利用视觉刺激技术评价小鼠视力

视觉系统从视网膜开始, 视觉信号被光感受器捕捉, 引导到双极细胞 (2 阶神经元), 最后传递到神经节细胞 (^第3 阶神经元)。视网膜2阶和第3级神经元被认为形成多个神经通路, 传达视觉信号的特定方面, 如颜色、运动或形状。这些不同的视觉特征被传递到外侧膝状核和视觉皮层。相反, 导致眼球运动的视觉信号被发送到上大肠杆菌。经典地, 两个视网膜皮质通路已被确定: 磁细胞和副细胞通路。这些路径分别编码移动和静止物体, 它们的存在体现了并行处理^1,2,3,4,⁵, ⁶。最近, 超过15种双极细胞^{7,8,9, 10},¹¹和神经节^{细胞 12,13,14在}包括灵长类视网膜在内的许多物种的视网膜中, 有^15,16例。这些细胞的区别不仅在于形态方面, 而且还表现出不同的标记和基因^8,10,¹⁷, 18^,这表明, 各种特征视觉信号是平行处理的, 比最初预期的要复杂得多。

细胞和分子技术有助于我们了解视觉处理和异常视觉处理可能产生的潜在疾病机制。这样的理解可能有助于人工眼睛的发育。尽管细胞检查和分析在细胞层面提供了深入的知识, 但行为实验和细胞实验的结合将显著增强我们目前对微小视觉过程的理解。例如, Yoshida 等^{人 19}发现, 星爆 amacrine 细胞是小鼠视网膜运动检测的关键神经元。在进行细胞实验后, 他们进行了视动性眼球震颤 (OKN) 行为实验, 以表明星爆 amacrine 细胞功能失调的突变小鼠对运动物体没有反应, 从而证实了它们的细胞调查。此外, Pearson 等^人20 在小鼠视网膜进行光感受器移植, 以恢复患病小鼠的视力。他们不仅进行了细胞实验, 而且还通过使用光爆反应记录和水迷宫任务测量了老鼠的行为, 从而使皮尔逊等人能够验证移植的光感受器是否恢复了以前失明的视力小 鼠。总之, 行为实验是评估老鼠视力的有力工具。

有多种方法可用于测量鼠标视觉。这些方法有其优点和局限性。在体内 ERG 提供有关小鼠视网膜, 特别是光感受器和双极细胞, 是否对光刺激做出适当反应的信息。Erg 可以在苏格兰或光子条件下进行测试 21^,22。然而, ERG 需要麻醉, 这可能会影响输出测量²³。视感反射 (OKR) 或光耦合器响应 (OMR) 是一种用于评估对比度灵敏度和空间分辨率的可靠方法, 这两个功能成分都是小鼠视觉的组成部分。然而, OKR 需要手术给老鼠头骨^{24 上}安装固定装置。OMR 既不需要手术, 也不需要小鼠训练;然而, 它需要训练, 让实验者主观地检测到微妙的鼠标头部运动, 以响应一个移动的光栅在一个光学鼓 25^,26。小学生光反射测量瞳孔收缩对光刺激的反应, 这不需要麻醉, 并表现出客观和稳健的反应¹⁹。虽然瞳孔反射在体内模拟视网膜光的反应, 但反射主要是由本质上光敏视网膜神经节细胞 (弹性角膜) ²⁷介导的。由于 ipRGCs 只占 Rgc 的一小部分, 并不作为传统的形成图像的神经节细胞, 因此这种测量不能提供与大多数神经节细胞有关的信息。

这种隐约出现的光实验此前并不被认为是测量老鼠视力的主要测试。然而, 它也是一个强大和可靠的视觉测试, 对各种物种, 如老鼠^28,29, 斑马鱼³⁰, 蝗虫^{31,32, 和}人类^33,34,35. 重要的是, 即将到来的实验是测试图像形成途径的仅有的方法之一—-它不是反射路径—-因为中枢神经系统中的视觉和边缘系统参与了这一电路 36^{, 37,38}。我们已经建立了一个隐约的视觉刺激系统, 并已证明它的能力, 以诱导运动检测在鼠标, 我们使用它作为一个代理来评估鼠标视觉系统的不变性。