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Biologia das Comunicações volume 6, Número do artigo: 572 (2023) Citar este artigo

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O camundongo de laboratório forneceu uma visão tremenda dos fundamentos da fisiologia do sistema nervoso central dos mamíferos. Nos últimos anos, tornou-se possível visualizar neurônios individuais, células gliais e vasculares in vivo usando preparações fixas na cabeça combinadas com janelas cranianas para estudar redes locais de atividade no cérebro vivo. Essas abordagens também foram bem-sucedidas sem o uso de anestesia geral, fornecendo informações sobre os comportamentos naturais do sistema nervoso central. Porém, o mesmo ainda não foi desenvolvido para o olho, que está em constante movimento. Aqui, caracterizamos uma nova preparação fixa na cabeça que permite imagens retinianas de óptica adaptativa de alta resolução no nível de célula única em camundongos com comportamento acordado. Revelamos três novos atributos funcionais do olho normal que são ignorados pela anestesia: 1) Movimento ocular de alta frequência e baixa amplitude do camundongo que está presente apenas no estado de vigília 2) O fluxo sanguíneo de célula única na retina do camundongo é reduzida sob anestesia e 3) As retinas de camundongos engrossam em resposta à anestesia com cetamina/xilazina. Aqui mostramos os principais benefícios da preparação de comportamento acordado que permite o estudo da fisiologia da retina sem anestesia para estudar a fisiologia da retina normal no mouse.

O rato de laboratório é um modelo indispensável para a pesquisa biomédica devido ao seu tamanho, acessibilidade, catálogo genético sequenciado e capacidade de modelar aspectos da doença humana. Em particular, permitiu o estudo da anatomia e função do olho dos mamíferos, que, além do tamanho e da notável falta de fóvea, se assemelha em muitos aspectos ao olho humano1. Para obter imagens da retina de alta resolução no camundongo, a anestesia geralmente é necessária para estabilizar a preparação e suprimir o movimento do olho, o que torna as avaliações funcionais em nível celular quase impossíveis2. Algumas abordagens demonstraram que a imagem da retina do mouse é possível com restrição de mão3,4, no entanto, a utilidade dessa abordagem é para fins fotográficos de instantâneo único e não fornece um eixo óptico estável que é essencial para medidas funcionais.

A administração de anestesia geral proporciona uma preparação in vivo estabilizada e atenua o movimento ocular; no entanto, também pode alterar a função fisiológica normal, limitando assim a interpretação das medições in vivo, especialmente aquelas na função do sistema nervoso central (SNC)5,6. Para esse fim, neurocientistas comportamentais e fisiológicos desenvolveram preparações fixas na cabeça para estabilizar o cérebro para eletrofisiologia e microscopia in vivo7, eliminando a necessidade de anestesia. Notavelmente, estudos relataram várias diferenças neurofisiológicas importantes no estado acordado versus o estado anestesiado8,9. Outra consequência da anestesia para a pesquisa da visão é que ela remove o movimento ocular natural que fornece contraste espaço-temporal ao sistema visual. A supressão do movimento ocular natural altera fundamentalmente a cinética espaço-temporal da saída das células ganglionares para o núcleo geniculado lateral, colículo superior e estudos do córtex visual em camundongos10. Há também relatos de que a locomoção na preparação acordada altera substancialmente a resposta fisiológica do córtex visual11, mas os mecanismos não são totalmente compreendidos. Portanto, deixar o movimento ocular intacto pode avançar ainda mais a compreensão do comportamento oculomotor do camundongo e, em particular, como o movimento ocular biológico pode impactar e conduzir a fisiologia visual básica.

Além dos benefícios de preservar o movimento dos olhos e eliminar as confusões da anestesia, a geração de imagens do camundongo acordado também pode ajudar na geração de imagens da retina em vários aspectos adicionais. Primeiro, a imagem do animal acordado pode prevenir a opacificação óptica da anestesia prolongada, o que tem sido um tremendo desafio para a imagem ocular no camundongo anestesiado12. Em segundo lugar, a termorregulação não é necessária ao gerar imagens do camundongo acordado, o que demonstrou afetar a fisiologia homeostática13. E, finalmente, o camundongo acordado mantém a clareza ocular normal piscando e atualizando constantemente o filme lacrimal sem a necessidade de lentes de contato ou lubrificação, o que poderia confundir as condições ópticas naturais ou comportamentais14.