الفيديو oculography في الفئران

الهدف العام من هذا الإجراء هو إجراء تصوير فيديو للعين في الفئران. يتم تحقيق ذلك أولاً عن طريق تزويد الفأر بتركيبة قاعدة على جمجمته، مما يسمح بتثبيت رأسه في مثبت خاص للجسم والرأس. وتتمثل الخطوة الثانية في وضع الفأر في إعداد تصوير العين بالفيديو ومعايرة نظام تتبع حدقة العين بالفيديو.

بعد ذلك، يتم تسجيل حركات العين أثناء تنشيط الجهاز المحرك للعين باستخدام مجموعة واسعة من المحفزات الدهليزية والبصرية الحركية. وتتمثل الخطوة النهائية في تحليل حركات العين هذه. وفي النهاية، يمكن استخدام التصوير بالفيديو لحركات العين (video O iconography) على الفئران الطبيعية، أو المعالجة دوائياً، أو المعدلة وراثياً لاستكشاف فسيولوجيا السلوكيات الحركية.

على الرغم من أن هذه الطريقة يمكن أن توفر رؤية معمقة في النظام الحركي العيني، إلا أنه يمكن تطبيقها أيضاً لدراسة الأمراض ذات المنشأ الدهليزي المخيخي أو العيني باستخدام فئران طافرة تحاكي الأمراض البشرية. لبدء هذا الإجراء، يتم تخدير الفأر في غرفة غازية باستخدام خليط من isof وfluorine والأكسجين. ثم يتم الحفاظ على التخدير عن طريق إيصال الغاز عبر قناع.

بعد ذلك، استخدم وسادة تدفئة ومستشعر حرارة شرجي للحفاظ على درجة حرارة جسم الفأر عند 37 درجة Celsius. لاحقاً، ضع مرهم العين لحماية العينين من الجفاف، ثم احلق الفراء الظهري للجمجمة وقم بتنظيف المنطقة الجراحية. بعد ذلك، قم بإجراء شق في الخط الناصف للكشف عن السطح الظهري لجمجمة الرأس، ثم نظف السطح وجففه.

ثم ضع قطرة من حمض الفسفوريك من bgma على Lambda. وبعد 15 ثانية، قم بإزالة مادة التنميش، ثم نظف السطح القحفي بالمحلول الملحي وجففه مرة أخرى. ضع قطرة من opti bond prime على الجزء العلوي من السطح القحفي المنمش وقم بتجفيفها بالهواء.

جففه لمدة 30 ثانية. بعد ذلك، أضف قطرة من لاصق opti bond فوق مادة opti bond prime. قم بمعالجته باستخدام الأشعة فوق البنفسجية (UV light) لمدة دقيقة واحدة.

بعد ذلك، قم بتغطية الطبقة اللاصقة بطبقة رقيقة من مركب charisma. يتم غمر الموصل الذي يحتوي على فتحة مسمار المغناطيس ومواقع التثبيت في المركب. ثم قم بمعالجة المركب باستخدام الأشعة فوق البنفسجية UV.

مرة أخرى، إذا لزم الأمر، ضع طبقات إضافية من الحشوة المركبة وقم بتصلبها باستخدام الضوء. اترك الفأر ليتعافى لمدة ثلاثة أيام على الأقل بعد الجراحة. الخطوة التالية هي وضع الفأر في أداة التثبيت وتثبيت رأسه بها باستخدام المغناطيس ومسمار واحد، ثم قم بتركيب أداة تثبيت رأس وجسم الفأر على منصة XY.

باستخدام منصة XY، ضع رأس الفأر فوق مركز القرص الدوار بحيث يمكن تحريك الفأر عبر محوري الميل Ya والتدحرج. بعد ذلك، ضع الرأس في زاوية الميل ya والتدحرج الصحيحة عن طريق محاذاة العين باستخدام الصورة المرئية للعين التي يولدها نظام مسح العين. والآن، يكون القرص الدوار متصلاً بمحرك يتم التحكم فيه بواسطة سيرفو AC.

يتم مراقبة موضع القرص الدوار باستخدام مقياس جهد متصل بمحور القرص الدوار. يغطى القرص الدوار بشاشة محيطة أسطوانية ذات نمط من النقاط العشوائية، وهي مجهزة أيضاً بمحرك يتم التحكم فيه بواسطة سيرفو تيار متردد (AC servo). كما تتم مراقبة موضع الشاشة الأسطوانية بواسطة مقياس جهد متصل بمحورها.

يمكن إضاءة الشاشة بواسطة مصباح هالوجين. ويتم التحكم في حركة القرص الدوار والشاشة المحيطة به بواسطة جهاز كمبيوتر متصل بواجهة إدخال وإخراج. كما يتم ترشيح إشارات موضع القرص الدوار والشاشة المحيطة بتردد قطع قدره 20 hertz، حيث يتم تحويلها رقمياً بواسطة واجهة الإدخال والإخراج وتخزينها على هذا الكمبيوتر.

تتم إضاءة عين الفأر بواسطة ثلاثة باعثات للأشعة تحت الحمراء؛ حيث يتم تثبيت اثنتين منها على القرص الدوار، بينما يتم توصيل الباعث الثالث بالكاميرا. ينتج هذا الباعث الثالث انعكاساً قرنياً مرجعياً، والذي يُستخدم أثناء إجراء عملية المعايرة وأثناء تسجيلات حركة العين.

يتم تركيب كاميرا CCD تعمل بالأشعة تحت الحمراء ومزودة بعدسة تقريب على القرص الدوار، وتكون مركزة على رأس الفأر في مركز القرص الدوار. يمكن تحرير الكاميرا وتحريكها حول محور القرص الدوار بمقدار 20 درجة بالضبط.

خلال إجراء المعايرة، تتم معالجة إشارة الفيديو بواسطة نظام تتبع العين، والذي يمكنه تتبع الحدقة وانعكاس القرنية المرجعي في الاتجاهين الأفقي والرأسي بمعدل أخذ عينات يبلغ 120 hertz. بعد ذلك، يتم تحويل إشارات موضع انعكاس القرنية المرجعي، وموضع الحدقة، وحجم الحدقة إلى صيغة رقمية بواسطة واجهة الإدخال والإخراج، وتُخزن في الملف نفسه مع إشارات موضع الطاولة والشاشة المحيطة لمعايرة حركات العين، مع ضبط موضع رأس الفأر بالنسبة للكاميرا بحيث تقع الصورة الفيديوية للحدقة في منتصف الشاشة، ويكون تمثيل انعكاس القرنية المرجعي موجودًا على الخط المتوسط الرأسي للعين مباشرة فوق الحدقة.

بعد ذلك، حرك الكاميرا عدة مرات بمقدار 20 درجة كذروة. تكون الذروة حول المحور الرأسي لمنصة الدوران. استخدم مواضع حدقة العين التي تم تتبعها ومرجع القرنية المسجل في المواضع القصوى للكاميرا لحساب نصف قطر دوران الحدقة.

كرر هذه الخطوات عدة مرات تحت ظروف إضاءة متنوعة لتحديد العلاقة بين حجم الحدقة ودوران الحدقة. بعد ذلك، قم بإنشاء منحنى تصحيح دوران الحدقة. الآن، احسب الموضع الزاوي للعين عن طريق قياس الموضع المرجعي للقرنية، وموضع الحدقة، وحجم الحدقة.

يمكن استخراج قيمة دوران الحدقة من منحنى تصحيح دوران الحدقة، كما يمكن حساب الموضع الزاوي للعين باستخدام الصيغة التالية. يتم هنا عرض تجربة حركة العين VVOR. الآن، قم بتحويل مواضع العين، ومواضع الجدول، ومواضع الشاشة المحيطة إلى مواضع زاوية.

بعد ذلك، قم باشتقاق وتصفية المواضع الزاوية لجدول العين والشاشة المحيطة باستخدام مرشح Butterworth Lowpass. وباستخدام تردد قطع قدره 20 hertz sub، قم بإزالة الـ secod من إشارة سرعة العين باستخدام عتبة كشف تبلغ 40 degrees per second. ثم قم بحساب متوسط إشارات الجدول وسرعة العين باستخدام كل دورة فردية في التجربة، وقم بمطابقة الإشارات المتوسطة باستخدام دالة مناسبة.

بشكل عام، يُستخدم تحفيز سرعة جيبي، ويتم ملاءمة الدورات المتوسطة باستخدام دالة جيب أو جيب تمام. يوضح هذا المقطع المرئي كيفية توليد حركات العين من خلال تدوير الشاشة المحيطة لإحداث منعكس حركي بصري، وذلك بتدوير الشاشة المحيطة عبر نطاق ترددي يتراوح من 0.2 إلى 1 هرتز وبسعة قدرها 1.6 درجة. ويظهر أن النظام الحركي البصري للفأر يكون أكثر كفاءة في نطاق التردد المنخفض مقارنة بنطاق التردد العالي.

إليك مقطع فيديو آخر يوضح كيفية توليد حركات العين. من خلال تدوير الفأر في الظلام لتحفيز المنعكس الدهليزي العيني عبر تدوير القرص الدوار ضمن نطاق تردد يتراوح من 0.2 إلى 1 hertz وبسعة تبلغ 1.6 درجة. يظهر أن الجهاز الدهليزي العيني للفأر يكون أكثر كفاءة في نطاق التردد العالي مقارنة بنطاق التردد المنخفض.

يظهر هنا مقطع فيديو آخر يوضح كيفية توليد حركات العين عن طريق تدوير الفأر في الضوء لإحداث منعكس دهليزي عيني معزز بصرياً، حيث يتم تدوير القرص الدوار عبر نطاق تردد يتراوح من 0.2 إلى 1 hertz وبسعة 1.6 degrees بينما تكون الشاشة المحيطة مضاءة جيداً، ويظهر أن الفأر يولد حركات عين تعويضية فعالة عبر نطاق التردد بأكمله. ويوضح هذا المقطع كيف تم تحقيق التعلم الحركي من خلال زيادة المنعكس الدهليزي العيني بشكل تكييفي. وباستخدام نموذج تدريبي خارج الطور، فإن تدوير القرص الدوار خارج طور الشاشة المحيطة يؤدي إلى زيادة كسب VOR لدى هذا الفأر.

بعد مشاهدة هذا الفيديو، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية إجراء فحص العين بالفيديو في الفئران.