Использование Looming визуальных стимулов для оценки зрения мыши

Зрительная система начинается на сетчатке, где зрительные сигналы захватываютсяфоторецепторами, направляются в биполярные клетки (2-го порядка нейронов), и, наконец, передается ганглия клетки (3-го порядка нейронов). Считается, что нейроны ретина 2^nd– и 3-го^{порядка}образуют несколько нервных путей, которые передают определенные аспекты визуальной сигнализации, такие как цвет, движение или форма. Эти разнообразные визуальные особенности передаются в боковое гениальное ядро и зрительную кору. В отличие от этого, визуальные сигналы, ведущие к движению глаз, направляются в верхний колликул. Классически были идентифицированы два ретино-кортикальных пути- магноцеллюлярные и парвоклеточные пути. Эти пути кодируют движущиеся и стационарные объекты, соответственно, иих существование воплощает в себе основную концепцию параллельной обработки 1,^{2,3,4, 6}. В последнее время более 15типов биполярных клеток 7,^8,9,10,11 и ганглия клеток^{12,13,14 ,15,16} были зарегистрированы в сетчатке многих видов, в том числе приматов сетчатки. Эти клетки отличаются не только морфологическими аспектами, нои экспрессией различных маркеров и генов 8,^10,17,18, предполагая, что различные особенности визуальные сигналы обрабатываются параллельно, что является более сложным, чем первоначально предполагалось.

Сотовые и молекулярные технологии внесли свой вклад в наше понимание визуальной обработки и потенциальных механизмов заболевания, которые могут возникнуть в результате аномарной визуальной обработки. Такое понимание может способствовать развитию искусственных глаз. Хотя клеточные исследования и анализ предлагают углубленные знания на клеточном уровне, сочетание поведенческих экспериментов и клеточных экспериментов значительно увеличит наше текущее понимание мельчайших визуальных процессов. Например, Yoshida et al.¹⁹ обнаружили, что звездообразования амакринных клеток являются ключевыми нейронами для обнаружения движения в сетчатке мыши. После клеточных экспериментов, они провели оптокинетический нистагм (OKN) поведенческий эксперимент, чтобы показать, что мыши-мутанты, в которых звездообразования амакринных клеток были дисфункциональными, не реагировали на движущиеся объекты, тем самым подтверждая их клеточные расследования. Кроме того, Pearson et al.²⁰ провели трансплантацию фоторецепторов в сетчатке мыши для восстановления зрения у больных мышей. Они провели не только клеточные эксперименты, но и измерили поведение мыши с помощью оптомоторных записей ответов и задач водного лабиринта, что позволило Pearson et al. проверить, что пересаженные фоторецепторы восстановили зрение у ранее слепых мышей. В совокупности поведенческие эксперименты являются сильными инструментами для оценки зрения мыши.

Для измерения зрения мыши доступны несколько методов. Эти методы имеют преимущества и ограничения. In vivo ERG предоставляет информацию о том, правильно ли реагирует на световые стимулы сетчатки мыши, особенно фоторецепторы и двухполярные клетки ON. ERG может быть протестирован либо в scotopic или фотопиковые условия^21,22. Тем не менее, ERG требует анестезии, которая может повлиять на выход измерения²³. Оптокинетический рефлекс (OKR) или оптомоторная реакция (OMR) является надежным методом оценки контрастной чувствительности и пространственного разрешения, как функциональных компонентов зрения мыши. Тем не менее, OKR требует хирургического вмешательства, чтобы прикрепить устройство фиксации к черепу мыши²⁴. OMR не требует ни хирургического вмешательства, ни обучения мышей; однако, это требует обучения, чтобы позволить экспериментатору субъективно обнаружить тонкие движения головы мыши в ответ на движущуюся решетку в оптическом барабане ^25,26. Ученик свет рефлекс измеряет сужение зрачка в ответ на световые стимулы, которые не требуют анестезии и экспонатов объективных и надежных ответов ¹⁹. Хотя ученик рефлекс имитирует реакцию света в ретье in vivo, рефлекс опосредованной главным образом внутренне photosensitive клетками ганглия ретин (ipRGCs) ²⁷. Поскольку IPRGCs представляют небольшое меньшинство RGCs и не служат в качестве обычных образообразующих ганглия клетки, это измерение не предоставляет информацию, относящуюся к большинству клеток ганглия.

Эксперимент с надвигающимся светом ранее не считался серьезным испытанием для измерения зрения мыши. Тем не менее, это также надежный и надежный тест на зрение для различных видов, таких как мышь^28,29, зебрафиш³⁰, саранча^31,32, и человека^{33,34, 35}. Важно, что надвигающийся эксперимент является одним из немногих методов для проверки имидж-образного пути – это не рефлекторный путь – с учетом визуальных и лимбических систем в центральной нервной системе участвуют в этой схеме^{36, 37,38}. Мы создали надвигающуюся систему визуального стимулирования и продемонстрировали свою способность выявлять обнаружение движения в мыши, которую мы используем в качестве прокси для оценки нетронутости визуальной системы мыши.