Name: the optokinetic response as a quantitative measure of visual acuity in zebrafish
Uploaded: 2013-10-09T22:00:00.000+00:00
Duration: 4 min 56 s
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Financiamento concedido pela Universidade Ocidental de Ciências da Saúde Faculdade de Optometria para DJC. Um agradecimento especial a Irisa Tam para design gráfico.

Todos pecuária e experimentos devem ser aprovadas e conduzidos de acordo com as diretrizes estabelecidas pelo Comitê da respectiva instituição ou outros requisitos legais Institutional Animal Care e Use. 1. Cuidados Zebrafish <ol><li> Manter a peixe-zebra, sob condições padrão a 28,5 ° C num ciclo de 10 horas de luz-escuro de 14 h 16. </li><li> Mantenha adulto zebrafish a uma densidade de cerca de 3 tanque de peixes / L. </li></ol> 2. Resposta optocinético (OKR) <ol><li> Construir o dispositivo de gravação OKR personalizado usando um aumento de 14,5 cm de diâmetro tambor rotativo, um microscópio estéreo com configurações de intensidade de luz ajustáveis ​​(300-8,000 Lux) e um computador (Figura 1a). <ol><li> Anexar uma câmera para o microscópio que irá proporcionar uma transmissão ao vivo para um monitor ao lado e permitir a captação e gravação de imagens. </li><li> Controlar o tambor rotativo utilizando um microcontrolador ligado a um computador que irá acomodarData várias selecções de velocidade e direção. </li></ol></li><li> Anestesiar os peixes em 0,016% tricaina por 2-3 min e, em seguida, coloque o peixe em uma pequena plataforma com os olhos e guelras suspensos sobre a borda. </li><li> Coloque uma esponja fina / toalha sobre o corpo do peixe e pin 2-3 pedaços de espuma, em forma de acomodar o peixe, o peixe mais para mantê-lo imobilizado. A limitação do movimento da cauda do peixe foi encontrado para ser um aspecto crucial para a imobilização sem causar danos aos peixes, e foi melhor conseguido utilizando uma peça plana de espuma. (Figura 1b) </li><li> Posicionar o peixe dentro de um tanque cheio de água, cilíndrica, que se encaixa no interior do tambor rotativo do dispositivo de gravação OKR. Use imans na plataforma para posicionar o peixe na posição vertical, com os olhos cerca de 7,3 cm da borda do tambor. O peixe deve reavivar da anestesia dentro de alguns minutos - a respiração normal será retomado e movimentos oculares aleatórios devem ser observadas. </li><li> Coloque um baixoe grade de 0,07 ciclos por grau (cpg) no tambor rotativo e envolver os controles de computador para começar a rotação e captura de vídeo (uma velocidade de 12 rpm foi utilizada para este papel, mas velocidades de 8-16 rpm deve dar resultados semelhantes). </li><li> Uma vez que um OKR inicial é provocada pela base ralar, pausar a rotação brevemente, e substituir a grade com uma grade menor (maior freqüência espacial). </li><li> Repita esse processo até que um OKR já não pode ser atingida. Teste novamente com o menor grade que causou uma OKR seguir uma abordagem modificada escada e, em seguida, repetir usando a grade que falhou para extrair uma resposta para verificar a perda da OKR. Este processo pode ser repetido para verificar uma verdadeira resposta à menor grade detectável se a grade definitiva mudado em relação ao primeiro evento de extinção. </li><li> Obter medidas de acuidade monocular, colocando uma prótese de plástico preto sobre as faixas adjacentes ao olho oposto. Repita o procedimento acima (passos 2,6-2,7). </li><li>Obter a acuidade do olho oposto ao reposicionar a prótese e repetindo a 2,6-2,7 passos novamente. </li><li> Note-se a distância de cada olho é das listras durante o procedimento de teste usando a faixa de medição de referência sob o tanque de peixes, de modo que as medidas de acuidade precisas podem ser calculadas nos passos seguintes. </li></ol> 3. Calculando Visual Acuity <ol><li> Obter a acuidade visual através do cálculo do CPD: <img alt="Equação 1" fo:content-width="0.7in" src="/files/ftp_upload/50832/50832eq1.jpg" width="70px" /> onde a é a distância a partir do centro da lente, para a grade, e h é o comprimento de um ciclo da menor grelha na qual OKR foi observado (Figura 1c). </li><li> Por medidas de acuidade visual combinadas, a média de um valor, tanto do olho esquerdo e direito é usado. </li></ol>

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	<li>Brockerhoff, S. E., 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=A+behavioral+screen+for+isolating+zebrafish+mutants+with+visual+system+defects.">A behavioral screen for isolating zebrafish mutants with visual system defects.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 92, 10545-10549 (1995).</li><li>Neuhauss, S. 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=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>Schumann, W. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+objective+determination+of+visual+acuity+on+the+basis+of+the+optokinetic+nystagmus.">The objective determination of visual acuity on the basis of the optokinetic nystagmus.</a> Am. J. Optom. Arch. Am. Acad. Optom. 29, 575-583 (1952).</li><li>Gorman, J. J., Cogan, D. G., Gellis, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+apparatus+for+grading+the+visual+acuity+of+infants+on+the+basis+of+opticokinetic+nystagmus.">An apparatus for grading the visual acuity of infants on the basis of opticokinetic nystagmus.</a> Pediatrics. 19, 1088-1092 (1957).</li><li>Fulton, A. B., Manning, K. A., Dobson, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+behavioral+method+for+efficient+screening+of+visual+acuity+in+young+infants.+II.+Clinical+application.">A behavioral method for efficient screening of visual acuity in young infants. II. Clinical application.</a> Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 17, 1151-1157 (1978).</li><li>Huizinga, E., Van Der Meulen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vestibular+rotatory+and+optokinetic+reactions+in+the+pigeon.">Vestibular rotatory and optokinetic reactions in the pigeon.</a> Ann. Otol. Rhinol. Laryngol. 60, 927-947 (1951).</li><li>Tappeiner, C. <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+and+Contrast+Sensitivity+of+Adult+Zebrafish.">Visual Acuity and Contrast Sensitivity of Adult Zebrafish.</a> Front. Zool. 9, 10 (2012).</li><li>Mueller, K. P., Schnaedelbach, O. D., Russig, H. D., Neuhauss, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=VisioTracker,+an+innovative+automated+approach+to+oculomotor+analysis.">VisioTracker, an innovative automated approach to oculomotor analysis.</a> J. Vis. Exp. (56), e3556 (2011).</li><li>Zou, S. Q., 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=Using+the+optokinetic+response+to+study+visual+function+of+zebrafish.">Using the optokinetic response to study visual function of zebrafish.</a> J. Vis. Exp. (36), e1742 (2010).</li><li>Mueller, K. P., Neuhauss, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+measurements+of+the+optokinetic+response+in+adult+fish.">Quantitative measurements of the optokinetic response in adult fish.</a> J. Neurosci. Methods. 186, 29-34 (2010).</li><li>Li, L., Dowling, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+dominant+form+of+inherited+retinal+degeneration+caused+by+a+non-photoreceptor+cell-specific+mutation.">A dominant form of inherited retinal degeneration caused by a non-photoreceptor cell-specific mutation.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94, 11645-11650 (1997).</li><li>Ren, J. Q., McCarthy, W. R., Zhang, H., Adolph, A. R., Li, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral+visual+responses+of+wild-type+and+hypopigmented+zebrafish.">Behavioral visual responses of wild-type and hypopigmented zebrafish.</a> Vision Res. 42, 293-299 (2002).</li><li>Maaswinkel, H., Mason, B., Li, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ENU-induced+late-onset+night+blindness+associated+with+rod+photoreceptor+cell+degeneration+in+zebrafish.">ENU-induced late-onset night blindness associated with rod photoreceptor cell degeneration in zebrafish.</a> Mech. Ageing Dev. 124, 1065-1071 (2003).</li><li>Stujenske, J. M., Dowling, J. E., Emran, 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+bugeye+mutant+zebrafish+exhibits+visual+deficits+that+arise+with+the+onset+of+an+enlarged+eye+phenotype.">The bugeye mutant zebrafish exhibits visual deficits that arise with the onset of an enlarged eye phenotype.</a> Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 52, 4200-4207 (2011).</li><li>Veth, K. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mutations+in+zebrafish+lrp2+result+in+adult-onset+ocular+pathogenesis+that+models+myopia+and+other+risk+factors+for+glaucoma.">Mutations in zebrafish lrp2 result in adult-onset ocular pathogenesis that models myopia and other risk factors for glaucoma.</a> PLoS Genet. 7, e1001310 (2011).</li><li>Westerfield, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> THE ZEBRAFISH BOOK, A guide for the laboratory use of zebrafish (Danio rerio). , (2007).</li><li>Cagenello, R., Arditi, A., Halpern, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Binocular+enhancement+of+visual+acuity.">Binocular enhancement of visual acuity.</a> J. Opt. Soc. Am. A Opt. Image Sci. Vis. 10, 1841-1848 (1993).</li><li>Brockerhoff, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+the+optokinetic+response+of+zebrafish+larvae.">Measuring the optokinetic response of zebrafish larvae.</a> Nat. Protoc. 1, 2448-2451 (2006).</li><li>Hodel, C., Neuhauss, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computer-based+analysis+of+the+optokinetic+response+in+zebrafish+larvae.">Computer-based analysis of the optokinetic response in zebrafish larvae.</a> CSH Protoc. 2008, pdb prot4961 (2008).</li><li>Huber-Reggi, S. P., Mueller, K. P., Neuhauss, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+optokinetic+response+in+zebrafish+by+computer-based+eye+tracking.">Analysis of optokinetic response in zebrafish by computer-based eye tracking.</a> Methods Mol. Biol. 935, 139-160 (2013).</li><li>Tappeiner, C. <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+and+contrast+sensitivity+of+adult+zebrafish.">Visual acuity and contrast sensitivity of adult zebrafish.</a> Front. Zool. 9, 10 (2012).</li><li>Saszik, S., Bilotta, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+temperature+on+the+dark-adapted+spectral+sensitivity+function+of+the+adult+zebrafish.">The effects of temperature on the dark-adapted spectral sensitivity function of the adult zebrafish.</a> Vision Res. 39, 1051-1058 (1999).</li><li>Haug, M. F., Biehlmaier, O., Mueller, K. P., Neuhauss, S. C. <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+larval+zebrafish:+behavior+and+histology.">Visual acuity in larval zebrafish: behavior and histology.</a> Front. Zool. 7, 8 (2010).</li><li>Curcio, C. A., Sloan, K. R., Kalina, R. E., Hendrickson, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+photoreceptor+topography.">Human photoreceptor topography.</a> J. Comp. Neurol. 292, 497-523 (1990).</li><li>Kalloniatis, M., Luu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Visual Acuity. , (1995).</li></ol>

Os autores não têm nada a revelar.

Na ocasião, o peixe pode escapar para o reservatório de água. É crítico para imobilizar a cauda. Além disso, o uso de uma esponja fina / toalha sobre o corpo do peixe também foi encontrado para ser de valor inestimável para manter os peixes suspensos por períodos prolongados de tempo. Fomos capazes de manter os peixes imobilizados por mais de 30 minutos usando este procedimento, sem prejudicar os peixes. Esta quantidade de tempo é mais do que suficiente para fazer a binocular e ambos acuidade monoculares. A apresentação da grade pode ser feita de forma, tal como descrito aqui e em qualquer local usando um tambor rotativo ou fisicamente por apresentar um mostrador digital 18-22. Ambos os tipos têm vantagens e desvantagens específicas. Optamos por usar a rotação física tanto por razões de custo e especificações técnicas. Excluindo-se o computador e equipamentos de imagem, o dispositivo OKR descrito aqui pode ser construído por cerca de US $ 150. O OKR é um meio objetivo de determinar visual acuidade no peixe-zebra adulto. Embora vários outros ensaios visuomotoras para visão têm sido utilizados em experiências anteriores e mesmo o electrorretinograma foi feito com êxito em olhos de peixe-zebra adultos, embora não tenha sido muito utilizada, o peixe-zebra adultos OKR abre a porta para muitas novas condições experimentais 22. Este estudo demonstrou a utilidade do OKR em medir as variações de acuidade visual ao longo do tempo, identificando diferença de acuidade visual em modelos de doenças dos olhos, e para determinar a acuidade visual monocular. Curiosamente, adulto visão do peixe-zebra, quando comparado com a visão humana (20/20) é de aproximadamente 20/1, 000 (0,60 cpg quando é convertido para -0.3 logMAR). Embora isso possa parecer pobre, os olhos de peixe-zebra são muito bem adequados para o seu ambiente. Apesar da tarefa visual de olhar através de 6,5 centímetros de água, alguns milímetros de policarbonato, e outro centímetro de ar, o peixe executar muito bem! Descobrimos que a acuidade adulto zebrafish é about 70% do que seria previsível dado o seu espaçamento fotorreceptor. 23 Contraste isso com o desempenho humano ideal ~ 20/12, o que é cerca de 80% do previsto 20/10, e da técnica para medir a capacidade OKR visual em peixe-zebra adulto é impressionante 24 , 25. A técnica de medição da acuidade visual do olho independentes permitiria estudos em que um olho podem ser tratadas e a outra utilizada como um controlo. Além disso, o peixe com o desenvolvimento do olho assimétrico como o lrp2/bugeye ou peixes que desenvolver catarata pode ser monitorado com mais precisão. Deve notar-se que o tratamento tem de ser feita para medir com precisão a distância entre os olhos para as faixas e para obstruir o campo de visão completo. Esta técnica deve abrir a porta para medidas mais precisas e específicas da função visual peixe-zebra.

Zebrafish (Danio rerio) são um bom modelo para o estudo da fisiologia visual devido à semelhança de sua retina para outros vertebrados, seu ciclo de vida curto, ea disponibilidade de mutantes geneticamente modificados 1,2. O reflexo optocinético / resposta / nistagmo (OKR) é uma combinação de exercício suave e movimentos oculares rápidos sacádicos. Durante mais de 60 anos os clínicos têm demonstrado que a OKR pode ser usado para medir objectivamente acuidade visual nos pacientes e é especialmente útil para a determinação infantis capacidades visuais 3-5. O primeiro registro do uso OKR em animais estava usando pombos na década de 1950 6. Mais recentemente, o OKR tornou-se uma ferramenta valiosa para a avaliação da função visual em zebrafish larval e é muitas vezes usado para triagem de mutantes genéticos que têm uma deficiência visual 1,2. Enquanto o OKR tem sido amplamente utilizada para determinar a função visual em peixes-zebra de larvas, que apenas recentemente foi demonstrada em adultos zebrapescar 7-10. Um artigo recente de Tappeiner et al. Utiliza um sistema optomotor disponível comercialmente tradicionalmente utilizado para ratinhos, OptoMotry, para demonstrar que a acuidade visual do peixe-zebra adultos permanece bastante constante, ~ 0,59 ciclos por grau (cpd), mesmo através de várias velocidades angulares 7 . Embora o OKR provou ser bastante útil em estudos de peixe-zebra de larvas, outros métodos para o comportamento visual foram usadas em adultos de peixes-zebra com variados graus de sucesso. O ensaio resposta de fuga demonstrou que albino e rubi peixe-zebra, os dois mutantes de pigmentação, reduziram respostas visuais em condições de luz brilhante 11,12. Este ensaio resposta de fuga mesmo também identificou com sucesso cegueira noturna d mutantes, ainda que aos 2 anos de idade 13. No entanto, o ensaio de resposta de fuga não é sem falhas. É difícil atribuir a uma função visual exata e é apenas uma approximatio bruton de mudanças visuais - o que significa que é preciso uma grande mudança antes da mudança é identificado. Outro método que tem sido desenvolvido para a identificação de peixe-zebra adulto com deficiência visual é a resposta optomotor (OMR) 11. Neste ensaio, os peixes são colocados em um tanque circular com uma coluna opaco no centro. Listras preto e branco girar em torno do tanque e os peixes tem a tarefa de nadar na direção do movimento de distribuição. Como a resposta de fuga, o OMR se concentra nos recursos visuomotoras do peixe-zebra adulto. Todavia, foi utilizado com sucesso para identificar peixes com deficiências visuais, tais como os mutantes lrp2/bugeye 14. Os lrp2/bugeye buphthalmos exibem peixe-zebra, a pressão intra-ocular elevada, diminuiu OMR, e degeneração progressiva da retina 14,15. Muitos estudos têm utilizado as capacidades visuomotoras em peixe-zebra adulto, que muitas vezes são subjetivos e não podem ser quantitatively analisados. Ao utilizar o OKR, pode-se estudar a acuidade visual de peixes adultos de forma mais objetiva. Nós construímos nosso próprio dispositivo OKR, modelado após um inicialmente usado para estudos de larvas 1. Neste estudo demonstrámos que o OKR pode ser utilizado para calcular tanto monocular e acuidade visual binocular em peixes-zebra.

<table><tbody><tr><td>Super Low Light Black White Video Security Camera</td><td>Super Circuits</td><td>PC164CEX-2</td><td> Any low light camera may be used</td></tr><tr><td>Arduino Duemilanove microcontroller</td><td>Adafruit Industries</td><td></td><td> The Arduino Uno is also compatible with the speed control software.</td></tr><tr><td>Tricaine Methanesulfonate</td><td>VWR</td><td>101107-950</td><td></td></tr></tbody></table>

the optokinetic response as a quantitative measure of visual acuity in zebrafish

Zebrafish são um modelo comprovado de pesquisa da visão, no entanto muitos dos métodos anteriores, geralmente focados em larvas de peixes ou demonstraram uma resposta simples. Mais recentemente comportamento visual adulto no peixe-zebra tornou-se de interesse, mas os métodos para medir respostas específicas são novos chegando. Para preencher esta lacuna, nos propusemos a desenvolver uma metodologia para repetidamente e precisa utilizar a resposta optocinético (OKR) para medir a acuidade visual em peixe-zebra adulto. Aqui nós mostramos que a acuidade visual do peixe-zebra adulto pode ser medido, incluindo tanto acuidade binocular e monocular. Porque o peixe não seja prejudicado durante o procedimento, a acuidade visual pode ser medida e comparada ao longo de períodos de tempo curtos ou longos. As medidas de acuidade visual descritos aqui também pode ser feito permitindo que rapidamente para alto rendimento e para procedimentos visuais adicionais, se desejar. Este tipo de análise é propício para estudos de intervenção de drogas ou investigações de progressão da doença.

OKR funcionalidade do dispositivo O dispositivo OKR como explicado acima e mostrado na Figura 1 funciona com um mínimo de manutenção. Como observado na etapa 2.3, imobilizando a cauda é fundamental para manter o peixe contido durante a gravação. Suficientemente imobilizada, o peixe pode ser mantido no dispositivo de OKR por períodos prolongados de tempo. Consequentemente, o cuidado deve ser tomado durante os passos iniciais de imobilização, para que mais dados podem ser coletados para cada peixe. Medidas de acuidade visual O binocular OKR é facilmente atingida em peixe adulto normal. Seguindo o procedimento acima descrito pode-se encontrar acuidade visual de peixe-zebra de várias idades (Figura 2). A melhor acuidade espacial binocular registramos foi de 0,74 cpg. Como observado na Figura 2, a acuidade binocular geralmente aumenta com a idade (n = 46, p = 0,002 ANOVA usando SPSS v14), mas os níveis de folgadepois de cerca de 12 meses de idade. Quando comparamos a medida da acuidade visual em cinco meses de idade do tipo selvagem de peixe para pareados por idade lrp2/bugeye peixe, descobrimos que o peixe lrp2/bugeye tinham reduzido significativamente a acuidade (p &lt;0,001; tipo selvagem: 0,49 ± 0,05 cpg; n = 8; lrp2/bugeye: 0,35 ± 0,06, n = 10; t de Student usando Excel). Por oclusão do olho direito acuidade visual para o olho esquerdo pode ser determinada e vice-versa. Quando comparado com a acuidade binocular, soma binocular é observado de maneira semelhante à visão humana 17 (Figura 3). A acuidade binocular era geralmente 5-10% melhor do que qualquer direito (OD) ou à esquerda (OS) acuidades medidos de forma independente. Para alguns peixes individuais a diferença foi uma melhoria de 25%. <img alt="Figura 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50832/50832fig1.jpg" width="500px" /> Figura 1. Reco Okrrding. A) O dispositivo consiste de uma OKR 14,5 centímetros de diâmetro do cilindro e microscópio com ajustes de intensidade de luz ajustável (300-8,000 lux) em rotação. A câmera oferece uma transmissão ao vivo em um monitor adjacente. O tambor rotativo tem várias configurações de velocidade em ambos os sentido horário e anti-horário direções e grades de freqüência espacial intercambiáveis ​​são inseridos e removidos conforme necessário. B) Os peixes são garantidos e colocado no centro do tambor rotativo. C) ciclos por grau (cpg) é calculado usando = CPD <img alt="" src="img2.png" /> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50832/50832fig1highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver a imagem ampliada</a> . <img alt="Figura 2" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50832/50832fig2.jpg" width="500px" /> Figura 2. A acuidade visual muda com a idade. O gráfico mostra acuidades visuais independentes medidos 5 -<html> 15 meses de idade. A acuidade visual geralmente aumenta ao longo do primeiro ano de desenvolvimento e, em seguida, caudas um pouco aos 15 meses de idade (p = 0,002 ANOVA usando SPSS v14). Cada ponto pode tanto representar um ou vários peixes. A acuidade visual é medida em ciclos / grau (cpg). (N = 46 total, 8 a 5 meses, 4 a 6 meses, 7 a 8 meses, 6 a 9 meses, 11 a 10 meses; 2 a 11 meses, 2 a 12 meses, e de 6 a 15 meses). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50832/50832fig2highres.jpg" target="_blank">clique aqui para ver a imagem ampliada</a> . <img alt="Figura 3" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50832/50832fig3.jpg" width="500px" /> Figura 3. Efeito somatório acuidade visual binocular. O binocular (OU) acuidade visual é geralmente mais elevado em relação ao direito (OD) ou à esquerda (OS) acuidade dos olhos. Neste grupo particular as acuidades OS foram significativamente menores. (* P = 0,006, N = 8)jove.com/files/ftp_upload/50832/50832fig3highres.jpg &quot;target =&quot; _blank &quot;&gt; Clique aqui para ver imagem ampliada.

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The Optokinetic Response as a Quantitative Measure of Visual Acuity in Zebrafish

Zebrafish têm sido uma ferramenta valiosa para diversas áreas de pesquisa. Aqui demonstramos um método para induzir uma resposta visual e calcular uma acuidade visual funcional no peixe-zebra adultos.

A resposta optocinético como uma medida quantitativa da acuidade visual em Zebrafish

Zebrafish are a proven model for vision research, however many of the  earlier methods generally focused on larval fish or demonstrated a simple  ...

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

20.4K visualizações.  Western University of Health Sciences.  Zebrafish têm sido uma ferramenta valiosa para diversas áreas de pesquisa. Aqui demonstramos um método para induzir uma resposta visual e calcular uma acuidade visual funcional no peixe-zebra adultos. 

Vídeo: The Optokinetic Response as a Quantitative Measure of Visual Acuity in Zebrafish

Double Fluorescence in situ Hybridization in Fresh Brain Sections

Here we describe a modified version of a double fluorescence in situ hybridization (dFISH) method optimized for detecting two mRNAs of interest in fresh frozen brain sections. Our group has successfully used this approach to study gene co-regulation. More specifically, we have used this dFISH method to explore the anatomical organization, neurochemical properties, and the impact of sensory experience in central sensory circuits, at single cell resolution. This protocol has been validated in brain tissue from mice, rats and songbirds but is expected to be easily adaptable to other vertebrate species, as well as to an array of non-neural tissues. In this film we provide a detailed demonstration of the main steps of this procedure.

Double Fluorescence in situ Hybridization in Fresh Brain Sections

This protocol involves a non-radioactive in-situ hybridization procedure that enables the simultaneous identification of two transcript species, at a single cell resolution, in thin sections of the vertebrate brain.

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Neurociência

A Behavioral Assay to Measure Responsiveness of Zebrafish to Changes in Light Intensities 

The optokinetic reflex (OKR) is a basic visual reflex exhibited by most vertebrates and plays an important role in stabilizing the eye relative to the visual scene. However, the OKR requires that an animal detect moving stripes and it is possible that fish that fail to exhibit an OKR may not be completely blind. One zebrafish mutant, the no optokinetic response c (nrc) has no OKR under any light conditions tested and was reported to be completely blind. Previously, we have shown that OFF-ganglion cell activity can be recorded in these mutants. To determine whether mutant fish with no OKR such as the nrc mutant can detect simple light increments and decrements we developed the visual motor behavioral assay (VMR). In this assay, single zebrafish larvae are placed in each well of a 96-well plate allowing the simultaneous monitoring of larvae using an automated video-tracking system. The locomotor responses of each larva to 30 minutes light ON and 30 minutes light OFF were recorded and quantified. WT fish have a brief spike of motor activity upon lights ON, known as the startle response, followed by return to lower-than baseline activity, called a freeze. WT fish also sharply increase their locomotor activity immediately following lights OFF and only gradually (over several minutes) return to baseline locomotor activity. The nrc mutants respond similarly to light OFF as WT fish, but exhibit a slight reduction in their average activity as compared to WT fish. Motor activity in response to light ON in nrc mutants is delayed and sluggish. There is a slow rise time of the nrc mutant response to light ON as compared to WT light ON response. The results indicate that nrc fish are not completely blind. Because teleosts can detect light through non-retinal tissues, we confirmed that the immediate behavioral responses to light-intensity changes require intact eyes by using the chokh (chk) mutants, which completely lack eyes from the earliest stages of development. In our VMR assay, the chk mutants exhibit no startle response to either light ON or OFF, showing that the lateral eyes mediate this behavior. The VMR assay described here complements the well-established OKR assay, which does not test the ability of zebrafish larvae to respond to changes in light intensities. Additionally, the automation of the VMR assay lends itself to high-throughput screening for defects in light-intensity driven visual responses.

A Behavioral Assay to Measure Responsiveness of Zebrafish to Changes in Light Intensities

We developed the Visual-Motor Response to quantitate the motor output of larval zebrafish in response to light increments and decrements. We also examined zebrafish vision mutants, including the no optokinetic response (nrc) mutants, which were thought to be completely blind when tested by another vision assay, the optokinetic reflex.

Um Ensaio Comportamental para Medida de capacidade de resposta a alterações em Zebrafish intensidades de luz

The optokinetic reflex (OKR) is a basic visual reflex exhibited by most vertebrates and plays an important role in stabilizing the eye relative to the ...

Biologia

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, uma abordagem inovadora Automatizada de Análise Oculomotor

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

Using the optokinetic response to study visual function of zebrafish

Optokinetic response (OKR) is a behavior that an animal vibrates its eyes to follow a rotating grating around it. It has been widely used to assess the visual functions of larval zebrafish1-5. Nevertheless, the standard protocol for larval fish is not yet readily applicable in adult zabrafish. Here, we introduce how to measure the OKR of adult zebrafish with our simple custom-built apparatus using a new protocol which is established in our lab. Both our apparatus and step-by-step procedure of OKR in adult zebrafish are illustrated in this video. In addition, the measurements of the larval OKR, as well as the optomotor response (OMR) test of adult zebrafish, are also demonstrated in this video. This OKR assay of adult zebrafish in our experiment may last for up to 4 hours. Such OKR test applied in adult fish will benefit to visual function investigation more efficiently when the adult fish vision system is manipulated.
Su-Qi Zou and Wu Yin contributed equally to this paper.

Optokinetic response has been widely used to assess the visual functions of larval zebrafish. Nevertheless, the standard protocol for larval fish is not yet readily applicable in adults1-5. Here, we introduce how to measure the OKR of adult zebrafish using a new protocol which is established in our lab.

Usando a resposta optocinético para estudar a função visual de zebrafish

Optokinetic response (OKR) is a behavior that an animal vibrates its eyes to follow a rotating grating around it. It has been widely used to assess the ...

A Simple Behavioral Assay for Testing Visual Function in Xenopus laevis

Measurement of the visual function in the tadpoles of the frog, Xenopus laevis, allows screening for blindness in live animals. The optokinetic response is a vision-based, reflexive behavior that has been observed in all vertebrates tested. Tadpole eyes are small so the tail flip response was used as alternative measure, which requires a trained technician to record the subtle response. We developed an alternative behavior assay based on the fact that tadpoles prefer to swim on the white side of a tank when placed in a tank with both black and white sides. The assay presented here is an inexpensive, simple alternative that creates a response that is easily measured. The setup consists of a tripod, webcam and nested testing tanks, readily available in most Xenopus laboratories. This article includes a movie showing the behavior of tadpoles, before and after severing the optic nerve. In order to test the function of one eye, we also include representative results of a tadpole in which each eye underwent retinal axotomy on consecutive days. Future studies could develop an automated version of this assay for testing the vision of many tadpoles at once.

A Simple Behavioral Assay for Testing Visual Function in Xenopus laevis

Xenopus laevis tadpoles prefer swimming on the white side of a black/white tank. This behavior is guided by their vision. Based on this behavior, we present a simple assay to test the visual function of tadpoles.

Um Ensaio Comportamental simples para Teste de Função Visual em<em&gt; Xenopus laevis</em

Measurement of the visual function in the tadpoles of the frog, Xenopus laevis, allows screening for blindness in live animals. The optokinetic response ...

Electroretinogram Analysis of the Visual Response in Zebrafish Larvae

The electroretinogram (ERG) is a noninvasive electrophysiological method for determining retinal function. Through the placement of an electrode on the surface of the cornea, electrical activity generated in response to light can be measured and used to assess the activity of retinal cells in vivo. This manuscript describes the use of the ERG to measure visual function in zebrafish. Zebrafish have long been utilized as a model for vertebrate development due to the ease of gene suppression by morpholino oligonucleotides and pharmacological manipulation. At 5-10 dpf, only cones are functional in the larval retina. Therefore, the zebrafish, unlike other animals, is a powerful model system for the study of cone visual function in vivo. This protocol uses standard anesthesia, micromanipulation and stereomicroscopy protocols that are common in laboratories that perform zebrafish research. The outlined methods make use of standard electrophysiology equipment and a low light camera to guide the placement of the recording microelectrode onto the larval cornea. Finally, we demonstrate how a commercially available ERG stimulator/recorder originally designed for use with mice can easily be adapted for use with zebrafish. ERG of larval zebrafish provides an excellent method of assaying cone visual function in animals that have been modified by morpholino oligonucleotide injection as well as newer genome engineering techniques such as Zinc Finger Nucleases (ZFNs), Transcription Activator-Like Effector Nucleases (TALENs), and Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR)/Cas9, all of which have greatly increased the efficiency and efficacy of gene targeting in zebrafish. In addition, we take advantage of the ability of pharmacological agents to penetrate zebrafish larvae to evaluate the molecular components that contribute to the photoresponse. This protocol outlines a setup that can be modified and used by researchers with various experimental goals.

We present a method for the electroretinographic (ERG) analysis of zebrafish larvae utilizing micromanipulation and electroretinography techniques. This is a simple and straightforward method for assaying visual function of zebrafish larvae in vivo.

Eletrorretinograma Análise da Visual Response no peixe-zebra Larvas

The electroretinogram (ERG) is a noninvasive electrophysiological method for determining retinal function. Through the placement of an electrode on the ...

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>Um novo método de teste optocinético para medir a visão de ratos

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.

Um novo método de teste optocinético para medir a visão de ratos

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

Avaliação das respostas do reflexo optocinético em camundongos: um novo protocolo de alta precisão

Quantification of Visual Feature Selectivity of the Optokinetic Reflex in Mice

The optokinetic reflex (OKR) is an essential innate eye movement that is triggered by the global motion of the visual environment and serves to stabilize retinal images. Due to its importance and robustness, the OKR has been used to study visual-motor learning and to evaluate the visual functions of mice with different genetic backgrounds, ages, and drug treatments. Here, we introduce a procedure for evaluating OKR responses of head-fixed mice with high accuracy. Head fixation can rule out the contribution of vestibular stimulation on eye movements, making it possible to measure eye movements triggered only by visual motion. The OKR is elicited by a virtual drum system, in which a vertical grating presented on three computer monitors drifts horizontally in an oscillatory manner or unidirectionally at a constant velocity. With this virtual reality system, we can systematically change visual parameters like spatial frequency, temporal/oscillation frequency, contrast, luminance, and the direction of gratings, and quantify tuning curves of visual feature selectivity. High-speed infrared video-oculography ensures accurate measurement of the trajectory of eye movements. The eyes of individual mice are calibrated to provide opportunities to compare the OKRs between animals of different ages, genders, and genetic backgrounds. The quantitative power of this technique allows it to detect changes in the OKR when this behavior plastically adapts due to aging, sensory experience, or motor learning; thus, it makes this technique a valuable addition to the repertoire of tools used to investigate the plasticity of ocular behaviors.

Autor em destaque: uma abordagem precisa e quantitativa para estudar a seletividade de características visuais do reflexo optocinético em camundongos 

Here, we describe a standard protocol for quantifying the optokinetic reflex. It combines virtual drum stimulation and video-oculography, and thus allows precise evaluation of the feature selectivity of the behavior and its adaptive plasticity.

Quantificação da Seletividade Visual do Reflexo Optocinético em Camundongos

The optokinetic reflex (OKR) is an essential innate eye movement that is triggered by the global motion of the visual environment and serves to stabilize ...

A resposta optocinético como uma medida quantitativa da acuidade visual em Zebrafish

Resumo

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Fluorescência dupla In situ Hibridação nas Seções cérebro fresco

Um Ensaio Comportamental para Medida de capacidade de resposta a alterações em Zebrafish intensidades de luz

VisioTracker, uma abordagem inovadora Automatizada de Análise Oculomotor

Usando a resposta optocinético para estudar a função visual de zebrafish

Um Ensaio Comportamental simples para Teste de Função Visual em

Eletrorretinograma Análise da Visual Response no peixe-zebra Larvas

Um novo método de teste optocinético para medir a visão de ratos

Um novo método de teste optocinético para medir a visão de ratos

Quantificação da Seletividade Visual do Reflexo Optocinético em Camundongos

Quantificação da Seletividade Visual do Reflexo Optocinético em Camundongos