Valutazione comportamentale della funzione visiva tramite risposta optomotoria e funzione cognitiva tramite Y-Maze nei ratti diabetici

Oltre 463 milioni di persone vivono con il diabete, rendendolo una delle più grandi epidemie di malattie ^globali1. Una delle gravi complicazioni che derivano dal diabete è la retinopatia diabetica (DR), una delle principali cause di cecità per gli adulti americani in età ^lavorativa2. Nei prossimi 30 anni, si prevede che la percentuale della popolazione a rischio di DR raddoppierà, quindi è fondamentale trovare nuovi modi di diagnosticare la DR nelle sue fasi iniziali per prevenire e mitigare lo sviluppo di ^DR3. La DR è stata convenzionalmente ritenuta una malattia vascolare4,5,6. Tuttavia, ora con evidenza di disfunzione neuronale e apoptosi nella retina che precede la patologia vascolare, la DR è definita per avere componenti neuronali e vascolari4,5,6,7,8,9. Un modo per diagnosticare la DR sarebbe quello di esaminare le anomalie neurali nella retina, un tessuto che può essere più vulnerabile allo stress ossidativo e allo sforzo metabolico da diabete rispetto ad altri tessuti ^neurali10.

I declini della funzione cognitiva e motoria si verificano anche con il diabete e sono spesso correlati con i cambiamenti della retina. Gli individui più anziani con diabete di tipo II ritraggono prestazioni cognitive di base peggiori e mostrano un declino cognitivo più esacerbato rispetto ai partecipanti al ^controllo11. Inoltre, la retina è stata stabilita come un’estensione del sistema nervoso centrale e le patologie possono manifestarsi nella ^retina12. Clinicamente, la relazione tra retina e cervello è stata studiata nel contesto dell’Alzheimer e di altre malattie, ma non è comunemente esplorata con il diabete12,13,14,15,16. I cambiamenti nel cervello e nella retina durante la progressione del diabete possono essere esplorati utilizzando modelli animali, tra cui il ratto STZ (un modello di diabete di tipo I in cui la tossina, streptozotocina o STZ, viene utilizzata per danneggiare le cellule beta pancreatiche) e il ratto Goto-Kakizaki (un modello poligenico di diabete di tipo II in cui gli animali sviluppano iperglicemia spontaneamente a circa 3 settimane di età). In questo protocollo, viene fornita una descrizione per il labirinto Y e la risposta optomotoria per valutare i cambiamenti cognitivi e visivi nei roditori diabetici, rispettivamente. La risposta optomotoria (OMR) valuta la frequenza spaziale (simile all’acuità visiva) e la sensibilità al contrasto monitorando i movimenti caratteristici di tracciamento riflessivo della testa per misurare le soglie visive per ciascun ^occhio17. La frequenza spaziale si riferisce allo spessore o alla finezza delle barre e la sensibilità al contrasto si riferisce alla quantità di contrasto tra le barre e lo sfondo (Figura 1E). Nel frattempo, il labirinto a Y testa la memoria spaziale a breve termine e la funzione esplorativa, osservata attraverso alternanze spontanee e ingressi attraverso i bracci del labirinto.

Entrambi i test possono essere eseguiti in animali svegli e non anestetizzati e hanno il vantaggio di capitalizzare sulle risposte innate degli animali, il che significa che non richiedono addestramento. Entrambi sono relativamente sensibili, in quanto possono essere utilizzati per rilevare i deficit nelle prime fasi della progressione del diabete nei roditori e affidabili, in quanto producono risultati correlati ad altri test visivi, retinici o comportamentali. Inoltre, l’utilizzo dell’OMR e del labirinto Y in combinazione con test come l’elettroretinogramma e le scansioni di tomografia a coerenza ottica può fornire informazioni su quando i cambiamenti retinici, strutturali e cognitivi si sviluppano l’uno rispetto all’altro nei modelli di malattia. Queste indagini potrebbero essere utili per identificare le degenerazioni neurali che si verificano a causa del diabete. In definitiva, questo potrebbe portare a nuovi metodi diagnostici che identificano efficacemente la DR nelle prime fasi della progressione.

I sistemi OMR e Y-maze utilizzati per sviluppare questo protocollo sono descritti nella Tabella dei materiali. Precedenti ricerche sull’OMR, di Prusky et ^al.18, e sul labirinto Y, di Maurice et ^al.19, sono state utilizzate come punto di partenza per sviluppare questo protocollo.