Zebrafische haben ein wertvolles Werkzeug für viele Forschungsbereiche. Hier zeigen wir eine Methode, um eine visuelle Reaktion hervorzurufen und berechnen eine funktionale Sehschärfe im erwachsenen Zebrafisch.
Zebrafische sind ein bewährtes Modell für Vision-Forschung, aber viele der früheren Verfahren in der Regel auf Fischlarven konzentriert oder demonstriert eine einfache Antwort. In jüngerer Erwachsener visuelle Verhalten im Zebrafisch hat sich von Interesse, sondern Methoden, um spezifische Reaktionen messen, neue kommen sind. Um diese Lücke zu schließen, machten wir uns, eine Methodik wiederholt und genau nutzen die optokinetische Reaktion (OKR), um die Sehschärfe bei erwachsenen Zebrafisch messen zu entwickeln. Hier zeigen wir, dass die Sehschärfe des erwachsenen Zebrafisch die gemessen werden kann, einschließlich der beiden Fernglas und monokulare Sehschärfe. Da der Fisch in dem Verfahren nicht geschädigt, kann die Sehschärfe gemessen und verglichen werden über kurze oder längere Zeit. Die hier beschriebenen Messungen Sehschärfe kann auch getan werden schnell so dass für hohen Durchsatz und für zusätzliche visuelle Verfahren, falls gewünscht. Diese Art der Analyse ist förderlich für Drogeninterventionsstudien oder Untersuchungen der Krankheitsprogression.
Zebrafisch (Danio rerio) sind ein gutes Modell, um visuelle Physiologie aufgrund der Ähnlichkeit ihrer Netzhaut zu anderen Wirbeltieren, ihren kurzen Lebenszyklus, und der Verfügbarkeit von genetisch veränderten Mutanten 1,2 studieren. Der optokinetische Reflex / Reaktion / Nystagmus (OKR) ist eine Kombination von glatten Streben und schnelle Sakkaden Augenbewegungen. Für mehr als 60 Jahren Kliniker haben gezeigt, dass der OKR kann zur objektiven Messung der Sehschärfe bei Patienten angewendet werden und ist besonders nützlich für die Bestimmung Säugling visuellen Fähigkeiten 3-5. Die erste aufgezeichnete Verwendung von OKR bei Tieren wurde mit Tauben in den 1950er Jahren sechs. Vor kurzem hat der Oberkirchenrat hat sich zu einem wertvollen Werkzeug für die Beurteilung der visuellen Funktion in Zebrafisch-Larven und wird häufig verwendet, um für die genetische Mutanten, die eine Sehbehinderung haben 1,2 Bildschirm. Während die OKR wurde weit verbreitet, um die visuelle Funktion in Zebrafisch-Larven festzustellen, hat es erst vor kurzem bei erwachsenen Zebra nachgewiesenfischen 7-10. Eine aktuelle Arbeit von Tappeiner et al. Nutzt einen handelsüblichen optomotorischen System traditionell für Mäuse verwendet, OptoMotry, um zu zeigen, dass die Sehschärfe des erwachsenen Zebrafisch bleibt ziemlich konstant, ~ 0,59 Zyklen pro Grad (cpd), auch über verschiedene Winkelgeschwindigkeiten 7 .
Obwohl die OKR hat sich als sehr nützlich bei der Zebrafisch-Larven-Studien wurden andere Methoden für visuelle Verhalten im Zebrafisch Erwachsene mit unterschiedlichem Erfolg eingesetzt. Die Fluchtreaktion Test gezeigt, dass Albino-Zebrafisch und Rubin, beide Pigmentierung Mutanten haben visuelle Antworten in hellen Lichtverhältnissen 11,12 reduziert. Das gleiche Fluchtreaktion Test auch erfolgreich Nachtblindheit d Mutanten identifiziert, wenn auch in 2 Jahren 13. Jedoch ist die Fluchtreaktion Assay nicht ohne Mängel. Es ist schwierig, zu einer exakten visuellen Funktion zuschreiben und ist nur eine grobe approximation der optische Veränderungen – also dauert es eine große Veränderung bevor die Änderung erkannt wird.
Eine weitere Methode, die zur Identifizierung von erwachsenen Zebrafisch mit Sehbehinderungen entwickelt wurde, ist der optomotorischen Reaktion (OMR) 11. In diesem Test werden die Fische in einem kreisförmigen Behälter mit einem undurchsichtigen Spalte in der Mitte. Schwarz-Weiß-Streifen drehen, um den Tank und die Fische schwimmen mit in Richtung der Streifenbewegung beauftragt. Wie die Fluchtreaktion, konzentriert sich die OMR auf den visuomotorischen Fähigkeiten des erwachsenen Zebrafisch. Es hat sich jedoch erfolgreich eingesetzt, um Fisch mit Sehbehinderungen, wie die 14 lrp2/bugeye Mutanten zu identifizieren. Die lrp2/bugeye Zebrafisch zeigen Buphthalmus, erhöhtem Augeninnendruck, verminderte OMR und progressive Degeneration der Netzhaut 14,15.
Viele Studien haben die visuomotorische Fähigkeiten bei erwachsenen Zebrafischen, die oft subjektiv und kann nicht verwendet werden quantitatively analysiert. Durch die Verwendung des OKR, kann man die Sehschärfe von erwachsenen Fischen mehr objektiv zu studieren. Wir haben unsere eigenen OKR Gerät, nach einem zunächst für ein Larven-Studien verwendet, modelliert gebaut. In dieser Studie zeigen wir, dass der OKR kann verwendet werden, um sowohl die monokulare und binokulare Sehschärfe im Zebrafisch zu berechnen.
Gelegentlich können die Fische in den Wassertank zu entkommen. Es ist kritisch, um den Schwanz zu immobilisieren. Zusätzlich ist die Verwendung einer dünnen Schwamm / Tuch über dem Körper des Fisches wurde auch gefunden, von unschätzbarem Wert zu halten, die Fische für längere Zeit ausgesetzt zu sein. Wir waren in der Lage, Fisch für mehr als 30 min immobilisiert mit diesem Verfahren, ohne die Fische zu halten. Diese Zeit ist mehr als ausreichend, um die beiden monokularen und binokularen Sehschärfe tun.
Die Präsentation des Gitters kann entweder geschehen, wie hier und anderswo mit einer sich drehenden Trommel oder physisch durch die Vorlage einer digitalen Anzeige 18 bis 22 beschrieben. Beide Ausführungen haben Vor-und Nachteile. Wir entschieden uns, die physikalische Drehung sowohl aus Kostengründen und technischen Spezifikationen zu verwenden. Ohne den Computer-und Imaging-Geräte, kann die hier beschriebenen OKR Gerät für rund 150 Dollar gebaut werden.
Der OKR ist ein Ziel, Mittel zur Bestimmung übermanuelle Schärfe bei erwachsenen Zebrafisch. Während mehrere andere visuomotorischen Assays für Vision haben in früheren Experimenten verwendet wurde und auch die ERG wurde erfolgreich in erwachsenen Zebrafisch Augen gemacht, obwohl es nicht zu stark in Anspruch genommen, die erwachsenen Zebrafisch OKR öffnet die Tür zu vielen neuen experimentellen Bedingungen 22. Diese Studie hat der OKR-Dienstprogramm in der Messung der Sehschärfe Veränderungen über die Zeit gezeigt, die Identifizierung Sehschärfe Unterschied in der Augenkrankheit Modelle und bei der Bestimmung monokulare Sehschärfe.
Interessant ist, erwachsenen Zebrafisch Vision im Vergleich zu menschlichen Sehens (20/20) ca. 20/1, 000 (bei 0,60 cpd ist auf -0,3 logMAR umgerechnet). Obwohl dies schlecht scheinen, werden die Zebrafisch-Augen sehr gut für seine Umgebung geeignet. Trotz der visuellen Aufgabe der Blick durch 6,5 cm Wasser, ein paar Millimeter aus Polycarbonat, und einem anderen Zentimeter Luft, die Fische ganz gut durchführen! Wir fanden, dass die erwachsenen Zebrafisch Sehschärfe ist about 70%, was angesichts ihres Photorezeptors Abstand. 23. Kontrast vorhergesagt werden, dass mit einer optimalen menschlichen Leistung ~ 20/12 die etwa 80% der vorhergesagten 20/10, und OKR Technik zur Messung visuelle Fähigkeit in erwachsenen Zebrafisch ist beeindruckend 24 , 25.
Die Technik der Messung unabhängig Auge Sehschärfen würde für Studien, in denen ein Auge behandelt werden konnte und die andere verwendet als Kontrolle zu ermöglichen. Zusätzlich könnten Fische mit asymmetrischen Entwicklung des Auges wie der lrp2/bugeye oder Fische, die Katarakt entwickeln genauer überwacht werden. Es sollte beachtet werden, dass darauf zu achten, genau zu messen Sie den Abstand von den Augen zu den Streifen und die volle Sichtfeld zu verschließen werden. Diese Technik sollte die Tür, um genauere und spezifische Maßnahmen der Zebrafisch-visuellen Funktion öffnen.
The authors have nothing to disclose.
Die Finanzierung durch die Western University of Health Sciences College of Optometry zu DJC Verfügung gestellt. Besonderen Dank an Irisa Tam für Grafik-Design.
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