Name: using looming visual stimuli to evaluate mouse vision
Uploaded: 2019-06-13T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Using Looming Visual Stimuli to Evaluate Mouse Vision at JoVE.com

Detta arbete stöddes av NIH r01 EY028915 (TI) och RPB bidrag.

Alla experiment och djur skötsel utfördes i enlighet med protokoll som godkänts av de institutionella djur omsorgs-och användnings kommittéerna vid Wayne State University (protokoll nr 17-11-0399).
1. förberedelse för experimentet
<ol><li>Bygg ett rektangulärt öppet lock hölje för att hysa musen under hotande visuella stimuli presentation. Vi konstruerade en 40 cm x 50 cm x 33 cm kapsling med aluminium inramning och PVC-paneler (figur 1a, B</s...

<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>

Med det hotande visuella stimuli systemet, en majoritet (97%) av friska ögonmöss visade flygrespons. En av 29 möss visade ingen uppenbar flyg respons. Men musen gick mot kupolen och förblev nära den tills hotande försvann, vilket tyder på att musen var åtminstone försiktig när hotande stimuli inträffade. Därför, den hotande stimuli konsekvent framkallade medfödda rädsla svar på friska ögon möss. Å andra sidan visade tre blinda möss inte några svar på den hotande (preliminära resultat). Sammantaget ...

Det visuella systemet börjar vid näthinnan, där visuella signaler fångas av foto receptorer, kanaliseras till bipolär celler (2nd-ordning neuroner), och slutligen skickas till ganglion celler (3RD-order nerv celler). Retinal 2nd-och 3RD-order neuroner tros bilda flera neurala vägar som förmedlar särskilda aspekter av visuell signalering såsom färg, rörelse, eller form. Dessa olika visuella egenskaper förmedlas till den laterala geniculate kärnan och den visuella cortex. I kontrast, visuella signaler som leder till ögonrörelser skickas till den överlägsna colliculus. Klassiskt, två retino-kortikal vägar har identifierats: den magnocellulära och parvocellulära vägar. Dessa vägar koda rörliga och Station ära objekt, respektive, och deras existens förkroppsligar den grundläggande begreppet parallell bearbetning1,2,3,4,5, och 6. Nyligen har mer än 15 typer av bipolära celler7,8,9,10,11 och ganglion celler12,13,14 ,15,16 har rapporter ATS i näthinnan av många arter, inklusive primat näthinnan. Dessa celler kännetecknas inte bara av morfologiska aspekter, utan också av uttrycket av distinkta markörer och gener8,10,17,18, vilket tyder på att olika egenskaper hos visuella signaler bearbetas parallellt, vilket är mer komplicerat än vad som ursprungligen förväntades.
Cellulär och molekylär teknik har bidragit till vår förståelse av visuell bearbetning och potentiella sjukdomsmekanismer som kan uppstå från avvikande Visuell bearbetning. En sådan förståelse kan bidra till utvecklingen av konstgjorda ögon. Även cellulära undersökningar och analyser erbjuder djupgående kunskap på cellulär nivå, en kombination av beteendemässiga experiment och cellulära experiment skulle avsevärt öka vår nuvarande förståelse för minut visuella processer. Till exempel, Yoshida et al.19 fann att starburst amakrina celler är de viktigaste neuronerna för rörelse detektering i musens näthinnan. Efter cellulära experiment, utförde de optokinetic nys tag mus (okn) beteendemässiga experiment för att visa att muterade möss där starburst amakrina celler var dysfunktionella inte svarar på rörliga objekt, vilket bekräftar deras cellulära Utredningar. Dessutom genomförde Pearson et al.20 foto receptor transplantation i musens näthinnan för att återställa synen hos sjuka möss. De genomförde inte bara cellulära experiment, men också mätt mus beteende genom användning av optomotor respons inspelningar och vatten-labyrint uppgifter vilket gör att Pearson et al. att kontrol lera att transplanterade foto receptorer återställas vision i den tidigare blinda Möss. Sammantaget beteende experiment är starka verktyg för att bedöma mus vision.
Det finns flera metoder för att mäta mus vision. Dessa metoder har fördelar och begränsningar. In vivo tillhandahåller ERG information om huruvida musens näthinna, särskilt foto receptorer och på bipolär celler, på lämpligt sätt reagerar på ljus stimuli. ERG kan provas antingen enligt normerat valens system eller fotopiskt villkor21,22. Dock kräver ERG anestesi, vilket kan påverka utgångs mätningen23. Den optokinetiska reflexen (OKR) eller optomotorresponsen (OMR) är en robust metod för att bedöma kontrast känslighet och rumslig upplösning, båda funktionella komponenter i mus seendet. OKR kräver dock kirurgi för att fästa en fixeringsenhet till muskallen24. OMR kräver varken kirurgi eller mus utbildning; men det kräver utbildning för att möjliggöra en experimenterare att subjektivt upptäcka subtila mus huvud rörelser som svar på en rörlig gallerdurk i en optisk trumma 25,26. Elev ljus reflex åtgärder elev sammandragning som svar på ljus stimuli, som inte kräver anestesi och uppvisar objektiva och robusta svar 19. Även om eleven reflex simulerar retinal ljus svar in vivo, reflex medieras främst av de inneboende ljus känsliga retinala ganglion celler (ipRGCs) 27. Eftersom ipRGCs representerar en liten minoritet av RGCs och inte fungerar som konventionella bildbildande ganglionceller, denna mätning ger inte information som hänför sig till de flesta ganglionceller.
Det hotande ljuset experiment har inte tidigare ansetts vara ett stort test för att mäta mus vision. Det är dock också en robust och pålitlig vision test över olika arter, såsom mus28,29, zebra fiskar30, Locust31,32, och mänskliga33,34, 35. viktigt, det hotande experimentet är en av endast ett fåtal metoder för att testa bild-Forming vägen-det är inte en reflex väg-med tanke på det visuella och de limbiska systemen i centrala nerv systemet är inblandade i denna krets36, 37,38. Vi har etablerat en hotande visuella stimulans system och har visat sin förmåga att framkalla rörelse detektering i musen, som vi använder som en proxy för att bedöma orördhet av mus visuella systemet.

<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

Det visuella systemet i centrala nerv systemet bearbetar olika visuella signaler. Även om den övergripande strukturen har karakteriserats från näthinnan genom den laterala geniculate kärnan till den visuella cortex, systemet är komplext. Cellulära och molekyl ära studier har genomförts för att belysa mekanismerna bakom Visuell bearbetning och, i förlängningen, sjukdomsmekanismer. Dessa studier kan bidra till utvecklingen av artificiella visuella system. För att validera resultaten av dessa studier, beteendemässiga vision testning är nödvändig. Här visar vi att den hotande stimulering experiment är en pålitlig mus vision test som kräver en relativt enkel installation. Det hotande experimentet genomfördes i en stor inhägnad med ett skydd i ett hörn och en dator skärm placerad i taket. En CCD-kamera placerad bredvid dator skärmen som serveras för att observera mus beteende. En mus placerades i höljet i 10 minuter och fick vänja sig vid och utforska omgivningarna. Sedan, bildskärmen projicerade ett program-derived hotande stimulans 10 gånger. Musen reagerade på stimuli antingen genom att frysa eller genom att fly till gömstället. Musens beteende före och efter de hotande stimuli spelades in, och videon analyserades med hjälp av rörelse spårnings program. Mus rörelsens hastighet förändrades markant efter de hotande stimuli. Däremot observerades ingen reaktion hos blinda möss. Våra resultat visar att den enkla hotande experiment är en pålitlig test av mus vision.

En mus med friska ögon placerades i inne slutningen och får vänja sig vid 10 min. Arenan med bildskärmen i taket hölls under mesopiskt ljus förhållanden (7 x 105 fotoner/μm2/s). Under acklimatisering perioden utforskade musen utrymmet och fann den ogenomskinliga kupolen som en fristad. När musen flyttade bort från tillflykt, video fånga igång, följt av initiering av den visuella stimulans. Som svar på den hotande stimulans, de flesta möss sprang in i kupolen (flyg svar), som observera...

Watch this Scientific Journal Video about Using Looming Visual Stimuli to Evaluate Mouse Vision at JoVE.com

Using Looming Visual Stimuli to Evaluate Mouse Vision

För att undersöka mus vision, genomförde vi ett hotande test. Möss placerades i en stor fyrkantig Arena med en bildskärm på taket. Den hotande visuella stimulansen konsekvent framkallat frysning eller flykt reaktioner hos möss.

Använda Looming Visual stimuli för att utvärdera Mouse vision

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

Vårt protokoll är ett visionstest för möss. Den är både robust och enkel att replikera. Medan många musseende tester finns tillgängliga, den hotande experiment är en av några metoder för att testa bilden bildar väg, som inte är en visuell reflex väg.Medan många andra visuella beteende assay kräver omfattande utbildning i djurkirurgi, den hotande tekniken kräver lite experimentell utbildning. Börja med att konstruera en rektangulär öppet lock kapsling med hjälp av aluminium inramning och PVC-paneler för att hysa musen under hotande visuella stimuli presentation. Lägg ett pappersark för att täcka hela golvet i inneslutningen för att säkerställa enkel sanering mellan försöken.Lägg sedan till ett ogenomskinligt skydd i ett hörn av inhägnaden med en ingång som vetter mot arenans centrum för enkel ingång och utgång. Säkra en kamera med ett vidvinkelobjektiv till ett bord monterat stativ intill höljet för att fånga musens beteende. Därefter ställer du in en datorskärm ovanpå höljet.Förbered ett hotande mönster med hjälp av experimentell programvara för att koda för en expanderande svart cirkel. Ställ in stimulansen så att den börjar vid den visuella vinkeln på två grader och expandera till 50 grader över 250 millisekunder och ställ in koden så att den upprepar stimulansen 10 gånger med ett intervall på en sekund. Börja med att välja en mus för experimentet samt tre blinda möss för att säkerställa svar på hotande stimulans var verkligen ett visuellt guidat beteende.Placera den friska musen i inneslutningen och låt den fritt utforska sin omgivning i sju till 15 minuter före stimulans instjutet. 10 sekunder före stimuleringen, starta videofångst på kameran. När musen är borta från skydd och rör sig fritt i den öppna arenan, starta den annalkande visuella stimuli.Slutligen, överföra musen tillbaka till sin ursprungliga bur. Rengör inneslutningen för nästa mus genom att spruta väggarna och tillflykt med 70%etanol och torka ner den och byt ut papper golv liner, om nedsmutsad. Placera om tillflykten till samma första plats om den flyttas under djuröverföring och rengöring av djurutrymmen.Vid datorn sparar du videoklippet för varje mus i AVI-format utan filkomprimering i syfte att säkerställa att inga dataförluster vid överföring till analysprogramvaran. Använd sedan analysprogramvara för att spåra djurets rörelse runt arenan före, under och efter stimulanspresentation. Beräkna hastigheten och musens avstånd från tillflykten.Om bilden av arenan är förvrängd på grund av videovinkeln, korrigera x och y-koordinationen före beräkningen. Slutligen, jämför parametrarna före och efter hotande stimulans inset för att avgöra hur musen svarade på stimuli. Vare sig genom att frysa, fly eller visa någon förändring i beteende.Tagna videoklipp analyserades med hjälp av en kommersiell analysprogramvara med en manuell spårningsfunktion. Med hjälp av spårningsfunktionen identifierades musens position i varje bildruta i videon före, under och efter de hotande stimuli. När flygningen inträffade ökade hastigheten plötsligt och avståndet till härbärget minskade i enlighet med detta.Däremot var hastigheten nära noll millimeter per sekund när möss frös. Hastigheten minskades jämfört med kontrollen innan hotande och avståndet till kupolen ändrades inte under denna period. Det är viktigt att komma ihåg att få en baslinje av rörelse före den stimulans instÃ¥ng eller en kvantitativ reaktion till stimulansen kan inte bestämmas.Det är viktigt att genomföra flera tester för korrekt vision utvärdering. Pupillljusreflex är en vanligt förekommande metod, som säkerställer att musen har friska ögon. Mekanismen för hotande svar är inte helt klarlagt.Denna teknik kan ge möjligheter att utforska mekanismer för rörliga objekt erkännande och rädsla svar för neuroforskare.

Research

JoVE Journal

Behavior

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

Använda ögonrörelser för att utvärdera de kognitiva processerna som är involverade i textförståelse

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

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

Irrelevanta stimuli och Åtgärd Kontroll: Analysera påverkan av Ignorerade Stimuli via Distractor-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

Metoder för att testa Visual Attention 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

Inspelning Mus ultraljud vocalizations att utvärdera social kommunikation

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

En metod för att kvantifiera Visual Information Processing i barn som använder 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

Implantation och inspelning av Wireless elektroretinogram och Visual Evoked Potential hos råttor vid medvetande

The full-field electroretinogram (ERG) and visual evoked potential (VEP) are useful tools to assess retinal and visual pathway integrity in both ...

Using a Split-belt Treadmill to Evaluate Generalization of Human Locomotor Adaptation

Med en Split-belt löpband att utvärdera generalisering av mänskliga rörelseapparaten anpassning

Understanding the mechanisms underlying locomotor learning helps researchers and clinicians optimize gait retraining as part of motor rehabilitation. ...

Using the Visual World Paradigm to Study Sentence Comprehension in Mandarin-Speaking Children with Autism

Med den visuella världen paradigmen att studera meningen förståelse i Mandarin-talande barn med Autism

Sentence comprehension relies on the ability to rapidly integrate different types of linguistic and non-linguistic information. However, there is ...

Multi-Modal Signals for Analyzing Pain Responses to Thermal and Electrical Stimuli

Multimodala signaler för att analysera smärta Svaren till termisk och elektrisk Stimuli

The assessment of pain relies mostly on methods that require a person to communicate. However, for people with cognitive and verbal impairments, existing ...

Integrating Visual Psychophysical Assays within a Y-Maze to Isolate the Role that Visual Features Play in Navigational Decisions

Integrera visuella psykofysiska analyser inom en Y-labyrint för att isolera den roll som visuella funktioner spelar i navigations beslut

Collective animal behavior arises from individual motivations and social interactions that are critical for individual fitness. Fish have long inspired ...