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 trabajo fue apoyado por el Departamento de Asuntos de Veteranos Rehabilitación I + D Servicio de Desarrollo profesional Premios (CDA-1, RX002111; CDA-2; RX002928) a RSA y (CDA-2, RX002342) a AJF y los Institutos Nacionales de Salud (NIH-NICHD F31 HD097918 a DACT y NIH-NIEHS T32 ES012870 a DACT) y NEI Core Grant P30EY006360.

Todos los procedimientos fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de Asuntos de Veteranos de Atlanta y se ajustaron a la guía de los Institutos Nacionales de Salud para el cuidado y uso de animales de laboratorio (Publicaciones de los NIH, 8ª edición, actualizada en 2011).
1. La respuesta optomotora (OMR)
<ol><li>Configurar el aparato OMR (detalles sobre el aparato y el software en la Tabla de materiales)
	<ol>
<li>Elija la pla...

<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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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>

El OMR y el laberinto en Y permiten la evaluación no invasiva de la función visual y los déficits de la función cognitiva en roedores a lo largo del tiempo. En este protocolo, se demostró que el OMR y el laberinto en Y rastrean los déficits visuales y cognitivos en modelos de roedores de diabetes.
Pasos críticos en el protocolo
La OMR
Algunos puntos importantes a considerar al realizar el OMR para evaluar la funci?...

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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

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

Más de 463 millones de personas viven con diabetes, lo que la convierte en una de las mayores epidemias mundiales de enfermedades1. Una de las complicaciones graves que surgen de la diabetes es la retinopatía diabética (RD), una de las principales causas de ceguera en los adultos estadounidenses en edad de trabajar2. En los próximos 30 años, se prevé que el porcentaje de la población en riesgo de RD se duplique, por lo que es crucial encontrar nuevas formas de diagnosticar la RD en sus primeras etapas para prevenir y mitigar el desarrollo de la DR3. Convencionalmente se ha pensado que la RD es una enfermedad vascular4,5,6. Sin embargo, ahora con evidencia de disfunción neuronal y apoptosis en la retina que precede a la patología vascular, la RD se define como tener componentes neuronales y vasculares4,5,6,7,8,9. Una forma de diagnosticar la RD sería examinar las anomalías neuronales en la retina, un tejido que puede ser más vulnerable al estrés oxidativo y la tensión metabólica de la diabetes que otros tejidos neurales10.
Las disminuciones en la función cognitiva y motora también ocurren con la diabetes y a menudo se correlacionan con cambios en la retina. Las personas mayores con diabetes tipo II presentan un peor rendimiento cognitivo basal y muestran un deterioro cognitivo más exacerbado que los participantes de control11. Adicionalmente, la retina se ha establecido como una extensión del sistema nervioso central y las patologías pueden manifestarse en la retina12. Clínicamente, la relación entre la retina y el cerebro se ha estudiado en el contexto del Alzheimer y otras enfermedades, pero no se explora comúnmente con la diabetes12,13,14,15,16. Los cambios en el cerebro y la retina durante la progresión de la diabetes se pueden explorar utilizando modelos animales, incluida la rata STZ (un modelo de diabetes tipo I en el que la toxina, estreptozotocina o STZ, se usa para dañar las células beta pancreáticas) y la rata Goto-Kakizaki (un modelo poligénico de diabetes tipo II en el que los animales desarrollan hiperglucemia espontáneamente alrededor de las 3 semanas de edad). En este protocolo, se proporciona una descripción del laberinto en Y y la respuesta optomotora para evaluar los cambios cognitivos y visuales en roedores diabéticos, respectivamente. La respuesta optomotora (OMR) evalúa la frecuencia espacial (similar a la agudeza visual) y la sensibilidad al contraste mediante el monitoreo de los movimientos característicos de seguimiento reflexivo de la cabeza para medir los umbrales visuales de cada ojo17. La frecuencia espacial se refiere al grosor o finura de las barras, y la sensibilidad al contraste se refiere a la cantidad de contraste que hay entre las barras y el fondo (Figura 1E). Mientras tanto, el laberinto en Y prueba la memoria espacial a corto plazo y la función exploratoria, observada a través de alternancias espontáneas y entradas a través de los brazos del laberinto.
Ambas pruebas se pueden realizar en animales despiertos y no anestesiados y tienen la ventaja de capitalizar las respuestas innatas de los animales, lo que significa que no requieren entrenamiento. Ambos son relativamente sensibles, ya que pueden usarse para detectar déficits temprano en la progresión de la diabetes en roedores, y confiables, ya que producen resultados que se correlacionan con otras pruebas visuales, retinianas o de comportamiento. Además, el uso de OMR y el laberinto en Y junto con pruebas como el electrorretinograma y las tomografías de coherencia óptica puede proporcionar información sobre cuándo se desarrollan cambios retinianos, estructurales y cognitivos en relación entre sí en modelos de enfermedad. Estas investigaciones podrían ser útiles para identificar las degeneraciones neuronales que ocurren debido a la diabetes. En última instancia, esto podría conducir a nuevos métodos de diagnóstico que identifiquen eficazmente la DR en las primeras etapas de la progresión.
Los sistemas OMR y Y-maze utilizados para desarrollar este protocolo se describen en la Tabla de Materiales. Investigaciones previas sobre el OMR, de Prusky et al.18, y el laberinto en Y, de Maurice et al.19, se utilizaron como punto de partida para desarrollar 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

La respuesta optomotora y el laberinto en Y son pruebas de comportamiento útiles para evaluar la función visual y cognitiva, respectivamente. La respuesta optomotora es una herramienta valiosa para rastrear los cambios en los umbrales de frecuencia espacial (SF) y sensibilidad al contraste (CS) a lo largo del tiempo en varios modelos de enfermedad de la retina, incluida la retinopatía diabética. Del mismo modo, el laberinto en Y se puede utilizar para monitorear la cognición espacial (medida por alternancia espontánea) y el comportamiento exploratorio (medido por una serie de entradas) en una serie de modelos de enfermedades que afectan el sistema nervioso central. Las ventajas de la respuesta optomotora y el laberinto en Y incluyen sensibilidad, velocidad de las pruebas, el uso de respuestas innatas (no se necesita entrenamiento) y la capacidad de realizarse en animales despiertos (no anestesiados). Aquí, se describen protocolos tanto para la respuesta optomotora como para el laberinto en Y y ejemplos de su uso que se muestran en modelos de diabetes tipo I y tipo II. Los métodos incluyen la preparación de roedores y equipos, el rendimiento de la respuesta optomotora y el laberinto en Y, y el análisis de datos posterior a la prueba.

El OMR se considera exitoso si se pueden obtener umbrales de sensibilidad de frecuencia espacial y contraste de un roedor. Aquí, el uso del OMR para evaluar la frecuencia espacial se ilustra en ratas Brown-Norway y Long-Evans de control ingenuo, tanto jóvenes (3-6 meses) como envejecidas (9-12 meses). Las ratas brown-noruegas suelen mostrar una frecuencia espacial basal más alta que las ratas Long-Evans. Además, se observó un efecto de envejecimiento sobre la frecuencia espacial en las ratas Long-Evans (<strong clas...

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

La degeneración neuronal tanto en los ojos como en el cerebro como resultado de la diabetes se puede observar a través de pruebas de comportamiento realizadas en roedores. El laberinto en Y, una medida de la cognición espacial, y la respuesta optomotora, una medida de la función visual, proporcionan información sobre posibles diagnósticos y tratamientos.

Evaluación conductual de la función visual a través de la respuesta optomotora y la función cognitiva a través de Y-Maze en ratas diabéticas

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

Evaluación de la función sensoriomotora en modelos de ratón de la enfermedad de Parkinson

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

Investigación

Comportamiento

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

El Grupo de Congruencia crossmodal como medio para obtener una medida del comportamiento objetivo de la Guía Caucho mano Illusion Paradigm

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

Estímulos irrelevantes y Control de la Acción: analizar la influencia de Ignorado estímulos a través del distractor-Respuesta Encuadernación Paradigma

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

Un procedimiento para observar inducida Contexto-Renovación-pavloviano acondicionado Alcohol comportamiento de búsqueda en ratas

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

La tarea de supinación de mando: Un método semiautomático para evaluar la función de Forelimb en ratas

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

Grabaciones simultáneas de los potenciales de campo Local Cortical y Electrocorticograms en respuesta a estímulos nociceptivos Laser se mueva libremente las ratas

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 intensidad ejercicio hipóxico y evaluación de la función Vascular en ratones

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 la implementación de la atención Visual antes de Saccades precisas y un promedio por ojo de seguimiento y evaluación de la sensibilidad 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

Integración de ensayos psicofísicos visuales dentro de un laberinto Y para aislar el papel que desempeñan las características visuales en las decisiones de navegación

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 Digitales Dinámicos de la Función Motora y Cognitiva en la Enfermedad 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 ...