의 측정, 및 광운동 반응, 시각 기능의 측정, 둘 다 잠재적인 진단 및 치료에 대 한 통찰력을 제공.

당뇨병 쥐의 Y-미로를 통한 광운동 반응 및 인지 기능을 통한 시각 기능의 행동 평가

The optomotor response and the Y-maze are behavioral tests useful for assessing visual and cognitive function, respectively. The optomotor response is a ...

behavioral-assessment-visual-function-via-optomotor-response

Research

JoVE Journal

Behavior

5.6K 조회수.  Atlanta VA Medical Center. 당뇨병의 결과로 눈과 두뇌 둘 다에 있는 신경 변성은 설치류에 행해진 행동 시험을 통해 관찰될 수 있습니다. Y-미로, 공간 인식의 측정, 및 광운동 반응, 시각 기능의 측정, 둘 다 잠재적인 진단 및 치료에 대 한 통찰력을 제공.

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A Laser-induced Mouse Model of Chronic Ocular Hypertension to Characterize Visual Defects

Glaucoma, frequently associated with elevated intraocular pressure (IOP), is one of the leading causes of blindness. We sought to establish a mouse model of ocular hypertension to mimic human high-tension glaucoma. Here laser illumination is applied to the corneal limbus to photocoagulate the aqueous outflow, inducing angle closure. The changes of IOP are monitored using a rebound tonometer before and after the laser treatment. An optomotor behavioral test is used to measure corresponding changes in visual capacity. The representative result from one mouse which developed sustained IOP elevation after laser illumination is shown. A decreased visual acuity and contrast sensitivity is observed in this ocular hypertensive mouse. Together, our study introduces a valuable model system to investigate neuronal degeneration and the underlying molecular mechanisms in glaucomatous mice.

Chronic ocular hypertension is induced using laser photocoagulation of the trabecular meshwork in mouse eyes. The intraocular pressure (IOP) is elevated for several months after laser treatment. The decrease of visual acuity and contrast sensitivity of experimental animals are monitored using the optomotor test.

비주얼 결함의 특성을 만성 안구 고혈압의 레이저 유도 마우스 모델

Glaucoma, frequently associated with elevated intraocular pressure (IOP), is one of the leading causes of blindness. We sought to establish a mouse model ...

연구

의학

An Ultrasonic Tool for Nerve Conduction Block in Diabetic Rat Models

Nerve conduction block with a high intensity-focused ultrasound (HIFU) transducer has been performed in normal and diabetic animal models recently. HIFU can reversibly block the conduction of peripheral nerves without damaging the nerves while using an appropriate ultrasonic parameter. Temporary and partial block of the action potentials of nerves shows that HIFU has the potential to be a useful clinical treatment for pain relief. This work demonstrates the procedures for suppressing the action potentials of neuropathic nerves in diabetic rats in vivo using an HIFU transducer. The first step is to generate adult male diabetic neuropathic rats by streptozotocin (STZ) injection. The second step is to evaluate the peripheral diabetic neuropathy in STZ-induced diabetic rats by an electronic von Frey probe and a hot plate. The final step is to record in vivo extracellular action potentials of the nerve exposed to HIFU sonication. The method showed here may benefit the study of ultrasound analgesic applications.

This work presents the methodology of applying high intensity-focused ultrasound to block the action potentials of diabetic neuropathic nerves.

당뇨병 쥐 모델에서 신경 전도 대 한 초음파 도구 차단

Nerve conduction block with a high intensity-focused ultrasound (HIFU) transducer has been performed in normal and diabetic animal models recently. HIFU ...

생체공학

In vivo Structural Assessments of Ocular Disease in Rodent Models using Optical Coherence Tomography

Spectral-domain optical coherence tomography (SD-OCT) is useful for visualizing retinal and ocular structures in vivo. In research, SD-OCT is a valuable tool to evaluate and characterize changes in a variety of retinal and ocular disease and injury models. In light induced retinal degeneration models, SD-OCT can be used to track thinning of the photoreceptor layer over time. In glaucoma models, SD-OCT can be used to monitor decreased retinal nerve fiber layer and total retinal thickness and to observe optic nerve cupping after inducing ocular hypertension. In diabetic rodents, SD-OCT has helped researchers observe decreased total retinal thickness as well as decreased thickness of specific retinal layers, particularly the retinal nerve fiber layer with disease progression. In mouse models of myopia, SD-OCT can be used to evaluate axial parameters, such as axial length changes. Advantages of SD-OCT include in vivo imaging of ocular structures, the ability to quantitatively track changes in ocular dimensions over time, and its rapid scanning speed and high resolution. Here, we detail the methods of SD-OCT and show examples of its use in our laboratory in models of retinal degeneration, glaucoma, diabetic retinopathy, and myopia. Methods include anesthesia, SD-OCT imaging, and processing of the images for thickness measurements.

Here, we describe the use of spectral-domain optical coherence tomography (SD-OCT) to visualize retinal and ocular structures in vivo in models of retinal degeneration, glaucoma, diabetic retinopathy, and myopia.

광학 간섭 단층 촬영을 사용한 설치류 모델에서 안구 질환의 생체 내 구조 평가

Spectral-domain optical coherence tomography (SD-OCT) is useful for visualizing retinal and ocular structures in vivo. In research, SD-OCT is a valuable ...

Using Retinal Imaging to Study Dementia

The retina offers a unique &#8220;window&#8221; to study pathophysiological processes of dementia in the brain, as it is an extension of the central nervous system (CNS) and shares prominent similarities with the brain in terms of embryological origin, anatomical features and physiological properties.&#160; The vascular and neuronal structure in the retina can now be visualized easily and non-invasively using retinal imaging techniques, including fundus photography and optical coherence tomography (OCT), and quantified semi-automatically using computer-assisted analysis programs. Studying the associations between vascular and neuronal changes in the retina and dementia could improve our understanding of dementia and, potentially, aid in diagnosis and risk assessment.&#160; This protocol aims to describe a method of quantifying and analyzing retinal vasculature and neuronal structure, which are potentially associated with dementia. This protocol also provides examples of retinal changes in subjects with dementia, and discusses technical issues and current limitations of retinal imaging.

The retina shares prominent similarities with the brain and thus represents a unique window to study vasculature and neuronal structure in the brain non-invasively. This protocol describes a method to study dementia using retinal imaging techniques. This method can potentially aid in diagnosis and risk assessment of dementia.

망막 화상 진 찰을 사용 하 여 치 매 공부 하기

The retina offers a unique &#8220;window&#8221; to study pathophysiological processes of dementia in the brain, as it is an extension of the central ...

Using Optical Coherence Tomography and Optokinetic Response As Structural and Functional Visual System Readouts in Mice and Rats

Optical coherence tomography (OCT) is a fast, non-invasive, interferometric technique allowing high-resolution retinal imaging. It is an ideal tool for the investigation of processes of neurodegeneration, neuroprotection and neuro-repair involving the visual system, as these often correlate well with retinal changes. As a functional readout, visually evoked compensatory eye and head movements are commonly used in experimental models involving the visual function. Combining both techniques allows a quantitative in vivo investigation of structure and function, which can be used to investigate the pathological conditions or to evaluate the potential of novel therapeutics. A great benefit of the presented techniques is the possibility to perform longitudinal analyses allowing the investigation of dynamic processes, reducing variability and cuts down the number of animals needed for the experiments. The protocol described aims to provide a manual for acquisition and analysis of high quality retinal scans of mice and rats using a low cost customized holder with an option to deliver inhalational anesthesia. Additionally, the proposed guide is intended as an instructional manual for researchers using optokinetic response (OKR) analysis in rodents, which can be adapted to their specific needs and interests.

A detailed protocol for the assessment of structural and visual readouts in rodents by optical coherence tomography and optokinetic response is presented. The results provide valuable insights for ophthalmologic as well as neurologic research.

쥐와 쥐에 구조와 기능적 시각 시스템 판독으로 광학 일관성 단층 촬영 및 Optokinetic 응답을 사용 하 여

Optical coherence tomography (OCT) is a fast, non-invasive, interferometric technique allowing high-resolution retinal imaging. It is an ideal tool for ...

신경과학

Alternate Immersion in Glucose to Produce Prolonged Hyperglycemia in Zebrafish

Zebrafish (Danio rerio) are an excellent model to investigate the effects of chronic hyperglycemia, a hallmark of Type II Diabetes Mellitus (T2DM). This alternate immersion protocol is a noninvasive, step-wise method of inducing hyperglycemia for up to eight weeks. Adult zebrafish are alternately exposed to sugar (glucose) and water for 24 hours each. The zebrafish begin treatment in a 1% glucose solution for 2 weeks, then a 2% solution for 2 weeks, and finally a 3% solution for the remaining 4 weeks. Compared to water-treated (stress) and mannitol-treated (osmotic) controls, glucose-treated zebrafish have significantly higher blood sugar levels. The glucose-treated zebrafish show blood sugar levels of 3-times that of controls, suggesting that after both four and eight weeks hyperglycemia can be achieved. Sustained hyperglycemia was associated with increased Glial Fibrillary Acidic Protein (GFAP) and increased nuclear factor Kappa B (NF-kB)&#160;levels in retina and decreased physiological responses, as well as cognitive deficits suggesting this protocol can be used to model disease complications.

This protocol noninvasively induces hyperglycemia in zebrafish for up to 8 weeks. Using this protocol, an in-depth study of the adverse effects of hyperglycemia can be made.

제브라피시에서 장기간 고혈당증을 생산하는 포도당에 대체 침수

Zebrafish (Danio rerio) are an excellent model to investigate the effects of chronic hyperglycemia, a hallmark of Type II Diabetes Mellitus (T2DM). This ...

A New Optokinetic Testing Method to Measure Rat Vision

Optokinetic nystagmus (OKN) is a reflexive eye movement initiated by the motion of visual stimuli in the field of vision. The head-tracking movement associated with OKN is commonly used as a measure of visual function in rodents. To record OKN responses in normal and experimental rats, a simple and inexpensive apparatus has been developed. This setup uses two tablet screens to display the OKN visual stimulus consisting of high contrast black and white stripes generated using the OKN Stripes Visualization Web Application, a freely available software. The rat is placed inside a clear Plexiglass holder that limits&#160;movement so that the&#160;rat&#39;s head continuously faces the OKN display screen. The position of the rat holder can be changed to adjust the distance between the rat and the display screen. A micro-camera positioned above the rat holder is used to record the rat&#39;s visual activities. These recordings can be used for quantitative assessments. Based on the presence or absence of clear head-tracking, the OKN responses at different spatial frequencies can be determined. The collected data demonstrates a novel technique for reliable measurement of visual acuity in normal and retinal degenerate rats.

<meta charset="utf8"></head><body>쥐의 시력을 측정하기 위한 새로운 광학 검사 방법

The Optokinetic Nystagmus (OKN) behavioral testing method is used for the assessment of visual acuity in rodents. Here a simple method is demonstrated that can be easily set up in research laboratories for a reliable assessment of visual function in both normal and experimental rats.

쥐의 시력을 측정하기 위한 새로운 광학 검사 방법

Optokinetic nystagmus (OKN) is a reflexive eye movement initiated by the motion of visual stimuli in the field of vision. The head-tracking movement ...

Retinal Pathophysiological Evaluation in a Rat Model

A posterior segment eye disease like diabetic retinopathy alters the physiology of the retina. Diabetic retinopathy is characterized by a retinal detachment, breakdown of the blood-retinal barrier (BRB), and retinal angiogenesis. An in vivo rat model is a valuable experimental tool to examine the changes in the structure and function of the retina. We propose three different experimental techniques in the rat model to identify morphological changes of retinal cells, retinal vasculature, and compromised BRB. Retinal histology is used to study the morphology of various retinal cells. Also, quantitative measurement is performed by retinal cell count and thickness measurement of different retinal layers. A BRB breakdown assay is used to determine the leakage of extraocular proteins from the plasma to vitreous tissue due to the breakdown of BRB. Fluorescence angiography is used to study angiogenesis and leakage of blood vessels by visualizing retinal vasculature using FITC-dextran dye.

Diabetic retinopathy is one of the leading causes of blindness. Histology, blood-retinal barrier breakdown assay, and fluorescence angiography are valuable techniques to understand the pathophysiology of the retina, which could further enhance the efficient drug screening against diabetic retinopathy.

쥐 모델에서의 망막 병리생리학적 평가

A posterior segment eye disease like diabetic retinopathy alters the physiology of the retina. Diabetic retinopathy is characterized by a retinal ...

당뇨병성 망막병증 발병기전 연구를 위한 새로운 망막 보호 분석

An Assay to Detect Protection of the Retinal Vasculature from Diabetes-Related Death in Mice

Diabetic retinopathy (DR) is a complex and progressive ocular disease characterized by two distinct phases in its pathogenesis. The first phase involves the loss of protection from diabetes-induced damage to the retina, while the second phase centers on the accumulation of this damage. Traditional assays primarily focus on evaluating capillary degeneration, which is indicative of the severity of damage, essentially addressing the second phase of DR. However, they only indirectly provide insights into whether the protective mechanisms of the retinal vasculature have been compromised. To address this limitation, a novel approach was developed to directly assess the retina's protective mechanisms - specifically, its resilience against diabetes-induced insults like oxidative stress and cytokines. This protection assay, although initially designed for diabetic retinopathy, holds the potential for broader applications in both physiological and pathological contexts. In summary, understanding the pathogenesis of diabetic retinopathy involves recognizing the dual phases of protection loss and damage accumulation, with this innovative protection assay offering a valuable tool for research and potentially extending to other medical conditions.

저자 스포트라이트: 망막 혈관 회복력과 질병 진행의 이해

A protection assay was developed to monitor the retinal vasculature's resilience to death from diabetes/diabetic retinopathy-related insults such as oxidative stress and cytokines.

마우스의 당뇨병 관련 사망으로부터 망막 혈관 보호를 감지하기 위한 분석

Diabetic retinopathy (DR) is a complex and progressive ocular disease characterized by two distinct phases in its pathogenesis. The first phase involves ...

당뇨병 쥐의 Y-미로를 통한 광운동 반응 및 인지 기능을 통한 시각 기능의 행동 평가

요약

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쥐와 쥐에 구조와 기능적 시각 시스템 판독으로 광학 일관성 단층 촬영 및 Optokinetic 응답을 사용 하 여

제브라피시에서 장기간 고혈당증을 생산하는 포도당에 대체 침수

쥐의 시력을 측정하기 위한 새로운 광학 검사 방법

쥐의 시력을 측정하기 위한 새로운 광학 검사 방법

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