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  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • Representative Results
  • Discussion
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

Descrevemos um protocolo padrão para quantificação do reflexo optocinético. Combina estimulação virtual de tambor e vídeo-oculografia, permitindo assim uma avaliação precisa da seletividade característica do comportamento e sua plasticidade adaptativa.

Abstract

O reflexo optocinético (RPO) é um movimento ocular inato essencial que é desencadeado pelo movimento global do ambiente visual e serve para estabilizar as imagens retinianas. Devido à sua importância e robustez, o OKR tem sido utilizado para estudar a aprendizagem visomotora e avaliar as funções visuais de camundongos com diferentes origens genéticas, idades e tratamentos medicamentosos. Aqui, apresentamos um procedimento para avaliar respostas OKR de camundongos com cabeça fixada com alta precisão. A fixação da cabeça pode excluir a contribuição da estimulação vestibular sobre os movimentos oculares, tornando possível mensurar os movimentos oculares desencadeados apenas pelo movimento visual. O OKR é provocado por um sistema de tambor virtual, no qual uma grade vertical apresentada em três monitores de computador flutua horizontalmente de forma oscilatória ou unidirecional a uma velocidade constante. Com este sistema de realidade virtual, podemos alterar sistematicamente parâmetros visuais como frequência espacial, frequência temporal/oscilação, contraste, luminância e direção das grades, e quantificar curvas de sintonia da seletividade de características visuais. A video-oculografia infravermelha de alta velocidade garante a medição precisa da trajetória dos movimentos oculares. Os olhos de camundongos individuais são calibrados para fornecer oportunidades de comparar os OKRs entre animais de diferentes idades, gêneros e origens genéticas. O poder quantitativo dessa técnica permite detectar alterações no OKR quando esse comportamento se adapta plasticamente devido ao envelhecimento, experiência sensorial ou aprendizagem motora; Assim, torna esta técnica um valioso acréscimo ao repertório de ferramentas utilizadas para investigar a plasticidade dos comportamentos oculares.

Introduction

Em resposta aos estímulos visuais do ambiente, nossos olhos se movem para deslocar o olhar, estabilizar imagens retinianas, rastrear alvos em movimento ou alinhar as fóveas de dois olhos com alvos localizados a distâncias diferentes do observador, que são vitais para uma visão adequada 1,2. Comportamentos oculomotores têm sido amplamente utilizados como modelos atrativos de integração sensório-motora para a compreensão dos circuitos neurais na saúde e na doença, pelo menos em parte devido à simplicidadedo sistema oculomotor3. Controlado por três pares de músculos extraoculares, o olho g....

Protocol

Todos os procedimentos experimentais realizados neste estudo foram aprovados pelo Comitê Local de Cuidados com Animais de Ciências Biológicas, de acordo com as diretrizes estabelecidas pelo Comitê de Cuidados com Animais da Universidade de Toronto e pelo Conselho Canadense de Cuidados com Animais.

1. Implantação de uma barra de cabeça no topo do crânio

NOTA: Para evitar a contribuição do comportamento do RVO para os movimentos oculares, a ca.......

Representative Results

Com o procedimento detalhado acima, avaliamos a dependência do OKR em diversas características visuais. Os rastreamentos de exemplo mostrados aqui foram derivados usando os códigos de análise fornecidos no Arquivo de Codificação Suplementar 1, e o arquivo bruto de rastreios de exemplo pode ser encontrado no Arquivo de Codificação Suplementar 2. Quando a grade do tambor flutuava em trajetória senoidal (0,4 Hz), o olho do animal acompanhava automaticamente o movimento da grade de .......

Discussion

O método do ensaio comportamental OKR aqui apresentado apresenta várias vantagens. Primeiro, a estimulação visual gerada por computador resolve os problemas intrínsecos dos tambores físicos. Lidando com a questão de que os tambores físicos não suportam o exame sistemático da sintonia espacial de frequência, direção ou contraste8, o tambor virtual permite que esses parâmetros visuais sejam alterados experimentalmente, facilitando uma análise sistemática e quantitativa da seletividad.......

Acknowledgements

Somos gratos a Yingtian He por compartilhar dados de ajuste de direção. Este trabalho foi apoiado por subsídios da Fundação Canadense de Inovação e Fundo de Pesquisa de Ontário (CFI/ORF projeto no. 37597), NSERC (RGPIN-2019-06479), CIHR (Project Grant 437007) e Connaught New Researcher Awards.

....

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
2D translational stageThorlabsXYT1
Acrylic resinLang DentalB1356For fixing headplate on skull and protecting skull
BupivacaineSTERIMAXST-BX223Bupivacaine Injection BP 0.5%. Local anesthesia
CarprofenRIMADYL8507-14-1Analgesia
Compressed airDust-Off
Eye ointmentAlconSystaneFor maintaining moisture of eyes
Graphic cardNVIDIAGeforce GTX 1650 or Quadro P620.For generating single screen among three monitors
Heating padKent ScientificHTP-1500For maintaining body temperature
High-speed infrared (IR) cameraTeledyne DalsaG3-GM12-M0640For recording eye rotation
IR LEDDigikeyPDI-E803-NDFor CR reference and the illumination of the eye
IR mirrorEdmund optics64-471For reflecting image of eye
IsofluraneFRESENIUS KABICP0406V2
LabviewNational instrumentsversion 2014eye tracking
Lactated ringerBAXTERJB2324Water and energy supply
Lidocaine and epinephrine mixDentsply Sirona82215-1XYLOCAINE. Local anesthesia
Luminance MeterKonica MinoltaLS-150for calibration of monitors
MatlabMathWorksversion xxxanalysis of eye movements
Meyhoefer CuretteWorld Precision Instruments501773For scraping skull and removing fascia
Microscope calibration slideAmscopeMR095to measure the magnification of video-oculography
MonitorsAcer B247WVisual stimulation
Neutral density filterLee filters299to generate scotopic visual stimulation
Nigh vision goggleAlpha opticsAO-3277for scotopic OKR
PhotodiodeDigikeyTSL254-R-LF-NDto synchronize visual stimulation and video-oculography
Pilocarpine hydrochlorideSigma-AldrichP6503
PostThorlabsTR1.5
Post holderThorlabsPH1
PsychoPyopen source softwareversion xxxvisual stimulation toolkit
ScissorRWDS12003-09For skin removal
SuperglueKrazy GlueType: All purpose. For adhering headplate on the skull

References

  1. Gerhard, D. Neuroscience. 5th Edition. Yale Journal of Biology and Medicine. , (2013).
  2. Distler, C., Hoffmann, K. P. . The Oxford Handbook of Eye Movement. , 65-83 (2011).
  3. Sereno, A. B., Bolding, M. S.

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