Zebravis hebben een waardevol instrument voor vele onderzoeksgebieden geweest. Hier laten we een methode om een visuele respons opwekken en berekent een functionele gezichtsscherpte in het volwassen zebravissen.
Zebravis is een bewezen model voor visie onderzoek, maar veel van de eerdere methoden algemeen gericht op het larvale vis of toonden een simpel antwoord. Meer recent volwassen visuele gedrag in zebravis is geworden van belang, maar methoden om specifieke antwoorden te meten zijn nieuw komen. Om deze kloof te dichten, we gaan naar een methodologie om herhaaldelijk en nauwkeurig gebruik maken van de optokinetische respons (OKR) aan gezichtsscherpte bij volwassen zebravissen meten. Hier laten we zien dat de volwassen zebravissen de gezichtsscherpte kan worden gemeten, met inbegrip van zowel binoculair en monoculair acuities. Omdat de vis niet wordt geschaad tijdens de procedure, kan de gezichtsscherpte worden gemeten en vergeleken over korte of langere tijd. De gezichtsscherpte metingen beschreven kan ook snel waardoor hoge productie en voor meer visuele procedures indien gewenst. Dit type analyse is bevorderlijk voor druginterventie studies of onderzoeken van progressie van de ziekte.
Zebravis (Danio rerio) zijn een goed model om visuele fysiologie studeren vanwege de gelijkenis van hun netvlies naar andere gewervelde dieren, hun korte levenscyclus, en de beschikbaarheid van genetisch gemodificeerde mutanten 1,2. Optokinetische reflex / reactie / nystagmus (OKR) is een combinatie van smooth pursuit en snelle saccade oogbewegingen. Al meer dan 60 jaar clinici hebben aangetoond dat de OKR kan worden voor het objectief meten gezichtsscherpte bij patiënten en is vooral nuttig voor het bepalen zuigeling visuele mogelijkheden 3-5. Het eerste geregistreerde gebruik van OKR bij dieren werd met behulp van duiven in de jaren 1950 6. Meer recent is de OKR uitgegroeid tot een waardevol instrument voor de beoordeling van de visuele functie in larvale zebravis en wordt vaak gebruikt om te screenen op genetische mutanten die een visuele handicap 1,2 hebben. Terwijl de OKR wijd gebruikt om visuele functie in larvale zebravissen, heeft onlangs aangetoond bij volwassen zebravissen 7-10. Een recent artikel van Tappeiner et al.. Maakt gebruik van een commercieel verkrijgbaar optomotor systeem traditioneel gebruikt voor muizen, OptoMotry, om aan te tonen dat de gezichtsscherpte van de volwassen zebravissen blijft vrij constant, ~ 0,59 cycli per graad (CPD), zelfs over verschillende hoeksnelheden 7 .
Hoewel de OKR heeft bewezen zeer nuttig larvale zebravis studies zijn, zijn andere werkwijzen voor het kijkgedrag gebruikt in zebravis volwassenen met wisselend succes. De ontsnapping respons test toonde aan dat albino jp robijn zebravis, zowel pigmentatie mutanten, hebben visuele reacties verminderd in fel licht 11,12. Dezelfde escape response test ook succes geïdentificeerd nachtblindheid d mutanten, zij het 2 jaar 13. Echter, de ontsnapping respons test is niet zonder gebreken. Het is moeilijk om toe te schrijven aan een exacte visuele functie en is slechts een grove approximation van visuele veranderingen – wat betekent dat het duurt een grote verandering voor de verandering wordt geïdentificeerd.
Een andere methode die is ontwikkeld voor het identificeren van volwassen zebravissen met een visuele handicap is het optomotor respons (OMR) 11. In deze assay worden vissen in een ronde tank geplaatst met een ondoorzichtige kolom in het midden. Zwarte en witte strepen roteren rond de tank en de vis is belast met het zwemmen in de richting van de streep beweging. Net als de ontsnapping respons, de OMR richt zich op de visuomotorische mogelijkheden van de volwassen zebravissen. Het is echter met succes gebruikt om vis te identificeren met een visuele handicap, zoals de lrp2/bugeye mutanten 14. De lrp2/bugeye zebravis tentoonstelling buphthalmos, verhoogde intra-oculaire druk, verminderde OMR en progressieve retina degeneratie 14,15.
Vele studies hebben de visuomotorische capaciteiten op volwassen zebravissen, die vaak subjectief en kunnen niet quant worden gebruiktitatively geanalyseerd. Via de OKR, kan men de gezichtsscherpte volwassen vis objectiever te bestuderen. Wij hebben onze eigen OKR apparaat, gemodelleerd naar een in eerste instantie gebruikt voor de larven studies 1 gebouwd. In deze studie demonstreren we dat de OKR kan worden gebruikt om zowel monoculaire en binoculaire gezichtsscherpte in zebravis berekenen.
Bij gelegenheid van de vissen kunnen ontsnappen in het waterreservoir. Het is cruciaal om de staart te immobiliseren. Daarnaast is het gebruik van een dunne spons / handdoek over het lichaam van de vis bleek ook van onschatbare waarde voor het bijhouden van de vis geschorst voor langere tijd te zijn. We konden vis geïmmobiliseerd meer dan 30 minuten te houden met deze procedure zonder nadelige gevolgen voor het vissen. Deze hoeveelheid is meer dan voldoende om de binoculaire en beide monoculaire acuities doen.
De presentatie van het rooster kan worden gedaan als hier en elders beschreven met behulp van een fysiek roterende trommel of door de presentatie van een digitaal display 18-22. Beide typen hebben specifieke voordelen en nadelen. We kozen ervoor om de fysieke rotatie gebruiken zowel vanwege de kosten en technische specificaties. Exclusief de computer-en beeldapparatuur, kan het OKR apparaat hier beschreven worden gebouwd voor rond de $ 150.
De OKR is een objectief middel om te bepalen tenUAL scherpte bij volwassen zebravis. Terwijl verscheidene andere visuomotorische assays voor visie zijn gebruikt in eerdere experimenten en zelfs de electroretinogram met succes toegepast bij volwassen zebravissen ogen, hoewel het niet zwaar is gebruikt, de volwassen zebravissen OKR opent de deur naar vele nieuwe experimentele omstandigheden 22. Deze studie heeft aangetoond nut van de OKR in het meten van de gezichtsscherpte veranderingen in de tijd, het identificeren van de gezichtsscherpte verschil in oogziekte modellen, en bij het bepalen van monoculaire gezichtsscherpte.
Interessant, volwassen zebravissen visie in vergelijking met het menselijke oog (20/20) is ongeveer 20/1, 000 (bij 0,60 CPD wordt omgezet naar -0,3 Logmar). Hoewel dit lijkt misschien slecht, zijn de zebravis ogen zeer geschikt voor zijn omgeving. Ondanks de visuele taak van het kijken door 6,5 cm water, een paar millimeter van polycarbonaat, en een andere centimeter van de lucht, de vissen voeren heel goed! We vonden dat de volwassen zebravissen scherpte is about 70% van wat zou worden voorspeld gezien hun fotogeleider afstand. 23 contrast dat optimale menselijke prestaties ~ 20/12, die ongeveer 80% van de voorspelde 20/10 en OKR techniek voor visuele capaciteit in volwassen zebravissen is indrukwekkend 24 , 25.
De techniek van het meten van onafhankelijke oog visueel acuities zou voor studies waarin een oog kunnen worden behandeld en de andere als een controle gebruikt. Daarnaast kan vissen met asymmetrische eye ontwikkeling, zoals de lrp2/bugeye of vis dat cataract ontwikkelen nauwkeuriger worden gecontroleerd. Opgemerkt zij dat zorg moet worden genomen om nauwkeurig de afstand van de ogen naar de strepen en het volledige gezichtsveld af te sluiten. Deze techniek moet de deur openen naar meer accurate en specifieke maatregelen van de zebravis visuele functie.
The authors have nothing to disclose.
Financiering verstrekt door de Western University of Health Sciences College van Optometrie aan DJC. Speciale dank aan Irisa Tam voor grafische vormgeving.
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 |