마우스의 비디오 - oculography

본 절차의 전체적인 목표는 마우스에서 비디오 안구 기록술(video o iconography)을 수행하는 것입니다. 이는 먼저 마우스의 두개골에 페데스탈 구조물을 장착하여, 특수 헤드 바디 구속 장치에 머리를 고정할 수 있게 함으로써 이루어집니다. 두 번째 단계는 마우스를 비디오 안구 설정 장치에 배치하고 비디오 동공 추적 시스템을 보정하는 것입니다.

다음으로, 다양하고 광범위한 전정 및 시각 운동 자극을 사용하여 안구 운동계를 활성화하는 동안 안구 운동을 기록합니다. 마지막 단계는 이러한 안구 운동을 분석하는 것입니다. 최종적으로, 정상, 약물 처리 또는 유전자 변형 마우스를 대상으로 한 비디오 안구 기록법(video iconography)을 통해 운동 행동의 생리학적 특성을 탐구할 수 있습니다.

이 방법은 안구 운동계에 대한 통찰을 제공할 뿐만 아니라, 인간의 병리적 상태를 모방한 마우스 돌연변이체를 사용하여 소뇌, 전정기관 또는 안구 유래 질환을 연구하는 데에도 적용될 수 있습니다. 이 절차를 시작하려면, isof, fluorine 및 산소 혼합물이 담긴 가스 챔버에서 마우스를 마취하십시오. 그 후 마스크를 통해 가스를 공급하여 마취 상태를 유지하십시오.

다음으로, 가열 패드와 항문 온도 센서를 사용하여 마우스의 체온을 37 °C로 유지합니다. 이어서, 안구 건조를 방지하기 위해 안연고를 도포하고, 두개골 등쪽의 털을 깎은 후 수술 부위를 세척합니다. 그 후, 정중선 절개를 통해 두개골의 등쪽 표면을 노출시키고, 해당 표면을 세척 및 건조합니다.

그런 다음 bgma에서 인산을 Lambda에 한 방울 적용합니다. 15초 후, 식각제를 제거한 다음 생리식염수로 두개골 표면을 세척하고 다시 건조시킵니다. 식각된 두개골 표면 상단에 opti bond prime을 한 방울 적용하고 공기로 건조합니다.

30초 동안 건조합니다. 다음으로, opti bond prime 위에 opti bond 접착제를 한 방울 도포합니다. UV 광선으로 1분 동안 경화시킵니다.

그 후, 접착층을 얇은 charisma composite 층으로 덮습니다. 자석 나사 구멍과 부착 부위가 있는 커넥터를 composite 내에 매립합니다. 그런 다음 UV 광선으로 composite을 경화시킵니다.

필요한 경우, 복합물을 추가 층으로 도포하고 광경화시킵니다. 수술 후 생쥐가 최소 3일 동안 회복하도록 합니다. 다음 단계는 생쥐를 구속 장치에 넣고 자석과 나사 하나로 머리를 고정하는 것이며, 생쥐 머리 및 몸체 구속 장치를 XY 플랫폼에 장착합니다.

XY 플랫폼을 사용하여 마우스의 머리를 턴테이블 중심 위에 놓아 마우스가 피치 Ya 및 롤 축을 따라 이동할 수 있도록 합니다. 그런 다음 안구 스캔 시스템에서 생성된 안구 시각 영상을 이용하여 안구의 위치를 맞춤으로써 머리를 적절한 피치 ya 및 롤 각도로 배치합니다. 이제 턴테이블은 AC 서보 제어 모터에 연결됩니다.

턴테이블의 위치는 턴테이블 축에 부착된 포텐쇼미터로 모니터링합니다. 턴테이블은 무작위 점 패턴이 있는 원통형 서라운드 스크린으로 덮여 있으며, 이 스크린에는 AC 서보 제어 모터가 장착되어 있습니다. 원통형 스크린의 위치는 해당 축에 부착된 포텐쇼미터로 모니터링합니다.

화면은 할로겐 조명으로 밝힐 수 있습니다. 턴테이블과 주변 화면의 움직임은 입출력 인터페이스에 연결된 컴퓨터에 의해 제어됩니다. 턴테이블과 주변 화면의 위치 신호는 20 hertz 차단 주파수로 필터링되어 입출력 인터페이스에 의해 디지털화된 후 해당 컴퓨터에 저장됩니다.

마우스의 눈은 세 개의 적외선 방출기에 의해 조명됩니다. 두 개는 턴테이블에 고정되어 있으며, 세 번째 방출기는 카메라에 부착되어 있습니다. 이 세 번째 방출기는 기준 각막 반사광을 생성하며, 이는 캘리브레이션 과정과 안구 운동 기록 중에 사용됩니다.

줌 렌즈가 장착된 적외선 CCD 카메라를 턴테이블에 부착하고, 턴테이블 중심에 위치한 마우스의 머리에 초점을 맞춥니다. 카메라는 잠금을 해제하여 턴테이블 축을 따라 정확히 20도 범위 내에서 이동할 수 있습니다.

보정 절차 동안, 비디오 신호는 안구 추적 시스템에 의해 처리되며, 이 시스템은 120 hertz의 샘플링 속도로 수평 및 수직 방향의 동공과 기준 각막 반사 지점을 추적할 수 있습니다. 그런 다음 기준 각막 반사 위치, 동공 위치 및 동공 크기 신호는 입출력 인터페이스에 의해 디지털화되어 안구 운동을 보정하기 위해 테이블 및 주변 화면 위치 신호와 동일한 파일에 저장됩니다. 쥐의 머리 위치를 카메라에 맞추어 동공의 비디오 이미지가 모니터 중앙에 위치하고, 기준 각막 반사의 표시가 동공 바로 위 안구의 수직 중앙선에 오도록 조정합니다.

다음으로, 카메라를 수직 회전축을 중심으로 정점으로 20도씩 여러 번 이동시킵니다. 카메라의 양 끝 위치에서 기록된 추적된 동공 및 각막 기준점의 위치를 사용하여 동공 회전 반경을 계산합니다.

동공 크기와 동공 회전 사이의 관계를 결정하기 위해 다양한 조명 조건에서 이 단계들을 여러 번 반복하십시오. 그 다음, 동공 회전 보정 곡선을 작성하십시오. 이제 각막 기준 위치, 동공 위치 및 동공 크기를 측정하여 눈의 각도 위치를 계산하십시오.

동공 회전 값은 동공의 회전 보정 곡선에서 추출할 수 있으며, 안구의 각도 위치는 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다. 여기서는 VVOR 안구 운동 실험을 시연합니다. 이제 안구 위치, 테이블 위치 및 주변 화면 위치를 각도 위치로 변환하십시오.

다음으로, 버터워스 저역 통과 필터(Butterworth Lowpass filter)를 사용하여 안구 테이블과 주변 스크린의 각도 위치를 미분하고 필터링합니다. 20 Hz의 차단 주파수를 사용하여, 40 degrees per second의 검출 임계값으로 안구 속도 신호에서 이차 성분을 제거합니다. 그 후, 시도 내의 각 개별 주기를 사용하여 테이블 및 안구 속도 신호를 평균화하고, 평균화된 신호를 적절한 함수로 피팅합니다.

일반적으로 정현파 속도 자극이 사용되며, 평균 주기는 사인 또는 코사인 함수로 피팅됩니다. 이 영상은 주변 화면의 회전을 통해 안구 운동이 어떻게 생성되어 시각운동 반사를 유도하는지 보여주며, 주변 화면을 0.2에서 1 Hz의 주파수 범위와 1.6도의 진폭으로 회전시킵니다. 마우스의 시각운동 체계는 고주파 범위보다 저주파 범위에서 더 효율적인 것으로 나타납니다.

안구 운동이 어떻게 생성되는지를 보여주는 또 다른 영상입니다. 0.2에서 1Hz의 주파수 범위와 1.6도의 진폭으로 턴테이블을 회전시켜 어둠 속에서 마우스의 전정안반사를 유도하며 회전시킵니다. 마우스의 전정안반사 시스템은 저주파수 범위보다 고주파수 범위에서 더 효율적인 것으로 나타납니다.

여기서는 주변 스크린이 충분히 조명된 상태에서 0.2에서 1Hz의 주파수 범위와 1.6도의 진폭으로 턴테이블을 회전시켜 시각적으로 강화된 전정안반사(vestibular ocular reflex)를 유도함으로써, 마우스의 회전을 통해 안구 운동이 어떻게 생성되는지를 보여주는 또 다른 영상이 있습니다. 이 마우스는 전체 주파수 범위에서 효율적인 보상 안구 운동을 생성하는 것으로 나타납니다. 그리고 이 영상은 전정안반사를 적응적으로 증가시켜 운동 학습이 어떻게 이루어졌는지를 보여줍니다. 위상차 훈련 패러다임을 사용하여 주변 스크린과 위상이 다르게 턴테이블을 회전시키면, 이 마우스의 VOR 이득(gain)이 증가합니다.

이 영상을 시청한 후에는 마우스에서 비디오 안구 검사를 수행하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다.