斑马鱼已经有很多研究领域的重要工具。在这里,我们展示了一个方法来引出一个视觉反应,并计算在成年斑马鱼功能性视力。
斑马鱼是一种经过验证的模型视觉研究,但许多早期的方法,一般集中在仔鱼或者演示了一个简单的反应。最近在成年斑马鱼的视觉行为已成为一个有意义的,但方法来衡量具体的回应是新来的。为了解决这个差距,我们着手开发一种方法来反复,准确地利用视动反应(OKR)来衡量成年斑马鱼的视力。在这里,我们表明,成年斑马鱼的视力可以被测量,包括双眼和单眼acuities。因为鱼没有在手术过程中受损,视力可以测量和比较多的时间短或长周期。这里所描述的视力测量,也可进行快速,可用于高吞吐量和额外的视觉过程,如果需要的话。这种类型的分析,有利于药物干预研究或疾病进展的调查。
斑马鱼( 斑马鱼 )是研究视觉生理,由于其视网膜的其他脊椎动物,它们的生命周期短,和基因变异的突变体1,2的可用性相似的良好模型。在视动反射/响应/眼球震颤(OKR)是追求平稳和快速的扫视眼球运动的组合。对于超过60年的临床医生已经表明,OKR可用于客观地测量视力的患者,并且是用于确定婴儿视觉能力3-5中特别有用。在动物中首次 记载使用OKR的是在20世纪50年代6使用鸽子。最近,OKR已成为评估斑马鱼幼虫的视觉功能,通常用于筛选具有视觉障碍1,2基因突变的重要工具。而OKR已被广泛使用,以确定在斑马鱼幼鱼视觉功能,但仅在最近被证实在成年斑马鱼7-10。最近的一篇论文被Tappeiner 等人使用传统上用于小鼠市售optomotor系统,OptoMotry,以证明成年斑马鱼的视力仍然相当恒定的,〜每度0.59个周期(CPD),甚至可以跨越不同的角速度7 。
虽然OKR已被证明是在斑马鱼幼虫的研究非常有用的,其他的方法进行视觉行为已被用于斑马鱼与成人不同程度的成功。逃避反应实验结果显示,与白化斑马鱼的红宝石 ,无论是色素突变体,减少了视觉反应在明亮光线条件下11,12。同样的逃避反应实验也成功地识别夜盲症Ð突变体,虽然在2年的13岁。但是,逃避反应检测也不是没有缺点。这是很难归于一个确切的视觉功能和仅为总approximation个视觉上的变化 – 这意味着它需要一个大的变化的变化确定之前。
已经开发了用于识别的成年斑马鱼有视觉障碍的另一种方法是optomotor响应(OMR)11。在该试验中,鱼被放置在一个圆形槽,在该中心不透明的列。黑白条纹绕池和鱼的任务是在条纹运动的方向游动。像逃避反应,对OMR集中在成年斑马鱼的视觉动作能力。然而,已经成功地用于有视觉障碍,如lrp2/bugeye突变体14识别的鱼。该lrp2/bugeye斑马鱼展览牛眼,高眼压,减少OMR,并进行性视网膜变性14,15。
许多研究已经使用的视觉动作的能力在成年斑马鱼,这往往是主观的,不能定量itatively分析。通过使用OKR,可以更客观地研究成鱼的视力。我们已经建立了我们自己的OKR设备,一个最初用于幼虫的研究1为蓝本。在这个研究中,我们证明了OKR可以用来计算两个单眼和在斑马鱼中双眼视力。
有时鱼可能逃逸到水箱。它以固定的尾部是至关重要的。另外使用一个薄海绵/毛巾在鱼的身体也被发现是非常宝贵的,以保持暂停长时间的鱼。我们可以使用这个程序,而不损害鱼,以保持鱼的固定超过30分钟。这段时间是绰绰有余做的双眼和单眼两种acuities。
光栅的演讲既可以做如这里和其他地方说明使用物理转鼓或凭数字显示18-22。这两种类型有特定的优点和缺点。我们选择使用物理旋转既出于成本考虑和技术规范。不包括计算机和成像设备,这里所描述的OKR设备可以为150美元左右建成。
该OKR是确定可见的客观手段UAL视力在成年斑马鱼。而其他一些视觉动作检测视力已被用于在以前的实验,甚至视网膜电已经在成年斑马鱼的眼睛被成功地完成,尽管它并没有被大量利用,成年斑马鱼OKR打开大门,许多新的实验条件22。这项研究表明了OKR在测量视力的变化随着时间的推移实用,识别眼部疾病模型视力差,并在确定单眼视力。
有趣的是,成年斑马鱼的愿景相比,人类视觉(20/20)大约是20/1,000(时0.60 CPD转换为-0.3 logMAR视力)。虽然这可能看起来很差,斑马鱼的眼睛是非常适合它的环境。尽管期待通过6.5厘米水,聚碳酸酯几毫米,并且空气的另一厘米的视觉任务,鱼表现相当好!我们发现,成年斑马鱼的视力是ABOUT什么将被预测给定的感光间隔23对比度70%,与最佳的人力性能〜20/12,大约是80%的预测的20/10,和OKR技术用于测量在成年斑马鱼的视觉能力是令人印象深刻的24 ,25。
测量独立眼视力的技术将允许研究,其中一只眼睛可以治疗和其他用作对照。此外,鱼眼不对称发展如白内障发展的lrp2/bugeye或鱼可以更准确地监测。应当指出的是护理需要采取准确地测量从眼睛到条纹的距离,并以阻塞视力的全部字段。这种技术应该打开大门,让斑马鱼的视觉功能更准确,更具体的措施。
The authors have nothing to disclose.
由眼视光健康科学学院西部大学DJC提供资金。特别感谢IRISA谭图形设计。
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