نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی دکتری فیزیولوژی جانوری، گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
2 استادیار، گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
چکیده
زمینه و هدف: عملکرد مارموست معمولی در حرکات ساکادیک چشم، مشابه انسان و میمون ماکاک به‌عنوان مدل مرسوم در تحقیقات بینایی میباشد و به لحاظ فیلوژنتیک، به‌عنوان یک نخستی حد واسط در سیر تکاملی بین جوندگان و میمون ماکاک قرار دارد. بنابراین با توانمندی‌های شناختی بالا و پتانسیل استفاده از روش‌های مولکولی، گزینه مناسبی برای استفاده در تحقیقات میباشد. در این مطالعه، سنجش ویژگی‌های حرکات ساکادیک چشم در دو گونه از خانواده مارموست بررسی شد.
مواد و روشها: دو قلّاده مارموست معمولی و یک قلّاده مارموست گوش‌سیاه پس از جراحی کاشت قطعه نگهدارنده سر و آموزش در تکالیف رفتاری برای سنجش ویژگی‌های حرکات ساکادیک چشم بررسی شدند. پس از استخراج ساکادها، شاخص‌های بزرگی، سرعت، طول مدت و فاصله بین ساکادها برای مقایسه مورد استفاده قرار گرفت. برای مقایسه دادهها از میزان هم‌پوشانی نمودارهای ستونی و جعبه‌ای به همراه آزمون‌های آماری استفاده گردید.
یافتهها: در تمامی ویژگی‌های موردسنجش، هم‌پوشانی بسیاری بین نمودارهای ستونی و جعبه‌ای بین پراکنش داده‌های ساکاد در هر سه حیوان مشاهده شد اما مقایسه آماری دادهها نشان‌دهنده تفاوت معنی‌دار بین ویژگی‌های ساکاد در آن‌ها میباشد (P<0.001)..
نتیجه‌گیری: علی‌رغم تفاوت‌های فردی، مشابهت در ویژگی‌های ساکادیک چشم در دو گونه مارموست معمولی و گوش‌سیاه، نشان‌دهنده امکان استفاده از هر دو گونه در تحقیقات بینایی است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Saccade Characteristics of Two Species Callithrix Jacchus and Callithrix Penicillata from the Marmoset Family as a Laboratory Model in Vision Research
نویسندگان [English]
- Seyed Javad Saghravanian 1
- Ali Asadollahi 2
1 PhD student in animal physiology, Department of Biology, Faculty of Sciences, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
2 Assistant Professor, Department of Biology, Faculty of Sciences, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده [English]
Introduction: The common marmoset's performance in saccadic eye movements is similar to that of humans and macaques as a regular model in vision research, and phylogenetically, it is a primate that is intermediate in the evolution between rodents and macaques. Therefore, with high cognitive capabilities and the potential to use molecular techniques, it is a suitable option for research. In this study, the characteristics of saccadic eye movements were investigated in two species of the marmoset family.
Materials and Methods: Two common marmoset and one black-tufted marmoset were investigated after head-post implantation surgery and training in behavioral tasks to measure the characteristics of saccadic eye movements. After extracting the saccades, amplitude, velocity, duration, and inter-saccades interval were used to compare. To compare the data, the overlap of histograms and boxplots along with statistical tests were used.
Results: In all measured characteristics, a large overlap between histograms and boxplots in the distribution of saccades data was observed between three animals. However, the statistical comparison of the data shows a significant difference between the saccade characteristics (P<0.001).
Conclusion: Despite the differences between species, the similarity in eye saccadic characteristics in two species of common marmoset and black-tufted marmoset indicates the possibility of using both species in vision research.
کلیدواژه‌ها [English]
- Eye movements
- Marmoset
- Saccade
- D’Souza JF, Price NSC, Hagan MA. Marmosets: a promising model for probing the neural mechanisms underlying complex visual networks such as the frontal–parietal network. Brain Struct Funct. 2021;226(9):3007–22. doi: 10.1007/s00429-021-02367-9
- Mitchell JF, Reynolds JH, Miller CT. Active vision in marmosets: A model system for visual neuroscience. J Neurosci. 2014;34(4):1183–94. doi: 10.1523/JNEUROSCI.3899-13.2014
- Kishi N, Sato K, Sasaki E, Okano H. Common marmoset as a new model animal for neuroscience research and genome editing technology. Dev Growth Differ. 2014;56(1):53–62. doi: 10.1111/dgd.12109
- Solomon SG, Rosa MGP. A simpler primate brain: The visual system of the marmoset monkey. Front Neural Circuits. 2014;8(AUG):96. doi: 10.3389/fncir.2014.00096
- Schiel N, Souto A. The common marmoset: An overview of its natural history, ecology and behavior. Dev Neurobiol. 2017;77(3):244–62. doi: 10.1002/dneu.22458
- Power ML, Adams J, Solonika K, Colman RJ, Ross C, Tardif SD. Diet, digestion and energy intake in captive common marmosets (Callithrix jacchus): research and management implications. Sci Rep. 2019;9(1):1–9. doi: 10.1038/s41598-019-48643-x
- Malukiewicz J, Boere V, Fuzessy LF, Grativol AD, De Oliveira E Silva I, Pereira LCM, et al. Natural and anthropogenic hybridization in two species of eastern Brazilian marmosets (Callithrix jacchus and C. penicillata). PLoS One. 2015;10(6). doi: 10.1371/journal.pone.0127268
- Schiller PH, Tehovnik EJ. Neural mechanisms underlying target selection with saccadic eye movements. In: Progress in Brain Research. 2005. p. 157–71. doi: 10.1016/S0079-6123(05)49012-3
- Nelson MD, Hughes HC. Inhibitory processes mediate saccadic target selection. Percept Mot Skills. 2007;105(3 I):939–58. doi: 10.2466/PMS.105.3.939-958
- Ghahremani M, Hutchison RM, Menon RS, Everling S. Frontoparietal functional connectivity in the common marmoset. Cereb Cortex. 2017;27(8):3890–905. doi: 10.1093/cercor/bhw198
- Miller CT, Freiwald WA, Leopold DA, Mitchell JF, Silva AC, Wang X. Marmosets: A Neuroscientific Model of Human Social Behavior. Neuron. 2016;90(2):219–33. doi: 10.1016/j.neuron.2016.03.018
- Wakabayashi M, Koketsu D, Kondo H, Sato S, Ohara K, Polyakova Z, et al. Development of stereotaxic recording system for awake marmosets (Callithrix jacchus). Neurosci Res. 2018;135:37–45. doi: 10.1016/j.neures.2018.01.001
- Chen CY, Matrov D, Veale R, Onoe H, Yoshida M, Miura K, et al. Properties of visually guided saccadic behavior and bottom-up attention in marmoset, macaque, and human. J Neurophysiol. 2021;125(2):437–57. doi: 10.1152/jn.00312.2020
- Ma L, Selvanayagam J, Ghahremani M, Hayrynen LK, Johnston KD, Everling S. Single-unit activity in marmoset posterior parietal cortex in a gap saccade task. J Neurophysiol. 2020;123(3):896–911. doi: 10.1152/JN.00614.2019
- Mitchell JF, Leopold DA. The marmoset monkey as a model for visual neuroscience. Neurosci Res. 2015;93:20–46. doi: 10.1016/j.neures.2015.01.008
- Saito A. The marmoset as a model for the study of primate parental behavior. Neurosci Res. 2015;93:99–109. doi: 10.1016/j.neures.2014.12.011
- Prins NW, Pohlmeyer EA, Debnath S, Mylavarapu R, Geng S, Sanchez JC, et al. Common marmoset (Callithrix jacchus) as a primate model for behavioral neuroscience studies. J Neurosci Methods. 2017;284:35–46. doi: 10.1016/j.jneumeth.2017.04.004
- Johnston KD, Barker K, Schaeffer L, Schaeffer D, Everling S. Methods for chair restraint and training of the common marmoset on oculomotor tasks. J Neurophysiol. 2018;119(5):1636–46. doi: 10.1152/jn.00866.2017
- Hwang J, Mitz AR, Murray EA. NIMH MonkeyLogic: Behavioral control and data acquisition in MATLAB. J Neurosci Methods. 2019;323:13–21. doi: 10.1016/j.jneumeth.2019.05.002
- Cloherty SL, Yates JL, Graf D, Deangelis GC, Mitchell JF. Motion Perception in the Common Marmoset. Cereb Cortex. 2020;30(4):2658–72. doi: 10.1093/cercor/bhz267
- Lu T, Liang L, Wang X. Neural representations of temporally asymmetric stimuli in the auditory cortex of awake primates. J Neurophysiol. 2001;85(6):2364–80. doi: 10.1152/jn.2001.85.6.2364
- Ghahremani M, Johnston KD, Ma L, Hayrynen LK, Everling S. Electrical microstimulation evokes saccades in posterior parietal cortex of common marmosets. J Neurophysiol. 2019;122(4):1765–76. doi: 10.1152/jn.00417.2019
- Sedaghat-Nejad E, Herzfeld DJ, Hage P, Karbasi K, Palin T, Wang X, et al. Behavioral training of marmosets and electrophysiological recording from the cerebellum. J Neurophysiol. 2019;122(4):1502–17. doi: 10.1152/jn.00389.2019
- Sasaki E. Prospects for genetically modified non-human primate models, including the common marmoset. Neurosci Res. 2015;93:110–5. doi: 10.1016/j.neures.2015.01.011
- Macdougall M, Nummela SU, Coop S, Disney A, Mitchell JF, Miller CT. Optogenetic manipulation of neural circuits in awake marmosets. J Neurophysiol. 2016;116(3):1286–94. doi: 10.1152/jn.00197.2016
- Ebina T, Obara K, Watakabe A, Masamizu Y, Terada SI, Matoba R, et al. Arm movements induced by noninvasive optogenetic stimulation of the motor cortex in the common marmoset. Proc Natl Acad Sci U S A. 2019;116(45):22844–50. doi: 10.1073/pnas.1903445116.
)