וידאו oculography ב עכברים

המטרה הכללית של פרוצדורה זו היא לבצע וידאו-אוקוניגוגרפיה בעכברים. הדבר מושג תחילה על ידי התקנת מבנה פדסטל על גולגולת העכבר, המאפשר קיבוע של ראשו במכשיר ריסון ראש מיוחד. השלב השני הוא הצבת העכבר במערך הווידאו-אוקול וכיול מערכת המעקב הווידאו לאחר האישונים.

בשלב הבא נרשמות תנועות העיניים בזמן שהמערכת האוקולומוטורית מופעלת באמצעות רפרטואר רחב של גירויים וסטיבולריים ואופטי-קינטיים. השלב הסופי הוא ניתוח תנועות עיניים אלו. בסופו של דבר, ניתן להשתמש בוידאו-אוקולוגרפיה בעכברים תקינים, מטופלים תרופתית או מושפעים מהנדסה גנטית, כדי לחקור את הפיזיולוגיה של התנהגויות מוטוריות.

אף ששיטה זו יכולה לספק תובנות לגבי המערכת המוטורית העינית, ניתן להשתמש בה גם לחקר מחלות ממקור וסטיבולרי או עיני של המוחון, באמצעות שימוש בעכברי מוטנטים המדמים פתולוגיות אנושיות. כדי להתחיל בהליך זה, הרדימו את העכבר בתא גז עם תערובת של isof, fluorine וחמצן. לאחר מכן, שמרו על ההרדמה באמצעות הזרמת הגז דרך מסכה.

בשלב הבא, השתמשו במצע חימום ובחיישן טמפרטורה רקטלי כדי לשמור על טמפרטורת הגוף של העכבר ב-37 °C. לאחר מכן, מרחו משחה לעיניים כדי למנוע התייבשות, גלחו את הפרווה מהחלק הגבי של הגולגולת ונקו את אזור הניתוח. לאחר מכן, בצעו חתך בקו המצע כדי לחשוף את המשטח הגבי של הגולגולת, ונקו וייבשו את המשטח.

לאחר מכן, יש להניח טיפה של חומצה זריחית מ-bgma על ה-Lambda. לאחר 15 שניות, יש להסיר את חומר התקיצה, ולאחר מכן לנקות את פני השטח הגולגולתיים בעזרת סליין ולייבש אותם שוב. יש להניח טיפה של opti bond prime על החלק העליון של פני השטח הגולגולתיים שהותקצו ולייבש באוויר.

ייבשו זאת במשך 30 שניות. לאחר מכן, הוסיפו טיפה של דבק opti bond מעל ה-opti bond prime. הקשיה באמצעות אור UV למשך דקה אחת.

לאחר מכן, כסו את שכבת הדבק בשכבה דקה של קומפוזיט charisma. המחבר עם חור הבור למגנט ואת נקודות ההיצמדות מטמיעים בתוך הקומפוזיט. לאחר מכן, פולמרו את הקומפוזיט באמצעות אור UV.

במידת הצורך, יש למרוח שכבות נוספות של קומפוזיט ולהקשיח אותן בעזרת אור. יש לאפשר לעכבר להתאושש במשך שלושה ימים לפחות לאחר הניתוח. השלב הבא הוא להניח את העכבר במכשיר הריסון ולקבע את ראשו למכשיר באמצעות המגנט ובורג אחד; התקינו את מכשיר ריסון ראש וגוף העכבר על פלטפורמת XY.

באמצעות פלטפורמת ה-XY, מקמו את ראשו של העכבר מעל מרכז השולחן המסתובב כך שניתן יהיה להזיז את העכבר על צירי ה-pitch Ya וה-roll. לאחר מכן, מקמו את ראשו בזווית ה-pitch ya וה-roll הנכונה על ידי יישור העין באמצעות הדמות הוויזואלית של העין הנוצרת על ידי מערכת סריקת העין. כעת השולחן המסתובב מחובר למנוע מבוקר AC servo.

מיקום השלטה הפורטט (turntable) מנוטר באמצעות פוטנציומטר המחובר לציר השלטה הפורטט. השלטה הפורטט מכוסה במסך היקפי גלילי בעל תבנית נקודות אקראית, המצויד גם הוא במנוע הנשלט על ידי סרוו AC. מיקומו של המסך הגלילי מנוטר על ידי פוטנציומטר המחובר לצילו.

ניתן להאיר את המסך באמצעות נורת הלוגן. תנועת השולחן המסתובב והמסך המקיף אותו נשלטים על ידי מחשב המחובר לממשק קלט-פלט. אותי המיקום של השולחן המסתובב והמסך המקיף מסוננים על ידי תדר חיתוך של 20 hertz, מעובדים באופן דיגיטלי על ידי ממשק הקלט-פלט ונשמרים במחשב זה.

עינו של העכבר מוארת על ידי שלושה פולטי אינפרא-אדום. שניים מהם מקובעים לשולחן המסתובב, והשלישי מחובר למצלמה. פולט זה השלישי יוצר השתקפות קרנאית של ייחוס, המשמשת במהלך הליך הכיול ובמהלך הקלטות תנועות העין.

מצלמת CCD אינפרה-אדומה המצוידת בעדשת זום מחוברת לפלטה המסתובבת וממוקדת בראש העכבר, במרכז הפלטה. ניתן לשחרר את נעילת המצלמה ולהזיז אותה סביב ציר הפלטה בטווח של בדיוק 20 מעלות.

במהלך הליך הכיול, אות הווידאו מעובד על ידי מערכת מעקב אחר עיניים, המסוגלת לעקוב אחר האישון והשתקפות קרנית ייחוס בכיוון האופקי והאנכי בקצב דגימה של 120 hertz. לאחר מכן, אותות מיקום השתקפות הקרנית לייחוס, מיקום האישון וגודל האישון עוברים דיגיטציה על ידי ממשק הקלט-פלט ונשמרים באותו קובץ שבו נשמרים אותות מיקום השולחן והמסך שסביבו כדי לכייל את תנועות העין; יש להתאים את מיקום ראש העכבר ביחס למצלמה כך שתמוית הווידאו של האישון תמוקם במרכז המסך, והייצוג של השתקפות הקרנית לייחוס ימוקם על קו האמצע האנכי של העין, ישירות מעל האישון.

בשלב הבא, הזיזו את המצלמה מספר פעמים בזווית שיא של 20 מעלות. השיא יהיה סביב הציר האנכי של השולחן המסתובב. השתמשו במיקומי האישון שעקבנו אחריו ובנקודת הייחוס של הקרניה שנרשמו במיקומי הקצה של המצלמה כדי לחשב את רדיוס הסיבוב של האישון.

חזרו על שלבים אלו פעמים רבות תחת תנאי תאורה שונים כדי לקבוע את הקשר בין גודל האישון לבין סיבוב האישון. לאחר מכן, הגדירו עקומה לתיקון סיבוב האישון. כעת חשבו את המיקום הזוויתי של העין על ידי מדידת המיקום הייחוס של הקרנית, מיקום האישון וגודל האישון.

ניתן לחלץ את ערך סיבוב האישון מעקומת תיקון הסיבוב של האישון, ואת המיקום הזוויתי של העין ניתן לחשב באמצעות הנוסחה הבאה. ניסוי תנועת העין VVOR מוצג כאן. כעת, המירו את מיקומי העין, מיקומי הטבלה ומיקומי המסך ההיקפי למיקומים זוויתיים.

בשלב הבא, גזרו וסננו את המיקומים הזוויתיים של השולחן והמסך הסובב באמצעות מסנן Butterworth Lowpass. באמצעות תדר חיתוך של 20 hertz, הסירו את הרעש מאות העירור של מהירות העין באמצעות סף זיהוי של 40 מעלות לשנייה. לאחר מכן, חשבו את הממוצע של אותות מהירות השולחן והעין עבור כל מחזור בודד בניסוי, והתאימו את האותות הממוצעים לפונקציה מתאימה.

בדרך כלל, נעשה שימוש בגירוי מהירות סינוסואידלי והמחזורים הממוצעים מותאמים לפונקציית סינוס או קוסינוס. סרטון זה מראה כיצד תנועות העין נוצרות על ידי סיבוב המסך ההיקפי כדי לגרום לרפלקס אופטוקינטי, כאשר המסך ההיקפי מסובב בטווח תדרים שבין 0.2 ל-1 הרץ עם אמפליטודה של 1.6 מעלות. המערכת האופטוקינטית של העכבר מתגלה כיעילה יותר בטווח התדרים הנמוך מאשר בטווח התדרים הגבוה.

להלן סרטון נוסף המדגים כיצד נוצרים תנועות העיניים. על ידי סיבוב העכבר בחושך כדי לעורר את הרפלקס הווסטיבולו-אוקולרי, תוך סיבוב השולחן המסתובב בטווח תדרים של 0.2 עד 1 hertz ובאמפליטודה של 1.6 מעלות. ניתן לראות כי המערכת הווסטיבולו-אוקולרית של העכבר יעילה יותר בטווח התדרים הגבוה מאשר בטווח התדרים הנמוך.

כאן מוצג סרטון נוסף המדגים כיצד תנועות העיניים נוצרות על ידי סיבוב העכבר באור כדי לגרום לרפלקס וסטיבולו-אוקולרי (vestibular ocular reflex) מוגבר חזותית, תוך סיבוב השולחן המסתובב בטווח תדרים של 0.2 עד 1 Hz ובאמפליטודה של 1.6 מעלות בזמן שהמסך ההיקפי מואר היטב; ניתן לראות כי העכבר מייצר תנועות עיניים מפצות יעילות לאורך כל טווח התדרים. סרטון זה מראה כיצד למידה מוטורית הושגה על ידי הגברה אדפטיבית של הרפלקס הוסטיבולו-אוקולרי. באמצעות פרדיגמת אימון מחוץ פאזה (out of phase), סיבוב השולחן המסתובב מחוץ פאזה ביחס למסך ההיקפי מגביר את ה-VOR gain של עכבר זה.

לאחר צפייה בסרטון זה, תרכשו הבנה טובה של אופן ביצוע בדיקת ocul בווידאו בעכברים.