וידאו oculography ב עכברים

1. הכנה הניסויים הבאים נערכו בהתאם ועדת Duch האתי לניסויים בבעלי חיים. הכנת עכברים עבור oculography-Video. על מנת למדוד את תנועות העיניים של העכבר, ראש העכבר צריך להיות משותקת. לכן, הבנייה נעשית על בסיס הגולגולת של העכבר (איור 1). להרדים את העכבר על ידי תערובת של isoflurane (isofluran 1-1.5%, Rhodia Organique פיין בע"מ, צרפת) וחמצן בתאי דלק. דלק מוגזמת היא מפסולת. לשמור על הרדמה באמצעות חרטומו. אשר את עומק ההרדמה באמצעות צביטה הבוהן. לשמור על טמפרטורת הגוף על 37 מעלות צלסיוס תוך שימוש thermosensor אנאלי כרית חימום (fhc, Bowdoinham, ME). להגן על העיניים, כיסו הכול משחה העין (duratears, Alcon, בלגיה). לגלח את הפרווה גולגולתי הגב, ולנקות את השטח כירורגית עם סיבוב של שיחים ו betadinדואר או פתרון כלורהקסידין. לעשות חתך קו באמצע לחשוף את פני הגולגולת הגבי של הגולגולת. להפוך את השטח נקי ויבש. החל ירידה של חומצה זרחתית (חומצה זרחתית ג'ל איכול 37.5%, קר, ע"א) על פני הגולגולת הגבי של הגולגולת מן גבחת כדי למבדה. הסר את איכול לאחר 15 שניות ולעשות משטח הגולגולת לנקות עם מי מלח ויבש שוב. החל על גבי משטח זה גולגולתי חרוט ירידה של OptiBond הממשלה (קר, CA) ואת האוויר לייבש אותו למשך 30 שניות. מניחים טיפת דבק OptiBond (קר, CA) בראש הממשלה OptiBond ולרפא באור לרגע 1 (מקסימה 480 האור הנראה ריפוי יחידה, הנרי שיין, ארה"ב). מכסים את שכבת דבק עם שכבה דקה של כריזמה המשולב (Heraeus Kulzer, גרמניה). שבץ שני אגוזים מחוברים (קוטר: 3 מ"מ) ב מרוכבים. לרפא אחר כך מורכב עם אור. במידת הצורך ליישם שכבות נוספות של מרוכבים לרפא אותם באור. מודעהראש עצירות (0.015 מ"ג / ק"ג, SC) על כאבים שלאחר הניתוח. בעל חיים צריך להיות חזרה על הרגליים בתוך כ 5 דקות. אפשר העכבר כדי לשחזר בכלוב הביתה בטמפרטורת החדר למשך לפחות 3 ימים לאחר הניתוח. וידאו oculography ההתקנה של עכברים (איור 2). מניחים את העכבר עוצר ולתקן את ראשו עוצר על ידי שני ברגים (איור 1). העכבר לא צריך להיות מורדם על הליך זה. זמן הרחקה לא יעלה על 1 שעות / יום. הר הראש ואת הגוף העכבר עוצר על פלטפורמת XY, אשר בתורו הוא רכוב על פטיפון (קוטר: 60 ס"מ). באמצעות פלטפורמת XY ראש העכבר ניתן למקם מעל מרכז פטיפון. העכבר יכול לנוע על הצירים, המגרש יא 'רול. הראש של העכבר ממוקם לסבסב המגרש הנכון, וזווית גליל על ידי יישור את העין באמצעות דימוי חזותי של העין שנוצר על ידי syste ISCANמ. לחלופין, בניית הדום ניתן לשים על ראשו של העכבר בתוך מסגרת stereotactic 11. פטיפון מחובר מנוע AC סרוו שבשליטת (הרמוני כונן AG, הולנד) ואת המיקום של פטיפון מנוטר על ידי פוטנציומטר (Bourns Inc., CA) מחובר לציר פטיפון. מסך סביב גלילי (קוטר: 63 ס"מ, גובה: 35 ס"מ) עם דגם מנוקד אקראית (כל רכיב 2 °) המכסה את פטיפון, זה תוף מצויד גם עם מנוע AC סרוו שבשליטת (הרמוני כונן AG, הולנד) . המיקום של המסך גלילי מנוטר על ידי פוטנציומטר (Bourns Inc., CA) מחוברת לציר שלה את המסך יכול להיות מואר באור הלוגן (20 וואט). גם המסך שמסביב פטיפון מונעים באופן עצמאי. התנועה של פטיפון ומסך סביב נשלט על ידי מחשב המחובר ממשק I / O (CED מוגבלת, קיימברידג', בריטניה). ת"אble והסביבה עמדה אותות מסך מסוננים (חתוכים תדר: 20 הרץ), דיגיטציה של ממשק קלט / פלט ומאוחסנים במחשב זה. העין של העכבר הוא מואר על ידי שלושה emitters אינפרא אדום (600 mW, זווית הפיזור: 7 מעלות, שיא גל: 880 ננומטר, RS רכיבים, הולנד). שני emitters אינפרא אדום קבועים כדי פטיפון ו פולט 3 מחובר למצלמה. זה פולט 3 מייצר השתקפות התייחסות הקרנית (CR), אשר משמש במהלך הליך כיול במהלך ההקלטות תנועות עיניים. מצלמת אינפרא אדום CCD מצויד עדשת זום (זום 6000, Navitar Inc., ניו יורק) מצורף פטיפון והוא התמקד בראש העכבר במרכז פטיפון. המצלמה יכולה להיות נעול וניתן וקרסו על ציר פטיפון מעל ° 20 בדיוק במהלך הליך כיול. אות וידאו מעובד על ידי המערכת העין מעקב (ETL-200, ISCAN, Burlington, MA). המערכת משתמשת ISCAN algorithm לעקוב אחר המרכזים של התלמיד ואת CR התייחסות. המערכת יכולה לעקוב אחר התלמיד וההתייחסות CR בכיוון אופקי ואנכי בקצב דגימה של 120 הרץ. הפניה עמדת CR, עמדת התלמיד ואת גודל אותות והתלמיד דיגיטציה על ידי ממשק I / O ו מאוחסנים בקובץ זהה השולחן סביב העמדה אותות המסך. מערכת לתלמיד מעקב וידאו משרה עיכוב של תנועות עיניים אותות של כ 27 אלפיות שנייה. 2. כיול ומדידה באמצעות תנועות עיניים וידאו תלמיד מעקב מערכת מעקב העין לוכדת את תנועת האישון כתנועה translational. תנועה translational של התלמיד מעקב מכיל רכיב translational בשל ההבדל בין צירית במרכז הסיבוב של העין והמרכז האנטומי של העין (כלומר מרכז עקמומיות הקרנית), וכן מרכיב הסיבוב עקב סיבוב זוויתי של גלגל העין. על ידי להפחיתמחודשת של CR התייחסות מתנועת תלמיד / העמדה, מרכיב translational לא רצוי מסולק מן האות, וכתוצאה מכך תנועה translational זה רק בגלל הסיבוב של גלגל העין. למרות שהם בדרך כלל קטנים מאוד, חיסור זה גם מבטל את התרגומים בין הראש לבין המצלמה. בתנועה שיורית translational מבודד הופך סיבוב זוויתי של גלגל העין בשיטת כיול הבאה 8,12. כיול זה בוצע לפני הניסוי כל תנועות עיניים. לשנות את מיקום הראש העכבר למצלמה בצורה כזאת, כי תמונת וידאו של התלמיד ממוקם באמצע המסך וזה ייצוג של CR התייחסות ממוקם על קו האמצע האנכי של העין ישירה רצוי מעל האישון. למזער את תנועת CR התייחסות עקב סיבוב המצלמה זוויתי, אשר יכול להיות מושג על ידי הצבת מרכז עקמומיות הקרנית על ציר המצלמה / שולחן. </ Li> לסובב את המצלמה מספר פעמים על ידי + / – 10 מעלות (כלומר 20 מעלות שיא לשיא) סביב הציר האנכי של פטיפון. השתמש את העמדות של התלמיד מעקב (P) CR התייחסות נרשם עמדות קיצוניות של סיבוב המצלמה כדי לחשב את רדיוס הסיבוב של התלמיד (RP: Rp = Δ / חטא (20 °), שבו Δ = (CR -P), ראה איור 3 א). בשל העובדה כי הערך Rp תלוי בגודל האישון, תיקון גודל האישון צריך להיות מיושם 12 (איור 3 ב). חזור על שלב 2.2 פעמים רבות תחת תנאי תאורה שונים (כלומר, מניפולציה של גודל האישון, איור 3 ג) כדי לקבוע את גודל האישון – יחסים Rp ולהלחין עקומת תיקון Rp (איור 3D). הערך Rp תלוי גם במצב אנכי עיניים. כאשר הניסוי יגרום תנועות עיניים אנכיים מכן תיקון וכיול למשרות עיניים אנכיות היא מומלצת ביותר13. לקבוע את המיקום הזוויתי של העין (ה) על ידי מדידת המיקום CR התייחסות, עמדה P ואת גודל האישון. עמדת CR התייחסות מופחת ממצב תלמיד יצירת עמדה translational תלמיד חינם. על ידי מדידת גודל האישון הערך Rp ניתן להפיק עקומת תיקון Rp ו-E ניתן לחשב באמצעות הנוסחה הבאה: E = {arcsin (Δ1) / Rp} (איור 4 א, ​​שם Δ1 = (P 2-P 1) ו-P 1 ו P 2 מתוקנות על ידי חיסור של CR הפניה). רפרטואר גדול של פטיפון ו / או סיבובים סביב המסך כעת ניתן להשתמש כדי לעורר את המערכת oculomotor. על מנת לבצע oculography וידאו בחושך, העין העכבר צריך להיות pretreated עם התרופה miotic להגביל את התרחבות תלמיד ולאפשר מעקב תלמיד בנסיבות אלה. בניסויים שלנו, אנו משתמשים pilocarpine (4%, מעבדות Chauvin, צרפת) כדי להגביל את התרחבות תלמידבחושך. 3. ניתוח נתונים עמדות עיניים, עמדות בטבלה ועמדות מסך סביב יומרו כל לעמדות זוויתי (ראה איור 4B ואת הנוסחה 2.4). אותות עיניים מתוקנות על העיכוב שלהם 27 ms המושרה על ידי עיבוד הדמיה של מערכת לתלמיד מעקב. עמדות זוויתי של הטבלה העין, והמסך המקיף הם מובחנים ומסוננים עם נמוך לעבור סינון Butterworth באמצעות חתך את תדירות Hz 20. הקפיצות האלה יוסרו האות עין מהירות באמצעות זיהוי של הסף של 40 / מעלות. נתוני מוסר החל מ 20 מילישניות לפני ועד 80 מילישניות לאחר שחצה את סף הגילוי. לוח מסך שמסביב מהירות אותות עיניים הם ממוצעים של השימוש בכל מחזור יחיד השביל (איור 4C). אותות ממוצעים מצוידים הפונקציה המתאימה. באופן כללי, גירוי מהירות סינוסי משמש ממוצעים שלמחזורי מצוידים הסינוס או הקוסינוס הפונקציה (איור 4C). לאחר מכן, רווח יכול להיות מחושב כיחס בין המהירות למהירות גירוי בעיניים, ואילו את השלב יכול להיות מחושב כהפרש (במעלות) בין מהירות ומהירות לגירוי בעין. 4. נציג תוצאות וידאו oculography יכול לשמש כדי לחקור צורות שונות של הופעות oculomotor (כלומר רפלקס optokinetic: OKR; vestibulo-עינית רפלקס: VOR, ראייה משופרת vestibulo-עינית רפלקס: VVOR), כמו גם למידה מוטורית (עיבוד VOR, עיבוד OKR). OKR מפצה על הפרעות בתדר נמוך באמצעות משוב חזותי. OKR יכול להיגרם על ידי סיבוב המסך מואר היטב סביב (סרט 1). סיבוב המסך סביב על פני טווח תדר של Hz -1.0 0.2 עם משרעת של ° 1.6 מראה כיצד מערכת optokinetic הוא מנגנון הפיצוי יעיל יותר בתדירות נמוכה לטווח than בטווח תדר גבוה (ציור 5a). VOR מפצה בתדירות גבוהה תנועות הראש באמצעות אותות האיברים שיווי המשקל. VOR יכול להיגרם על ידי החלפה של בעל החיים (כלומר פטיפון) בחושך (סרט 2). סיבוב הפטפון על פני טווח תדר של Hz -1.0 0.2 עם משרעת של ° 1.6 מדגים כיצד מערכת vestibulo-עינית יעילה יותר ביצירת תנועות עיניים פיצוי בטווח בתדירות גבוהה יותר בתחום התדרים הנמוך (איור 5 א) . כאשר פעולת המערכת optokinetic ו-vestibulo העין בקונצרט, דמויות יכולות להיות מיוצב על הרשתית על פני טווח רחב של תנועות הראש. סיבוב הפטפון על פני טווח תדר של Hz -1.0 0.2 עם אמפליטודה של 1.6 מעלות, בעוד המסך סביב היטב מואר (סרט 3) מראה עד כמה העין מייצר "רווח גבוהים" פיצוי תנועה על פני טווח תדר שלם (איור 5 א ). כל אלה רווח pHערכים ASE אופייניים של עכברים, אם כי ההבדלים בין המינים 14 ו זן 15,16,17 דווחו. שליטה עצמאית על פטיפון והמסך המקיף מאפשר לנו להתמודד עם עכברים עם אי התאמה בין המידע החזותי ואת שיווי המשקל. לאחר חשיפה ארוכת טווח ואחיד של מידע חזותי שיווי המשקל חוסר התאמה, VOR של העכבר ישתנה כדי לפצות על קלט חזותי שונה (עיבוד VOR, סרט 4). סיבוב פטיפון מחוץ שלב (כלומר 180 מעלות) עם מסך שמסביב (1 הרץ, 1.6 °) מגדילה את הרווח VOR (5 ב איור). השינוי המרבי ברווח VOR, בעת שימוש 1 למידה הפרדיגמה המשפט, הוא הגיע לעתים קרובות לאחר 30 דקות. באיור 1. ציור סכמטי של עוצר את העכבר הראש ואת הגוף. הגוף של העכבר מרוסנת באמצעותצינור גלילי פלסטיק בקוטר של 35 מ"מ. הראש של העכבר הוא משותק על ידי חיבור רגל של העכבר לסרגל ברזל עם שני ברגים. מוט ברזל עושה זווית של 30 מעלות כדי למקם את הראש של העכבר על המגרש הרגיל במהלך ambulation. * צפה גבי הדום המכיל שני אגוזים. איור 2. ציור תרשים סכמטי של העכבר וידאו oculography. איור 3. כיול של מערכת וידאו התלמיד מעקב. א) המצלמה הוא הסתובב כמה פעמים על ידי + / – 10 מעלות (כלומר 20 מעלות שיא לשיא) סביב הציר האנכי של פטיפון. תלמיד מעקב (P) השתקפות התייחסות הקרנית (CR) נרשם עמדות קיצוניות של סיבוב המצלמה משמשים כדי לחשב את רדיוס הסיבוב של התלמיד(RP). ב) רדיוס קוטר האישון תלוי בגודל של התלמיד. ג) דוגמה מראה את ההשפעה של גודל האישון על עמדת התלמיד במהלך הליך כיול (גם נמדד בפיקסלים (פיקסלים)). ד) הקשר בין Rp ואת קוטר האישון נמדד עכבר אחת. בקטרים ​​של שלושה עשר תלמידים שונים הושגו על ידי שינוי עוצמת האור המקיף. איור 4. מדידה וניתוח תנועות עיניים באמצעות וידאו התלמיד מעקב. ) קבוצה תלמיד זוויתי מחושב ברדיוס של התלמיד (RP) ואת המיקום של התלמיד (P; לתקן לתפקיד CR). ב) דוגמה של תנועות עיניים מפצה המושרה על ידי גירוי מערכת שיווי המשקל ויזואלי (Visual משופרת VOR). פטיפון הסתובב sinusoidally ב 0.6 הרץ עם אמפליטודה של 1.6 מעלות, בעוד המסך מסביב היה מואר היטב. ג) ניתוח של הקלטהמוצג ב '). הגרף מראה את עקבות מהירות ממוצעת של פטיפון (כחול) תלמיד (אדום). עקבות אלה ממוצעים צוידו פונקציה סינוסי (שחור). איור 5. ביצועים ולמידה של מערכת oculomotor נמדד העכבר C57Bl6 1. תנועות עיניים) מופקים על ידי סיבוב של המסך שמסביב (optokinetic רפלקס: OKR, לוחות למעלה), על ידי החלפה של העכבר בחושך (vestibulo-עינית רפלקס: וור, לוחות הביניים) וכן על ידי החלפה של העכבר לאור (ויזואלית משופרת vestibulo-עינית רפלקס: VVOR, הפאנל התחתון) עם תדרים שבין 0.2 עד 1.0 הרץ על משרעת של 1.6 °. רווח של רפלקס היה מחושב כיחס בין המהירות למהירות גירוי בעין (לוחות משמאל) השלב של רפלקס היה מחושב על פי הפרש פאזה בין מהירות עיניים מהירות גירוי (לוחות הנכונים). ב) מנוע למידה בוצע על ידי adaptively הגדלת VOR שימוש מתוך הפרדיגמה הכשרה שלב. העכבר היה נתון פרדיגמה אימון visuovestibular שבה סיבוב של העכבר היה מחוץ שלב (180 מעלות) עם סיבוב המסך שמסביב (גם סיבוב ב 1.0 הרץ, 1.6 מעלות) במשך ארבעים דקות. כל 10 דקות VOR נבדק (1.0 הרץ, 1.6 מעלות). בעכבר זה מתוך האימונים בשלב הגדילה את הרווח VOR. סרט 1. אנימציה המציגה את הפרדיגמה שגורם OKR בעכברים לחצו כאן לצפייה בסרט . סרט 2. אנימציה המציגה את הפרדיגמה שגורם VOR בעכברים. לחצו כאן לצפייה בסרט . 3. סרט אנימציה המציג את הפרדיגמה שגורם VVOR בעכברים..com/files/ftp_upload/3971/3971movie3.mov "target =" _blank "> לחצו כאן לצפייה בסרט. 4 הסרט. אנימציה המציגה את visuovestibular של הפרדיגמה שלב האימונים שגורם הסתגלות VOR (עליה) בעכברים. לחצו כאן לצפייה בסרט .