Wykorzystanie odpowiedzi optokinetycznej do badania funkcji wzrokowych u rybek danio
2 lutego 2010
Reakcja optokinetyczna była szeroko stosowana do oceny funkcji wzrokowych larw danio prążkowanego. Niemniej jednak standardowy protokół dla ryb larwalnych nie jest jeszcze łatwo stosowalny u osobników dorosłych1-5. W niniejszej pracy przedstawiamy sposób pomiaru OKR u dorosłych danio prążkowanych z wykorzystaniem nowego protokołu opracowanego w naszym laboratorium.
Cześć wszystkim. Nazywam się Mean Jing i pochodzę z USTC. Jak wiemy, optokinetyczna odpowiedź, w skrócie OKR, to test behawioralny, w którym zwierzę porusza oczami, aby śledzić przesuwające się pasy.
Poruszanie się wokół obiektu. Zachowanie to było szeroko wykorzystywane. Ocena funkcji wzrokowych larw danio pręgowanego.
Jednak metoda wykorzystująca standardowy protokół do unieruchomienia larw ryb nie jest łatwo możliwa do zastosowania w przypadku osobników dorosłych. Dlatego w tym filmie zaprezentujemy nowy protokół, który umożliwia rejestrację OKR u osobników dorosłych. Ponadto, w ramach porównania, zademonstrujemy test OKR dla larw ryb oraz test OMR dla dorosłych ryb.
Przez OMRB rozumiem odpowiedź motoryczną. Teraz pokażę Państwu wygląd naszej dostosowanej aplikacji OKR. Wygląda ładnie, prawda?
W tej konfiguracji znajduje się podstawa siatki napędzana silnikiem. Tubus siatki spoczywa na tej podstawie i obraca się wraz z nią. Nad podstawą siatki umieszczona jest płyta komory, która nie obraca się, a do oświetlenia siatki służy okrągła lampa.
I to wszystko. Wystarczy umieścić komorę z rybą na płytce komory i jesteśmy gotowi do działania. Cześć, jestem Sui.
Cześć, jestem W. Pracujemy w dziale rozwoju neuronów i ELL w USPC. Dzisiaj zaprezentujemy Państwu test wysokoprzepustowy u danio-ostrobramka. Zaczynajmy.
W pierwszej kolejności przedstawimy sposób przeprowadzenia testu OKR u dorosłych rybek danio pręgowanych. Włóż gąbkę do komory dla ryb i wlej do niej wodę. Lekko ściśnij gąbkę, aby pozbyć się pęcherzyków powietrza.
Teraz pokażemy krok po kroku, jak unieruchomić rybę za pomocą szpilek. Teraz lekko poruszajmy rybą, aby upewnić się, że płetwa grzbietowa jest skierowana ku górze, i wyprostujmy ogon, aby ciało było proste. Użyj zacisku tętniczego do unieruchomienia płetwy ogonowej, a następnie przymocuj zacisk do komory za pomocą plasteliny modelarskiej.
Po unieruchomieniu wlej do komory więcej wody i skieruj strumień wody w stronę ryby, aby ją wybudzić. Teraz przygotowania są już zakończone i jesteśmy gotowi na właściwą procedurę. Jest to test OKR.
Należy zauważyć, że dwa obiekty w górnej części ekranu są jedynie odbiciem siatki na główce szpilki. Teraz sprawdźmy, w jaki sposób przeprowadziliśmy test OKR larw. Umieściliśmy samca i samicę ryby w zbiorniku do rozrodu i pozwoliliśmy im złożyć ikrę.
Następnie zbieramy jaja i przenosimy je do szklanego naczynia. Do utrwalenia larw ryb używamy roztworu meth cellose. Roztwór po podgrzaniu musi zostać szybko schłodzony.
Następnie umieszczamy to w wodzie z lodem i delikatnie wstrząsamy do momentu, aż roztwór stanie się przezroczysty. Teraz przelej 20 mililitrów metylocelulozy do naczynia. Upewnij się, że w roztworze nie ma pęcherzyków powietrza.
Umieść larwy w rzędzie w roztworze. Wprowadź małą pęcherzyk powietrza o objętości 1 µL w pole widzenia, aby można było zobaczyć odbicie graduacji. Jest to demonstracja zachowania OKR u larw dzikiego typu zebrafish.
Na koniec pokażemy, jak przeprowadzić test OMR u dorosłych rybek danio pręgowanych. Po pierwsze, złap rybę i umieść ją w komorze dla ryb. Następnie ustaw komorę dla ryb w odpowiednim miejscu.
Następnie zamontuj biały cylinder w centrum komory, aby ryby nie mogły przejść przez środek przed rozpoczęciem testu. Zaleca się, aby ryby adaptowały się do tych warunków oświetleniowych przez jedną minutę. To była demonstracja testu OMR dla dorosłych rybek danio pręgowanych.
Przedstawiliśmy sposób przeprowadzenia testu OKR u dorosłych rybek zebra. W tym teście podjęliśmy próbę unieruchomienia rybek zebra za pomocą szpilek zamiast metylocelulozy. Stosując tę metodę, udało nam się zarejestrować silną odpowiedź, która trwała ponad cztery godziny.
Zapewni to eksperymentatorom wystarczającą ilość czasu.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Reakcja optokinetyczna (OKR) jest testem behawioralnym wykorzystywanym do oceny funkcji wzrokowych larw zebrafish. Niniejszy artykuł przedstawia nowy protokół pomiaru OKR u dorosłych zebrafish, rozwiązujący ograniczenia istniejących metod.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Analiza behawioralna
- Kognitywistyka wzroku
Wstęp
- OKR jest uznaną metodą oceny funkcji wzrokowych.
- Poprzednie protokoły koncentrowały się głównie na larwach zebrafish.
- Istnieje potrzeba opracowania zestandaryzowanych metod stosowalnych u dorosłych zebrafish.
- Niniejsze badanie ma na celu wypełnienie tej luki poprzez wprowadzenie nowego protokołu.
Cel badania
- Opracowanie niezawodnej metody pomiaru OKR u dorosłych danio pręgowanych.
- Pogłębienie wiedzy na temat przetwarzania bodźców wzrokowych u dorosłych danio pręgowanych.
- Dostarczenie zestandaryzowanego protokołu do przyszłych badań.
Zastosowane metody
- Opracowanie nowej aparatury eksperymentalnej dla dorosłych danio pręgowanych.
- Wdrożenie bodźców wzrokowych w celu wywołania OKR.
- Ilościowa analiza reakcji ruchowych oka.
- Porównanie z istniejącymi protokołami dla larw danio pręgowanych.
Główne wyniki
- Nowy protokół pozwala na skuteczne pomiary OKR u dorosłych danio pręgowanych.
- Wyniki wskazują na istotne różnice w odpowiedzi wizualnej w porównaniu do stadiów larwalnych.
- Metoda ta rokuje szerokie zastosowania w neurobiologii wzroku.
- Dane potwierdzają poprawność nowego protokołu w przyszłych badaniach.
Wnioski
- Badanie przedstawia nowatorskie podejście do oceny funkcji wzrokowych u dorosłych danio pręgowanych.
- Wyniki przyczyniają się do zrozumienia przetwarzania bodźców wzrokowych na różnych etapach życia.
- Nowy protokół może ułatwić dalsze badania z wykorzystaniem modeli danio pręgowanych.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Ocena funkcji wzrokowych u dorosłych danio pręgowanych umożliwia mechanistyczną minimalizację ryzyka w odniesieniu do celów neurobiologicznych związanych z przetwarzaniem sensorycznym i zdrowiem siatkówki. Test odpowiedzi optokinetycznej (OKR) zapewnia ilościowy, oparty na behawiorze odczyt służący do walidacji celów w procesach badawczych. Metoda ta zwiększa pewność prognostyczną poprzez powiązanie manipulacji genetycznych lub farmakologicznych z funkcjonalnymi efektami wzrokowymi w systemie istotnym dla danej choroby.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia badanie integralności szlaków wzrokowych oraz funkcjonalnego oddziaływania na cele molekularne u dorosłych danio pręgowanych.
- Wartość operacyjna: Zapewnia powtarzalny test behawioralny służący do oceny ryzyka w przypadku celów wpływających na funkcje sensoryczne lub neuronalne.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Wartość naukowa: Pozwala na uzyskanie ilościowych pomiarów ruchów gałek ocznych, odpowiednich do wysokoprzepustowego przesiewu bibliotek związków.
- Wartość operacyjna: Wykorzystuje specjalnie zbudowane urządzenie ze zstandaryzowanymi bodźcami wizualnymi w celu zapewnienia powtarzalności testów pomiędzy seriami pomiarowymi.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Zapewnia ciągłość między modelami larwalnymi a dorosłymi, umożliwiając profilowanie funkcji wzrokowych w zależności od długości życia.
- Wartość operacyjna: Wykazuje stabilność podczas przedłużonych okresów rejestracji (do 4 godzin), co ułatwia prowadzenie badań podłużnych lub analiz przebiegu czasowego.
Integracja potoków i przepływów pracy
Test OKR wpisuje się w kontinuum odkryć, od weryfikacji hipotez dotyczących celu po walidację przedkliniczną, w szczególności w programach dotyczących neuronauki i modalności sensorycznych.
- Biologia odkrywcza: Wspiera walidację funkcjonalną genów lub związków modulujących przetwarzanie wzrokowe i obwody neuronalne.
- Przesiewanie: Dostarcza mierzalnych wyników zmiennej zależnej (odpowiedź eye-trackingowa) do porównania efektów działania związków.
- Analityka: Umożliwia statystyczną analizę amplitudy i czasu trwania odpowiedzi w celu wsparcia decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go).
- Badania translacyjne: Zapewnia system istotny w kontekście chorób do modelowania dysfunkcji wzroku na różnych etapach rozwoju.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Stanowi platformę wielokrotnego użytku dla zespołów interdyscyplinarnych badających fenotypy sensoryczne.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwowy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną w wyborze celów terapeutycznych poprzez redukcję niejednoznaczności mechanistycznej w szlakach wzrokowych.
- Wartość operacyjna: Dostarcza standaryzowane, skalowalne odczyty behawioralne przy minimalnej zmienności.
- Wartość strategiczna: Poprawia efektywność kapitałową, umożliwiając wczesne przesiewy funkcjonalne przed zastosowaniem kosztownych modeli ssaków.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację celów w oparciu o dostosowane do ryzyka walidacje fenotypowe w systemie kręgowców.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w obchodzeniu się z danio pręgowanym, w neuronauce behawioralnej oraz w projektowaniu bodźców wzrokowych.
- Zależy od specjalistycznej aparatury z napędzaną silnikiem kratką, komorą oświetleniową i systemem unieruchamiania.
- Wymaga standaryzacji przygotowania ryb, warunków wodnych oraz oświetlenia dla wszystkich operatorów.
- Wiąże się z koniecznością uwzględnienia adaptacji przy przenoszeniu protokołów między modelami larwalnymi a dorosłymi.
- Ograniczone przez konieczność precyzyjnego manualnego unieruchamiania oraz potencjalną zmienność w reakcjach ryb.
