Name: behavioral assessment of visual function via optomotor response and cognitive function via y-maze in diabetic rats
Uploaded: 2020-10-23T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Behavioral Assessment of Visual Function via Optomotor Response and Cognitive Function via Y-Maze in Diabetic Rats at JoVE.com

Questo lavoro è stato supportato dal Department of Veterans Affairs Rehab R&D Service Career Development Awards (CDA-1, RX002111; CDA-2; RX002928) a RSA e (CDA-2, RX002342) ad AJF e National Institutes of Health (NIH-NICHD F31 HD097918 a DACT e NIH-NIEHS T32 ES012870 a DACT) e NEI Core Grant P30EY006360.

Tutte le procedure sono state approvate dall'Atlanta Veterans Affairs Institutional Animal Care and Use Committee e conformi alla guida del National Institutes of Health per la cura e l'uso di animali da laboratorio (NIH Publications, 8a edizione, aggiornata nel 2011).
1. La risposta optomotoria (OMR)
<ol><li>Impostare l'apparato OMR (dettagli su apparecchi e software nella Tabella dei materiali)
	<ol>
<li>Scegli la piattaforma di dimensioni appropriate per il rod...

<ol>
	<li>. International Diabetes Federation Diabetes Atlas, 9th edn Available from: <a target="_blank" href="https://diabetesatlas.org/upload/resources/material/20200302_133351_IDFATLAfinal-web.pdf">https://diabetesatlas.org/upload/resources/material/20200302_133351_IDFATLAfinal-web.pdf</a> (2019)</li><li>Wang, W., Lo, A. C. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diabetic+retinopathy:+pathophysiology+and+treatments.">Diabetic retinopathy: pathophysiology and treatments.</a> International Journal of Molecular Sciences. 19 (6), (2018).</li><li>Akpek, E. K., Smith, R. 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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=Daily+visual+stimulation+in+the+critical+period+enhances+multiple+aspects+of+vision+through+BDNF-mediated+pathways+in+the+mouse+retina.">Daily visual stimulation in the critical period enhances multiple aspects of vision through BDNF-mediated pathways in the mouse retina.</a> PLoS One. 13 (2), 0192435 (2018).</li><li>Feola, A. J., 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=Menopause+exacerbates+visual+dysfunction+in+experimental+glaucoma.">Menopause exacerbates visual dysfunction in experimental glaucoma.</a> Experimental Eye Research. 186, 107706 (2019).</li><li>Allen, R. 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=Long-term+functional+and+structural+consequences+of+primary+blast+overpressure+to+the+eye.">Long-term functional and structural consequences of primary blast overpressure to the eye.</a> Journal of Neurotrauma. 35 (17), 2104-2116 (2018).</li><li>Maaswinkel, H., 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=Spatio-temporal+frequency+characteristics+of+the+optomotor+response+in+zebrafish.">Spatio-temporal frequency characteristics of the optomotor response in zebrafish.</a> Vision Research. 43 (1), 21-30 (2003).</li><li>Benkner, B., Mutter, M., Ecke, G., M&#252;nch, T. 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J., 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=Reward-related+expectations+trigger+dendritic+spine+plasticity+in+the+mouse+ventrolateral+orbitofrontal+cortex.">Reward-related expectations trigger dendritic spine plasticity in the mouse ventrolateral orbitofrontal cortex.</a> The Journal of Neuroscience. 39 (23), 4595-4605 (2019).</li></ol>

L'OMR e il labirinto Y consentono la valutazione non invasiva della funzione visiva e dei deficit cognitivi nei roditori nel tempo. In questo protocollo, l'OMR e il labirinto Y hanno dimostrato di tracciare i deficit visivi e cognitivi nei modelli di diabete dei roditori.
Passaggi critici nel protocollo
L'OMR
Alcuni punti importanti da considerare quando si esegue l'OMR per valutare la funzione visiva sono i parametri di ...

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Kaavya Gudapati*1,2, Anayesha Singh*1,3, Danielle Clarkson-Townsend1,4, Andrew J. Feola1,2, Rachael S. Allen1,2 
1Center for Visual and Neurocognitive Rehabilitation, Atlanta VA Medical Center, 
2Department of Biomedical Engineering, Georgia Institute of Technology, 
3Department of Neuroscience, Emory University, 
4Gangarosa Department of Environmental Health, Emory University 
* These authors contributed equally
to:
Kaavya Gudapati*1,2, Anayesha Singh*1,3, Danielle Clarkson-Townsend1,4, Stephen Q. Phillips1, Amber Douglass1, Andrew J. Feola1,2, Rachael S. Allen1,2 
1Center for Visual and Neurocognitive Rehabilitation, Atlanta VA Medical Center, 
2Department of Biomedical Engineering, Georgia Institute of Technology, 
3Department of Neuroscience, Emory University, 
4Gangarosa Department of Environmental Health, Emory University 
* These authors contributed equally

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Erratum: Behavioral Assessment of Visual Function via Optomotor Response and Cognitive Function via Y-Maze in Diabetic Rats

Oltre 463 milioni di persone vivono con il diabete, rendendolo una delle più grandi epidemie di malattie globali1. Una delle gravi complicazioni che derivano dal diabete è la retinopatia diabetica (DR), una delle principali cause di cecità per gli adulti americani in età lavorativa2. Nei prossimi 30 anni, si prevede che la percentuale della popolazione a rischio di DR raddoppierà, quindi è fondamentale trovare nuovi modi di diagnosticare la DR nelle sue fasi iniziali per prevenire e mitigare lo sviluppo di DR3. La DR è stata convenzionalmente ritenuta una malattia vascolare4,5,6. Tuttavia, ora con evidenza di disfunzione neuronale e apoptosi nella retina che precede la patologia vascolare, la DR è definita per avere componenti neuronali e vascolari4,5,6,7,8,9. Un modo per diagnosticare la DR sarebbe quello di esaminare le anomalie neurali nella retina, un tessuto che può essere più vulnerabile allo stress ossidativo e allo sforzo metabolico da diabete rispetto ad altri tessuti neurali10.
I declini della funzione cognitiva e motoria si verificano anche con il diabete e sono spesso correlati con i cambiamenti della retina. Gli individui più anziani con diabete di tipo II ritraggono prestazioni cognitive di base peggiori e mostrano un declino cognitivo più esacerbato rispetto ai partecipanti al controllo11. Inoltre, la retina è stata stabilita come un'estensione del sistema nervoso centrale e le patologie possono manifestarsi nella retina12. Clinicamente, la relazione tra retina e cervello è stata studiata nel contesto dell'Alzheimer e di altre malattie, ma non è comunemente esplorata con il diabete12,13,14,15,16. I cambiamenti nel cervello e nella retina durante la progressione del diabete possono essere esplorati utilizzando modelli animali, tra cui il ratto STZ (un modello di diabete di tipo I in cui la tossina, streptozotocina o STZ, viene utilizzata per danneggiare le cellule beta pancreatiche) e il ratto Goto-Kakizaki (un modello poligenico di diabete di tipo II in cui gli animali sviluppano iperglicemia spontaneamente a circa 3 settimane di età). In questo protocollo, viene fornita una descrizione per il labirinto Y e la risposta optomotoria per valutare i cambiamenti cognitivi e visivi nei roditori diabetici, rispettivamente. La risposta optomotoria (OMR) valuta la frequenza spaziale (simile all'acuità visiva) e la sensibilità al contrasto monitorando i movimenti caratteristici di tracciamento riflessivo della testa per misurare le soglie visive per ciascun occhio17. La frequenza spaziale si riferisce allo spessore o alla finezza delle barre e la sensibilità al contrasto si riferisce alla quantità di contrasto tra le barre e lo sfondo (Figura 1E). Nel frattempo, il labirinto a Y testa la memoria spaziale a breve termine e la funzione esplorativa, osservata attraverso alternanze spontanee e ingressi attraverso i bracci del labirinto.
Entrambi i test possono essere eseguiti in animali svegli e non anestetizzati e hanno il vantaggio di capitalizzare sulle risposte innate degli animali, il che significa che non richiedono addestramento. Entrambi sono relativamente sensibili, in quanto possono essere utilizzati per rilevare i deficit nelle prime fasi della progressione del diabete nei roditori e affidabili, in quanto producono risultati correlati ad altri test visivi, retinici o comportamentali. Inoltre, l'utilizzo dell'OMR e del labirinto Y in combinazione con test come l'elettroretinogramma e le scansioni di tomografia a coerenza ottica può fornire informazioni su quando i cambiamenti retinici, strutturali e cognitivi si sviluppano l'uno rispetto all'altro nei modelli di malattia. Queste indagini potrebbero essere utili per identificare le degenerazioni neurali che si verificano a causa del diabete. In definitiva, questo potrebbe portare a nuovi metodi diagnostici che identificano efficacemente la DR nelle prime fasi della progressione.
I sistemi OMR e Y-maze utilizzati per sviluppare questo protocollo sono descritti nella Tabella dei materiali. Precedenti ricerche sull'OMR, di Prusky et al.18, e sul labirinto Y, di Maurice et al.19, sono state utilizzate come punto di partenza per sviluppare questo protocollo.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>OptoMotry HD</td>
			<td>CerebralMechanics Inc.</td>
			<td></td>
			<td>OMR apparatus &#38; software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Timer</td>
			<td>Thomas Scientific</td>
			<td>810029AR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Y-Maze apparatus</td>
			<td>San Diego Instruments</td>
			<td>7001-043</td>
			<td>Available specifically for rats</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

behavioral assessment of visual function via optomotor response and cognitive function via y-maze in diabetic rats

La risposta optomotoria e il labirinto a Y sono test comportamentali utili per valutare rispettivamente la funzione visiva e cognitiva. La risposta optomotoria è uno strumento prezioso per monitorare i cambiamenti nelle soglie di frequenza spaziale (SF) e sensibilità al contrasto (CS) nel tempo in una serie di modelli di malattia retinica, tra cui la retinopatia diabetica. Allo stesso modo, il labirinto Y può essere utilizzato per monitorare la cognizione spaziale (misurata dall'alternanza spontanea) e il comportamento esplorativo (misurato da un certo numero di voci) in un certo numero di modelli di malattia che colpiscono il sistema nervoso centrale. I vantaggi della risposta optomotoria e del labirinto a Y includono la sensibilità, la velocità dei test, l'uso di risposte innate (non è necessario l'allenamento) e la capacità di essere eseguita su animali svegli (non anestetizzati). Qui, i protocolli sono descritti sia per la risposta optomotoria che per il labirinto a Y ed esempi del loro uso mostrati in modelli di diabete di tipo I e di tipo II. I metodi includono la preparazione di roditori e attrezzature, le prestazioni della risposta optomotoria e del labirinto a Y e l'analisi dei dati post-test.

L'OMR è considerato di successo se le soglie di frequenza spaziale e sensibilità al contrasto possono essere ottenute da un roditore. Qui, l'uso dell'OMR per valutare la frequenza spaziale è illustrato nei ratti brown-norvegia e long-evans di controllo naïve, sia giovani (3-6 mesi) che invecchiati (9-12 mesi). I ratti brown-norvegesi mostrano tipicamente una frequenza spaziale di base più elevata rispetto ai ratti Long-Evans. Inoltre, è stato osservato un effetto di invecchiamento sulla frequenza spaziale nei ratti...

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Behavioral Assessment of Visual Function via Optomotor Response and Cognitive Function via Y-Maze in Diabetic Rats

La degenerazione neurale sia negli occhi che nel cervello a causa del diabete può essere osservata attraverso test comportamentali effettuati sui roditori. Il labirinto Y, una misura della cognizione spaziale, e la risposta optomotoria, una misura della funzione visiva, forniscono entrambi informazioni su potenziali diagnosi e trattamenti.

Valutazione comportamentale della funzione visiva tramite risposta optomotoria e funzione cognitiva tramite Y-Maze nei ratti diabetici

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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 ...

A Procedure to Observe Context-induced Renewal of Pavlovian-conditioned Alcohol-seeking Behavior in Rats

Una Procedura di osservare Context-indotta Rinnovo pavloviano condizionata alcol-seeking comportamento in Rats

Environmental contexts in which drugs of abuse are consumed can trigger craving, a subjective Pavlovian-conditioned response that can facilitate ...

The Knob Supination Task: A Semi-automated Method for Assessing Forelimb Function in Rats

L'attività di supinazione manopola: Un metodo semi-automatico per la valutazione della funzione degli arti anteriori in ratti

Tasks that accurately measure dexterity in animal models are critical to understand hand function. Current rat behavioral tasks that measure dexterity ...

Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials and Electrocorticograms in Response to Nociceptive Laser Stimuli from Freely Moving Rats

Registrazioni simultanee di potenziali di campo locale corticale ed Electrocorticograms in risposta a stimoli nocicettivi Laser da liberi di muoversi

Electrocortical responses, elicited by laser heat pulses that selectively activate nociceptive free nerve endings, are widely used in many animal and ...

Supramaximal Intensity Hypoxic Exercise and Vascular Function Assessment in Mice

Sopramassimale intensità di esercizio Hypoxic e valutazione di funzione vascolare in topi

Exercise training is an important strategy for maintaining health and preventing many chronic diseases. It is the first line of treatment recommended by ...

Investigating the Deployment of Visual Attention Before Accurate and Averaging Saccades via Eye Tracking and Assessment of Visual Sensitivity

Studiando la distribuzione dell'attenzione visiva prima di saccadi Accurate e media tramite Eye-Tracking e valutazione della sensibilità visiva

This experimental protocol was designed to investigate whether visual attention is obligatorily deployed at the endpoint of saccades. To this end, we ...

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

Integrazione di analisi psicofisiche visive all'interno di un Y-Maze per isolare il ruolo che le funzionalità visive svolgono nelle decisioni di navigazione

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

Dynamic Digital Biomarkers of Motor and Cognitive Function in Parkinson's Disease

Biomarcatori digitali dinamici della funzione motoria e cognitiva nella malattia di Parkinson

As Parkinson&#8217;s disease (PD) is a heterogeneous disorder, personalized medicine is truly required to optimize care. In their current form, standard ...