Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Bu iletişim kuralı bir vitro izole kaplumbağa kafa hazırlık onların göz hareketleri kinematik ölçmek için nasıl kullanılacağını açıklar. Kafatası beyin kaldırıldıktan sonra kranial sinirler rotasyonlar göz ve öğrenci boyutlarda değişiklikleri ölçmek için akımları ile uyarılmış.
Hayvan are euthanized sonra onların dokular ölmeye başlar. Kaplumbağaları özellikle sıcak kanlı omurgalılar için karşılaştırıldığında onların dokular, bir daha uzun yaşam süresi nedeniyle bir avantaj sunuyor. Bu nedenle, uzun bir süre sinir sinyalleri araştırmaya ve hakim olmak-in onların hedef eylemler için kaplumbağaları vitro deneyler yapılabilir. İzole bir baş hazırlık kullanarak, kaplumbağalar göz hareketleri kinematik şiddetindeydi ve onların modülasyon tarafından elektrikle ilgili sinyal kranial sinirler tarafından taşınan. Kranial sinirler dokunmadan beyin kafatasından kaldırdıktan sonra disseke kafa göz hareketleri ayarlamak için bir yalpa yerleştirildi. Cam elektrotlar kranial sinirler için bağlı (oculomotor, trochlear ve abducens) ve göz hareketleri yaratamayacak akımların ile uyarılmış. Kızılötesi bir video izleme sistemi ve gözlerin quantified rotasyonlar ile göz hareketleri izlenir. Geçerli genlikleri, frekansları, bir dizi ile bakliyat ve tren süreleri yanıt üzerindeki etkileri gözlemlemek için kullanıldı. Hazırlık beyinden ayrılır çünkü sinir merkezi olarak işlenmiş duyusal bilginin yokluğunda sinyal araştırmak için izole kas hedefe gidiş efferent yol incelenebilir.
Gerekçe kaymak kırmızı kulaklı kaplumbağaların elektrofizyolojik deneylerde kullanmak için:
Kırmızı kulaklı kaymak kaplumbağaları (Trachemys scripta elegans), dünyanın en kötü istilacı türlerin1 biri olarak kabul edilir ve bir ekosistem dertte belirtebilirsiniz. Neden kaymak kırmızı kulaklı kaplumbağaların çok başarılı olduğunu neden kötü anlaşılmaktadır ama kısmen hoşgörülü fizyolojisi ve bulundurma hipoksik koşulları2,3altında,4 yaşayabilir gergin dokuların nedeniyle olabilir . Onları istimal o için deneme sayıları tehdit etmediğini ve en az çaba ile elektrofizyolojik hazırlıkları üzerinde genişletilmiş süreleri, 18 saat5,6sürece canlı kalabilir. Ayrıca oksijen8seviyesinin düşük dayanacak şekilde şifreleyebilirler kerevit7gibi omurgasız hayvanlar kullanmanın yararı için benzer bir şeydir.
Göz hareketleri Ölçme teknikleri:
Yaklaşımlar göz hareketleri içinde ön gözlü hayvan insan dışı primatlar kullanarak ölçmek için iyi gelişmiş9olmuştur. Göz yörüngede yaklaşık üç eksen döndürür: yatay, dikey ve burulma. Manyetik arama bobini yöntemi genellikle ölçüm rotasyonu için en güvenilir olarak kabul edilir, ancak invaziv, hayvanlar10,11scleras eklenecek küçük bobinleri gerektiren. Video tabanlı sistemler de rotasyonlar ölçebilir ve non-invaziv olma avantajına sahip. Yenilikçi görüntü işleme ile birlikte daha iyi fotoğraf makinesi gelişimi video tabanlı sistemler12,13,14düşünün için cazip bir alternatif yapmak işlevselliğini arttırmak.
Nonmammals göz hareketleri ölçmek için geliştirilmiş teknikleri daha az önemli olmuştur. Önlemler de düşük çözünürlükte ya da rotasyonlar15,16,17,18yalnızca bazıları açıklanmaktadır. Görsel hedefleri takip etmek eğitim nonmammals zorluk üzerinde geliştirme eksikliği kısmen sorumlu. Her ne kadar göz hareketleri de kırmızı kulaklı kaymak kaplumbağalar19,20,21,22,23,24,25 incelenmiştir ,26,27,28,29,30, hedefleri, izlemek için nedeniyle eğitim hayvanlarda göz hareketleri kesin kinematik mücadeledir kötü anladım.
Kaydırıcıyı kırmızı kulaklı kaplumbağaların genellikle lateral gözlü omurgalılar kabul, ama onlar tamamen kafalarının onların kabuk31geri çekmek, kabuğu tarafından yanal visual alanlarının önemli tıkanıklığı32oluşur. Onların görsel bakış açısı onları daha çok ön gözlü memeliler gibi çalışır hale önüne doğru zorlanır sonucudur. Bu nedenle, bunların kullanımı bir model olarak göz hareketleri ölçmek için yaklaşımlar geliştirmek için benzersiz bir evrimsel bakış açısı sunuyor.
Bu çalışmada açıklanan protokol bir izole vitro baş hazırlık kaymak kırmızı kulaklı kaplumbağaların göz hareketlerinde kinematik tanımlamak için kullanır. Beyin kranial sinirler dokunmadan kafatasları kesmiştim. Kafa göz hareketleri kalibre ve yanıt-e doğru anımsatmak için yalpa kranial sinirler göz kasları innerve elektriksel stimülasyon tarafından yerleştirilir. Önlemler dönmenin gözler tarafından karanlık bir öğrencisi ve iris işaretleri takip Yazılım algoritmaları kullanarak bir video tabanlı sistem tarafından yapılır. Hazırlık Gözdışı ikisinin kinematik (yani, yatay, dikey ve burulma rotasyonlar) ölçmek için fırsat sağlar32 ve göz içi (yani, öğrenci değişiklikleri)33 hareketleri.
Efferent sinirsel yollar analiz için sistem modeli:
Daha genel olarak, yaklaşım nasıl efferent sinir sinyalleri çalışma fırsatı oluşturmak göz hareketleri kaslar rahat durumlarına ve beyin32tarafındanişlenen entegre duyusal bilgi yokluğunda başlattığınızda müfettişler sağlar, 33. Bu nedenle, onlar sadece efferent sinir yolu bırakarak beyin ve kaslar synapsing tarafından işlenme bir modeli sistemi göz kinematik incelenebilir.
Not: Kırmızı kulaklı kaymak kaplumbağalar, erkek ve kadın, bir satıcıdan satın alındı. Kaplumbağalar, sıcak bir hayvan paketi 250 W kızılötesi ışıkları altında sunning için tuğla Adaları ile donatılmış iki 60 litrelik küvetleri içeren yer. Çevre su sıcaklığı 22 ° C'de ile 14/10-h açık/koyu döngüsü devam edildi Işıklar 6: 00'de açık ve 8:00 de devre dışı. Filtreleme sistemleri ile donatılmış tankları haftalık temizlenmiştir ve kaplumbağalar ad libitum her geçen gün beslenen edildi. Kırmızı kulaklı kaymak bakım kaplumbağaları ve tüm aşağıdaki deneysel prosedürler açıklanan burada32,33 kurumsal hayvan bakım ve kullanım Komitesi (IACUC) Lafayette Koleji tarafından kabul edildi.
1. ekipman kurulumu
2. anestezi ve ötenazi
3. diseksiyon
4. göz hareketleri kalibrasyonu
5. kranial sinir göz hareketleri uyandırmak için üzerinde emme elektrot konumlandırma
6. kranial sinir ve göz hareketleri Analizi uyarılması
Şekil 1 fotoğraf diseksiyon açıklayan bir videodan alınan görüntülerin gösterir. Görüntüler sinir kesme beyin üzerinden önce tipik mekanlar sunar.
Şekil 1: optik sinir (nII), oculomotor sinir (nIII), trochlear sinir (NIV) ve abducens sinir (in) konumları göstermek için fotoğraf diseksiyon v...
Kritik adımlar:
Bu iletişim kuralı içinde önemli adımlar şunlardır: 1) diseksiyon ve transected sinirler; canlılığı korumak için alınan bakım 2) boyutları kranial sinirler tutarlı yanıtlar sağlamak için emme elektrotlar tarafından eşleşen; ve 3) dönmenin gözün yeterli kalibrasyon sağlamak için yalpa kafasından yerleşimini.
Sorun giderme:
Diseksiyon zor olabilir, ama bir kaç kez tamamladıktan sonra adımları nisp...
Yazarlar ifşa gerek yok.
Yazarlar Bayan Paulette McKenna ve sekreterlik desteği için bu çalışmada Lisa Pezzino ve Bay Phil Auerbach teknik destek için teşekkür ederiz. Yazarlar ayrıca Drs. Michael Ariel ve Michael S. Jones (Saint Louis Üniversitesi Tıp Fakültesi) izole vitro baş hazırlık için bize tanıtmak için teşekkür ederiz. Bu işbirliği destek için fon Biyoloji bölümü (Robert S. Chase Fonu), akademik araştırma komitesi ve Lafayette Koleji'nde sinirbilim programı tarafından sağlandı. Son olarak, bu eser 28 Eylül 2016 yılında vefat eden Bay Phil Auerbach adanmıştır; taramalı elektron mikroskobu hizmet dışı ve 5 eksenli sahne bu iletişim kuralını kullanmak için kullanışlılığı tanıdı. Onun dostluk ve güçlülük çok özleyeceğiz.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Red-eared slider turtles | Kons Scientific | Trachemys scripta elegans | Large size (carapace length 15-20 cm) |
Sodium chloride | Sigma-Aldrich Co. LLC. | S5886 | |
Potassium chloride | Sigma-Aldrich Co. LLC. | P5405 | |
Magnesium choride | Sigma-Aldrich Co. LLC. | M7304 | |
Sodium bicarbonate | Sigma-Aldrich Co. LLC. | S5761 | |
Dextrose | Sigma-Aldrich Co. LLC. | C5767 | |
Concentrated hydrochloric acid | Sigma-Aldrich Co. LLC. | H7020 | |
Calcium chloride | Sigma-Aldrich Co. LLC. | C7902 | |
pH meter | Oakton | pH 6+ | |
Suction stimulation electrode | A-M Systems | 573000 | Bipolar suction electrode. Note that 573000 has been replaced with 573050. |
Capillary glass | A-M systems | 626000 | Single-barrel borosilicate capillary glass without microfilament, length 10 cm, outside diameter 1.0 mm, inner diameter 0.50 mm |
Alternative suction stimulation electrode | A-M Systems | 573050 | Bipolar suction electrode. Requires larger diameter capillary glass: 627000, outside diameter 1.2 mm, inner diameter 0.68 mm |
Stereoscope | Lieca | GZ7 | Magnification range, 10x – 70x |
Fiber optic light source | Amscope | HL250-A | 150W Fiber optical microscope illuminator light box |
Rongeurs | Carolina Biological Supply Company | 625654 | stainless steel, straight spring, 5.25" |
Blunt dissection probe | Carolina Biological Supply Company | 627405 | Huber mall probe, double-ended probe and seeker, 6" |
Microscissors | Carolina Biological Supply Company | 623555 | Iris microdissecting scissors, stainless steel, 0.5" blades, 4.75" long |
Fine forceps | Sigma-Aldrich Co. LLC. | F6521 | Jewelers forceps, dumont No. 5, inox alloy, 4.25" |
Curved forceps | Sigma-Aldrich Co. LLC. | Z168696 | Medium tip, curved forceps, stainless steel, 4" |
Scalpel handle | Sigma-Aldrich Co. LLC. | S2896 | Scalpel handles, No. 3, stainless steel |
Scalpel blade | Sigma-Aldrich Co. LLC. | S2771 | Scalpel blades, No. 11, steel |
Guillotine | Harvard Apparatus | 73-1918 | Kleine guillotine type 7575 |
Spatula | Sigma | Z648299 | Micro spoon and spatula weighing set. Use small spatula: 5.9” long x 0.07” diameter handle with square end: 0.17” x 1.3” long, other end round: 0.17” x 1.27” long |
Hook | Autozone | 98069 | SureBilt hook and pick set. Use grinder to dull sharp points of hook to prevent injury to animals mouth. |
95/5% O2/CO2 | Airgas, Inc. | X02OX95C2003102 | 5% Carbon dioxide balance oxygen certified standard gas mixture, size 200 Cylinder, CGA-296 |
Regulator | Airgas, Inc. | Y11244D296-AG | Single stage brass 0-100 psi analytical cylinder regulator CGA-296 with needle outlet. Use brass adjustable airline pipe valve to go from 3/8", inner diameter, vinyl airline tubing connected to regulator to a 3/16", inner diameter, airline connection going to airstone or glass pasteur pipette. |
Adjustable airline pipe valve | Doctors Foster and Smith | CD-12061 | Brass valve |
Rigid table | Unknown | Unknown | Auto-clave door laid on top of a sturdy table. Nine 5" diameter tennis balls isolate vibrations from the top surface of the table. |
5" tennis ball | Petco Animal Supplies, Inc. | 712868 | Petco Jumbo Pet Tennis Ball: balls are unsliced and held within an integrated frame on the underside part of the autoclave door. |
Alternative vibration isolation table | Newport Corporation | INT1-36-6-N | Rigid vibration control system, integrity 1: Surface dimensions, 3' x 6' |
Gimbal | ISI, International Scientific Instruments, Inc. | Stage from SUPER III-A Scanning EM | 5-axis eucentric stage: X, Y, and Z linear movements, ±20 mm, 0.1 mm precision; Rotations, vertical, ±10°, and horizontal, ±12.5°, with 1.25° precision. Note: from decommission instrument. |
Chuck for gimbal | Unknown | Unknown | Chuck from an old microtome of unknown manufacture was machined to fit the shaft of the specimen holder of the Scanning EM stage |
Alternative gimbal | ThorLabs, Inc. | GN2/M with MBT602/M | Dual-axis goniometer (GN2/M) mounted on 3-axis microblock stage with thumbscrew adjusters (MBT602/M): design a chuck to hold turtle head with eye at 12.7 mm above top surface of goniometer (distance to point of rotation) |
Video-based eye tracking system | Arrington Research, Inc. | ViewPoint EyeTracker, PC-60 | Tracking method: Infrared video by dark pupil; Black and white camera (Item BC02): 30 Hz, 640 x 480; System requirements: Windows 2000, XP, 7, 8, 8.1, 10; Visual range: Horizontal +/- 44°; vertical +/- 20°; Accuracy ~0.5°; Spatial resolution ~0.15°; Pupil size resolution ~0.03 mm; Eye data: X, Y position of gaze, pupil height and width, torsion, delta time, total time, and regions of interest (ROI); Real-time communication (Item 0022): 4-Channel AnalogOut with eight TTL input channels to mark codes into the data file |
Multi-position magnetic base | Harbor Freight Tools | Pittsburg, item #5645 | Magnetic holder reaches up to 12" and produces 45 lbs. of magnetic pull. Use to position camera. Machine thread holes onto the end of the rod to mount cameras. |
Micromanipulator | Kopf | 900 | 5 axis manipulation for mount of suction electrode: X, Y, Z linear travel, 2 axis of rotation |
Dissection scope on boom | Lieca | GZ6 | Magnification range, 6.7x – 40x |
Nerve/muscle stimulator | Astro-Med Grass Telefactor | Grass S88 | Dual pulse voltage stimulator: two output channels that can be operated independently or synchronized to generate non-isolated constant voltage pulses (10 mv to 150 V). Pulses can be single (10 μsec to 10 sec), repetitive (0.01 Hz to 1 KHz), and trains (1 ms to 10 s) and synchronized with TTL inputs and output. Send TTL outputs via the output channels of a DB25 connector to the TTL input channels of the ViewPoint EyeTracker. Note: Astro-Med Grass Telefactor is no longer in business. |
Current isolation device | Astro-Med Grass Telefactor | PSIU6 | Current stimulus isolation unit: enables safe delivery of constant currents by the S88 to the preparation. The PSIU6 connects by a BNC cable to one of the output channels of the S88. Multiplier switches on the PSIU6 allow the S88 to generate a wide array of current amplitudes ranging from 0.1 µA to 15 mA. |
Alternative nerve/muscle stimulator with isolation | A-M Systems | 2100 | Isolated Pulse Stimulator: Unit has built-in isolator to produce constant currents. |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır