מימון הניתן על ידי האוניברסיטה המערבית למדעי בריאות במכללה לאופטומטריה לDJC. תודה מיוחדת לIrisa תם לעיצוב גרפי.

כל בעלי החיים והניסויים צריכים להיות מאושרים ונערכו בהתאם להנחיות שנקבעו על ידי הוועדה המוסדית טיפול בבעלי חיים ושימוש במוסד המתאים או דרישות משפטיות אחרות. 1. טיפול דג הזברה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשמור על דג הזברה בתנאים סטנדרטיים ב28.5 ° C על מחזור אור hr כהה 14 10 שעה 16. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור על דג הזברה מבוגר בצפיפות טנק של כ 3 דגים / ל &#39; </li></ol> 2. תגובת Optokinetic (OKR) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבנות מכשיר הקלטת OKR המותאמת אישית באמצעות קוטר 14.5 סנטימטר מסתובב תוף, מיקרוסקופ סטריאו עם הגדרות להתאמה עוצמת אור (300-8,000 סוויטה דה לוקס) ומחשב (איור 1 א). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף מצלמה למיקרוסקופ שיספק שידור חי על גבי צג צמוד ולאפשר ללכידת תמונה והקלטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשלוט על התוף מסתובב באמצעות מיקרו המקושר למחשב אשר accommoבחירות מהירות וכיוון שונות תאריך. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרדים את הדגים בtricaine 0.016% ל2-3 דק &#39;ולאחר מכן הנח את הדג על פלטפורמה קטנה עם העיניים וזימים תלויים מעל הקצה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח ספוג / מגבת דקה על הגוף של הדג ולהצמיד 2-3 חתיכות של קצף, בצורה שתתאים לדגים, על הדגים כדי להשאיר אותו משותק. הגבלת התנועה של הזנב של הדג נמצא להיות היבט קריטי לקיבוע מבלי לגרום לפגיעה בדגים, והייתה הטוב ביותר שהושגה באמצעות פיסת הקצף שטוחה. (איור 1b) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקם את הדגים בתוך טנק גלילי מלא מים, שמתאים בתוך התוף מסתובב של מכשיר הקלטת OKR. השתמש במגנטים על הפלטפורמה כדי למקם את הדגים זקופים, עם העיניים כ 7.3 סנטימטר מהקצה של התוף. הדג צריך להחיות מההרדמה תוך כמה דקות - נשימה רגילה תתחדש ויש לשים לב תנועות עיניים אקראיות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח basדואר צורם של 0.07 מחזורים לתואר (CPD) לתוך התוף מסתובב ולעסוק בקרות מחשב כדי להתחיל סיבוב ולכידת וידאו (מהירות של סל&quot;ד 12 שימשה לנייר הזה, אבל במהירויות של 8-16 סל&quot;ד צריכים לתת תוצאות דומות). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שOKR ראשונית שהושרו על ידי הבסיס הצורם, להשהות את הסיבוב קצר, ולהחליף את הסבכה עם סבכה קטנה יותר (תדירות מרחבית גבוהה יותר). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על תהליך זה עד שכבר לא יכול להיות שהושרו OKR. בדוק שוב עם הסבכה הקטנה ביותר שגרמה OKR הבאה גישת מדרגות שונה ולאחר מכן חזור באמצעות צורם שלא הצליח לעורר תגובה כדי לאמת את אובדן OKR. תהליך זה ניתן לחזור כדי לוודא מענה אמיתי לסבכה לגילוי הקטנה ביותר, אם צורם הסופי השתנה ביחס לאירוע ההכחדה הראשון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשיג מדידות חדות המשקפת על ידי הצבת occluder פלסטיק שחור על הפסים סמוכים לעין ההפוכה. חזור על התהליך לעיל (שלבים 2.6-2.7). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl">השג את חדות של העין ההפך ידי למקם מחדש את occluder וחוזר 2.6-2.7 צעדים שוב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים לב למרחק כל עין היא מהפסים במהלך הליך הבדיקה על ידי שימוש ברצועת מדידת התייחסות מתחת לאקווריום, כך שניתן לחשב צעדי חדות מדויקים בשלבים הבאים. </li></ol> 3. חישוב חדות ראייה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השג את חדות ראייה על ידי חישוב עלות לכל יום: <img alt="משוואת 1" fo:content-width="0.7in" src="/files/ftp_upload/50832/50832eq1.jpg" width="70px" /> שבו הוא המרחק ממרכז העדשה לסבכה, ושעות היא אורכו של מחזור אחד של הסורג הקטן ביותר שבו OKR נצפתה (איור 1 ג&#39;). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למדידות חדות ראייה משולבות, בממוצע משמש ערך משני מהשמאל ועין ימין. </li></ol>

<ol>
	<li>Brockerhoff, S. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+behavioral+screen+for+isolating+zebrafish+mutants+with+visual+system+defects.">A behavioral screen for isolating zebrafish mutants with visual system defects.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 92, 10545-10549 (1995).</li><li>Neuhauss, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+disorders+of+vision+revealed+by+a+behavioral+screen+of+400+essential+loci+in+zebrafish.">Genetic disorders of vision revealed by a behavioral screen of 400 essential loci in zebrafish.</a> J. Neurosci. 19, 8603-8615 (1999).</li><li>Schumann, W. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+objective+determination+of+visual+acuity+on+the+basis+of+the+optokinetic+nystagmus.">The objective determination of visual acuity on the basis of the optokinetic nystagmus.</a> Am. J. Optom. Arch. Am. Acad. Optom. 29, 575-583 (1952).</li><li>Gorman, J. J., Cogan, D. G., Gellis, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+apparatus+for+grading+the+visual+acuity+of+infants+on+the+basis+of+opticokinetic+nystagmus.">An apparatus for grading the visual acuity of infants on the basis of opticokinetic nystagmus.</a> Pediatrics. 19, 1088-1092 (1957).</li><li>Fulton, A. B., Manning, K. A., Dobson, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+behavioral+method+for+efficient+screening+of+visual+acuity+in+young+infants.+II.+Clinical+application.">A behavioral method for efficient screening of visual acuity in young infants. II. Clinical application.</a> Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 17, 1151-1157 (1978).</li><li>Huizinga, E., Van Der Meulen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vestibular+rotatory+and+optokinetic+reactions+in+the+pigeon.">Vestibular rotatory and optokinetic reactions in the pigeon.</a> Ann. Otol. Rhinol. Laryngol. 60, 927-947 (1951).</li><li>Tappeiner, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+Acuity+and+Contrast+Sensitivity+of+Adult+Zebrafish.">Visual Acuity and Contrast Sensitivity of Adult Zebrafish.</a> Front. Zool. 9, 10 (2012).</li><li>Mueller, K. P., Schnaedelbach, O. D., Russig, H. D., Neuhauss, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=VisioTracker,+an+innovative+automated+approach+to+oculomotor+analysis.">VisioTracker, an innovative automated approach to oculomotor analysis.</a> J. Vis. Exp. (56), e3556 (2011).</li><li>Zou, S. Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+the+optokinetic+response+to+study+visual+function+of+zebrafish.">Using the optokinetic response to study visual function of zebrafish.</a> J. Vis. Exp. (36), e1742 (2010).</li><li>Mueller, K. P., Neuhauss, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+measurements+of+the+optokinetic+response+in+adult+fish.">Quantitative measurements of the optokinetic response in adult fish.</a> J. Neurosci. Methods. 186, 29-34 (2010).</li><li>Li, L., Dowling, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+dominant+form+of+inherited+retinal+degeneration+caused+by+a+non-photoreceptor+cell-specific+mutation.">A dominant form of inherited retinal degeneration caused by a non-photoreceptor cell-specific mutation.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94, 11645-11650 (1997).</li><li>Ren, J. Q., McCarthy, W. R., Zhang, H., Adolph, A. R., Li, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral+visual+responses+of+wild-type+and+hypopigmented+zebrafish.">Behavioral visual responses of wild-type and hypopigmented zebrafish.</a> Vision Res. 42, 293-299 (2002).</li><li>Maaswinkel, H., Mason, B., Li, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ENU-induced+late-onset+night+blindness+associated+with+rod+photoreceptor+cell+degeneration+in+zebrafish.">ENU-induced late-onset night blindness associated with rod photoreceptor cell degeneration in zebrafish.</a> Mech. Ageing Dev. 124, 1065-1071 (2003).</li><li>Stujenske, J. M., Dowling, J. E., Emran, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+bugeye+mutant+zebrafish+exhibits+visual+deficits+that+arise+with+the+onset+of+an+enlarged+eye+phenotype.">The bugeye mutant zebrafish exhibits visual deficits that arise with the onset of an enlarged eye phenotype.</a> Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 52, 4200-4207 (2011).</li><li>Veth, K. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mutations+in+zebrafish+lrp2+result+in+adult-onset+ocular+pathogenesis+that+models+myopia+and+other+risk+factors+for+glaucoma.">Mutations in zebrafish lrp2 result in adult-onset ocular pathogenesis that models myopia and other risk factors for glaucoma.</a> PLoS Genet. 7, e1001310 (2011).</li><li>Westerfield, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> THE ZEBRAFISH BOOK, A guide for the laboratory use of zebrafish (Danio rerio). , (2007).</li><li>Cagenello, R., Arditi, A., Halpern, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Binocular+enhancement+of+visual+acuity.">Binocular enhancement of visual acuity.</a> J. Opt. Soc. Am. A Opt. Image Sci. Vis. 10, 1841-1848 (1993).</li><li>Brockerhoff, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+the+optokinetic+response+of+zebrafish+larvae.">Measuring the optokinetic response of zebrafish larvae.</a> Nat. Protoc. 1, 2448-2451 (2006).</li><li>Hodel, C., Neuhauss, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computer-based+analysis+of+the+optokinetic+response+in+zebrafish+larvae.">Computer-based analysis of the optokinetic response in zebrafish larvae.</a> CSH Protoc. 2008, pdb prot4961 (2008).</li><li>Huber-Reggi, S. P., Mueller, K. P., Neuhauss, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+optokinetic+response+in+zebrafish+by+computer-based+eye+tracking.">Analysis of optokinetic response in zebrafish by computer-based eye tracking.</a> Methods Mol. Biol. 935, 139-160 (2013).</li><li>Tappeiner, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+acuity+and+contrast+sensitivity+of+adult+zebrafish.">Visual acuity and contrast sensitivity of adult zebrafish.</a> Front. Zool. 9, 10 (2012).</li><li>Saszik, S., Bilotta, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+temperature+on+the+dark-adapted+spectral+sensitivity+function+of+the+adult+zebrafish.">The effects of temperature on the dark-adapted spectral sensitivity function of the adult zebrafish.</a> Vision Res. 39, 1051-1058 (1999).</li><li>Haug, M. F., Biehlmaier, O., Mueller, K. P., Neuhauss, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+acuity+in+larval+zebrafish:+behavior+and+histology.">Visual acuity in larval zebrafish: behavior and histology.</a> Front. Zool. 7, 8 (2010).</li><li>Curcio, C. A., Sloan, K. R., Kalina, R. E., Hendrickson, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+photoreceptor+topography.">Human photoreceptor topography.</a> J. Comp. Neurol. 292, 497-523 (1990).</li><li>Kalloniatis, M., Luu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Visual Acuity. , (1995).</li></ol>

יש המחברים אין לחשוף.

בהזדמנות הדגים עלולים לברוח לתוך מיכל המים. זה קריטי, כדי לשתק את הזנב. בנוסף השימוש בספוג / מגבת דקה על גופו של הדג נמצא גם להיות רב ערך לשמירה על הדגים הושעו לתקופות ממושכות של זמן. היינו מסוגל לשמור על דגים משותקים למשך יותר מ30 דקות באמצעות הליך זה מבלי לפגוע בדגים. משך הזמן הזה הוא יותר ממספיק כדי לעשות את המשקפת וגם חדות משקפות. המצגת של הסורג ניתן גם לעשות זאת כפי שמתוארת כאן ובמקומות אחרים באמצעות תוף מסתובב פיזי או על ידי הצגת תצוגה דיגיטלית 18-22. יש שני סוגים יש יתרונות וחסרונות מסוימים. אנחנו בחרנו להשתמש בסיבוב הפיזי הן מסיבות עלות ומפרטים טכניים. לא כולל המחשב וציוד הדמיה, מכשיר OKR המתואר כאן יכול להיות בנוי סביב 150 דולרים. OKR היא אמצעים אובייקטיביים לקביעת מולחדות רע&quot;מ בדג זברה מבוגר. בעוד כמה מבחני visuomotor אחרים לראייה כבר בשימוש בניסויים קודמים ואפילו electroretinogram כבר נעשה בהצלחה בעיני דג הזברה מבוגר, למרות שזה לא נוצל במידה רבה, OKR דג הזברה המבוגר פותח את הדלת להרבה מצבים ניסיוניים חדשים 22. מחקר זה הוכיח השירות של OKR במדידת שינויי חדות ראייה לאורך זמן, זיהוי הבדל בחדות ראייה במודלים של מחלת עיניים, ובקביעת חדות ראייה משקפת. מעניין לציין, כי חזון דג הזברה מבוגר בהשוואה לראייה אנושית (20/20) הוא כ 20/1, 000 (כאשר 0.60 CPD מומר -0.3 Logmar). למרות שזה אולי נראה גרוע, עיני דג הזברה הן גם מתאימות מאוד לסביבתו. למרות המשימה החזותית של מחפש דרך 6.5 סנטימטר של מים, כמה מילימטרים של פוליקרבונט, ועוד סנטימטר של אוויר, הדגים לבצע היטב! מצאנו כי חדות דג הזברה המבוגר היא אבוut 70% ממה שהייתי ניתן לחזות נתון מרווח קולטי האור שלהם. 23 ניגודיות כי עם ביצועים אנושיים אופטימליים ~ 20/12, שזה בערך 80% מחזו 20/10, וטכניקת OKR למדידת יכולת חזותית בדג הזברה מבוגר מרשימה 24 , 25. הטכניקה של מדידת חדות ראייה בעין עצמאית תאפשר למחקרים בהם ניתן לטפל בעין אחת ואחרת שימשו כביקורת. בנוסף, דגים עם התפתחות העין סימטרית כגון lrp2/bugeye או דגים המתפתחים קטרקט יכולים להיות במעקב בצורה מדויקת יותר. יש לציין כי טיפול צריך לקחת כדי למדוד במדויק את המרחק בין העיניים לפסים וכדי לחסום את שדה ראייה מלא. טכניקה זו צריכה לפתוח את הדלת לצעדים יותר מדויקים וספציפיים של תפקוד ראייה דג הזברה.

דג הזברה (Danio rerio) הוא מודל טוב ללמוד פיזיולוגיה חזותית בשל הדמיון של הרשתית שלהם לבעלי חוליות אחרות, מחזור החיים הקצר שלהם, ואת הזמינות של מוטציות שינו גנטי 1,2. רפלקס / התגובה / ניסטגמוס optokinetic (OKR) הוא שילוב של מרדף חלק ותנועות עיני saccade מהירה. במשך יותר משנים 60 רופאים הוכיחו כי OKR יכול לשמש למדידה באופן אובייקטיבי את חדות ראייה בחולים ושימושי במיוחד לקביעת יכולות חזותיות תינוק 3-5. השימוש המתועד הראשון של OKR בבעלי חיים היה באמצעות יונים ב1950s 6. לאחרונה, OKR הפך לכלי רב ערך להערכת תפקוד הראייה בדג זברת זחל ומשמש לעתים קרובות בדיקת סקר למוטציות גנטיות שיש לי 1,2 לקות ראייה. בעוד OKR כבר בשימוש נרחב כדי לקבוע תפקוד ראייה בדג זברת זחל, יש לו רק לאחרונה הודגם בזברה בוגרתהדגים 7-10. נייר האחרון על ידי Tappeiner et al. משתמש במערכת optomotor זמינה מסחרי משמשת באופן מסורתי לעכברים, OptoMotry, על מנת להוכיח כי חדות הראייה של דג הזברה המבוגר נשארה די קבועה, ~ 0.59 מחזורים לתואר (CPD), אפילו על פני מהירויות זוויתי שונות 7 . למרות OKR הוכיחה להיות שימושי למדי במחקרי דג הזברה זחל, שיטות אחרות להתנהגות חזותית כבר בשימוש במבוגרים דג הזברה עם דרגות שונות של הצלחה. Assay תגובת הבריחה הוכיח כי דג הזברה לבקן ואודם, שתי מוטציות פיגמנטציה, צמצמו תגובות חזותיות בתנאי אור בהירים 11,12. אותו assay תגובת בריחה זה גם זיהה בהצלחה מוטציות ד עיוורון הלילה, אם כי ב2 שנים של גיל 13. עם זאת, assay תגובת הבריחה אינו נטול פגמים. קשה לייחס לתפקוד ראייה מדויק ורק approximatio ברוטוn שינויים חזותיים - כלומר הוא לוקח שינוי גדול לפני השינוי מזוהה. שיטה נוספת שפותחה לזיהוי דג הזברה מבוגר עם ליקויי ראייה היא תגובת optomotor (OMR) 11. ב assay זה, דגים ממוקמים במכל עגול עם טור אטום במרכז. פסים שחורים ולבנים לסובב סביב הטנק והדגים הוא המוטל עם שוחה בכיוון תנועת הפס. כמו תגובת הבריחה, OMR מתמקד ביכולות visuomotor של דג הזברה המבוגר. אולם זה שמש בהצלחה לזהות דגים עם ליקויי ראייה, כגון מוטציות lrp2/bugeye 14. Buphthalmos lrp2/bugeye דג הזברה התערוכה, לחץ התוך עיני מוגבר, פחת OMR, וניוון רשתית מתקדם 14,15. מחקרים רבים השתמשו ביכולות visuomotor בדג זברה מבוגר, אשר לעתים סובייקטיבי ולא יכול להיות קוואנטניתח itatively. על ידי שימוש בOKR, אפשר ללמוד את חדות הראייה של דגים בוגרים יותר באופן אובייקטיבי. בנינו המכשיר שלנו OKR, במודל אחד בתחילה שימש למחקרי זחל 1. במחקר זה אנו מראים כי OKR יכול לשמש כדי לחשב גם משקף וחדות ראייה דו עיניות בדג זברה.

<table><tbody><tr><td>Super Low Light Black White Video Security Camera</td><td>Super Circuits</td><td>PC164CEX-2</td><td> Any low light camera may be used</td></tr><tr><td>Arduino Duemilanove microcontroller</td><td>Adafruit Industries</td><td></td><td> The Arduino Uno is also compatible with the speed control software.</td></tr><tr><td>Tricaine Methanesulfonate</td><td>VWR</td><td>101107-950</td><td></td></tr></tbody></table>

the optokinetic response as a quantitative measure of visual acuity in zebrafish

דג הזברה הוא מודל מוכח למחקר חזון, אולם רבים מן השיטות הקודמות מתמקדות בדרך כלל על דגי זחל או הפגינו תגובה פשוטה. לאחרונה התנהגות חזותית למבוגרים דג הזברה הפכה עניין, אבל שיטות למדידת תגובות ספציפיות חדשות הקרוב. כדי להתמודד עם הפער הזה, אנחנו יצאנו לפתח מתודולוגיה שוב ושוב ובאופן מדויק לנצל את תגובת optokinetic (OKR) כדי למדוד את חדות ראייה בדג זברה מבוגר. כאן אנו מראים כי חדות הראייה של דג הזברה המבוגר ניתן למדוד, כולל שני חדות משקפת ומשקפות. מכיוון שהדגים לא ייפגעו במהלך ההליך, חדות הראייה ניתן למדוד והשוואה לתקופות קצרות או ארוכות של זמן. יכולות להיעשות גם מדידות חדות הראייה המתוארות כאן מאפשרות מהירות לתפוקה גבוהה ולנהלים חזותיים נוספים אם תרצה בכך. סוג זה של ניתוח הוא תורם למחקרי התערבות תרופתית או חקירות של התקדמות מחלה.

פונקציונליות התקנים OKR מכשיר OKR כפי שהוסבר לעיל ומוצגים באיור 1 פונקציות עם תחזוקה מינימאלית. כפי שצוין בשלב 2.3, לשתק את הזנב הוא קריטי לשמירה על הדגים מאופקים במהלך ההקלטה. המשותק במידה מספקת, יכולים להיות כל הזמן הדגים במכשיר OKR לתקופות ממושכות של זמן. כתוצאה מכך, יש להיזהר בצעדי הקיבוע הראשוניים, כך שניתן לאסוף נתונים נוספים עבור כל דגים בודדים. מדידות חדות ראייה OKR המשקפת הוא שהושרו בקלות בדגים בוגרים נורמלים. על ידי ביצוע ההליך הנ&quot;ל ניתן למצוא חדות ראייה לדג זברה בגילים רבים (איור 2). חדות מרחבית המשקפת הטובות ביותר שנרשמנו היו 0.74 CPD. כפי שצוין באיור 2, חדות המשקפת בדרך כלל עולה עם גיל (n = 46, p = 0.002 ANOVA באמצעות V14 SPSS), אבל רמות מעללאחר כ 12 חודשים של גיל. כאשר השווינו את חדות ראייה שנמדדה בחודש 5 דגים מסוג בר ישן לדגי lrp2/bugeye גיל בהתאמה, מצאנו כי דגי lrp2/bugeye צמצמו חדות (p &lt;0.001 באופן משמעותי; סוג בר: 0.49 ± 0.05 CPD, n = 8; lrp2/bugeye: 0.35 ± 0.06, n = 10; T של סטודנטים מבחן באמצעות Excel). על ידי חוסם את עין ימין חדות הראייה לעין השמאל ניתן לקבוע, ולהיפך. כאשר לעומת חדות המשקפת, סיכום משקפת הוא ציין באופן דומה לראייה אנושית 17 (איור 3). חדות המשקפת היו בדרך כלל 5-10% יותר מאשר כל אחד ימינה (OD) או שמאלה חדות (OS) שנמדדו באופן עצמאי. לכמה דגים בודדים ההבדל היה שיפור 25%. <img alt="איור 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50832/50832fig1.jpg" width="500px" /> איור 1. reco OKRrding.) מכשיר OKR מורכב מקוטר 14.5 סנטימטר מסתובב תוף ומיקרוסקופ עם הגדרות עוצמת אור מתכווננת (300-8,000 סוויטה דה לוקס). מצלמה מספקת שידור חי במוניטור סמוך. יש התוף מסתובב הגדרות מהירות שונות בשני כיוונים עם כיוון השעון ונגד כיוון שעון ושבכות תדר המרחבי להחלפתם להוסיף ולהסיר לפי הצורך. דגי ארוחת בוקר) מאובטחים וממוקמים במרכזו של התוף מסתובב. C) מחזורים לתואר (CPD) מחושבים באמצעות = CPD <img alt="" src="img2.png" /> <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/50832/50832fig1highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> <img alt="איור 2" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50832/50832fig2.jpg" width="500px" /> איור 2. חדות ראייה משתנה עם גיל. הגרף מראה חדות ראייה עצמאיות נמדדו 5 -<html> 15 חודשים בגיל. חדות הראייה עולה באופן לאורך כל השנה הראשונה של פיתוח ולאחר מכן זנבות קצת ב15 חודשים של גיל (p = 0.002 ANOVA באמצעות V14 SPSS). כל נקודה עשויה גם לייצג את 1 או כמה דגים. חדות ראייה נמדדות במחזורים / תואר (CPD). (N = 46 כולל; 8 בשעה 5 חודשים; 4 ב6 חודשים; 7 ב8 חודשים; 6 בשעה 9 חודשים; 11 ב10 חודשים; 2 ב11 חודשים; 2 ב12 חודשים; ו6 ב15 חודשים). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/50832/50832fig2highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> <img alt="איור 3" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50832/50832fig3.jpg" width="500px" /> איור 3. אפקט סיכום חדות ראייה משקפת. המשקפת (OU) חדות ראייה היא בדרך כלל גבוהה יותר בהשוואה לימין (OD) או שמאלה חדות העין (OS). בקבוצה מסוימת זו חדות OS היו נמוכות יותר באופן משמעותי. (* P = 0.006, N = 8)jove.com/files/ftp_upload/50832/50832fig3highres.jpg &quot;target =&quot; _blank &quot;&gt; לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.

Watch this Scientific Journal Video about The Optokinetic Response as a Quantitative Measure of Visual Acuity in Zebrafish at JoVE.com

The Optokinetic Response as a Quantitative Measure of Visual Acuity in Zebrafish

דג הזברה הייתה כלי חשוב לתחומי מחקר רבים. כאן אנו מדגימים שיטה כדי לעורר תגובה חזותית ולחשב את חדות ראייה תפקודיות בדג הזברה המבוגר.

תגובת Optokinetic כמדד כמותי של חדות ראייה בדג הזברה

Zebrafish are a proven model for vision research, however many of the  earlier methods generally focused on larval fish or demonstrated a simple  ...

the-optokinetic-response-as-quantitative-measure-visual-acuity

Research

JoVE Journal

Neuroscience

20.4K Views.  Western University of Health Sciences.  דג הזברה הייתה כלי חשוב לתחומי מחקר רבים. כאן אנו מדגימים שיטה כדי לעורר תגובה חזותית ולחשב את חדות ראייה תפקודיות בדג הזברה המבוגר. 

Video: The Optokinetic Response as a Quantitative Measure of Visual Acuity in Zebrafish

Double Fluorescence in situ Hybridization in Fresh Brain Sections

Here we describe a modified version of a double fluorescence in situ hybridization (dFISH) method optimized for detecting two mRNAs of interest in fresh frozen brain sections. Our group has successfully used this approach to study gene co-regulation. More specifically, we have used this dFISH method to explore the anatomical organization, neurochemical properties, and the impact of sensory experience in central sensory circuits, at single cell resolution. This protocol has been validated in brain tissue from mice, rats and songbirds but is expected to be easily adaptable to other vertebrate species, as well as to an array of non-neural tissues. In this film we provide a detailed demonstration of the main steps of this procedure.

Double Fluorescence in situ Hybridization in Fresh Brain Sections

This protocol involves a non-radioactive in-situ hybridization procedure that enables the simultaneous identification of two transcript species, at a single cell resolution, in thin sections of the vertebrate brain.

פעמיים פלואורסצנטי באתרו הכלאה בסעיפים המוח טריים

Here we describe a modified version of a double fluorescence in situ hybridization (dFISH) method optimized for detecting two mRNAs of interest in fresh ...

A Behavioral Assay to Measure Responsiveness of Zebrafish to Changes in Light Intensities 

The optokinetic reflex (OKR) is a basic visual reflex exhibited by most vertebrates and plays an important role in stabilizing the eye relative to the visual scene. However, the OKR requires that an animal detect moving stripes and it is possible that fish that fail to exhibit an OKR may not be completely blind. One zebrafish mutant, the no optokinetic response c (nrc) has no OKR under any light conditions tested and was reported to be completely blind. Previously, we have shown that OFF-ganglion cell activity can be recorded in these mutants. To determine whether mutant fish with no OKR such as the nrc mutant can detect simple light increments and decrements we developed the visual motor behavioral assay (VMR). In this assay, single zebrafish larvae are placed in each well of a 96-well plate allowing the simultaneous monitoring of larvae using an automated video-tracking system. The locomotor responses of each larva to 30 minutes light ON and 30 minutes light OFF were recorded and quantified. WT fish have a brief spike of motor activity upon lights ON, known as the startle response, followed by return to lower-than baseline activity, called a freeze. WT fish also sharply increase their locomotor activity immediately following lights OFF and only gradually (over several minutes) return to baseline locomotor activity. The nrc mutants respond similarly to light OFF as WT fish, but exhibit a slight reduction in their average activity as compared to WT fish. Motor activity in response to light ON in nrc mutants is delayed and sluggish. There is a slow rise time of the nrc mutant response to light ON as compared to WT light ON response. The results indicate that nrc fish are not completely blind. Because teleosts can detect light through non-retinal tissues, we confirmed that the immediate behavioral responses to light-intensity changes require intact eyes by using the chokh (chk) mutants, which completely lack eyes from the earliest stages of development. In our VMR assay, the chk mutants exhibit no startle response to either light ON or OFF, showing that the lateral eyes mediate this behavior. The VMR assay described here complements the well-established OKR assay, which does not test the ability of zebrafish larvae to respond to changes in light intensities. Additionally, the automation of the VMR assay lends itself to high-throughput screening for defects in light-intensity driven visual responses.

A Behavioral Assay to Measure Responsiveness of Zebrafish to Changes in Light Intensities

We developed the Visual-Motor Response to quantitate the motor output of larval zebrafish in response to light increments and decrements. We also examined zebrafish vision mutants, including the no optokinetic response (nrc) mutants, which were thought to be completely blind when tested by another vision assay, the optokinetic reflex.

Assay ההתנהגות כדי למדוד את התגובה של דג הזברה לשינויים לעוצמות אור

The optokinetic reflex (OKR) is a basic visual reflex exhibited by most vertebrates and plays an important role in stabilizing the eye relative to the ...

Biology

VisioTracker, an Innovative Automated Approach to Oculomotor Analysis

Investigations into the visual system development and function necessitate quantifiable behavioral models of visual performance that are easy to elicit, robust, and simple to manipulate. A suitable model has been found in the optokinetic response (OKR), a reflexive behavior present in all vertebrates due to its high selection value. The OKR involves slow stimulus-following movements of eyes alternated with rapid resetting saccades. The measurement of this behavior is easily carried out in zebrafish larvae, due to its early and stable onset (fully developed after 96 hours post fertilization (hpf)), and benefitting from the thorough knowledge about zebrafish genetics, for decades one of the favored model organisms in this field. Meanwhile the analysis of similar mechanisms in adult fish has gained importance, particularly for pharmacological and toxicological applications.
Here we describe VisioTracker, a fully automated, high-throughput system for quantitative analysis of visual performance. The system is based on research carried out in the group of Prof. Stephan Neuhauss and was re-designed by TSE Systems. It consists of an immobilizing device for small fish monitored by a high-quality video camera equipped with a high-resolution zoom lens. The fish container is surrounded by a drum screen, upon which computer-generated stimulus patterns can be projected. Eye movements are recorded and automatically analyzed by the VisioTracker software package in real time.
Data analysis enables immediate recognition of parameters such as slow and fast phase duration, movement cycle frequency, slow-phase gain, visual acuity, and contrast sensitivity.
Typical results allow for example the rapid identification of visual system mutants that show no apparent alteration in wild type morphology, or the determination of quantitative effects of pharmacological or toxic and mutagenic agents on visual system performance.

The VisioTracker is an automated system for the quantitative analysis of visual performance of larval and small adult fish based on the recording of eye movements. It features full control over visual stimulus properties and real-time analysis, enabling high-throughput research in fields such as visual system development and function, pharmacology, neural circuit studies and sensorimotor integration.

VisioTracker, גישה אוטומטית חדשנית לניתוח oculomotor

Investigations into the visual system development and function necessitate quantifiable behavioral models of visual performance that are easy to elicit, ...

Using the optokinetic response to study visual function of zebrafish

Optokinetic response (OKR) is a behavior that an animal vibrates its eyes to follow a rotating grating around it. It has been widely used to assess the visual functions of larval zebrafish1-5. Nevertheless, the standard protocol for larval fish is not yet readily applicable in adult zabrafish. Here, we introduce how to measure the OKR of adult zebrafish with our simple custom-built apparatus using a new protocol which is established in our lab. Both our apparatus and step-by-step procedure of OKR in adult zebrafish are illustrated in this video. In addition, the measurements of the larval OKR, as well as the optomotor response (OMR) test of adult zebrafish, are also demonstrated in this video. This OKR assay of adult zebrafish in our experiment may last for up to 4 hours. Such OKR test applied in adult fish will benefit to visual function investigation more efficiently when the adult fish vision system is manipulated.
Su-Qi Zou and Wu Yin contributed equally to this paper.

Optokinetic response has been widely used to assess the visual functions of larval zebrafish. Nevertheless, the standard protocol for larval fish is not yet readily applicable in adults1-5. Here, we introduce how to measure the OKR of adult zebrafish using a new protocol which is established in our lab.

שימוש בתגובה optokinetic ללמוד לתפקד החזותי של דג הזברה

Optokinetic response (OKR) is a behavior that an animal vibrates its eyes to follow a rotating grating around it. It has been widely used to assess the ...

A Simple Behavioral Assay for Testing Visual Function in Xenopus laevis

Measurement of the visual function in the tadpoles of the frog, Xenopus laevis, allows screening for blindness in live animals. The optokinetic response is a vision-based, reflexive behavior that has been observed in all vertebrates tested. Tadpole eyes are small so the tail flip response was used as alternative measure, which requires a trained technician to record the subtle response. We developed an alternative behavior assay based on the fact that tadpoles prefer to swim on the white side of a tank when placed in a tank with both black and white sides. The assay presented here is an inexpensive, simple alternative that creates a response that is easily measured. The setup consists of a tripod, webcam and nested testing tanks, readily available in most Xenopus laboratories. This article includes a movie showing the behavior of tadpoles, before and after severing the optic nerve. In order to test the function of one eye, we also include representative results of a tadpole in which each eye underwent retinal axotomy on consecutive days. Future studies could develop an automated version of this assay for testing the vision of many tadpoles at once.

A Simple Behavioral Assay for Testing Visual Function in Xenopus laevis

Xenopus laevis tadpoles prefer swimming on the white side of a black/white tank. This behavior is guided by their vision. Based on this behavior, we present a simple assay to test the visual function of tadpoles.

Assay התנהגות פשוט לפונקציה של Visual בדיקה ב<em&gt; Laevis Xenopus</em

Measurement of the visual function in the tadpoles of the frog, Xenopus laevis, allows screening for blindness in live animals. The optokinetic response ...

Electroretinogram Analysis of the Visual Response in Zebrafish Larvae

The electroretinogram (ERG) is a noninvasive electrophysiological method for determining retinal function. Through the placement of an electrode on the surface of the cornea, electrical activity generated in response to light can be measured and used to assess the activity of retinal cells in vivo. This manuscript describes the use of the ERG to measure visual function in zebrafish. Zebrafish have long been utilized as a model for vertebrate development due to the ease of gene suppression by morpholino oligonucleotides and pharmacological manipulation. At 5-10 dpf, only cones are functional in the larval retina. Therefore, the zebrafish, unlike other animals, is a powerful model system for the study of cone visual function in vivo. This protocol uses standard anesthesia, micromanipulation and stereomicroscopy protocols that are common in laboratories that perform zebrafish research. The outlined methods make use of standard electrophysiology equipment and a low light camera to guide the placement of the recording microelectrode onto the larval cornea. Finally, we demonstrate how a commercially available ERG stimulator/recorder originally designed for use with mice can easily be adapted for use with zebrafish. ERG of larval zebrafish provides an excellent method of assaying cone visual function in animals that have been modified by morpholino oligonucleotide injection as well as newer genome engineering techniques such as Zinc Finger Nucleases (ZFNs), Transcription Activator-Like Effector Nucleases (TALENs), and Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR)/Cas9, all of which have greatly increased the efficiency and efficacy of gene targeting in zebrafish. In addition, we take advantage of the ability of pharmacological agents to penetrate zebrafish larvae to evaluate the molecular components that contribute to the photoresponse. This protocol outlines a setup that can be modified and used by researchers with various experimental goals.

We present a method for the electroretinographic (ERG) analysis of zebrafish larvae utilizing micromanipulation and electroretinography techniques. This is a simple and straightforward method for assaying visual function of zebrafish larvae in vivo.

ניתוח electroretinogram של התגובה החזותית בדג הזברה זחלים

The electroretinogram (ERG) is a noninvasive electrophysiological method for determining retinal function. Through the placement of an electrode on the ...

A New Optokinetic Testing Method to Measure Rat Vision

Optokinetic nystagmus (OKN) is a reflexive eye movement initiated by the motion of visual stimuli in the field of vision. The head-tracking movement associated with OKN is commonly used as a measure of visual function in rodents. To record OKN responses in normal and experimental rats, a simple and inexpensive apparatus has been developed. This setup uses two tablet screens to display the OKN visual stimulus consisting of high contrast black and white stripes generated using the OKN Stripes Visualization Web Application, a freely available software. The rat is placed inside a clear Plexiglass holder that limits&#160;movement so that the&#160;rat&#39;s head continuously faces the OKN display screen. The position of the rat holder can be changed to adjust the distance between the rat and the display screen. A micro-camera positioned above the rat holder is used to record the rat&#39;s visual activities. These recordings can be used for quantitative assessments. Based on the presence or absence of clear head-tracking, the OKN responses at different spatial frequencies can be determined. The collected data demonstrates a novel technique for reliable measurement of visual acuity in normal and retinal degenerate rats.

<meta charset="utf8"></head><body>שיטת בדיקה אופטוקינטית חדשה למדידת ראיית חולדות

The Optokinetic Nystagmus (OKN) behavioral testing method is used for the assessment of visual acuity in rodents. Here a simple method is demonstrated that can be easily set up in research laboratories for a reliable assessment of visual function in both normal and experimental rats.

שיטת בדיקה אופטוקינטית חדשה למדידת ראיית חולדות

Optokinetic nystagmus (OKN) is a reflexive eye movement initiated by the motion of visual stimuli in the field of vision. The head-tracking movement ...

הערכת תגובות רפלקס אופטוקינטי בעכברים: פרוטוקול חדש ברמת דיוק גבוהה

Quantification of Visual Feature Selectivity of the Optokinetic Reflex in Mice

The optokinetic reflex (OKR) is an essential innate eye movement that is triggered by the global motion of the visual environment and serves to stabilize retinal images. Due to its importance and robustness, the OKR has been used to study visual-motor learning and to evaluate the visual functions of mice with different genetic backgrounds, ages, and drug treatments. Here, we introduce a procedure for evaluating OKR responses of head-fixed mice with high accuracy. Head fixation can rule out the contribution of vestibular stimulation on eye movements, making it possible to measure eye movements triggered only by visual motion. The OKR is elicited by a virtual drum system, in which a vertical grating presented on three computer monitors drifts horizontally in an oscillatory manner or unidirectionally at a constant velocity. With this virtual reality system, we can systematically change visual parameters like spatial frequency, temporal/oscillation frequency, contrast, luminance, and the direction of gratings, and quantify tuning curves of visual feature selectivity. High-speed infrared video-oculography ensures accurate measurement of the trajectory of eye movements. The eyes of individual mice are calibrated to provide opportunities to compare the OKRs between animals of different ages, genders, and genetic backgrounds. The quantitative power of this technique allows it to detect changes in the OKR when this behavior plastically adapts due to aging, sensory experience, or motor learning; thus, it makes this technique a valuable addition to the repertoire of tools used to investigate the plasticity of ocular behaviors.

מחבר זרקור: גישה מדויקת וכמותית לחקר סלקטיביות תכונות חזותיות של רפלקס אופטוקינטי בעכברים 

Here, we describe a standard protocol for quantifying the optokinetic reflex. It combines virtual drum stimulation and video-oculography, and thus allows precise evaluation of the feature selectivity of the behavior and its adaptive plasticity.

כימות סלקטיביות תכונות חזותיות של רפלקס האופטוקינטי בעכברים

The optokinetic reflex (OKR) is an essential innate eye movement that is triggered by the global motion of the visual environment and serves to stabilize ...

תגובת Optokinetic כמדד כמותי של חדות ראייה בדג הזברה

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

פעמיים פלואורסצנטי באתרו הכלאה בסעיפים המוח טריים

Assay ההתנהגות כדי למדוד את התגובה של דג הזברה לשינויים לעוצמות אור

VisioTracker, גישה אוטומטית חדשנית לניתוח oculomotor

שימוש בתגובה optokinetic ללמוד לתפקד החזותי של דג הזברה

Assay התנהגות פשוט לפונקציה של Visual בדיקה ב

ניתוח electroretinogram של התגובה החזותית בדג הזברה זחלים

שיטת בדיקה אופטוקינטית חדשה למדידת ראיית חולדות

שיטת בדיקה אופטוקינטית חדשה למדידת ראיית חולדות

כימות סלקטיביות תכונות חזותיות של רפלקס האופטוקינטי בעכברים

כימות סלקטיביות תכונות חזותיות של רפלקס האופטוקינטי בעכברים