VisioTracker, एक अभिनव Oculomotor विश्लेषण के लिए स्वचालित दृष्टिकोण
Summary
VisioTracker लार्वा और छोटे वयस्क आँख आंदोलनों की रिकॉर्डिंग के आधार पर मछली के दृश्य प्रदर्शन के मात्रात्मक विश्लेषण के लिए एक स्वचालित प्रणाली है. यह दृश्य उत्तेजना गुण और वास्तविक समय विश्लेषण पर पूरा नियंत्रण सुविधाओं, दृश्य प्रणाली के विकास और समारोह, औषध विज्ञान, तंत्रिका सर्किट अध्ययन और ज्ञानेन्द्रिय एकीकरण के रूप में इस तरह के क्षेत्रों में उच्च throughput अनुसंधान सक्षम.
Abstract
दृश्य प्रणाली के विकास और समारोह में जांच दृश्य प्रदर्शन के quantifiable व्यवहार मॉडल है कि प्रकाश में लाना आसान, मजबूत, और सरल हेरफेर करने के लिए कर रहे हैं की जरूरत है. एक उपयुक्त मॉडल optokinetic (OKR) की प्रतिक्रिया एक reflexive सभी अपने उच्च चयन मूल्य के कारण रीढ़ में मौजूद व्यवहार में पाया गया है. OKR तेजी resetting saccades साथ alternated आँखों की धीमी प्रोत्साहन निम्नलिखित आंदोलनों शामिल है. इस व्यवहार के माप zebrafish लार्वा में आसानी से बाहर किया जाता है, अपनी प्रारंभिक और स्थिर (पूरी तरह से 96 घंटे के बाद निषेचन (HPF) के बाद विकसित) शुरुआत और zebrafish आनुवंशिकी के बारे में पूरी जानकारी से benefitting के कारण एक इष्ट मॉडल के दशकों के लिए, इस क्षेत्र में जीवों. इस बीच वयस्क मछली में इसी तरह के तंत्र का विश्लेषण औषधीय और विषाक्तता अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से महत्व प्राप्त की है.
यहाँ हम VisioTracker का वर्णन है, एक पूरी तरह से स्वचालित, उच्च throughpuदृश्य प्रदर्शन के मात्रात्मक विश्लेषण के लिए प्रणाली. प्रणाली प्रो स्टेपहान Neuhauss के समूह में बाहर किए गए शोध पर आधारित है और त्से सिस्टम्स द्वारा फिर से डिजाइन किया है. यह छोटे से एक उच्च गुणवत्ता वाले वीडियो कैमरा एक उच्च संकल्प ज़ूम लेंस के साथ सुसज्जित द्वारा निगरानी की मछली के लिए एक immobilizing डिवाइस के होते हैं. मछली कंटेनर एक ड्रम स्क्रीन से घिरा हुआ है, जिस पर कंप्यूटर जनित प्रोत्साहन पैटर्न पेश किया जा सकता है. आँख आंदोलनों दर्ज की गई है और स्वचालित रूप से वास्तविक समय में VisioTracker सॉफ्टवेयर पैकेज से विश्लेषण कर रहे हैं.
डेटा विश्लेषण धीमी और तेज चरण अवधि आंदोलन चक्र आवृत्ति, धीमी गति से चरण लाभ, दृश्य तीक्ष्णता, और इसके विपरीत संवेदनशीलता के रूप में इस तरह के मानकों के तत्काल मान्यता के लिए सक्षम बनाता है.
विशिष्ट परिणाम उदाहरण के लिए दृश्य प्रणाली म्यूटेंट कि जंगली प्रकार morphology में कोई स्पष्ट परिवर्तन दिखाने की तेजी से पहचान की है, या मात्रात्मक प्रभाव के निर्धारण की अनुमति औषधीय या विषाक्त और mutagenicदृश्य प्रणाली के प्रदर्शन पर एजेंट.
Protocol
Discussion
दृश्य समारोह के अध्ययन के लिए OKR के महत्व को एक लंबे समय (ईस्टर और निकोला 1996, 1997) के लिए वैज्ञानिक समुदाय में मान्यता प्राप्त किया गया है, और अच्छी तरह से करने के लिए वास्तव में प्रतिमान मात्रा ठहराना करने का प्रयास शुरू कर दिया है एक दशक पहले. ईस्टर और निकोला (1996) मोटर चालित धारीदार ड्रम, जहां नेत्र आंदोलन की वीडियो रिकॉर्डिंग मैन्युअल रूप से विश्लेषण किया गया था घूर्णन के साथ एक प्रणाली विकसित की है. इस प्रणाली मछली भ्रूण, जो अक्सर repositioning पुस्तिका की आवश्यकता के स्थिरीकरण की कमी से पीड़ित है, और बड़ी मुश्किल से ही आँखों के ट्रैकिंग आंदोलनों का पता लगा सकता है. एक कदम आगे एक वीडियो अनुमानित धारीदार ड्रम का उपयोग करने के लिए अधिक चर कंप्यूटर उत्पन्न उत्तेजना प्रस्तुति (. Rinner एट अल, 2005A Roeser Baier, 2003) के लिए अनुमति देने के लिए किया गया था.
ज्यादातर मैनुअल, वीडियो टेप रिकॉर्डिंग के फ्रेम दर फ्रेम विश्लेषण बेहद श्रमसाध्य साबित हो गया है, और एक निश्चित डिग्री करने के लिए प्रेक्षक (पूर्वाग्रह बेक एट अल. द्वारा बाधा उत्पन्न,2004). वास्तविक समय में स्वचालित विश्लेषण व्यवहार प्रतिक्रिया सीखने तंत्र (मेजर एट अल, 2004) के उपयोग की अनुमति देने का सुझाव दिया गया था. अवरक्त रोशनी और आवृत्ति नियंत्रित घूर्णन उत्तेजनाओं का उपयोग बेक एट अल द्वारा बीड़ा उठाया है (2004). हालांकि, इस प्रणाली वर्णित वहाँ केवल लार्वा के लिए इस्तेमाल किया गया है, और विश्लेषण किया गया बंद लाइन. इसके अलावा, VisioTracker प्रयोग के दौरान प्रोत्साहन को बदलने सहित उत्तेजनाओं, पर पूरा नियंत्रण की अनुमति देता है, जिससे अधिक से अधिक लचीलापन और प्रयोग के पाठ्यक्रम पर सहज प्रभाव की अनुमति. इसके अलावा, डिजिटल प्रोत्साहन VisioTracker द्वारा इस्तेमाल निर्माण पहले एक धारीदार प्रोत्साहन ड्रम (बेक एट अल, 2004) के निष्क्रिय जन के त्वरण के साथ समस्याओं का उल्लेख किया overcame.
Methylcellulose द्वारा लार्वा संयम काफी नेत्र आंदोलन के साथ हस्तक्षेप नहीं करता है और अच्छी तरह से किया जा रहा है zebrafish पर कोई दीर्घकालिक प्रभाव नहीं है. मछली लार्वा सफलतापूर्वक किया गया हैmethylcellulose में कई दिनों के लिए बनाए रखा एम्बेडेड, जब तक त्वचा के माध्यम से ऑक्सीजन की आपूर्ति बढ़ती उम्र (Qian एट अल, 2005) के साथ मांग के लिए अपर्याप्त हो जाता है.
वयस्क मछली निरोधक विधि जानवर पर भी उतना ही आसान है. , तेजी से परीक्षण के लिए एक अलग से एक पशु का आदान प्रदान के विकल्प के साथ मिलकर प्रयोग से कम की अवधि आगे सकारात्मक पशु कल्याण प्रणाली के पहलुओं के लिए कहते हैं. गहरे नाले के बाद से लगातार पानी से प्लावित कर रहे हैं, यह कील आँख आंदोलनों और दृश्य प्रदर्शन पर उसके प्रभाव का अध्ययन करने के लिए पसंद के किसी भी रासायनिक साथ पानी के लिए सुविधाजनक है. इसी तरह धोने बाहर प्रयोग प्रयोगों के बीच पशुओं को संभालने की जरूरत के बिना जोड़ा जा सकता है.
वीडियो चित्र में पिक्सेल शोर स्वामित्व VisioTracker सॉफ्टवेयर के एल्गोरिदम चौरसाई द्वारा कम से कम किया गया था, नेत्र स्थिति और कोणीय वेग के बेहद सटीक माप सक्षम. इसके अलावा, सांख्यिकीय को सुविधाजनक बनाने के लिएविश्लेषण, सॉफ्टवेयर बाहर saccadic आंदोलनों जो निश्चित वेग में होते हैं और प्रयोगात्मक बयान करने के लिए योगदान नहीं फ़िल्टर्ड. 7 वीडियो तख्ते पर वेग घटता के एक औसत के बाद विश्लेषण की सुविधा.
VisioTracker कई विभिन्न अनुसंधान के क्षेत्रों के लिए एक नया आयाम खोलता है. प्रणाली और अपने पूर्ववर्तियों की पहले से ही सफलतापूर्वक इस्तेमाल किया गया है zebrafish लार्वा में दृश्य प्रदर्शन यों, दृश्य तीक्ष्णता, इसके विपरीत संवेदनशीलता और प्रकाशानुकूलन (Rinner एट अल, 2005A, Schonthaler एट अल, 2010) के रूप में इस तरह के मानकों का उपयोग, कार्य से विश्लेषण के लिए दृश्य पारगमन (जैसे Rinner एट अल, 2005b, Renninger एट अल, 2011) झरना या उत्परिवर्ती zebrafish (जैसे Schonthaler एट अल, 2005, लार्वा 2008 में दृश्य दोषों के विश्लेषण के सदस्यों के हेरफेर के बाद कोन photoreceptors, Bahadori एट अल., 2006). दृश्य प्रणाली के morphological और कार्यात्मक परिपक्वता के अन्योन्याश्रयOKR मापन द्वारा अध्ययन किया गया है दिखाने के लिए मुख्य रूप से है, लेकिन उस दृश्य तीक्ष्णता फोटोरिसेप्टर रिक्ति से लार्वा चरणों (Haug एट अल, 2010) में पूरी तरह से सीमित नहीं हैं.
VisioTracker समान रूप से वयस्क zebrafish और अन्य समान आकार की मछली प्रजातियों (म्यूएलर और Neuhauss (2010), इस रिपोर्ट) में दृश्य समारोह का विश्लेषण करने के लिए उपयुक्त है.
यह भी बोधगम्य विष विज्ञान या औषध जिससे जांच की जा पदार्थ पानी वयस्क मछली गहरे नाले के आसपास के प्रवाह के लिए जोड़ा जा सकता है के रूप में इस तरह के क्षेत्रों में अनुसंधान प्रणाली का उपयोग करने के लिए. इसके अलावा, VisioTracker की बहुमुखी प्रतिभा दृश्य समारोह, तंत्रिका सर्किट समारोह और विकास, ज्ञानेन्द्रिय या नियंत्रण (हुआंग और Neuhauss, 2008 में समीक्षा देखें) के ontogenetics के उदाहरण के लिए अधिक गहन विश्लेषण के लिए सक्षम बनाता है.
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
KPM यूरोपीय संघ FP7 (RETICIRC) द्वारा समर्थित किया गया था.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number |
|---|---|---|
| Methylcellulose | Sigma-Aldrich | M0387 |
| Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate (MS-222) | Sigma-Aldrich | E10521 |
| 35 mm cell culture dish | Corning | 430165 |
| Serum pipette | Greiner bio-one | 612 361 |
| VisioTracker | TSE Systems | 302060 |
Riferimenti
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