Deprivazione visiva monoculare e misurazione della plasticità della dominanza oculare nella Corteccia visiva primaria del mouse
Summary
Qui, presentiamo protocolli dettagliati per la deprivazione visiva monoculare e l’analisi della plasticità della dominanza oculare, che sono metodi importanti per studiare i meccanismi neurali della plasticità visiva durante il periodo critico e gli effetti di geni specifici su sviluppo visivo.
Abstract
La privazione visiva monoculare è un eccellente paradigma sperimentale per indurre la plasticità della risposta corticale visiva primaria. In generale, la risposta della corteccia all’occhio contralaterale a uno stimolo è molto più forte della risposta dell’occhio ipsilaterale nel segmento binoculare della corteccia visiva primaria del topo (V1). Durante il periodo critico dei mammiferi, suturare l’occhio contralaterale si tradurrà in una rapida perdita di reattività delle cellule V1 alla stimolazione oculare contralaterale. Con il continuo sviluppo di tecnologie transgeniche, sempre più studi utilizzano topi transgenici come modelli sperimentali per esaminare gli effetti di specifici geni sulla plasticità della dominanza oculare (OD). In questo studio, introduciamo protocolli dettagliati per la privazione visiva monoculare e calcoliamo il cambiamento nella plasticità OD nel mouse V1. Dopo la deprivazione monoculare (MD) per 4 giorni durante il periodo critico, vengono misurate le curve di accordatura dell’orientamento di ogni neurone e le curve di accordatura dei neuroni di strato quattro in V1 vengono confrontate tra la stimolazione degli occhi ipsilaterali e contralaterale. L’indice di distorsione cotralaterale (CBI) può essere calcolato utilizzando il punteggio OD oculare di ogni cella per indicare il grado di plasticità OD. Questa tecnica sperimentale è importante per studiare i meccanismi neurali della plasticità OD durante il periodo critico e per esaminare i ruoli di geni specifici nello sviluppo neurale. La limitazione principale è che lo studio acuto non può studiare il cambiamento nella plasticità neurale dello stesso topo in un momento diverso.
Introduction
La privazione visiva monoculare è un eccellente paradigma sperimentale per esaminare la plasticità V1. Per studiare l’importanza dell’esperienza visiva nello sviluppo neurale, David Hubel e Torsten Wiesel1,2 gattini privati della visione normale in un occhio in vari punti temporali e per diversi periodi di tempo. Hanno poi osservato i cambiamenti nell’intensità di risposta in V1 per gli occhi privati e non privati. I loro risultati hanno mostrato un numero anormalmente basso di neuroni che reagiscono all’occhio che era stato suturato chiuso nei primi tre mesi. Tuttavia, le risposte dei neuroni nei gattini sono rimaste identiche sotto tutti gli aspetti a quelle dell’occhio di un gatto adulto normale che è stato suturato chiuso per un anno, e i gattini non si sono ripresi. La MD nei gatti adulti non può indurre la plasticità OD. Pertanto, l’impatto dell’esperienza visiva sul cablaggio V1 è forte durante una breve fase di sviluppo ben definita, prima e dopo la quale gli stessi stimoli hanno meno influenza. Tale fase di maggiore suscettibilità all’input visivo è nota come periodo critico nella corteccia visiva.
Anche se il topo è un animale notturno, i singoli neuroni nel topo V1 hanno proprietà simili ai neuroni presenti nei gatti3,4,5. Negli ultimi anni, con il rapido sviluppo della tecnologia transgenica, un numero crescente di studi in neuroscienze visive ha utilizzato i topi come modello sperimentale6,7,8. Negli studi visivi sui topi, i neuroscienziati usano mutanti e linee di topo da urlo, che consentono il controllo sulla composizione genetica dei topi. Anche se i topi V1 mancano di colonne OD, singoli neuroni nella zona binoculare V1 mostrano proprietà OD significative. Ad esempio, la maggior parte delle cellule risponde più fortemente alla stimolazione contralaterale che alla stimolazione ipsilaterale. La chiusura temporanea di un occhio durante il periodo critico induce un cambiamento significativo nella distribuzione dell’indice OD9,10,11. Pertanto, MD può essere utilizzato per stabilire un modello di plasticità OD per studiare come i geni coinvolti nei disturbi dello sviluppo neurale influenzano la plasticità corticale in vivo.
Qui, introduciamo un metodo sperimentale per MD e suggeriamo un metodo comunemente usato (registrazione elettrofisiologica) per analizzare il cambiamento nella plasticità OD durante la privazione visiva monoculare. Il metodo è stato ampiamente utilizzato in molti laboratori per più di 20 anni12,13,14,15,16. Ci sono altri metodi utilizzati per misurare la plasticità OD pure, come la registrazione cronica visual e evoked potential (VEP)17, e l’imaging ottico intrinseco (IOI)18. Il vantaggio significativo di questo metodo acuto è che è facile da seguire e i risultati sono straordinariamente affidabili.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi presentiamo un protocollo dettagliato per MD e la misurazione della plasticità OD per singola unità di registrazione. Questo protocollo è ampiamente utilizzato nelle neuroscienze visive. Anche se il protocollo MD non è complicato, ci sono alcune procedure chirurgiche critiche che devono essere seguite con attenzione. In primo luogo, ci sono due dettagli importanti che garantiscono la qualità delle cuciture. La sutura è sufficientemente stabile se i punti sono concentrati nella parte mediale della palpebra. Inolt…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo studio è stato sostenuto dalla National Natural Science Foundation of China (81571770, 81771925, 81861128001).
Materials
| 502 glue | M&G Chenguang Stationery Co., Ltd. | AWG97028 | |
| Acquizition card | National Instument | PCI-6250 | |
| Agarose | Biowest | G-10 | |
| Amplifier | A-M system | Model 1800 | |
| Atropine | Aladdin Bio-Chem Technology Co., Ltd | A135946-5 | |
| Brain Stereotaxic Apparatus | RWD Life Science Co.,Ltd | 68001 | |
| Cohan-Vannas spring scissors | Fine Science Tools | 15000-02 | |
| Contact Lenses Solutions | Beijing Dr. Lun Eye Care Products Co., Ltd. | GM17064 | |
| Cotton swabs | Henan Guangderun Medical Instruments Co.,Ltd | ||
| Fine needle holder | SuZhou Stronger Medical Instruments Co.,Ltd | CZQ1370 | |
| Forcep | 66 Vision Tech Co., Ltd. | 53320A | |
| Forcep | 66 Vision Tech Co., Ltd. | 53072 | |
| Forcep | 66 Vision Tech Co., Ltd. | #5 | |
| Heating pad | Stryker | TP 700 T | |
| Illuminator | Motic China Group Co., Ltd. | MLC-150C | |
| Isoflurane | RWD Life Science Co.,Ltd | R510-22 | |
| LCD monitor | Philips (China) Investment Co., Ltd. | 39PHF3251/T3 | |
| Microscope | SOPTOP | SZMT1 | |
| Noninvasive Vital Signs Monitor | Mouseox | ||
| Oil hydraulic micromanipulator | NARISHIGE International Ltd. | PC-5N06022 | |
| Petrolatum Eye Gel | Dezhou Yile Disinfection Technology Co., Ltd. | 17C801 | |
| Spike2 | Cambridge Electronic Design, Cambridge, UK | Spike2 Version 9 | |
| Surgical scissors | 66 Vision Tech Co., Ltd. | 54010 | |
| Surgical scissors | 66 Vision Tech Co., Ltd. | 54002 | |
| Suture Needle | Ningbo Medical Co.,Ltd | 3/8 arc 2.5*8 | |
| Tungsten Electrode | FHC, Inc | L504-01B | |
| Xylocaine | Huaqing |
Riferimenti
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