Este trabalho foi financiado por subvenções dos Institutos Nacionais de Saúde: EY015748, EY017964 (MEZ) e EY019517 (ASV). Este trabalho também foi apoiado pela Research para prevenir a cegueira irrestrito Grant ao Departamento de Oftalmologia e os Leões da Central de Nova York. Gostaríamos também de agradecer ao nosso técnico de animal, Matthew Mellini, pelo excelente cuidado dos animais e para intervindo para estrelar este vídeo.

Animal Care A Xenopus laevis girinos utilizados neste estudo foram cultivados, criados e tratados de acordo com procedimentos aprovados pelo Upstate Medical University IACUC eo Guia para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório. 1. Instalação Pré-comportamento: Os girinos <ol><li> Obter embriões de Xenopus fertilizados a partir de uma fonte disponível comercialmente ou fertilizar os oócitos in vitro, como descrito anteriormente 6. </li><li> Coloque blastula de embriões em estágio placa neural em 18 ˚ C em 60 milímetros placas de Petri contendo 0,1 X MMR [10 Modificado estoque solução (MMR) de Ringer de X Marc (10 mM MgCl2, KCl 20 mM, 20 mM CaCl2, 50 mM HEPES; NaCl 1 M; ajustado para pH 7,5, autoclavado e armazenado a temperatura ambiente)] com 50 ug / ml de antibiótico gentamicina. Mude 0,1 X MMR cada dia e remover quaisquer embriões mortos. </li><li> Uma vez que os embriões atingem Nieuwkoop e Faber fase ~ 27-30 julho, mude ªe embriões em 0,1 X MMR sem antibiótico para permitir o crescimento de bactérias do intestino. </li><li> Crescer os girinos até que atinjam a fase de alimentação (fase 45) e movê-los em 100 milímetros placas de Petri cheias de 0,1 X MMR. Alimentá-los urtiga sobrenadante pó todos os dias durante uma semana, mudando a 0,1 X MMR no dia de intervenção. </li><li> Depois de uma semana na 100 milímetros placa de Petri, mova animais para meia galão tanques cheios de água sapo [0,5 g / L oceano instantâneas e 2 mM de sódio dibásico (Na 2 HPO 4: mw 141,96) pH 6,8]. Alimente-os como no passo 2.4, mas mudar a água apenas 2-3 vezes por semana, quando a água está turva. Manter os animais em um 12 horas light/12 ciclo claro-escuro com as luzes de ligar às 6 da manhã. </li><li> Coloque o tanque de meio litro com os assuntos de teste em uma superfície branca, como um resguardo bancada do laboratório, pelo menos 12 horas O / N, antes do teste. </li><li> Girinos de teste nas fases 45 a 50, tal como descrito no passo 3 abaixo. </li></ol> . 2 Configuração Pré-comportamento: Equipment <ol><li> Separe uma área do laboratório para o ensaio de comportamento. Ele deve estar em uma área tranquila, de baixo tráfego, com iluminação fluorescente padrão. </li><li> Prepare os tanques de teste para os animais. Os aninhados, tanques de teste de meio-litro são compostos de duas partes: um tanque interno que vai segurar a água e girinos; e um tanque exterior com o estímulo visual. <ol><li> Para o tanque interno, fazer uma pequena marca nos cantos externos com um Sharpie, a 5 cm do fundo; esta é a linha de água (Figura 1A, linha pontilhada verde). </li><li> Além disso, para o tanque interno, preencha os divets no tanque (nos cantos e no centro) com um composto inerte, como Sylgard elastômero. NOTA: Os girinos permanecerá nestas áreas se não forem preenchidos </li><li> Para o tanque exterior, cobrem exactamente a metade do lado de fora de um tanque com uma fita isolante preto e a outra metade com o tecido de papel branco Figura 1B. </li></ol></li><li> Colocar os tanques nainoculando plataforma giratória. </li><li> Configuração da webcam / tripé para que ele está acima dos tanques de teste. Ajustar a câmara para permitir a visualização de área de teste, tal como mostrado na Figura 1C. </li><li> Conecte a webcam ao computador com o software QuickTime Player instalado 5. Ligue a câmera. No QuickTime Player, em Arquivo, selecione &#39;New Gravação de filme. &quot; A configuração do ensaio de comportamento será visível no computador imediatamente. </li><li> Estenda um pano de algodão leve ao longo de toda a instalação para reduzir a estímulos externos que podem afetar o comportamento de girinos, bem como, reduzir a luz refletida na superfície da água. </li><li> Certifique-se que a luminosidade no âmbito das medidas de pano entre 35-50 cd / m 2. </li></ol> 3. Assay Comportamento <ol><li> Encha o tanque de provas interior para a marca de 5 cm de água feita no passo 1.2.1 com água sapo. </li><li> Usando uma pequena rede, mova suavemente o animal para dentro do tanque de teste interno. </li><li> Abrir QuickTime software no computador e, usando o tanque exterior como um guia, certifique-se de que a câmera é capaz de visualizar e registrar a área de testes. </li><li> Escreva o nome dos animais, data e hora em um pedaço de papel e gravar com a câmera. </li><li> Coloque o tanque de teste para o tanque exterior com o lado negro do tanque para a direita Figura 2. </li><li> Comece a gravar o filme imediatamente depois de organizar o tanque e ajustar o temporizador para 2 min. </li><li> Quando os beeps temporizador, remova o tanque de teste interno, gire o tanque exterior de 180 ° e coloque o tanque de teste interno dentro do tanque externo. Inicie o cronômetro. Nota: o lado negro deve ser agora no outro lado. </li><li> Repita o passo 3.7, mais oito vezes para um total de dez ensaios. Use a Figura 2 como um guia, riscando cada julgamento. </li><li> Repetir o ensaio de comportamento em dois dias separados. </li></ol> 4. Retinal axotomia <ol><li> Coloque o animal em 0,02% tricaina até que eles não respondempara uma pitada de cauda com um # 3 fórceps. </li><li> Derreta 1% de agarose em 0,1 X MMR e, em seguida, adicionar a uma 60 milímetros placa de Petri. Uma vez arrefecido, fazer uma pequena torrão rectangular na agarose e adicionar o girino para o torrão com um pouco de 0,02% tricaína, de modo que o animal está parcialmente submerso no líquido. </li><li> Perfurar a pele a um ângulo de 45 graus atrás região dorsal do olho com uma agulha 25 G, enquanto que preparando o animal contra uma pinça sobre o lado oposto. </li><li> Tomando cuidado para não cortar a veia, que fica próximo ao nervo óptico, cuidadosamente chegar no buraco com # 5 fórceps, cortar o nervo óptico e lançá-lo para fora do caminho. Se houver hemorragia grave devido a acidentalmente cortando a artéria, em seguida, coloque rapidamente o animal em 2% tricaina a eutanásia. CUIDADO: solução tricaina 2% pode causar dormência em seres humanos. Esta solução deve ser manuseado com luvas. </li><li> Para recuperar o animal após a cirurgia, coloca animal em placa de 100 mm de Petri com 0,7 X MMR e 50 ug / ml de gentamicina, durante 20 min. Next, transferência de girino para tanque de recuperação com água sapo. Deixe descansar animais O / N. </li><li> Na manhã seguinte, o teste da função visual, como descrito acima (etapas 3,1-3,9). </li></ol> 5. Analisar os Resultados <ol><li> Após os ensaios de terminado, medir a quantidade de tempo que o girino permanece sobre o lado negro do tanque. <ol><li> Visualizar manualmente os vídeos usando software que exibe o tempo e permite pausas frequentes. Olhe para o tempo de exibição de vídeo. Faça-se o início do ensaio de dois minutos, o qual é, quando o tanque interior aninha com sucesso dentro do tanque exterior e é elevado ao quadrado em vista da câmara. </li><li> Utilizar a posição dos olhos do girino para definir qual dos lados do tanque, os animais são em natação. Definir atravessar de um lado do tanque para o outro apenas quando ambos os olhos ter atravessado a linha de preto / branco. </li></ol></li><li> Anote o início eo fim de cada intervalo (em segundos) que o animal passa do lado negro. Faça uma pausa e reenrole o vídeo para garantir a precisão. Total do sec dentro de cada julgamento. </li><li> Entrada esses números na planilha Comportamento anexado. A planilha irá calcular a proporção de tempo que o animal passou do lado branco, subtraindo o tempo gasto com o lado negro do tanque do total de seg julgamento e dividir por 120 o tempo total em segundos [(120 - total gasto em segundos o lado negro) / 120 seg]. As médias da planilha esta relação sobre todas as 10 tentativas. </li><li> Use T-teste de um aluno, emparelhado, distribuição bicaudal para determinar se as provas entre os dias são significativas (P ≤ 0,05). </li></ol>

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	<li>Maurer, C. M., Huang, Y. Y., 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=Application+of+zebrafish+oculomotor+behavior+to+model+human+disorders.">Application of zebrafish oculomotor behavior to model human disorders.</a> Rev Neurosci. 22 (1), 5-16 (2011).</li><li>Solessio, E., Scheraga, D., Engbretson, G. A., Knox, B. E., Barlow, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Circadian+modulation+of+temporal+properties+of+the+rod+pathway+in+larval+Xenopus.">Circadian modulation of temporal properties of the rod pathway in larval Xenopus.</a> J Neurophysiol. 92 (5), 2672-2684 (2004).</li><li>Moriya, T., Kito, K., Miyashita, Y., Asami, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preference+for+background+color+of+the+Xenopus+laevis+tadpole.">Preference for background color of the Xenopus laevis tadpole.</a> J Exp Zool. 276 (5), 335-344 (1996).</li><li>Viczian, A. S., Solessio, E. C., Lyou, Y., Zuber, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+functional+eyes+from+pluripotent+cells.">Generation of functional eyes from pluripotent cells.</a> PLoS Biol. 7 (8), (2009).</li><li>Choi, R. Y., 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=Cone+degeneration+following+rod+ablation+in+a+reversible+model+of+retinal+degeneration.">Cone degeneration following rod ablation in a reversible model of retinal degeneration.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 52 (1), 364-373 (2011).</li><li>Viczian, A. S., Zuber, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+determination+using+the+animal+cap+transplant+(ACT)+assay+in+Xenopus+laevis.">Tissue determination using the animal cap transplant (ACT) assay in Xenopus laevis.</a> J Vis Exp. 16 (39), (2010).</li><li>Nieuwkoop, P. D., Faber, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Normal table of Xenopus laevis (Daudin) : a systematical and chronological survey of the development from the fertilized egg till the end of metamorphosis. , (1994).</li><li>Blackiston, D., Shomrat, T., Nicolas, C. L., Granata, C., Levin, 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+second-generation+device+for+automated+training+and+quantitative+behavior+analyses+of+molecularly-tractable+model+organisms.">A second-generation device for automated training and quantitative behavior analyses of molecularly-tractable model organisms.</a> PLoS One. 5 (12), (2010).</li><li>Rosemberg, D. B., 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=Differences+in+spatio-temporal+behavior+of+zebrafish+in+the+open+tank+paradigm+after+a+short-period+confinement+into+dark+and+bright+environments.">Differences in spatio-temporal behavior of zebrafish in the open tank paradigm after a short-period confinement into dark and bright environments.</a> PLoS One. 6 (5), (2011).</li><li>Dong, W., 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=Visual+Avoidance+in+Xenopus+Tadpoles+is+Correlated+With+the+Maturation+of+Visual+Responses+in+the+Optic+Tectum.">Visual Avoidance in Xenopus Tadpoles is Correlated With the Maturation of Visual Responses in the Optic Tectum.</a> J Neurophysiol. 101 (2), 803-815 (2009).</li><li>Lan, L., 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=Noggin+Elicits+Retinal+Fate+In+Xenopus+Animal+Cap+Embryonic+Stem+Cells.">Noggin Elicits Retinal Fate In Xenopus Animal Cap Embryonic Stem Cells.</a> Stem Cells. 27 (9), 2146-2152 (2009).</li><li>De Robertis, E. M., Kuroda, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dorsal-ventral+patterning+and+neural+induction+in+Xenopus+embryos.">Dorsal-ventral patterning and neural induction in Xenopus embryos.</a> Annu Rev Cell Dev Biol. 20, 285-308 (2004).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Relatamos aqui um ensaio comportamental guiada pela visão simples que pode ser facilmente realizado em menos de uma semana pelo pessoal de laboratório minimamente treinados. Enquanto outros ensaios requerem equipamento especializado e experiência em comportamento animal, este ensaio permite um teste rápido para determinar a função visual. Outro ensaio comportamental, o ensaio de evitação visual, foi desenvolvida para determinar a forma como o tectum contribui para a percepção visual em Xenopus 10...

Xenopus laevis foram utilizados como um organismo modelo para estudar a formação do olho. Os olhos se desenvolvem rapidamente, crescendo para a maturidade em menos de uma semana para testar genes ou vias que têm um efeito sobre o desenvolvimento visual e função. Para testar a função visual, a resposta optocinéticos optomotor e tem sido usado em peixes-zebra e girinos de Xenopus, respectivamente, de 1,2. Porque os olhos de girinos de Xenopus são relativamente menores do que peixe-zebra, este ensaio requer o uso de equipamento especializado e pessoal treinado para detectar o comportamento sutil cauda-flip e olho-movimento em Xenopus. Um comportamento mais robusto em Xenopus é a preferência para nadar em um tanque com um fundo branco, que é aqui descrito 3. Ao colocar um girino em um tanque preto / meia branca meia, o girino pré-metamórfica nada rapidamente para o lado branco do tanque. Nós anteriormente utilizado neste ensaio para determinar se o derivado de células pluripotentesolhos eram funcional 4. Aqui, apresentamos uma versão detalhada deste ensaio, que pode ser usado para testar a função visual de girinos de Xenopus premetamorphic. Este ensaio é mais simples do que o ensaio de resposta optomotor, uma vez que requer apenas uma câmara de vídeo montada digital, câmera digital e software de equipamentos padrão encontrado na maioria dos laboratórios de Xenopus. Além disso, a resposta registrada não requer nenhum treinamento especial para resultados tally. Nossos resultados representativos mostram que o mesmo grupo de girinos, tendo sofrido axotomia retina dupla, nadam aleatoriamente em torno do tanque. Também foram incluídos os resultados do ensaio de comportamento de um girino representativo, mostrando como um olho podem ser testados para a resposta visual. A folha de cálculo foi incluída de modo que os números adquiridos durante o ensaio pode ser inserido e analisados. Esta folha pode ser utilizado para determinar se os girinos testados têm uma resposta visual.

<table><tbody><tr><td>1/2 Gallon Flex-Tank with Cover</td><td>eNasco</td><td>SB19271M</td><td>Size: 5-3/8&quot; x 7&quot; x 3-3/4&quot;</td></tr><tr><td>Black electrical tape</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>White tissue paper</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Large inoculating turntable</td><td>VWR</td><td>50809-022</td><td>Size: Dia 114.3 x&amp;nbsp; H 76.2 mm (4 1/2&amp;nbsp; x&amp;nbsp; 3&quot;)</td></tr><tr><td>Durasorb underpad</td><td>VWR</td><td>82004-836</td><td>Size: 43.2 x 60.1 cm (17 x 24&quot;)</td></tr><tr><td>Kimwipe</td><td>Krackeler Scientific, Inc.</td><td>1945-34155-CS</td><td></td></tr><tr><td>Standard tripod</td><td></td><td>Various</td><td></td></tr><tr><td>iSight camera or webcam</td><td>Apple</td><td>M8817LL/A</td><td>Good for larger tadpoles but small ones are difficult to see</td></tr><tr><td>Portable computer</td><td>Apple/PC</td><td>Various</td><td>We used a 13&quot; MacBook, 2 GHz Intel Core 2 Duo running MacOSX Lion 10.7.5</td></tr><tr><td>MiniDV handycam camcorder</td><td>SONY</td><td>DCR-HC42</td><td>Connected by firewire to the computer with a 6-conductor and 4-conductor alpha FireWire 400&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Handycam station</td><td>SONY</td><td>DCRA-C121</td><td>This can be used for connecting firewire to camera</td></tr><tr><td>QuickTime Player software</td><td>Quicktime</td><td>Version 10.1</td><td></td></tr><tr><td>26 G Needle (5/8&quot; length)</td><td>VWR</td><td>BD305115</td><td></td></tr><tr><td>Dumont #5 Forceps</td><td>Fine Science Tools</td><td>11295-10</td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Disposables</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Gentamicin sulfate [50 mg/ml]</td><td>Fisher Scientific</td><td>17-528Z</td><td>Stored at RT</td></tr><tr><td>Sylgard 184 silicone elastomer</td><td>Fisher Scientific</td><td>NC9644388</td><td></td></tr><tr><td>Instant ocean</td><td>Doctors Foster and Smith</td><td>CD-116528</td><td>Stock solution = 100 g/L stored at RT</td></tr><tr><td>Sodium phosphate dibasic</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S0876</td><td>Stock solution = 0.4 M stored at RT</td></tr><tr><td>&lt;em&gt;In vitro&lt;/em&gt; fertilized embryos</td><td>eNasco</td><td>LM00490MX</td><td>100 embryos/unit</td></tr></tbody></table>

a simple behavioral assay for testing visual function in xenopus laevis

Medição da função visual nos girinos do sapo, Xenopus laevis, permite a triagem para a cegueira de animais vivos. A resposta optocinéticos é, um comportamento reflexiva à base de visão que tem sido observada em todos os vertebrados testados. Girino olhos são pequenos para que a resposta da cauda da aleta foi usada como medida alternativa, o que requer um técnico treinado para registrar a resposta sutil. Foi desenvolvido um ensaio de comportamento alternativo, baseado no facto de que os girinos preferem nadar no lado branco do tanque, quando colocado num tanque com lados tanto a preto e branco. O ensaio aqui apresentado é uma alternativa de baixo custo, simples que cria uma resposta que pode ser facilmente medido. A instalação consiste em um tripé, webcam e tanques de teste aninhados, prontamente disponível na maioria dos laboratórios de Xenopus. Este artigo inclui um filme que mostra o comportamento de girinos, antes e depois do corte do nervo óptico. A fim de testar a função de um olho, também incluem represenresultados representativa de um girino em que cada olho sofreu axotomia da retina em dias consecutivos. Estudos futuros poderia desenvolver uma versão automatizada deste ensaio para testar a visão de muitos girinos de uma só vez.

Relatórios anteriores demonstraram que os girinos de Xenopus premetamorphic preferir nadar no lado branco de um tanque de preto / branco e chamou este ensaio, o Fundo Preferência de cor Ensaio 3 Mudamos este ensaio, a fim de testar a função visual de ambos os olhos de girinos em menos do que uma semana. Desta forma, os olhos podem ser recolhidos para exame histológico. Mostramos aqui como a resposta é devido a pistas visuais. No Movie 1, os girinos ...

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A Simple Behavioral Assay for Testing Visual Function in Xenopus laevis

Girinos de Xenopus laevis preferem nadar no lado branco de um tanque preto / branco. Este comportamento é guiado pela sua visão. Com base nesse comportamento, apresentamos um ensaio simples para testar a função visual de girinos.

Um Ensaio Comportamental simples para Teste de Função Visual em<em&gt; Xenopus laevis</em

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

a-simple-behavioral-assay-for-testing-visual-function-xenopus

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Neuroscience

A Simple Behavioral Assay for Testing Visual Function in Xenopus laevis

9.8K visualizações.  Center for Vision Research, SUNY Eye Institute, Upstate Medical University.  Girinos de Xenopus laevis preferem nadar no lado branco de um tanque preto / branco. Este comportamento é guiado pela sua visão. Com base nesse comportamento, apresentamos um ensaio simples para testar a função visual de girinos. 

Vídeo: A Simple Behavioral Assay for Testing Visual Function in Xenopus laevis

Testing Visual Sensitivity to the Speed and Direction of Motion in Lizards

Testing visual sensitivity in any species provides basic information regarding behaviour, evolution, and ecology. However, testing specific features of the visual system provide more empirical evidence for functional applications. Investigation into the sensory system provides information about the sensory capacity, learning and memory ability, and establishes known baseline behaviour in which to gauge deviations (Burghardt, 1977). However, unlike mammalian or avian systems, testing for learning and memory in a reptile species is difficult. Furthermore, using an operant paradigm as a psychophysical measure of sensory ability is likewise as difficult. Historically, reptilian species have responded poorly to conditioning trials because of issues related to motivation, physiology, metabolism, and basic biological characteristics. Here, I demonstrate an operant paradigm used a novel model lizard species, the Jacky dragon (Amphibolurus muricatus) and describe how to test peripheral sensitivity to salient speed and motion characteristics. This method uses an innovative approach to assessing learning and sensory capacity in lizards. I employ the use of random-dot kinematograms (RDKs) to measure sensitivity to speed, and manipulate the level of signal strength by changing the proportion of dots moving in a coherent direction. RDKs do not represent a biologically meaningful stimulus, engages the visual system, and is a classic psychophysical tool used to measure sensitivity in humans and other animals. Here, RDKs are displayed to lizards using three video playback systems. Lizards are to select the direction (left or right) in which they perceive dots to be moving. Selection of the appropriate direction is reinforced by biologically important prey stimuli, simulated by computer-animated invertebrates.

Testing visual sensitivity in lizards using an operant conditioning paradigm that employs video playback of random-dot kinematograms and computer-generated invertebrates.

Teste de sensibilidade visual para a velocidade e direção do movimento em Lagartos

Testing visual sensitivity in any species provides basic information regarding behaviour, evolution, and ecology. However, testing specific features of ...

Biologia

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.

Um Ensaio Comportamental para Medida de capacidade de resposta a alterações em Zebrafish intensidades de luz

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 ...

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, uma abordagem inovadora Automatizada de Análise Oculomotor

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

Neurociência

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

Zebrafish are a proven model for vision research, however many of the earlier methods generally focused on larval fish or demonstrated a simple response. More recently adult visual behavior in zebrafish has become of interest, but methods to measure specific responses are new coming. To address this gap, we set out to develop a methodology to repeatedly and accurately utilize the optokinetic response (OKR) to measure visual acuity in adult zebrafish. Here we show that the adult zebrafish's visual acuity can be measured, including both binocular and monocular acuities. Because the fish is not harmed during the procedure, the visual acuity can be measured and compared over short or long periods of time. The visual acuity measurements described here can also be done quickly allowing for high throughput and for additional visual procedures if desired. This type of analysis is conducive to drug intervention studies or investigations of disease progression.

Zebrafish have been a valuable tool for many research areas. Here we demonstrate a method to elicit a visual response and calculate a functional visual acuity in the adult zebrafish.

A resposta optocinético como uma medida quantitativa da acuidade visual em Zebrafish

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

Behavioral Assessment of Visual Function via Optomotor Response and Cognitive Function via Y-Maze in Diabetic Rats

The optomotor response and the Y-maze are behavioral tests useful for assessing visual and cognitive function, respectively. The optomotor response is a valuable tool to track changes in spatial frequency (SF) and contrast sensitivity (CS) thresholds over time in a number of retinal disease models, including diabetic retinopathy. Similarly, the Y-maze can be used to monitor spatial cognition (as measured by spontaneous alternation) and exploratory behavior (as measured by a number of entries) in a number of disease models that affect the central nervous system. Advantages of the optomotor response and the Y-maze include sensitivity, speed of testing, the use of innate responses (training is not needed), and the ability to be performed on awake (non-anesthetized) animals. Here, protocols are described for both the optomotor response and the Y-maze and examples of their use shown in models of Type I and Type II diabetes. Methods include preparation of rodents and equipment, performance of the optomotor response and the Y-maze, and post-test data analysis.

Neural degeneration in both eyes and brain as a result of diabetes can be observed through behavioral tests carried out on rodents. The Y-maze, a measure of spatial cognition, and the optomotor response, a measure of visual function, both provide insight into potential diagnoses and treatments.

Avaliação Comportamental da Função Visual via Resposta Optomotor e Função Cognitiva via Y-Maze em Ratos Diabéticos

The optomotor response and the Y-maze are behavioral tests useful for assessing visual and cognitive function, respectively. The optomotor response is a ...

Comportamento

Microinjection of DNA into Eyebuds in Xenopus laevis Embryos and Imaging of GFP Expressing Optic Axonal Arbors in Intact, Living Xenopus Tadpoles

The primary visual projection of tadpoles of the aquatic frog Xenopus laevis serves as an excellent model system for studying mechanisms that regulate the development of neuronal connectivity. During establishment of the retino-tectal projection, optic axons extend from the eye and navigate through distinct regions of the brain to reach their target tissue, the optic tectum. Once optic axons enter the tectum, they elaborate terminal arbors that function to increase the number of synaptic connections they can make with target interneurons in the tectum. Here, we describe a method to express DNA encoding green fluorescent protein (GFP), and gain- and loss-of-function gene constructs, in optic neurons (retinal ganglion cells) in Xenopus embryos. We explain how to microinject a combined DNA/lipofection reagent into eyebuds of one day old embryos such that exogenous genes are expressed in single or small numbers of optic neurons. By tagging genes with GFP or co-injecting with a GFP plasmid, terminal axonal arbors of individual optic neurons with altered molecular signaling can be imaged directly in brains of intact, living Xenopus tadpoles several days later, and their morphology can be quantified. This protocol allows for determination of cell-autonomous molecular mechanisms that underlie the development of optic axon arborization in vivo.

Microinjection of DNA into Eyebuds in Xenopus laevis Embryos and Imaging of GFP Expressing Optic Axonal Arbors in Intact, Living Xenopus Tadpoles

This protocol aims to demonstrate how to microinject a DNA/DOTAP mixture into eyebuds of one day old Xenopus laevis embryos, and how to image and reconstruct individual green fluorescent protein (GFP) expressing optic axonal arbors in tectal midbrains of intact, living Xenopus tadpoles.

Microinjection do ADN em Eyebuds em embriões do laevis de Xenopus e imagem latente de GFP que expressa Arbors axonal óticos em girinos intact, vivendo de Xenopus

The primary visual projection of tadpoles of the aquatic frog Xenopus laevis serves as an excellent model system for studying mechanisms that regulate the ...

Biologia do Desenvolvimento

Tissue Determination Using the Animal Cap Transplant (ACT) Assay in Xenopus laevis

Many proteins play a dual role in embryonic development. Those that regulate cell fate determination in a specific tissue can also affect the development of a larger region of the embryo. This makes defining its role in a particular tissue difficult to analyze. For example, noggin overexpression in Xenopus laevis embryos causes the expansion of the entire anterior region, including the eye1,2. From this result, it is not known if Noggin plays a direct role in eye determination or that by causing an expansion of neural tissue, Noggin indirectly affects eye formation. Having this complex phenotype makes studying its eye-specific role in cell fate determination difficult to analyze. We have developed an assay that overcomes this problem. Taking advantage of the pluripotent nature of the Xenopus laevis animal cap 3, we have developed an assay to test the ability of gene product(s), like noggin or the eye field transcription factors (EFTFs), to transform caps into particular tissue or cell types by transplanting this tissue onto the side of the embryo 4. While we have found either Noggin protein treatment or a collection of transcription factors can determine retinal cell fate in animal caps, this procedure could be used to identify gene product(s) involved in specifying other tissues as well.

Tissue Determination Using the Animal Cap Transplant ACT Assay in Xenopus laevis

Animal caps overexpressing gene product(s) are transplanted to the flank of developing Xenopus laevis embryos in order to establish whether tissue is determined.

Determinação tecido Usando o Transplante Cap Animal (ACT) em Ensaio Xenopus laevis</em

Many proteins play a dual role in embryonic development. Those that regulate cell fate determination in a specific tissue can also affect the development ...

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.

Eletrorretinograma Análise da Visual Response no peixe-zebra Larvas

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

Functional Evaluation of Olfactory Pathways in Living Xenopus Tadpoles

Xenopus tadpoles offer a unique platform to investigate the function of the nervous system. They provide multiple experimental advantages, such as accessibility to numerous imaging approaches, electrophysiological techniques and behavioral assays. The Xenopus tadpole olfactory system is particularly well suited to investigate the function of synapses established during normal development or reformed after injury. Here, we describe methodologies to evaluate the processing of olfactory information in living Xenopus larvae. We outline a combination of in vivo measurements of presynaptic calcium responses in glomeruli of the olfactory bulb with olfactory-guided behavior assays. Methods can be combined with the transection of olfactory nerves to study the rewiring of synaptic connectivity. Experiments are presented using both wild-type and genetically modified animals expressing GFP reporters in central nervous system cells. Application of the approaches described to genetically modified tadpoles can be useful for unraveling the molecular bases that define vertebrate behavior.

Functional Evaluation of Olfactory Pathways in Living Xenopus Tadpoles

Xenopus tadpoles offer a unique platform to investigate the function of the nervous system in vivo. We describe methodologies to evaluate the processing of olfactory information in living Xenopus larvae in normal rearing conditions or after injury.

Avaliação funcional das vias olfativas vivos Xenopus girinos

Xenopus tadpoles offer a unique platform to investigate the function of the nervous system. They provide multiple experimental advantages, such as ...

Zebrafish Avoidance and Thigmotaxis Assay: A High-Throughput Method to Examine Larval Behavior in Response to Aversive Visual Stimulus

Source: Richendrfer, H., et al. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/v/50622/" target="_blank">Automated High-throughput Behavioral Analyses in Zebrafish Larvae</a>. &#160;J. Vis. Exp.&#160;(2013)
The video describes the avoidance and thigmotaxis assay of zebrafish larvae. The video examines the behavior of zebrafish larvae in response to visual aversive stimulus.

Ensaio de evitação e timotaxia do peixe-zebra: um método de alto rendimento para examinar o comportamento larval em resposta a estímulos visuais aversivos

Source: Richendrfer, H., et al. Automated High-throughput Behavioral Analyses in Zebrafish Larvae. &#160;J. Vis. Exp.&#160;(2013)
The video describes the ...

Um Ensaio Comportamental simples para Teste de Função Visual em

Resumo

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