Sebrafisk har vært et verdifullt verktøy for mange forskningsområder. Her viser vi en metode for å lokke fram en visuell respons og beregne en funksjonell synsskarphet i den voksne sebrafisk.
Sebrafisk er en velprøvd modell for synsforskning, men mange av de tidligere metoder generelt fokusert på larve fisk eller demonstrert en enkel respons. Mer nylig voksen visuell atferd i sebrafisk er blitt av interesse, men metoder for å måle konkrete tiltak er nye som kommer. For å møte dette gapet, setter vi ut for å utvikle en metode for å gjentatte ganger og nøyaktig utnytte den optokinetiske respons (okr) for å måle synsskarphet i voksen sebrafisk. Her viser vi at den voksne sebrafisk synsskarphet kan måles, inkludert både kikkerter og monokular acuities. På grunn av at fisken ikke blir skadet under prosedyren, kan den synsskarphet måles og sammenlignes over kortere eller lengre perioder. Visus målinger beskrevet her kan også gjøres raskt slik at for høy gjennomstrømming og for ytterligere visuelle prosedyrer hvis ønskelig. Denne typen analyse er som bidrar til narkotika intervensjonsstudier eller undersøkelser av sykdomsprogresjon.
Sebrafisk (Danio rerio) er en god modell for å studere visuell fysiologi på grunn av likheten med deres netthinnen til andre virveldyr, deres kort livssyklus, og tilgjengeligheten av genetisk endrede mutanter 1,2. Den optokinetiske refleks / respons / nystagmus (okr) er en kombinasjon av glatt jakten og raske saccade øyebevegelser. For mer enn 60 år klinikere har vist at okr kan brukes for en objektiv måling av synsskarphet hos pasienter, og er spesielt nyttig til å bestemme tilleggs visuelle egenskapene 3-5. Den første registrerte bruken av okr hos dyr var med duer i 1950 6. Mer nylig har det okr blitt et verdifullt verktøy for vurdering av visuell funksjon i larvesebrafisk, og er ofte brukt til å screene for genetiske mutanter som har en synshemming 1,2. Mens okr har vært mye brukt for å bestemme visuell funksjon i larvesebrafisk, har det nylig blitt demonstrert i voksen sebrafiske 7-10. En fersk artikkel av Tappeiner et al. Bruker en kommersielt tilgjengelig optomotor system tradisjonelt brukt for mus, OptoMotry, for å demonstrere at synsskarphet av den voksne sebrafisk er fortsatt ganske konstant, ~ 0,59 sykluser per grad (CPD), også på tvers av forskjellige vinkelhastigheter 7 .
Selv om okr har vist seg å være ganske nyttig i larvesebrafisk studier, har andre metoder for visuell atferd blitt brukt i sebrafisk voksne med varierende grad av suksess. Flukten respons analysen viste at albino og rubin sebrafisk, både pigmentering mutanter, har redusert syns responser i skarpe lysforhold 11,12. Denne samme flukt respons analysen har også lykkes med å identifisere nattblindhet d mutanter, om enn på to år 13. Men, er flukten respons analysen ikke uten feil. Det er vanskelig å tillegge en eksakt synsfunksjon og er bare en grov approximation av visuelle endringer – som betyr at det tar en stor forandring før endringen blir identifisert.
En annen metode som er utviklet for å identifisere voksen sebrafisk med synshemming er optomotor respons (OMR) 11. I denne analysen, blir fisken plassert i en sirkulær tank med et ugjennomsiktig spalte i midten. Svarte og hvite striper rotere rundt tanken og fisken har som oppgave å svømme i retning av stripe bevegelse. Som flukten respons, fokuserer OMR på visuomotor egenskapene til den voksne sebrafisk. Det har imidlertid vært brukt med hell for å identifisere fisk med synshemming, slik som lrp2/bugeye mutanter 14. De lrp2/bugeye sebrafisk utstillingen buphthalmos, forhøyet intraokulært trykk, redusert OMR, og progressiv retinal degenerasjon 14,15.
Mange studier har brukt visuomotor evner i voksen sebrafisk, som ofte er subjektive og kan ikke være Quantitatively analysert. Som bruker okr, kan man studere synsskarphet på voksen fisk mer objektivt. Vi har bygget vår egen okr enhet, modellert etter en opprinnelig brukt for larvestudier en. I denne studien viser vi at okr kan brukes til å beregne både monokulær og binokulær synsskarphet på sebrafisk.
Noen ganger kan fisken flykte inn i vanntanken. Det er viktig å immobilisere halen. I tillegg til bruken av et tynt svamp / håndkle over fiskens kropp ble også funnet å være uvurderlig for å holde fisken opphengt i lengre perioder av gangen. Vi var i stand til å holde fisken immobilisert for mer enn 30 minutter ved hjelp av denne fremgangsmåten uten å skade fisken. Denne mengden er mer enn tilstrekkelig til å gjøre kikkerten og begge monokulære acuities.
Presentasjonen av gitteret kan enten være utført slik det er beskrevet her og andre steder ved hjelp av et fysisk roterende trommel eller ved å presentere et digitalt display 18-22. Begge typer har spesielle fordeler og ulemper. Vi valgte å bruke den fysiske rotasjon både av kostnadsmessige hensyn og tekniske spesifikasjoner. Eksklusive datamaskinen og bildeutstyr, kan det okr enheten som er beskrevet her bygges for rundt 150 dollar.
Den okr er en objektiv måte å avgjøre visUAL skarphet i voksen sebrafisk. Mens flere andre visuomotor analyser for visjonen har blitt brukt i tidligere forsøk, og selv elektroretinogrammet har blitt gjort hos voksne sebrafisk øyne, selv om det ikke har vært tungt utnyttet, åpner den voksne sebrafisk okr døren for mange nye eksperimentelle forhold 22. Denne studien har vist okr nytte i å måle synsskarphet endringer over tid, identifisere synsskarphet forskjell i øyet sykdom modeller, og ved fastsettelse monocular synsskarphet.
Interessant, når sammenlignet med det menneskelige øye (20/20) er voksne sebrafisk syn omtrent 20/1 000 (ved 0,60 cpd omdannes til -0,3 logMAR). Selv om dette kan virke dårlig, er de sebrafisk øyne svært godt egnet for sitt miljø. Til tross for den visuelle oppgaven med å se gjennom 6,5 cm vann, noen få millimeter av polykarbonat, og en annen centimeter av luft, fisken utføre ganske godt! Vi fant ut at den voksne sebrafisk skarphet er aboUT 70% av hva som ville bli spådd gitt sin fotoreseptor mellomrom. 23 Kontrast at med optimal menneskelig ytelse ~ 20/12, som er ca 80% av den anslåtte 20/10, og okr teknikk for måling av synsevne i voksen sebrafisk er imponerende 24 , 25.
Teknikken med måling av uavhengige øye visuelle skarphet ville tillate for studier der det ene øyet kan bli behandlet, og den andre benyttes som en kontroll. I tillegg kan fisken med asymmetrisk øye utvikling som lrp2/bugeye eller fisk som utvikler cataract kontrolleres mer nøyaktig. Det skal bemerkes at forsiktighet må utvises for å måle avstanden fra øyet til stripene, og for å avstenge hele synsfeltet. Denne teknikken bør åpne døren til mer nøyaktige og konkrete tiltak av sebrafisk visuell funksjon.
The authors have nothing to disclose.
Finansiering fra Western University of Health Sciences College of Optometry til DJC. Spesiell takk til Irisa Tam for grafisk design.
Super Low Light Black White Video Security Camera | Super Circuits | PC164CEX-2 | Any low light camera may be used |
Arduino Duemilanove microcontroller | Adafruit Industries | The Arduino Uno is also compatible with the speed control software. | |
Tricaine Methanesulfonate | VWR | 101107-950 |