Farelerde Video-oculography

Bu prosedürün genel amacı, farelerde video okulografisi gerçekleştirmektir. Bu işlem, öncelikle farenin kafatasına, başın özel bir baş sabitleyicide sabitlenmesini sağlayan bir pedestal yapısının yerleştirilmesiyle gerçekleştirilir. İkinci adım ise farenin video okul setup'ına yerleştirilmesi ve video pupil izleme sisteminin kalibre edilmesidir.

Ardından, vestibüler ve optik kinetik stimülasyonlardan oluşan geniş bir repertuvar kullanılarak okülomotor sistem aktive edilirken göz hareketleri kaydedilir. Son adım ise bu göz hareketlerini analiz etmektir. Nihayetinde, normal, farmakolojik olarak tedavi edilmiş veya genetik olarak modifiye edilmiş farelerdeki video okülografisi, motor davranışların fizyolojisini araştırmak için kullanılabilir.

Bu yöntem oküler motor sistem hakkında bilgi sağlayabilse de, insan patolojilerini taklit eden fare mutantları kullanılarak serebellar vestibüler veya oküler kökenli hastalıkların incelenmesi için de uygulanabilir. Bu prosedüre başlamak için, fareyi izofluran ve oksijen karışımı içeren bir gaz haznesinde anestezi altına alın. Ardından, gazı bir maske aracılığıyla vererek anesteziyi sürdürün.

Ardından, farenin vücut sıcaklığını 37 °C'de tutmak için bir ısıtma pedi ve anal termosensör kullanın. Sonrasında, gözlerin kurumasını önlemek için göz pomadı uygulayın, dorsal kranial tüyleri tıraş edin ve cerrahi alanı temizleyin. Daha sonra, kafatasının dorsal kranial yüzeyini açığa çıkarmak için orta hatta bir insizyon yapın, yüzeyi temizleyin ve kurulayın.

Ardından, bgma'dan Lambda'ya bir damla fosforik asit uygulayın. 15 saniye sonra asidi uzaklaştırın, ardından kranial yüzeyi salin ile temizleyin ve tekrar kurulayın. Aşındırılmış kranial yüzeyin üst kısmına bir damla opti bond prime uygulayın ve hava ile kurutun.

30 saniye boyunca kurulayın. Ardından, opti bond prime üzerine bir damla opti bond yapıştırıcı ekleyin. UV ışığı ile bir dakika boyunca kürüleyin.

Ardından, adezif tabakayı ince bir charisma kompozit tabakasıyla kaplayın. Mıknatıs vida deliği ve tutunma bölgeleri içeren konnektör kompozitin içine gömülür. Daha sonra kompoziti UV ışığı ile sertleştirin.

Gerekirse, ek kompozit katmanları uygulayın ve bunları ışıkla kürleyin. Cerrahi işlemden sonra farenin iyileşmesi için en az üç gün bekleyin. Bir sonraki adım, fareyi sabitleyiciye yerleştirmek ve başını mıknatıs ve bir vida ile sabitleyiciye sabitlemek, ardından fare başı ve vücut sabitleyicisini bir XY platformuna monte etmektir.

XY platformunu kullanarak, farenin başını döner tablanın merkezinin üzerine, farenin ya yunuslama (pitch) ve roll eksenleri üzerinde hareket ettirilebileceği şekilde yerleştirin. Ardından, göz tarama sistemi tarafından oluşturulan gözün görsel görüntüsünü kullanarak gözü hizalayıp, başı doğru yunuslama ya ve roll açısına getirin. Artık döner tabla, AC servo kontrollü bir motora bağlanmıştır.

Döner tablanın konumu, döner tabla eksenine bağlı bir potansiyometre ile izlenir. Döner tabla, rastgele nokta desenine sahip, aynı zamanda AC servo kontrollü bir motora sahip olan silindirik bir çevreleme ekranı ile kaplıdır. Silindirik ekranın konumu, kendi eksenine bağlı bir potansiyometre ile izlenir.

Ekran, bir halojen ışık ile aydınlatılabilir. Döner tablanın ve onu çevreleyen ekranın hareketi, bir giriş çıkış arayüzüne bağlı bir bilgisayar tarafından kontrol edilir. Döner tabla ve çevreleyen ekran konum sinyalleri, giriş çıkış arayüzü tarafından dijitalleştirilen 20 hertz kesim frekansıyla filtrelenir ve bu bilgisayarda saklanır.

Fare gözü, üç kızılötesi yayıcı ile aydınlatılır. Bunlardan ikisi döner tablaya sabitlenmiş, üçüncüsü ise kameraya takılmıştır. Bu üçüncü yayıcı, kalibrasyon prosedürü ve göz hareketi kayıtları sırasında kullanılan referans bir korneal yansıma oluşturur.

Zoom lensle donatılmış bir kızılötesi CCD kamera, döner tablaya monte edilmiştir ve döner tablanın merkezinde bulunan fare kafasına odaklanmıştır. Kamera kilidi açılarak döner tabla ekseni üzerinde tam olarak 20 derecelik bir açıyla hareket ettirilebilir.

Kalibrasyon prosedürü sırasında, video sinyali; pupillayı ve referans kornea yansımasını yatay ve dikey yönlerde 120 hertz örnekleme hızında takip edebilen bir göz izleme sistemi tarafından işlenir. Ardından referans kornea referans pozisyonu, pupilla pozisyonu ve pupilla boyutu sinyalleri, giriş çıkış arayüzü tarafından dijitalleştirilir; göz hareketlerini kalibre etmek için tablo ve çevreleyen ekran pozisyon sinyalleriyle aynı dosyaya kaydedilir, farenin baş pozisyonu kameraya göre, pupillanın video görüntüsü monitörün ortasında ve referans kornea referansının temsili gözün dikey orta hattında, doğrudan pupillanın üzerinde yer alacak şekilde ayarlanır.

Ardından, kamerayı birkaç kez 20 derecelik tepe açılarıyla hareket ettirin. Tepe noktaları döner tablanın dikey ekseni etrafında olsun. Göz bebeğinin dönme yarıçapını hesaplamak için kameranın uç konumlarda kaydedilmiş takip edilen pupil ve referans kornea konumlarını kullanın.

Pupil boyutu ile pupil rotasyonu arasındaki ilişkiyi belirlemek için bu adımları çeşitli aydınlatma koşulları altında birçok kez tekrarlayın. Ardından bir pupil rotasyon düzeltme eğrisi oluşturun. Şimdi, referans kornea referans pozisyonunu, pupil pozisyonunu ve pupil boyutunu ölçerek gözün açısal konumunu hesaplayın.

Pupil rotasyon değeri, pupilin rotasyon düzeltme eğrisinden çıkarılabilir ve gözün açısal pozisyonu aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir. VVOR göz hareketi deneyi burada gösterilmiştir. Şimdi göz pozisyonlarını, tablo pozisyonlarını ve çevre ekran pozisyonlarını açısal pozisyonlara dönüştürün.

Ardından, göz tablosunun ve çevreleyen ekranın açısal konumlarını türevle ve bir Butterworth Alçak Geçiren filtre ile filtrele. 20 hertz kesme frekansı kullanarak, saniyede 40 derece olan bir tespit eşiği ile göz hız sinyalindeki sarsıntıları gider. Daha sonra, deneydeki her bir bireysel döngüyü kullanarak tablo ve göz hızı sinyallerinin ortalamasını al ve ortalama sinyalleri uygun bir fonksiyonla uydur.

Genel olarak, sinüzoidal bir hız stimülasyonu kullanılır ve ortalama döngüler bir sinüs veya kosinüs fonksiyonu ile uydurulur. Bu video, çevredeki ekranın 0,2 ile bir hertz arasındaki frekans aralığında 1,6 derecelik bir genlikle döndürülerek optokinetik refleksi tetiklemesiyle göz hareketlerinin nasıl oluşturulduğunu göstermektedir. Farelerin optokinetik sisteminin, düşük frekans aralığında yüksek frekans aralığına göre daha verimli olduğu görülmektedir.

Göz hareketlerinin nasıl oluştuğunu gösteren bir başka video burada yer almaktadır. Fareyi karanlıkta döndürerek vestibüler oküler refleksi tetiklemek için, döner tabla 0,2 ile 1 hertz arasındaki bir frekans aralığında ve 1,6 derecelik bir genlikte döndürülmüştür. Farenin vestibüler oküler sisteminin, yüksek frekans aralığında düşük frekans aralığına göre daha verimli olduğu gösterilmiştir.

Burada, çevredeki ekran iyi şekilde aydınlatılmışken, döner tablanın 0,2 ile 1 hertz arasındaki bir frekans aralığında 1,6 derecelik bir genlikle döndürülerek ışık altında farenin döndürülmesiyle, görsel olarak güçlendirilmiş vestibüler oküler refleksin nasıl oluşturulduğuna dair başka bir video gösterilmektedir; burada farenin tüm frekans aralığı boyunca etkili telafi edici göz hareketleri oluşturduğu görülmektedir. Ve bu video, vestibüler oküler refleksin adaptif olarak artırılmasıyla motor öğrenmenin nasıl gerçekleştirildiğini göstermektedir. Faz dışı bir eğitim paradigması kullanılarak, döner tablanın çevredeki ekrana faz dışı şekilde döndürülmesi, bu farenin VOR kazancını artırmaktadır.

Bu videoyu izledikten sonra, farelerde video oküler muayenesinin nasıl yapılacağı konusunda iyi bir bilgiye sahip olmalısınız.