Utilizzo di stimoli visivi incombenti per valutare la visione del mouse

Il sistema visivo inizia alla retina, dove i segnali visivi vengono catturati dai fotorecettori, canati alle cellule bipolari (2 neuroni^ND-Order), e infine passati alle cellule del ganglio (3 neuroni ordine di^Rd). I neuroni 2^ND-e 3^Rd-Order retinici sono pensati per formare più percorsi neurali che trasmettono particolari aspetti della segnalazione visiva come il colore, il movimento o la forma. Queste diverse caratteristiche visive sono trasmesse al nucleo geniculare laterale e alla corteccia visiva. Al contrario, i segnali visivi che conducono al movimento degli occhi vengono inviati al colliculus superiore. Classicamente, sono stati identificati due percorsi di retino-corticale: il magnocellulare e le vie parvocelliche. Questi percorsi codificano gli oggetti in movimento e fissi, rispettivamente, e la loro esistenza incarna il concetto di base di elaborazione parallela^{1,2,3,4,5, 6}. il Recentemente, più di 15 tipi di cellule bipolari^7,8,9,10,11 e cellule del ganglio^{12,13,14 ,15,16} sono stati segnalati nella retina di molte specie, tra cui la retina primate. Queste cellule si distinguono non solo per gli aspetti morfologici, ma anche per l’espressione di marcatori distinti egeni^8,10,17,¹⁸, suggerendo che varie caratteristiche di i segnali visivi vengono elaborati in parallelo, il che è più complicato di quanto originariamente previsto.

Le tecnologie cellulari e molecolari hanno contribuito alla nostra comprensione dell’elaborazione visiva e dei potenziali meccanismi di malattia che possono derivare dall’elaborazione visiva aberrante. Tale comprensione può contribuire allo sviluppo di occhi artificiali. Sebbene gli esami e le analisi cellulari offrano una conoscenza approfondita a livello cellulare, una combinazione di esperimenti comportamentali e esperimenti cellulari accrescerebbe significativamente la nostra comprensione attuale dei processi visivi di minuti. Per esempio, Yoshida et al.¹⁹ ha trovato che le cellule amacrine starburst sono i neuroni chiave per il rilevamento del movimento nella retina del mouse. Dopo esperimenti cellulari, hanno eseguito l’esperimento comportamentale di nistagmo optocinetico (OKN) per mostrare che i topi mutanti in cui le cellule amacrine di starburst erano disfunzionali non rispondevano agli oggetti in movimento, confermando così il loro cellulare Indagini. Inoltre, Pearson et al.²⁰ ha condotto il trapianto di fotorecettori nella retina del topo per ripristinare la visione nei topi malati. Hanno condotto non solo esperimenti cellulari, ma anche misurato il comportamento del mouse attraverso l’uso di registrazioni di risposta optomotor e attività di acqua-labirinto permettendo così Pearson et al. per verificare che i fotorecettori trapiantati hanno ripristinato la visione in precedenza cieco plurale di “mouse”. Presi insieme, gli esperimenti comportamentali sono strumenti forti per valutare la visione del mouse.

Sono disponibili diversi metodi per misurare la visione del mouse. Questi metodi hanno vantaggi e limitazioni. In vivo ERG fornisce informazioni sul fatto che la retina del topo, in particolare i fotorecettori e le cellule bipolari, risponda adeguatamente agli stimoli di luce. ERG può essere testato sia sotto scotopica che in condizioni fotopiche^21,22. Tuttavia, ERG richiede anestesia, che potrebbe influenzare la misura di uscita²³. Il riflesso optocinetico (OKR) o la risposta optomotor (OMR) è un metodo robusto per valutare la sensibilità al contrasto e la risoluzione spaziale, entrambi componenti funzionali della visione del mouse. Tuttavia, OKR richiede un intervento chirurgico per attaccare un dispositivo di fissazione al cranio del mouse²⁴. OMR non richiede chirurgia né addestramento del topo; Tuttavia, richiede una formazione per consentire a uno sperimentatore di rilevare in modo soggettivo i movimenti sottili della testa del topo in risposta a una grata in movimento in un tamburo ottico ^25,26. La luce riflessa della pupilla misura la costrizione della pupilla in risposta agli stimoli di luce, che non richiede anestesia e presenta risposte obiettive e solide ¹⁹. Sebbene il riflesso della pupilla simuli la risposta della luce retinica in vivo, il riflesso è mediato principalmente dalle cellule del ganglio retinico (ipRGCs) ²⁷, intrinsecamente fotosensibili. Poiché gli ipRGCs rappresentano una piccola minoranza di RGC e non fungono da cellule gangliari convenzionali che formano l’immagine, questa misura non fornisce informazioni relative alla maggior parte delle cellule del ganglio.

L’esperimento di luce incombente non è stato precedentemente considerato un test importante per misurare la visione del mouse. Tuttavia, è anche un test di visione robusto e affidabile su varie specie, come il mouse^28,29, pesce zebra³⁰, Locust^31,32e Human^{33,34, 35}. importante, l’esperimento incombente è uno dei pochi metodi per testare il percorso di formazione dell’immagine-non è un percorso riflesso-dato che i sistemi visivi e limbici nel sistema nervoso centrale sono coinvolti in questo circuito^{36, 37,38}. Abbiamo istituito un sistema di stimolo visivo incombente e abbiamo dimostrato la sua capacità di suscitare il rilevamento del movimento nel mouse, che usiamo come proxy per valutare l’intattezza del sistema visivo del mouse.