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

この作品は退役軍人省のリハビリR&Dサービスキャリア開発賞(CDA-1、RX002111;CDA-2;RX002928)からRSA、AJFおよび国立衛生研究所(NIH-NICHD F31 HD097918からDACTおよびNIH-NIEHS T32 ES012870からDACT)およびNEIコアグラントP30EY006360に(

すべての手続きは、アトランタ退役軍人事務施設動物のケアと使用委員会によって承認され、実験動物のケアと使用のための国立衛生研究所ガイドに準拠しました(NIH出版物、第8 版、2011年更新)。
1. オプトモーター応答(OMR)
<ol><li>OMR装置の設定(材料表の装置とソフトウェアの詳細)
	<ol>
<li>げっ歯類に適したサイズのプラットフォーム(マウス、ラッ?...

<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. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterizing+visual+performance+in+mice:+an+objective+and+automated+system+based+on+the+optokinetic+reflex.">Characterizing visual performance in mice: an objective and automated system based on the optokinetic reflex.</a> Behavioral Neuroscience. 127 (5), 788-796 (2013).</li><li>Lehmann, K., Schmidt, K. F., L&#246;wel, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vision+and+visual+plasticity+in+ageing+mice.">Vision and visual plasticity in ageing mice.</a> Restorative Neurology and Neuroscience. 30, 161-178 (2012).</li><li>Leinonen, H., Tanila, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vision+in+laboratory+rodents-tools+to+measure+it+and+implications+for+behavioral+research.">Vision in laboratory rodents-tools to measure it and implications for behavioral research.</a> Behavioral Brain Research. 352, 172-182 (2018).</li><li>Spielmann, M., Schr&#246;ger, E., Kotz, S. A., Pechmann, T., Bendixen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+a+staircase+procedure+for+the+objective+measurement+of+auditory+stream+integration+and+segregation+thresholds.">Using a staircase procedure for the objective measurement of auditory stream integration and segregation thresholds.</a> Frontiers in Psychology. 4, 534 (2013).</li><li>Shi, 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=Optimization+of+optomotor+response-based+visual+function+assessment+in+mice.">Optimization of optomotor response-based visual function assessment in mice.</a> Scientific Reports. 8 (1), 9708 (2018).</li><li>You, M., Yamane, T., Tomita, H., Sugano, E., Akashi, 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+novel+rat+head+gaze+determination+system+based+on+optomotor+responses.">A novel rat head gaze determination system based on optomotor responses.</a> PLoS One. 12 (4), 0176633 (2017).</li><li>Whyte, 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=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>

OMRとY迷路は、時間の経過とともにげっ歯類の視覚機能および認知機能の欠損の非侵襲的評価を可能にする。このプロトコルでは、OMRとY迷路が糖尿病のげっ歯類モデルにおける視覚および認知的欠陥を追跡することが実証された。
プロトコルの重要なステップ
ザ OMR
OMRを実行して視覚機能を評価する際に考慮すべき?...

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The author list was updated from:
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

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/t/61806">Behavioral Assessment of Visual Function via Optomotor Response and Cognitive Function via Y-Maze in Diabetic Rats</a>. The author list was updated.

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

4億6,300万人以上の人々が糖尿病と一緒に暮らしており、世界で最大の病気の流行の1つとなっています。糖尿病に起因する重篤な合併症の1つは、アメリカの成人の失明の主な原因である糖尿病性網膜症(DR)である2。今後30年間で、DRのリスクを持つ人口の割合は2倍になると予測されるため、DRの開発を予防し軽減するために、初期段階でDRを診断する新しい方法を見つけることが重要です3。DRは従来、血管疾患4,5,6であると考えられている。しかし、血管病理に先行する神経機能障害とアポトーシスの証拠が現在、DRは神経および血管成分4,5,6,7,8,9を有すると定義されている。DRを診断する1つの方法は、他の神経組織10よりも糖尿病による酸化ストレスや代謝株に対してより脆弱である可能性のある組織であるレティナの神経異常を調べることである。
認知機能と運動機能の低下は、糖尿病でも起こり、しばしば、疾患の変化と相関する。II型糖尿病の高齢者は、ベースライン認知能力の低下を描写し、対照参加者11よりも悪化した認知機能低下を示す。さらに、レティナは中枢神経系の延長として確立されており、病理はretina12に現れる可能性がある。臨床的には、アルツハイマー病および他の疾患の文脈で、レティナと脳の関係は研究されているが、一般的に糖尿病12、13、14、15、16で探索されていない。糖尿病の進行時の脳とレチナの変化は、STZラット(毒素、ストレプトゾトシンまたはSTZが膵臓ベータ細胞に損傷を与えるために使用されるI型糖尿病のモデル)や後頭柿ラット(動物が3週齢頃に高血圧を発症するII型糖尿病のポリジェニックモデル)を含む動物モデルを使用して探索することができる。このプロトコルでは、糖尿病性げっ歯類における認知的および視覚的変化を評価するためのY迷路および眼運動応答についての説明がそれぞれ提供される。光運動応答(OMR)は、各眼17の視覚閾値を測定するために特徴的な反射的なヘッド追跡の動きを監視することによって、空間周波数(視力に似ている)とコントラスト感度を評価します。空間周波数とは、バーの太さまたは細かさを指し、コントラスト感度とは、バーと背景のコントラストの程度を指します(図1E)。一方、Y迷路は、迷路の腕を通して自発的な交代とエントリを通して観察される短期的な空間記憶と探索的機能をテストします。
両方のテストは、目を覚まし、麻酔をしない動物で行われ、動物の生来の応答を利用する利点があり、訓練を必要としないことを意味する。どちらも比較的敏感であり、げっ歯類の糖尿病の進行の早い段階で赤字を検出するために使用することができ、信頼性があり、他の視覚、女性、または行動検査と相関する結果を生み出すという。さらに、OMRとY迷路を電気レチノグラムや光学コヘレンス断層撮影スキャンなどのテストと組み合わせて使用すると、疾患モデルにおいて、レチナル、構造、認知の変化が互いに相対的に発達する時期に関する情報を提供することができます。これらの調査は、糖尿病によって起こる神経退性を同定するのに役立つ可能性がある。最終的には、これは進行の初期段階でDRを効果的に識別する新しい診断方法につながる可能性があります。
このプロトコルの開発に使用されるOMRとY迷路システムは 、材料表に記載されています。OMRに関するこれまでの研究は、プルスキーら18、およびY迷路、モーリスら19によって、このプロトコルを開発するための出発点として使用された。

<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

視運動応答とY迷路は、それぞれ視覚機能と認知機能を評価するのに有用な行動検査である。検眼応答は、糖尿病性網膜症を含む多くの網膜疾患モデルにおける空間周波数(SF)およびコントラスト感受性(CS)閾値の経時変化を追跡するための貴重なツールです。同様に、Y迷路は、中枢神経系に影響を与える多くの疾患モデルにおける空間認知(自発的な交代によって測定される)および探索的行動(多数のエントリによって測定される)を監視するために使用することができる。光運動応答とY迷路の利点は、感度、テストの速度、自然応答の使用(トレーニングは必要ありません)、および目覚め(非麻酔)動物に実行される能力を含みます。ここでは、オプト運動応答とY迷路の両方についてプロトコルが記載されており、その使用例はI型およびII型糖尿病のモデルに示されている。方法には、げっ歯類や機器の調製、検眼応答とY迷路の性能、および試験後のデータ分析が含まれる。

空間周波数とコントラスト感度のしきい値をげっ歯類から取得できる場合、OMR は成功と見なされます。ここでは、空間周波数を評価するためのOMRの使用は、若い(3-6ヶ月)と高齢者(9-12ヶ月)の両方のナイーブコントロールブラウンノルウェーとロングエバンスラットで示されています。ブラウンノルウェーラットは、典型的には、ロングエバンスラットよりも高いベースライン空間周波数を示?...

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

糖尿病の結果としての目と脳の両方の神経変性は、げっ歯類に対して行われる行動検査を通じて観察することができる。Y迷路、空間認知の尺度、および視機能の尺度である光運動応答は、両方とも潜在的な診断と治療に関する洞察を提供する。

糖尿病ラットにおけるY-迷路を介した視運動応答と認知機能の行動評価

The optomotor response and the Y-maze are behavioral tests useful for assessing visual and cognitive function, respectively. The optomotor response is a ...

Research

JoVE Journal

Behavior

Assessment of Sensorimotor Function in Mouse Models of Parkinson's Disease

パーキンソン病のマウスモデルにおける感覚運動機能の評価

Sensitive and  reliable behavioral outcome measures are essential to the evaluation of  potential therapeutic treatments in preclinical trials for many  ...

The Crossmodal Congruency Task as a Means to Obtain an Objective Behavioral Measure in the Rubber Hand Illusion Paradigm

ラバーハンドイリュージョンパラダイムにおける客観行動測定値を得るための手段としてクロスモーダル一致タスク

The rubber hand illusion (RHI) is a popular experimental paradigm. Participants view touch on an artificial rubber hand while the participants' own hidden ...

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

無関係な刺激と行動制御：ディストラクタ - 応答パラダイムを結合することにより無視された刺激の影響を分析

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

ラットにおけるパブロフ付きアルコール探索行動の状況誘発性のリニューアルを観察する手順

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

ノブ外タスク: ラットの前肢関数を評価するための半自動メソッド

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

大脳皮質の局所電界電位と自由行動ラットから侵害受容のレーザー刺激への応答で Electrocorticograms の同時録音

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

激低酸素運動とマウスの血管機能評価

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

アイトラッ キングによる正確かつ平均サッカード前に視覚的注意の展開と視覚感度の評価を調査

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

Y-Maze内の視覚心理物理学アッセイを統合し、ナビゲーション上の意思決定で視覚的特徴が果たす役割を分離する

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

パーキンソン病における運動と認知機能の動的デジタルバイオマーカー

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