Name: behavioral assessment of visual function via optomotor response and cognitive function via y-maze in diabetic rats
Uploaded: 2020-10-23T15:00:00
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Este trabalho foi apoiado pelo Department of Veterans Affairs Rehab P&D Service Career Development Awards (CDA-1, RX002111; CDA-2; RX002928) para RSA e (CDA-2, RX002342) para a AJF e os Institutos Nacionais de Saúde (NIH-NICHD F31 HD097918 para DACT e NIH-NIEHS T32 ES012870 para DACT) e NEI Core Grant P30EY006360.

Todos os procedimentos foram aprovados pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais dos Veteranos de Atlanta e conformes com o guia dos Institutos Nacionais de Saúde para o cuidado e uso de animais de laboratório (NIH Publications, 8ª edição, atualizada em 2011).
1. A resposta optomotor (RM)
<ol><li>Configurar o aparelho OMR (detalhes sobre aparelhos e software em Tabela de Materiais)
	<ol>
<li>Escolha a plataforma de tamanho apropriado para o roed...

<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=Independent+visual+threshold+measurements+in+the+two+eyes+of+freely+moving+rats+and+mice+using+a+virtual-reality+optokinetic+system.">Independent visual threshold measurements in the two eyes of freely moving rats and mice using a virtual-reality optokinetic system.</a> Visual Neuroscience. 22 (5), 677-684 (2005).</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=TrkB+signalling+pathway+mediates+the+protective+effects+of+exercise+in+the+diabetic+rat+retina.">TrkB signalling pathway mediates the protective effects of exercise in the diabetic rat retina.</a> European Journal of Neuroscience. 47 (10), 1254-1265 (2018).</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=Retinal+deficits+precede+cognitive+and+motor+deficits+in+a+rat+model+of+type+II+diabetes.">Retinal deficits precede cognitive and motor deficits in a rat model of type II diabetes.</a> Investigative Ophthalmology &amp; Visual Science. 60 (1), 123-133 (2019).</li><li>Prusky, G. T., Harker, K. T., Douglas, R. M., Whishaw, I. 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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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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>

O OMR e o labirinto Y permitem a avaliação não invasiva da função visual e déficits de função cognitiva em roedores ao longo do tempo. Neste protocolo, o OMR e o Labirinto Y foram demonstrados para rastrear déficits visuais e cognitivos em modelos de roedores de diabetes.
Passos críticos no protocolo
A OMR
Alguns pontos importantes a serem considerados ao realizar a OMR para avaliar a função visual são os par...

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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

Mais de 463 milhões de pessoas vivem com diabetes, tornando-se uma das maiores epidemias globais de doenças1. Uma das complicações graves decorrentes do diabetes é a retinopatia diabética (DR), uma das principais causas de cegueira para adultos americanos em idade de trabalho2. Nos próximos 30 anos, projeta-se que o percentual da população em risco de DR dobre, por isso é crucial encontrar novas formas de diagnosticar a DR em seus estágios iniciais para prevenir e mitigar o desenvolvimento da DR3. A DR tem sido convencionalmente considerada uma doença vascular4,5,6. No entanto, agora com evidência de disfunção neuronal e apoptose na retina que precede a patologia vascular, a DR é definida como ter componentes neuronais e vasculares4,5,6,7,8,9. Uma maneira de diagnosticar a DR seria examinar anormalidades neurais na retina, um tecido que pode ser mais vulnerável ao estresse oxidativo e à tensão metabólica do diabetes do que outros tecidos neurais10.
Declínios na função cognitiva e motora também ocorrem com diabetes e são frequentemente correlacionados com alterações na retina. Indivíduos mais velhos com diabetes tipo II retratam pior desempenho cognitivo básico e apresentam declínio cognitivo mais exacerbado do que os participantes de controle11. Além disso, a retina foi estabelecida como uma extensão do sistema nervoso central e patologias podem se manifestar na retina12. Clinicamente, a relação entre retina e cérebro tem sido estudada no contexto do Alzheimer e outras doenças, mas não é comumente explorada com diabetes12,13,14,15,16. Alterações no cérebro e na retina durante a progressão do diabetes podem ser exploradas usando modelos animais, incluindo o rato STZ (um modelo de diabetes tipo I no qual a toxina, estreptozotocina ou STZ, é usada para danificar células beta pancreáticas) e o rato Goto-Kakizaki (um modelo poligênico de diabetes tipo II no qual os animais desenvolvem hiperglicemia espontaneamente por volta das 3 semanas de idade). Neste protocolo, é fornecida uma descrição para o labirinto Y e a resposta optomotor para avaliar alterações cognitivas e visuais em roedores diabéticos, respectivamente. A resposta optomotor (OMR) avalia a frequência espacial (semelhante à acuidade visual) e a sensibilidade ao contraste, monitorando movimentos característicos de rastreamento reflexivo da cabeça para medir limiares visuais para cada olho17. A frequência espacial refere-se à espessura ou fineza das barras, e a sensibilidade ao contraste refere-se à quantidade de contraste entre as barras e o fundo (Figura 1E). Enquanto isso, o labirinto Y testa a memória espacial de curto prazo e a função exploratória, observada através de alternâncias espontâneas e entradas através dos braços do labirinto.
Ambos os testes podem ser realizados em animais acordados e não anestesiados e têm a vantagem de capitalizar as respostas inatas dos animais, o que significa que eles não necessitam de treinamento. Ambos são relativamente sensíveis, pois podem ser usados para detectar déficits no início da progressão do diabetes em roedores, e confiáveis, na forma de produzir resultados que se correlacionam com outros testes visuais, retinais ou comportamentais. Além disso, o uso do OMR e do labirinto Y em conjunto com testes como eletroretinograma e tomografia de coerência óptica pode fornecer informações sobre quando alterações retina, estrutural e cognitiva se desenvolvem em relação umas às outras em modelos de doenças. Essas investigações podem ser úteis na identificação de degenerações neurais que ocorrem devido ao diabetes. Em última análise, isso poderia levar a novos métodos de diagnóstico que efetivamente identificam a DR em estágios iniciais de progressão.
Os sistemas OMR e Y-maze usados para desenvolver este protocolo estão descritos na Tabela de Materiais. Pesquisas anteriores sobre o OMR, por Prusky et al.18, e o labirinto Y, de Maurice et al.19, foram usados como ponto de partida para desenvolver este protocolo.

<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

A resposta optomotor e o labirinto Y são testes comportamentais úteis para avaliar a função visual e cognitiva, respectivamente. A resposta optomotor é uma ferramenta valiosa para rastrear mudanças nos limiares de frequência espacial (SF) e sensibilidade ao contraste (CS) ao longo do tempo em vários modelos de doenças da retina, incluindo retinopatia diabética. Da mesma forma, o labirinto Y pode ser usado para monitorar a cognição espacial (medida pela alternância espontânea) e o comportamento exploratório (medido por uma série de entradas) em uma série de modelos de doenças que afetam o sistema nervoso central. As vantagens da resposta optomotor e do labirinto Y incluem sensibilidade, velocidade de teste, uso de respostas inatas (treinamento não é necessário), e a capacidade de ser realizado em animais acordados (não anestesiados). Aqui, os protocolos são descritos tanto para a resposta optomotor quanto para o labirinto Y e exemplos de seu uso mostrados em modelos de diabetes tipo I e Tipo II. Os métodos incluem preparação de roedores e equipamentos, desempenho da resposta optomotor e o labirinto Y, e análise de dados pós-teste.

O OMR é considerado bem sucedido se limiares de frequência espacial e sensibilidade ao contraste podem ser obtidos a partir de um roedor. Aqui, o uso da RM Para avaliar a frequência espacial é ilustrado no controle ingênuo ratos Brown-Noruega e Long-Evans, ambos jovens (3-6 meses) e envelhecidos (9-12 meses). Ratos da Noruega Marrom normalmente mostram uma frequência espacial mais alta do que os ratos de Long-Evans. Além disso, observou-se um efeito de envelhecimento na frequência espacial nos ratos de Long-Evans...

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

A degeneração neural nos olhos e no cérebro como resultado do diabetes pode ser observada através de testes comportamentais realizados em roedores. O labirinto Y, uma medida de cognição espacial, e a resposta optomotor, uma medida da função visual, ambos fornecem insights sobre potenciais diagnósticos e tratamentos.

Avaliação Comportamental da Função Visual via Resposta Optomotor e Função Cognitiva via Y-Maze em Ratos Diabéticos

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

Avaliação da função sensório-motora em rato modelos de doença de Parkinson

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

Comportamento

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

A Task Congruência Crossmodal como um meio para se obter uma medida comportamental Objetivo no Rubber Mão Illusion Paradigm

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A tarefa de supinação de botão: Um método semi-automático para avaliar a função do Forelimb em ratos

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

Gravações simultâneas de potenciais de campo corticais Local e Electrocorticograms em resposta a estímulos nociceptivos Laser de ratos movimentando-se livremente

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

Supramaximal intensidade exercício hipóxica e avaliação da função Vascular em ratos

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

Investigando a implantação da atenção Visual antes sacadas precisas e média através do olho de acompanhamento e avaliação da sensibilidade Visual

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

Integrando ensaios psicofísicos visuais dentro de um labirinto Y para isolar a função que os recursos visuais desempenham em decisões de navegação

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

Biomarcadores digitais dinâmicos da função motora e cognitiva na doença de Parkinson

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