Evaluación conductual de la función visual a través de la respuesta optomotora y la función cognitiva a través de Y-Maze en ratas diabéticas

Más de 463 millones de personas viven con diabetes, lo que la convierte en una de las mayores epidemias mundiales de ^{enfermedades1}. Una de las complicaciones graves que surgen de la diabetes es la retinopatía diabética (RD), una de las principales causas de ceguera en los adultos estadounidenses en edad de ^trabajar2. En los próximos 30 años, se prevé que el porcentaje de la población en riesgo de RD se duplique, por lo que es crucial encontrar nuevas formas de diagnosticar la RD en sus primeras etapas para prevenir y mitigar el desarrollo de la ^DR3. Convencionalmente se ha pensado que la RD es una enfermedad ^{vascular4,5,6}. Sin embargo, ahora con evidencia de disfunción neuronal y apoptosis en la retina que precede a la patología vascular, la RD se define como tener componentes neuronales y vasculares4,5,6,7,8,9. Una forma de diagnosticar la RD sería examinar las anomalías neuronales en la retina, un tejido que puede ser más vulnerable al estrés oxidativo y la tensión metabólica de la diabetes que otros tejidos ^neurales10.

Las disminuciones en la función cognitiva y motora también ocurren con la diabetes y a menudo se correlacionan con cambios en la retina. Las personas mayores con diabetes tipo II presentan un peor rendimiento cognitivo basal y muestran un deterioro cognitivo más exacerbado que los participantes de ^control11. Adicionalmente, la retina se ha establecido como una extensión del sistema nervioso central y las patologías pueden manifestarse en la ^retina12. Clínicamente, la relación entre la retina y el cerebro se ha estudiado en el contexto del Alzheimer y otras enfermedades, pero no se explora comúnmente con la diabetes12,13,14,15,16. Los cambios en el cerebro y la retina durante la progresión de la diabetes se pueden explorar utilizando modelos animales, incluida la rata STZ (un modelo de diabetes tipo I en el que la toxina, estreptozotocina o STZ, se usa para dañar las células beta pancreáticas) y la rata Goto-Kakizaki (un modelo poligénico de diabetes tipo II en el que los animales desarrollan hiperglucemia espontáneamente alrededor de las 3 semanas de edad). En este protocolo, se proporciona una descripción del laberinto en Y y la respuesta optomotora para evaluar los cambios cognitivos y visuales en roedores diabéticos, respectivamente. La respuesta optomotora (OMR) evalúa la frecuencia espacial (similar a la agudeza visual) y la sensibilidad al contraste mediante el monitoreo de los movimientos característicos de seguimiento reflexivo de la cabeza para medir los umbrales visuales de cada ^ojo17. La frecuencia espacial se refiere al grosor o finura de las barras, y la sensibilidad al contraste se refiere a la cantidad de contraste que hay entre las barras y el fondo (Figura 1E). Mientras tanto, el laberinto en Y prueba la memoria espacial a corto plazo y la función exploratoria, observada a través de alternancias espontáneas y entradas a través de los brazos del laberinto.

Ambas pruebas se pueden realizar en animales despiertos y no anestesiados y tienen la ventaja de capitalizar las respuestas innatas de los animales, lo que significa que no requieren entrenamiento. Ambos son relativamente sensibles, ya que pueden usarse para detectar déficits temprano en la progresión de la diabetes en roedores, y confiables, ya que producen resultados que se correlacionan con otras pruebas visuales, retinianas o de comportamiento. Además, el uso de OMR y el laberinto en Y junto con pruebas como el electrorretinograma y las tomografías de coherencia óptica puede proporcionar información sobre cuándo se desarrollan cambios retinianos, estructurales y cognitivos en relación entre sí en modelos de enfermedad. Estas investigaciones podrían ser útiles para identificar las degeneraciones neuronales que ocurren debido a la diabetes. En última instancia, esto podría conducir a nuevos métodos de diagnóstico que identifiquen eficazmente la DR en las primeras etapas de la progresión.

Los sistemas OMR y Y-maze utilizados para desarrollar este protocolo se describen en la Tabla de Materiales. Investigaciones previas sobre el OMR, de Prusky et ^al.18, y el laberinto en Y, de Maurice et ^al.19, se utilizaron como punto de partida para desarrollar este protocolo.