माउस दृष्टि का मूल्यांकन करने के लिए उभरते दृश्य उत्तेजको का उपयोग
Summary
माउस दृष्टि की जांच करने के लिए, हम एक उभरते परीक्षण किया । चूहों को इसकी छत पर मॉनिटर के साथ एक बड़े चौकोर एरिना में रखा गया था । उभरते दृष्य उद्दीपन ने चूहों में लगातार ठंड या उड़ान प्रतिक्रियाओं को पैदा कर रहा है ।
Abstract
केंद्रीय तंत्रिका तंत्र में दृश्य प्रणाली विविध दृश्य संकेतों को संसाधित करता है । हालांकि समग्र संरचना रेटिना से पार्श्व जानुनत नाभिक के माध्यम से दृश्य प्रांतस्था की विशेषता है, प्रणाली जटिल है । कोशिकीय और आण्विक अध्ययन, दृश्य प्रक्रमण को रेखांकित करने वाले तंत्रों को स्पष्ट करने तथा विस्तार, रोग तंत्रों के द्वारा किया जाता है । ये अध्ययन कृत्रिम दृश्य प्रणालियों के विकास में योगदान कर सकते हैं । इन अध्ययनों के परिणामों को मांय करने के लिए, व्यवहार दृष्टि परीक्षण आवश्यक है । यहां, हम बताते है कि उभरते उत्तेजना प्रयोग एक विश्वसनीय माउस दृष्टि परीक्षण है कि एक अपेक्षाकृत सरल सेटअप की आवश्यकता है । उभरते प्रयोग एक कोने में एक आश्रय और एक कंप्यूटर की छत पर स्थित मॉनिटर के साथ एक बड़े बाड़े में आयोजित किया गया था । एक कंप्यूटर मॉनिटर के बगल में तैनात सीसीडी कैमरा माउस व्यवहार का निरीक्षण करने के लिए सेवा की । एक चूहा 10 मिनट के लिए बाड़े में रखा गया था और करने के लिए acclimate और परिवेश का पता लगाने की अनुमति दी । फिर, मॉनिटर एक प्रोग्राम-उभरते उत्तेजना 10 बार अनुमानित । माउस ने उद्दीनों को या तो ठंड से या छिपने के स्थान पर भाग कर जवाब दिया । पहले और उभरते उत्तेजनों रिकॉर्ड किया गया था के बाद माउस के व्यवहार, और वीडियो गति ट्रैकिंग सॉफ्टवेयर का उपयोग कर विश्लेषण किया गया । मूषक आंदोलन का वेग मंडराने वाले उद्दीनों के बाद काफी बदल गया । इसके उलट, अंधा चूहों में कोई प्रतिक्रिया नहीं देखी गई । हमारे परिणाम प्रदर्शन है कि सरल उभरते प्रयोग माउस दृष्टि का एक विश्वसनीय परीक्षण है ।
Introduction
दृश्य प्रणाली रेटिना में शुरू होता है, जहां दृश्य संकेतों photoreceptors द्वारा कब्जा कर रहे हैं, द्विध्रुवी कोशिकाओं (2एन डी-आदेश ंयूरॉंस) के लिए मोड़ा, और अंत में गुच्छिका कोशिकाओं को पारित (3rdक्रम ंयूरॉंस) । रेटिना 2nd-और 3rd-आदेश न्यूरॉन्स कई तंत्रिका रास्ते बनाने के लिए सोचा जाता है कि दृश्य संकेतन के विशेष पहलुओं जैसे रंग, गति, या आकार के रूप में व्यक्त कर रहे हैं । इन विविध दृश्य विशेषताओं पार्श्व जानुनत नाभिक और दृश्य प्रांतस्था को relayed हैं । इसके विपरीत, सुपीरियर कॉलीक्युलस को दृश्य संकेतों के कारण आँखों की गति को भेजा जाता है । प्रतिष्ठित रूप से, दो retino-cortical रास्ते की पहचान की गई है: मैगनोसेलुलर और पर्वोकोक्यूलर रास्ते । इन रास्तों गतिशील और स्थिर वस्तुओं, क्रमशः एनकोड, और उनके अस्तित्व समानांतर1,2,3,4,5, प्रसंस्करण की मूल अवधारणा का प्रतीक ६। हाल ही में, 15 द्विध्रुवी कोशिकाओं के प्रकार से अधिक7,8,9,10,11 और गुच्छिका कोशिकाओं12,13,14 ,15,16 , रहनुमा रेटिना सहित कई प्रजातियों के रेटिना में सूचित किया गया है । इन कोशिकाओं को न केवल रूपात्मक पहलुओं से प्रतिष्ठित हैं, लेकिन यह भी अलग मार्कर और जीन की अभिव्यक्ति से8,10,17,18, सुझाव है कि विभिन्न सुविधाओं के दृश्य संकेतों समानांतर में संसाधित कर रहे हैं, जो अधिक से अधिक जटिल है मूल रूप से प्रत्याशित.
सेलुलर और आणविक प्रौद्योगिकियों के दृश्य प्रसंस्करण और संभावित रोग तंत्र है कि ंयायपालिका दृश्य प्रसंस्करण से उत्पंन हो सकता है हमारी समझ में योगदान दिया है । ऐसी समझ कृत्रिम आंखों के विकास में योगदान कर सकते हैं । हालांकि सेलुलर परीक्षाओं और विश्लेषण एक सेलुलर स्तर पर गहराई से ज्ञान की पेशकश, व्यवहार प्रयोगों और सेलुलर प्रयोगों का एक संयोजन काफी मिनट दृश्य प्रक्रियाओं की हमारी वर्तमान समझ में वृद्धि होगी. उदाहरण के लिए, yoshida एट अल19 पाया कि वाला स्टारबर्स्ट amacrine कोशिकाओं माउस रेटिना में गति का पता लगाने के लिए कुंजी ंयूरॉंस हैं । सेलुलर प्रयोगों के बाद, वे उत्परिवर्ती चूहों जिसमें वाला स्टारबर्स्ट amacrine कोशिकाओं बेकार वस्तुओं का जवाब नहीं था, जिससे उनके सेलुलर पुष्टि दिखाने के लिए optokinetic अक्षिदोलन (okn) व्यवहार प्रयोग प्रदर्शन किया जांच. इसके अलावा, Pearson एट अल.20 माउस रेटिना में photorector प्रत्यारोपण आयोजित रोगग्रस्त चूहों में दृष्टि बहाल । वे न केवल सेलुलर प्रयोगों का आयोजन किया, लेकिन यह भी optomotor प्रतिक्रिया रिकॉर्डिंग और पानी भूलभुलैया कार्यों के उपयोग के माध्यम से माउस व्यवहार मापा इस प्रकार पियरसन एट अल. सत्यापित करने के लिए कि प्रत्यारोपित फोटोग्राही पूर्व ब्लाइंड में दृष्टि बहाल चूहों. एक साथ लिया, व्यवहार प्रयोगों माउस दृष्टि का आकलन करने के लिए मजबूत उपकरण हैं.
माउस दृष्टि मापने के लिए एकाधिक विधियां उपलब्ध हैं । इन पद्धतियों के फायदे और सीमाएं हैं । Vivo में ERG कि क्या माउस रेटिना, विशेष रूप से photoreceptors और द्विध्रुवी कोशिकाओं पर जानकारी प्रदान करता है, उचित प्रकाश उत्तेजको का जवाब । Erg या तो तिमिरानुकूलित या प्रकाशानुकूली शर्तों21,22के तहत परीक्षण किया जा सकता है । हालांकि, ERG संज्ञाहरण की आवश्यकता है, जो उत्पादन माप23प्रभावित हो सकता है । Optokinetic पलटा (OKR) या optokinetic प्रतिक्रिया (ओएमआर) विपरीत संवेदनशीलता और स्थानिक संकल्प, माउस दृष्टि के दोनों कार्यात्मक घटकों का आकलन करने के लिए एक मजबूत तरीका है । हालांकि, OKR की आवश्यकता है सर्जरी के लिए एक निर्धारण उपकरण संलग्न करने के लिए माउस खोपड़ी24. ओएमआर न तो शल्य चिकित्सा की आवश्यकता है और न ही माउस प्रशिक्षण; हालांकि, यह एक ऑप्टिक ड्रम 25,26में एक चलती झंझरी के जवाब में subjectively सूक्ष्म माउस सिर आंदोलनों का पता लगाने के लिए एक experimenter अनुमति देने के लिए प्रशिक्षण की आवश्यकता है । पुतली प्रकाश प्रतिवर्त प्रकाश उत्तेजको के जवाब में छात्र कसना उपाय है, जो संज्ञाहरण की आवश्यकता नहीं है और उद्देश्य और मजबूत प्रतिक्रियाएं 19प्रदर्शित करता है । हालांकि छात्र पलटा vivo में रेटिना प्रकाश प्रतिक्रिया simulates, पलटा मुख्य रूप से आंतरिक रूप से सहज रेटिना गुच्छिका कोशिकाओं (iprgcs) 27द्वारा मध्यस्थता है. क्योंकि iprgcs rgcs के एक छोटे से अल्पसंख्यक का प्रतिनिधित्व करते है और पारंपरिक छवि के रूप में काम नहीं कर गुच्छिका कोशिकाओं, इस माप की जानकारी प्रदान नहीं करता है गुच्छिका कोशिकाओं के बहुमत से संबंधित है ।
उभरते प्रकाश प्रयोग पहले माउस दृष्टि मापने के लिए एक प्रमुख परीक्षण नहीं माना गया है । हालांकि, यह भी माउस28,29, zebrafish30, टिड्डी31,३२, और मानव३३,३४, जैसे विभिन्न प्रजातियों में एक मजबूत और विश्वसनीय दृष्टि परीक्षण है ३५. महत्वपूर्ण बात, उभरते प्रयोग केवल कुछ ही तरीकों को छवि बनाने मार्ग परीक्षण में से एक है-यह एक पलटा मार्ग नहीं है-दृश्य और केंद्रीय तंत्रिका तंत्र में limbic प्रणालियों दिया इस सर्किट में शामिल है३६, ३७,३८। हम एक उभरते दृश्य उत्तेजना प्रणाली की स्थापना की है और इसके लिए माउस, जो हम एक प्रॉक्सी के लिए माउस दृश्य प्रणाली की intactness का आकलन के रूप में उपयोग में गति का पता लगाने की क्षमता का प्रदर्शन किया है ।
Protocol
Representative Results
Discussion
उभरते दृश्य उत्तेजकता प्रणाली के साथ, एक बहुमत (९७%) स्वस्थ आंखों के-चूहों ने उड़ान प्रतिक्रिया दिखाई । 29 चूहों में से एक ने स्पष्ट उड़ान प्रतिक्रिया नहीं दिखाई । हालांकि, माउस गुंबद की ओर चला गया और उसके …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह काम एनआईएच R01 EY028915 (टीआई) और आरपीबी अनुदान द्वारा समर्थित था ।
Materials
| 10.1" monitor (2° display) | Elecrow | Elecrow 10.1 Inch Raspberry Pi 1920x1080p Resolution Display | |
| 14" Business Class Laptop 5490 | Dell | 84 / rcrc961481-4860836 | |
| 20" x 50" Absorbant Liners | Fisher Scientific | AL2050 | works well to protect floor of arena, could use any type of liner |
| 21.5" monitor (1° display) | Acer | Acer R221Q bid 21.5-inch IPS Full HD Display | |
| CCD Camera | Lumenera Corporation | Infiniyy3S-1UR | excellent for behavioral studies due to high fps rate (60 fps) |
| Enclosure (alminum frames and PVC panels) | 80/20 Inc. | 4x cat.#9010, 4x cat.#9005, 1x cat.#9000, 5x cat.#65-2616 | excellent, used quick build tab to find PVC, joints, and frame |
| Ethanol | Fisher Scientific | 22-032-601 | |
| Excel Spreadsheet Software | Microsoft Office | user friendly and widespread knowledge of Microsoft Office software | |
| Freearm | Amazon | used to mount camera to the table, could use any mountable extendable arm | |
| ImagePro Premiere 3D | Media Cybernetics | version 9.3 | good program, could use some updating with the automated tracking feature |
| Matlab software (Psychotoolbox 3) | MathWorks | Matlab R2018b 64-bit (9.5.0.944444) | excellent software to generate pattern stimuli of any conditions |
| SteamPix sorftware | Norpix | StreamPix 7 64-bit Single Camera | works well, a few problems with frame dropping but good customer service |
| WD My Book External Hard Drive | Western Digital | WDBBGB0080HBK hard drive 8 TB USB 3.0 | necessary if using .avi files with no compression codec due to large size of files |
| Wide angle lens | Navitar | NMV-5M23 | excellent and necessary to capture entire arena |
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