Name: using looming visual stimuli to evaluate mouse vision
Uploaded: 2019-06-13T14:30:00
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Questo lavoro è stato sostenuto da NIH R01 EY028915 (TI) e sovvenzioni RPB.

Tutti gli esperimenti e la cura degli animali sono stati condotti in conformità con il protocollo approvato dai comitati istituzionali per la cura e l'uso degli animali presso la Wayne State University (protocollo n. 17-11-0399).
1. preparazione per l'esperimento
<ol><li>Costruire un recinto rettangolare aperto-coperchio per ospitare il mouse durante la presentazione stimoli visivi incombenti. Abbiamo costruito un involucro di 40 cm x 50 cm x 33 cm con telaio in alluminio e pannelli in PVC ...

<ol>
	<li>Enroth-Cugell, C., Robson, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+contrast+sensitivity+of+retinal+ganglion+cells+of+the+cat.">The contrast sensitivity of retinal ganglion cells of the cat.</a> The Journal of Physiology. 187 (3), 517-552 (1966).</li><li>Boycott, B. B., W&#228;ssle, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+morphological+types+of+ganglion+cells+of+the+domestic+cat's+retina.">The morphological types of ganglion cells of the domestic cat's retina.</a> The Journal of Physiology. 240 (2), 397-419 (1974).</li><li>Livingstone, M. S., Hubel, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Segregation+of+form,+color,+movement,+and+depth:+anatomy,+physiology,+and+perception.">Segregation of form, color, movement, and depth: anatomy, physiology, and perception.</a> Science. 240 (4853), 740-749 (1988).</li><li>Livingstone, M. S., Hubel, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Psychophysical+evidence+for+separate+channels+for+the+perception+of+form,+color,+movement,+and+depth.">Psychophysical evidence for separate channels for the perception of form, color, movement, and depth.</a> The Journal of Neuroscience. 7 (11), 3416-3468 (1987).</li><li>W&#228;ssle, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parallel+processing+in+the+mammalian+retina.">Parallel processing in the mammalian retina.</a> Nature Reviews Neuroscience. 5 (10), 747-757 (2004).</li><li>Awatramani, G. B., Slaughter, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Origin+of+transient+and+sustained+responses+in+ganglion+cells+of+the+retina.">Origin of transient and sustained responses in ganglion cells of the retina.</a> The Journal of Neuroscience. 20 (18), 7087-7095 (2000).</li><li>Ghosh, K. K., Bujan, S., Haverkamp, S., Feigenspan, A., W&#228;ssle, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Types+of+bipolar+cells+in+the+mouse+retina.">Types of bipolar cells in the mouse retina.</a> The Journal of Comparative Neuroscience. 469 (1), 70-82 (2004).</li><li>W&#228;ssle, H., Puller, C., Muller, F., Haverkamp, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cone+contacts,+mosaics,+and+territories+of+bipolar+cells+in+the+mouse+retina.">Cone contacts, mosaics, and territories of bipolar cells in the mouse retina.</a> The Journal of Neuroscience. 29 (1), 106-117 (2009).</li><li>Helmstaedter, M., 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=Connectomic+reconstruction+of+the+inner+plexiform+layer+in+the+mouse+retina.">Connectomic reconstruction of the inner plexiform layer in the mouse retina.</a> Nature. 500 (7461), 168-174 (2013).</li><li>Shekhar, K., 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=Comprehensive+Classification+of+Retinal+Bipolar+Neurons+by+Single-Cell+Transcriptomics.">Comprehensive Classification of Retinal Bipolar Neurons by Single-Cell Transcriptomics.</a> Cell. 166 (5), 1308-1323 (2016).</li><li>Wu, S. M., Gao, F., Maple, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+architecture+of+synapses+in+the+inner+retina:+segregation+of+visual+signals+by+stratification+of+bipolar+cell+axon+terminals.">Functional architecture of synapses in the inner retina: segregation of visual signals by stratification of bipolar cell axon terminals.</a> The Journal of Neuroscience. 20 (12), 4462-4470 (2000).</li><li>Sun, W., Li, N., He, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-scale+morphological+survey+of+mouse+retinal+ganglion+cells.">Large-scale morphological survey of mouse retinal ganglion cells.</a> The Journal of Comparative Neuroscience. 451 (2), 115-126 (2002).</li><li>Volgyi, B., Chheda, S., Bloomfield, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tracer+coupling+patterns+of+the+ganglion+cell+subtypes+in+the+mouse+retina.">Tracer coupling patterns of the ganglion cell subtypes in the mouse retina.</a> The Journal of Comparative Neuroscience. 512 (5), 664-687 (2009).</li><li>Kong, J. H., Fish, D. R., Rockhill, R. L., Masland, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diversity+of+ganglion+cells+in+the+mouse+retina:+Unsupervised+morphological+classification+and+its+limits.">Diversity of ganglion cells in the mouse retina: Unsupervised morphological classification and its limits.</a> The Journal of Comparative Neuroscience. 489 (3), 293-310 (2005).</li><li>Sumbul, U., 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+genetic+and+computational+approach+to+structurally+classify+neuronal+types.">A genetic and computational approach to structurally classify neuronal types.</a> Nature Communications. 5, 3512 (2014).</li><li>Baden, T., 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=The+functional+diversity+of+retinal+ganglion+cells+in+the+mouse.">The functional diversity of retinal ganglion cells in the mouse.</a> Nature. 529 (7586), 345-350 (2016).</li><li>Lindstrom, S. H., Ryan, D. G., Shi, J., DeVries, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kainate+receptor+subunit+diversity+underlying+response+diversity+in+retinal+Off+bipolar+cells.">Kainate receptor subunit diversity underlying response diversity in retinal Off bipolar cells.</a> The Journal of Physiology. 592, 1457-1477 (2014).</li><li>Euler, T., Haverkamp, S., Schubert, T., Baden, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retinal+bipolar+cells:+elementary+building+blocks+of+vision.">Retinal bipolar cells: elementary building blocks of vision.</a> Nature Reviews Neuroscience. 15 (8), 507-519 (2014).</li><li>Yoshida, K., 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+key+role+of+starburst+amacrine+cells+in+originating+retinal+directional+selectivity+and+optokinetic+eye+movement.">A key role of starburst amacrine cells in originating retinal directional selectivity and optokinetic eye movement.</a> Neuron. 30 (3), 771-780 (2001).</li><li>Pearson, R. A., 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=Restoration+of+vision+after+transplantation+of+photoreceptors.">Restoration of vision after transplantation of photoreceptors.</a> Nature. 485 (7396), 99-103 (2012).</li><li>Saszik, S. M., Robson, J. G., Frishman, L. 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+scotopic+threshold+response+of+the+dark-adapted+electroretinogram+of+the+mouse.">The scotopic threshold response of the dark-adapted electroretinogram of the mouse.</a> The Journal of Physiology. 543, 899-916 (2002).</li><li>Reuter, J. H., Sanyal, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+degeneration+of+retina+in+rds+mutant+mice:+the+electroretinogram.">Development and degeneration of retina in rds mutant mice: the electroretinogram.</a> Neuroscience Letters. 48 (2), 231-237 (1984).</li><li>Woodward, W. R., 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=Isoflurane+is+an+effective+alternative+to+ketamine/xylazine/acepromazine+as+an+anesthetic+agent+for+the+mouse+electroretinogram.">Isoflurane is an effective alternative to ketamine/xylazine/acepromazine as an anesthetic agent for the mouse electroretinogram.</a> Documenta Ophthalmologica. 115 (3), 187-201 (2007).</li><li>Cahill, H., Nathans, 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+optokinetic+reflex+as+a+tool+for+quantitative+analyses+of+nervous+system+function+in+mice:+application+to+genetic+and+drug-induced+variation.">The optokinetic reflex as a tool for quantitative analyses of nervous system function in mice: application to genetic and drug-induced variation.</a> PLoS One. 3 (4), 2055 (2008).</li><li>Prusky, G. T., Alam, N. M., Beekman, S., Douglas, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+quantification+of+adult+and+developing+mouse+spatial+vision+using+a+virtual+optomotor+system.">Rapid quantification of adult and developing mouse spatial vision using a virtual optomotor system.</a> Investigative Ophthalmology &amp; Visual Science. 45 (12), 4611-4616 (2004).</li><li>Lu, Q., Ganjawala, T. H., Hattar, S., Abrams, G. W., Pan, Z. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Robust+Optomotor+Assay+for+Assessing+the+Efficacy+of+Optogenetic+Tools+for+Vision+Restoration.">A Robust Optomotor Assay for Assessing the Efficacy of Optogenetic Tools for Vision Restoration.</a> Investigative Ophthalmology &amp; Visual Science. 59 (3), 1288-1294 (2018).</li><li>Xue, T., 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=Melanopsin+signalling+in+mammalian+iris+and+retina.">Melanopsin signalling in mammalian iris and retina.</a> Nature. 479 (7371), 67-73 (2011).</li><li>Yilmaz, M., Meister, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+innate+defensive+responses+of+mice+to+looming+visual+stimuli.">Rapid innate defensive responses of mice to looming visual stimuli.</a> Current Biology. 23 (20), 2011-2015 (2013).</li><li>De Franceschi, G., Vivattanasarn, T., Saleem, A. B., Solomon, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vision+Guides+Selection+of+Freeze+or+Flight+Defense+Strategies+in+Mice.">Vision Guides Selection of Freeze or Flight Defense Strategies in Mice.</a> Current Biology. 26 (16), 2150-2154 (2016).</li><li>Temizer, I., Donovan, J. C., Baier, H., Semmelhack, J. L. <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+Pathway+for+Looming-Evoked+Escape+in+Larval+Zebrafish.">A Visual Pathway for Looming-Evoked Escape in Larval Zebrafish.</a> Current Biology. 25 (14), 1823-1834 (2015).</li><li>Guest, B. B., Gray, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Responses+of+a+looming-sensitive+neuron+to+compound+and+paired+object+approaches.">Responses of a looming-sensitive neuron to compound and paired object approaches.</a> Journal of Neurophysiology. 95 (3), 1428-1441 (2006).</li><li>McMillan, G. A., Gray, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+looming-sensitive+pathway+responds+to+changes+in+the+trajectory+of+object+motion.">A looming-sensitive pathway responds to changes in the trajectory of object motion.</a> Journal of Neurophysiology. 108 (4), 1052-1068 (2012).</li><li>Vagnoni, E., Lourenco, S. F., Longo, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Threat+modulates+neural+responses+to+looming+visual+stimuli.">Threat modulates neural responses to looming visual stimuli.</a> Eur The Journal of Neuroscience. 42 (5), 2190-2202 (2015).</li><li>Coker-Appiah, D. S., 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=Looming+animate+and+inanimate+threats:+the+response+of+the+amygdala+and+periaqueductal+gray.">Looming animate and inanimate threats: the response of the amygdala and periaqueductal gray.</a> Social Neuroscience. 8 (6), 621-630 (2013).</li><li>Tyll, S., 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=Neural+basis+of+multisensory+looming+signals.">Neural basis of multisensory looming signals.</a> Neuroimage. 65, 13-22 (2013).</li><li>Wei, P., 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=Processing+of+visually+evoked+innate+fear+by+a+non-canonical+thalamic+pathway.">Processing of visually evoked innate fear by a non-canonical thalamic pathway.</a> Nature Communications. 6, 6756 (2015).</li><li>Shang, 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=Divergent+midbrain+circuits+orchestrate+escape+and+freezing+responses+to+looming+stimuli+in+mice.">Divergent midbrain circuits orchestrate escape and freezing responses to looming stimuli in mice.</a> Nature Communications. 9 (1), 1232 (2018).</li><li>Salay, L. D., Ishiko, N., Huberman, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+midline+thalamic+circuit+determines+reactions+to+visual+threat.">A midline thalamic circuit determines reactions to visual threat.</a> Nature. 557 (7704), 183-189 (2018).</li><li>Vale, R., Evans, D., Branco, 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+Behavioral+Assay+for+Investigating+the+Role+of+Spatial+Memory+During+Instinctive+Defense+in+Mice.">A Behavioral Assay for Investigating the Role of Spatial Memory During Instinctive Defense in Mice.</a> Journal of Visualized Experiments. (137), 56988 (2018).</li><li>Tungtur, S. K., Nishimune, N., Radel, J., Nishimune, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mouse+Behavior+Tracker:+An+economical+method+for+tracking+behavior+in+home+cages.">Mouse Behavior Tracker: An economical method for tracking behavior in home cages.</a> Biotechniques. 63 (5), 215-220 (2017).</li></ol>

Con l'incombente sistema di stimoli visivi, la maggioranza (97%) di sani occhi-topi ha mostrato la risposta di volo. Uno dei 29 topi non ha mostrato una risposta di volo ovvia. Tuttavia, il topo camminava verso la cupola e rimase vicino fino a quando incombeva scomparendo, indicando che il topo era almeno prudente quando si verificavano gli stimoli incombenti. Pertanto, gli stimoli incombenti hanno costantemente suscitato le risposte di paura innata nei topi con gli occhi sani. Dall'altro lato, tre topi ciechi non hanno ...

Il sistema visivo inizia alla retina, dove i segnali visivi vengono catturati dai fotorecettori, canati alle cellule bipolari (2 neuroniND-Order), e infine passati alle cellule del ganglio (3 neuroni ordine diRd). I neuroni 2ND-e 3Rd-Order retinici sono pensati per formare più percorsi neurali che trasmettono particolari aspetti della segnalazione visiva come il colore, il movimento o la forma. Queste diverse caratteristiche visive sono trasmesse al nucleo geniculare laterale e alla corteccia visiva. Al contrario, i segnali visivi che conducono al movimento degli occhi vengono inviati al colliculus superiore. Classicamente, sono stati identificati due percorsi di retino-corticale: il magnocellulare e le vie parvocelliche. Questi percorsi codificano gli oggetti in movimento e fissi, rispettivamente, e la loro esistenza incarna il concetto di base di elaborazione parallela1,2,3,4,5, 6. il Recentemente, più di 15 tipi di cellule bipolari7,8,9,10,11 e cellule del ganglio12,13,14 ,15,16 sono stati segnalati nella retina di molte specie, tra cui la retina primate. Queste cellule si distinguono non solo per gli aspetti morfologici, ma anche per l'espressione di marcatori distinti egeni8,10,17,18, suggerendo che varie caratteristiche di i segnali visivi vengono elaborati in parallelo, il che è più complicato di quanto originariamente previsto.
Le tecnologie cellulari e molecolari hanno contribuito alla nostra comprensione dell'elaborazione visiva e dei potenziali meccanismi di malattia che possono derivare dall'elaborazione visiva aberrante. Tale comprensione può contribuire allo sviluppo di occhi artificiali. Sebbene gli esami e le analisi cellulari offrano una conoscenza approfondita a livello cellulare, una combinazione di esperimenti comportamentali e esperimenti cellulari accrescerebbe significativamente la nostra comprensione attuale dei processi visivi di minuti. Per esempio, Yoshida et al.19 ha trovato che le cellule amacrine starburst sono i neuroni chiave per il rilevamento del movimento nella retina del mouse. Dopo esperimenti cellulari, hanno eseguito l'esperimento comportamentale di nistagmo optocinetico (OKN) per mostrare che i topi mutanti in cui le cellule amacrine di starburst erano disfunzionali non rispondevano agli oggetti in movimento, confermando così il loro cellulare Indagini. Inoltre, Pearson et al.20 ha condotto il trapianto di fotorecettori nella retina del topo per ripristinare la visione nei topi malati. Hanno condotto non solo esperimenti cellulari, ma anche misurato il comportamento del mouse attraverso l'uso di registrazioni di risposta optomotor e attività di acqua-labirinto permettendo così Pearson et al. per verificare che i fotorecettori trapiantati hanno ripristinato la visione in precedenza cieco plurale di "mouse". Presi insieme, gli esperimenti comportamentali sono strumenti forti per valutare la visione del mouse.
Sono disponibili diversi metodi per misurare la visione del mouse. Questi metodi hanno vantaggi e limitazioni. In vivo ERG fornisce informazioni sul fatto che la retina del topo, in particolare i fotorecettori e le cellule bipolari, risponda adeguatamente agli stimoli di luce. ERG può essere testato sia sotto scotopica che in condizioni fotopiche21,22. Tuttavia, ERG richiede anestesia, che potrebbe influenzare la misura di uscita23. Il riflesso optocinetico (OKR) o la risposta optomotor (OMR) è un metodo robusto per valutare la sensibilità al contrasto e la risoluzione spaziale, entrambi componenti funzionali della visione del mouse. Tuttavia, OKR richiede un intervento chirurgico per attaccare un dispositivo di fissazione al cranio del mouse24. OMR non richiede chirurgia né addestramento del topo; Tuttavia, richiede una formazione per consentire a uno sperimentatore di rilevare in modo soggettivo i movimenti sottili della testa del topo in risposta a una grata in movimento in un tamburo ottico 25,26. La luce riflessa della pupilla misura la costrizione della pupilla in risposta agli stimoli di luce, che non richiede anestesia e presenta risposte obiettive e solide 19. Sebbene il riflesso della pupilla simuli la risposta della luce retinica in vivo, il riflesso è mediato principalmente dalle cellule del ganglio retinico (ipRGCs) 27, intrinsecamente fotosensibili. Poiché gli ipRGCs rappresentano una piccola minoranza di RGC e non fungono da cellule gangliari convenzionali che formano l'immagine, questa misura non fornisce informazioni relative alla maggior parte delle cellule del ganglio.
L'esperimento di luce incombente non è stato precedentemente considerato un test importante per misurare la visione del mouse. Tuttavia, è anche un test di visione robusto e affidabile su varie specie, come il mouse28,29, pesce zebra30, Locust31,32e Human33,34, 35. importante, l'esperimento incombente è uno dei pochi metodi per testare il percorso di formazione dell'immagine-non è un percorso riflesso-dato che i sistemi visivi e limbici nel sistema nervoso centrale sono coinvolti in questo circuito36, 37,38. Abbiamo istituito un sistema di stimolo visivo incombente e abbiamo dimostrato la sua capacità di suscitare il rilevamento del movimento nel mouse, che usiamo come proxy per valutare l'intattezza del sistema visivo del mouse.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1349px;" width="1350">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">10.1&#34; monitor (2&#176; display)</td>
			<td style="width:148px;">Elecrow</td>
			<td style="width:903px;">Elecrow 10.1 Inch Raspberry Pi 1920x1080p Resolution Display</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">14&#34; Business Class Laptop 5490</td>
			<td>Dell</td>
			<td>84 / rcrc961481-4860836</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">20&#34; x 50&#34; Absorbant Liners</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>AL2050</td>
			<td>works well to protect floor of arena, could use any type of liner</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">21.5&#34; monitor (1&#176; display)</td>
			<td>Acer</td>
			<td>Acer R221Q bid 21.5-inch IPS Full HD Display</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">CCD Camera</td>
			<td>Lumenera Corporation</td>
			<td>Infiniyy3S-1UR</td>
			<td>excellent for behavioral studies due to high fps rate (60 fps)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Enclosure (alminum frames and PVC panels)</td>
			<td>80/20 Inc.</td>
			<td>4x cat.#9010, 4x cat.#9005, 1x cat.#9000, 5x cat.#65-2616</td>
			<td>excellent, used quick build tab to find PVC, joints, and frame</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ethanol</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>22-032-601</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Excel Spreadsheet Software</td>
			<td>Microsoft Office</td>
			<td></td>
			<td>user friendly and widespread knowledge of Microsoft Office software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Freearm</td>
			<td>Amazon</td>
			<td></td>
			<td>used to mount camera to the table, could use any mountable extendable arm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">ImagePro Premiere 3D</td>
			<td>Media Cybernetics</td>
			<td>version 9.3</td>
			<td>good program, could use some updating with the automated tracking feature</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Matlab software (Psychotoolbox 3)</td>
			<td>MathWorks</td>
			<td>Matlab R2018b 64-bit (9.5.0.944444)</td>
			<td>excellent software to generate pattern stimuli of any conditions</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">SteamPix sorftware</td>
			<td>Norpix</td>
			<td>StreamPix 7 64-bit Single Camera</td>
			<td>works well, a few problems with frame dropping but good customer service</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">WD My Book External Hard Drive</td>
			<td>Western Digital</td>
			<td>WDBBGB0080HBK hard drive 8 TB USB 3.0</td>
			<td>necessary if using .avi files with no compression codec due to large size of files</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Wide angle lens</td>
			<td>Navitar</td>
			<td>NMV-5M23</td>
			<td>excellent and necessary to capture entire arena</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

using looming visual stimuli to evaluate mouse vision

Il sistema visivo nel sistema nervoso centrale elabora diversi segnali visivi. Anche se la struttura complessiva è stata caratterizzata dalla retina attraverso il nucleo geniculare laterale alla corteccia visiva, il sistema è complesso. Sono stati condotti studi cellulari e molecolari per chiarire i meccanismi alla base dell'elaborazione visiva e, per estensione, i meccanismi di malattia. Questi studi possono contribuire allo sviluppo di sistemi visivi artificiali. Per convalidare i risultati di questi studi, è necessario il test di visione comportamentale. Qui, mostriamo che l'esperimento di stimolazione incombente è un test di visione del mouse affidabile che richiede una configurazione relativamente semplice. L'esperimento incombente è stato condotto in un grande recinto con un riparo in un angolo e un monitor del computer situato sul soffitto. Una telecamera CCD posizionata accanto al monitor del computer è servita per osservare il comportamento del mouse. Un topo è stato collocato nel recinto per 10 minuti e ha permesso di acclimatarsi ed esplorare i dintorni. Poi, il monitor proiettato uno stimolo incombente derivato dal programma 10 volte. Il topo rispose agli stimoli sia congelando che fuggendo al nascondiglio. Il comportamento del mouse prima e dopo gli stimoli incombenti è stato registrato, e il video è stato analizzato utilizzando il software di Motion Tracking. La velocità del movimento del mouse cambiò significativamente dopo gli stimoli incombenti. Al contrario, nessuna reazione è stata osservata nei topi ciechi. I nostri risultati dimostrano che il semplice esperimento incombente è un test affidabile della visione del mouse.

Un topo con occhi sani è stato collocato nel recinto e ha permesso di acclimatarsi per 10 min. L'Arena con il monitor sul soffitto è stata mantenuta in condizioni di luce mesopica (7 x 105 fotoni/μm2/s). Durante il periodo di acclimatazione, il topo esplorò lo spazio e trovò la cupola opaca come rifugio. Quando il mouse si allontanò dal rifugio, la cattura video iniziò, seguita dall'inizio dello stimolo visivo. In risposta allo stimolo incombente, la maggior parte dei topi si è imbattuto nel...

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Using Looming Visual Stimuli to Evaluate Mouse Vision

Per esaminare la visione del mouse, abbiamo condotto un test incombente. I topi sono stati collocati in una grande Arena quadrata con un monitor sul suo soffitto. Lo stimolo visivo incombente ha costantemente evocato le reazioni di congelamento o di volo nei topi.

Utilizzo di stimoli visivi incombenti per valutare la visione del mouse

The visual system in the central nervous system processes diverse visual signals. Although the overall structure has been characterized from the retina ...

Il nostro protocollo è un test di visione per topi. È robusto e facile da replicare. Mentre sono disponibili molti test di visione del mouse, l'esperimento incombente è uno dei pochi metodi per testare la via di formazione dell'immagine, che non è un percorso riflesso visivo.Mentre molti altri saggi sul comportamento visivo richiedono un ampio allenamento in chirurgia animale, la tecnica incombente richiede poco allenamento sperimentale. Inizia costruendo un involucro rettangolare a coperchio aperto utilizzando cornici in alluminio e pannelli in PVC per ospitare il mouse durante l'incombente presentazione degli stimoli visivi. Posare un foglio di carta per coprire l'intero pavimento dell'involucro per garantire una facile pulizia tra una prova e l'altro.Quindi, aggiungi un rifugio opaco in un angolo del recinto con un ingresso rivolto verso il centro dell'arena per un facile ingresso e uscita. Fissare una fotocamera con un obiettivo grandangolare a un supporto montato sul tavolo adiacente all'involucro per catturare il comportamento del mouse. Configurare quindi un monitor del computer sopra l'enclosure.Prepara un modello incombente utilizzando un software sperimentale per codificare un cerchio nero in espansione. Impostare lo stimolo per iniziare dall'angolo visivo di due gradi ed espandersi a 50 gradi in 250 millisecondi e impostare il codice per ripetere lo stimolo 10 volte con un intervallo di un secondo. Inizia selezionando un topo per l'esperimento e tre topi ciechi per garantire che la risposta allo stimolo incombente fosse davvero un comportamento visivamente guidato.Posizionare il topo sano nel recinto e lasciarlo esplorare liberamente l'ambiente circostante per sette-15 minuti prima dell'inizio dello stimolo. 10 secondi prima della stimolazione, avviare l'acquisizione video sulla fotocamera. Una volta che il mouse è lontano dal rifugio e si muove liberamente nell'arena aperta, inizia gli incombenti stimoli visivi.Infine, trasferisci di nuovo il mouse nella sua gabbia originale. Pulire l'involucro per il mouse successivo spruzzando le pareti e rifugiarsi con il 70% di etanolo e pulerlo e sostituire il rivestimento del pavimento di carta, se sporco. Riposizionare il rifugio nella stessa posizione iniziale se spostato durante il trasferimento degli animali e la pulizia dell'involucro.Al computer, salvare il video clip per ogni mouse in formato AVI senza compressione dei file al fine di garantire nessuna perdita di dati durante il trasferimento al software di analisi. Quindi, usa il software di analisi per tracciare il movimento dell'animale intorno all'arena prima, durante e dopo la presentazione dello stimolo. Calcola la velocità e la distanza del mouse dal rifugio.Se l'immagine dell'arena è distorta a causa dell'angolo video, correggere la coordinazione x e y prima del calcolo. Infine, confronta i parametri prima e dopo l'insorgenza dello stimolo incombente per determinare come il mouse ha risposto agli stimoli. Che si tratti di congelare, fuggire o non mostrare alcun cambiamento nel comportamento.I video clip acquisiti sono stati analizzati utilizzando un software di analisi commerciale con una funzione di tracciamento manuale. Utilizzando la funzione di tracciamento, la posizione del mouse è stata identificata in ogni fotogramma del video prima, durante e dopo gli stimoli incombenti. Quando si è verificato il volo, la velocità è aumentata bruscamente e la distanza dal rifugio si è ridotta di conseguenza.Al contrario, la velocità era vicina a zero millimetri al secondo quando i topi si congelarono. La velocità fu ridotta rispetto al controllo prima di incombere e la distanza dalla cupola non cambiò durante questo periodo. È importante ricordare di ottenere una linea di base del movimento prima dell'inizio dello stimolo o una reazione quantitativa allo stimolo non può essere determinata.È importante condurre più test per una valutazione accurata della visione. Pupil light reflex è un metodo comunemente usato, che assicura che il mouse abbia occhi sani. Il meccanismo della risposta incombente non è pienamente compreso.Questa tecnica può fornire opportunità per esplorare meccanismi di riconoscimento degli oggetti in movimento e risposte di paura per i neuroscienziati.

Research

JoVE Journal

Behavior

Using Eye Movements to Evaluate the Cognitive Processes Involved in Text Comprehension

Utilizzo dei movimenti oculari per valutare i processi cognitivi coinvolti nella comprensione del testo

The present article describes how to use eye  tracking methodologies to study the cognitive processes involved in text  comprehension. Measuring eye ...

Ricerca

Comportamento

Irrelevant Stimuli and Action Control: Analyzing the Influence of Ignored Stimuli via the Distractor-Response Binding Paradigm

Stimoli irrilevanti e Azione di controllo: Analizzare l&#39;influenza di stimoli Ignorato tramite il distrattore-Response Binding Paradigm

Selection tasks in which simple stimuli (e.g. letters) are presented and a target stimulus has to be selected against one or more distractor stimuli are ...

Methods to Test Visual Attention Online

Metodi per test visivo attenzione online

Online data collection methods have particular appeal to behavioral scientists because they offer the promise of much larger and much more representative ...

Recording Mouse Ultrasonic Vocalizations to Evaluate Social Communication

Registrazione del mouse ultrasuoni Vocalizations per valutare Comunicazione Sociale

Mice emit ultrasonic vocalizations in different contexts throughout development and in adulthood. These vocal signals are now currently used as proxies ...

A Method to Quantify Visual Information Processing in Children Using Eye Tracking

Un metodo per quantificare Visual Information Processing in bambini che utilizzano Eye Tracking

Visual problems that occur early in life can have major impact on a child's development. Without verbal communication and only based on observational ...

Implantation and Recording of Wireless Electroretinogram and Visual Evoked Potential in Conscious Rats

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Utilizzando un tapis roulant Split-cintura per valutare la generalizzazione dell'adattamento dell'apparato locomotore umano

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