استهدف التدريب من الالفاظ بالموجات فوق الصوتية في الجرذان المسنين وباركنسونية

Summary

اضطرابات الصوت والمنهكة في الشيخوخة ومرض باركنسون. يمكن استخدام الالفاظ بالموجات فوق الصوتية من الفئران ، التي تضررت أيضا من هذه الشروط ، لدراسة هذه الاضطرابات الصوتية وركائز هذه العصبية ، وطبيعة وظيفية مع انتعاش التدخل السلوكي.

Abstract

العجز الصوتية هي المضاعفات الشائعة لمرض باركنسون على حد سواء (PD) والشيخوخة ، بل يمكن أن يقلل بشكل كبير نوعية الحياة التي تؤثر على قدرات الاتصالات ^{1 ، 2} التدريب المستهدفة (خطاب / علاج الصوت) يمكن أن تحسن العجز صوت معينة و ^{3 و 4} على الرغم من أن. ليست الآليات الكامنة وراء التدخلات السلوكية مفهومة جيدا. وينبغي التحقيق المنهجي للعجز صوت والعلاج تنظر العديد من العوامل التي يصعب التحكم في البشر ، مثل العمر والبيئة المنزلية ، عصر ما بعد ظهور المرض ، وشدة المرض ، والأدوية. الطريقة المعروضة هنا يستخدم نموذج حيواني من النطق الذي يسمح لدراسة منهجية لكيفية تغيير الآليات الكامنة الحسية مع التدريب الصوتي المستهدفة. بالموجات فوق الصوتية للتسجيل وتحليل الإجراءات المحددة في هذا البروتوكول تنطبق على أي تحقيق من الالفاظ القوارض بالموجات فوق الصوتية.

والالفاظ بالموجات فوق الصوتية من القوارض بدأت في الظهور بوصفها نموذجا قيما للتحقيق في ركائز العصبي للسلوك. ^5-8 كلا القوارض والإنسان الالفاظ تحمل قيمة والسيميائي تنتجها بتعديل تدفق الهواء egressive مع انقباض الحنجرة ^{9 ، 10} وهكذا ، الالفاظ القوارض قد تكون نموذجا مفيدا لدراسة العجز صوت في سياق حسي. مزيد من نماذج الفئران تسمح لنا لدراسة الأسس العصبية للانتعاش من عجز في التدريب مع المستهدفين.

لأننا نستخدم نموذج PD الطويلة ايفانز الفئران (نهر تشارلز المختبرات الدولية ، وشركة) ، وتحريض من قبل باركنسونية التسريب من جانب واحد من 7 ميكروغرام من hydroxydopamine - 6 (6 - OHDA) في حزمة الدماغ المقدم الإنسية الذي يؤدي إلى تدهور شديد معتدلة من قبل المشبكي عصبونات الجسم المخطط (لمزيد من التفاصيل انظر Ciucci ، 2010) ^{11 ، 12} لنموذجنا الشيخوخة نستخدم 344/Brown فيشر النرويج F1 (المعهد الوطني للشيخوخة).

الأسلوب الرئيسي لدينا هو انتزاع الالفاظ لفضح الفئران الذكور جنسيا من ذوي الخبرة لإناث الفئران عن طريق الاتصال الجنسي تقبلا. عندما يصبح الذكر في الأنثى المهتمة ، تتم إزالة الإناث والذكور لا يزال نطق. التي يمكن زيادة الالفاظ المعقدة مجزية مع الطعام أو الماء ، فإن كلا من عدد من الالفاظ المعقدة ومعدل من الالفاظ (الشكل 1).

ميكروفون بالموجات فوق الصوتية التي شنت فوق قفص المنزل الذكر يسجل الالفاظ. يبدأ التسجيل بعد إزالة الفئران الإناث يدعو لعزل الذكور. يمكن الاطلاع على الالفاظ في الوقت الحقيقي للتدريب أو تسجيلها وتحليلها حاليا. من خلال تسجيل وتحليل سمعيا الالفاظ قبل وبعد التدريب صخبا ، يمكن تقييم الآثار المترتبة على المرض واستعادة وظيفة طبيعية مع التدريب. هذا النموذج يسمح لنا أيضا أن تتصل لوحظ السلوكية (الصوتية) التحسينات إلى تغييرات في الدماغ والجهاز العصبي العضلي.

Protocol

1. قبل / بعد التدريب تسجيلات

1. تبدأ رصد بالموجات فوق الصوتية مع مسجل Avisoft باستخدام التكوين هو مبين في الشكل 2.
2. يمكن رصده بالموجات فوق الصوتية الالفاظ إما بصريا من خلال مشاهدة الطيفية في الوقت الحقيقي ، أو سميع مع سماعات موصول بالموجات فوق الصوتية واجهة تسجيل.
3. مكان تقبلا جنسيا (في شبق) الفئران الإناث في قفص المنزل من الفئران الذكور الموضوع. وتشمل أعراض للشبق ، قعس والأذن التلوي والاندفاع السريع. الإناث في الحصول على المزيد من شبق الالفاظ من الذكور أكثر من الإناث عن طريق الاتصال الجنسي غير متقبلة.
4. بعد الذكر قد أبدت اهتماما في الأنثى (على سبيل المثال ، استنشاق ، ومطاردة ، و / أو التركيب) ، وإزالة الأنثى وتسجيل الالفاظ الذكر لمدة 1-2 دقائق.
5. إذا كان الرجال لا نطق على الفور ، والعودة لفترة وجيزة من الفئران الإناث على الذكور في قفص المنزل لتحفيز النطق.

2. الصوتية التدريب

1. تبدأ رصد بالموجات فوق الصوتية مع مسجل Avisoft باستخدام نفس التكوين هو مبين في الشكل 2.
2. وضع الفئران الذكور في قفص منزله تحت الميكروفون.
3. وضع الفئران الإناث في قفص المنزل الذكر. كما ذكر سابقا ، يجب أن يكون في الفئران الإناث شبق لتعظيم استجابة النطق من الذكور.
4. حالما يظهر اهتمام الذكور الإناث في إزالة الإناث.
5. مباشرة بعد النطق الذكور تنتج الهدف ، ومكافأة في وقت واحد بنقرة والقلم وعرضا موجزا لزجاجة المياه أو معالجة المواد الغذائية. في البداية ، أي مكافأة 50 كيلوهرتز تردد التضمين (الشكل 5B) المكالمة. كما تقدم التدريب فقط سلاسل معقدة على نحو متزايد من المكالمات ، مثل سلاسل من 5 إلى 10 مكالمات في تتابع سريع ، وتتعزز.
6. تستمر الدورة التدريبية حتى يكون لديك 30 نظرا تعزيزات. هذا عادة ما يستغرق ما بين 5 -- 10 دقائق.

3. التحضير لتحليل صوتي

1. دائما أرشفة ملفات الصوت الأصلي وإجراء تعديلات والقياسات على نسخة العمل ، كما يتطلب التحليل تصفية ومحو الضوضاء من كل ملف.
2. باستخدام وضع دفعة من Avisoft SASLab برو ، تمر العالية تصفية كافة الملفات الصوتية ليتم تحليلها في 25 كيلوهرتز لإزالة الضوضاء غير المرغوب فيها دون الالفاظ بالموجات فوق الصوتية.
3. من اجل استخدام ميزة الكشف التلقائي برو SASLab ، لا بد أولا من عتبة الضوضاء يتم تحديدها. للقيام بذلك ، فتح ملف الصوت وخلق الطيفية باستخدام الإعدادات هو مبين في الشكل 3.
4. ينبغي أن التلقائية عرض قياسات تكون المعلمة الإعداد وفقا للإعدادات هو مبين في الشكل 4.
5. العثور على منطقة الطيفية التي لا توجد فيها المكالمات أو ضجيج ، وهذا هو الضوضاء في الخلفية.
6. استخدام "تلقائي (عتبة واحدة)" الخيار ، تعيين عتبة الباب في فصل عنصر التلقائية مربع الحوار القياسات معلمة الإعداد للتو فوق ضجيج الخلفية عن طريق تعديل خط أسود في إطار السلطة الطيف فوق الطيفية. في الشكل 4 ، تم تعيين العتبة إلى -55 ديسيبل.
7. في الجزء السفلي من مربع الحوار ، تعيين "اذا رفض السعة القصوى أقل من" قيمة إلى 1 ديسيبل تحت عتبة العثور عليها في الخطوة السابقة. وينبغي الآن أن هاتين القيمتين استخدامها لكافة ملفات الصوت تحليلها ، على افتراض تسجيل كافة الإعدادات هي نفسها.

4. تحديد النطق

1. لتسمية باستخدام الالفاظ عتبة التلقائي المبينة أعلاه ، أولا إنشاء الطيفية مع الإعدادات أعلاه.
2. محو يدويا أي ضوضاء التي تلبي المعايير التالية : تم 1) على هويته خطأ على أنه النطق ، 2) يؤثر على تمييز من بداية و / أو نهاية النطق ، وكان / أو 3) التي تم تحديدها بشكل خاطئ أو باعتبارها أعلى أدنى تردد في النطق (المشار إليها بواسطة الخطوط الحمراء العلوية والسفلية ، على التوالي). بدلا من ذلك ، يمكن ضبط أوقات البدء / التوقف من التسميات النطق يدويا بعد إنشاء تسميات دائمة في خطوة 4.5 أدناه. الضوضاء تؤثر على قياسات الترددات العالية والمنخفضة ، ومع ذلك ، يجب أن تمحى يدويا.
3. في بعض الحالات فإن النطق لن يكون قادرا على أن يفصل من الضوضاء المحيطة ، مثل الصوت من الفراش أثناء الحركة. في هذه الحالات ، لا يمكن أن يتم تحليلها بدقة الكلمة ، وينبغي أن تمحى.
4. مرة واحدة وقد تم التعرف على جميع الالفاظ ، تمحو نهائيا المقاطع المحذوفة من الطيفية من ملف الصوت عن طريق اختيار "إزالة المقاطع الطيفية تمحى من الموجي..." من القائمة المنسدلة أدوات. إذا لم يتم تنفيذ هذا الأمر قبل أن يتم إغلاق الطيفية ، ستفقد كل عمل محو.
5. إنشاء بطاقات دائمة في ملف الصوت بالنقر على 'تحرير' زر في المقطع العنصر الفاصل في إطار الإعداد التلقائية معلمة القياسات.
6. البصر والنطق سميع مراجعة كل تسمية لتحديد فئتها : بسيطة ، وتواتر التضمين (FM) ، أو التوافقية. حمارIGN التسمية المناسبة باستخدام محددة مسبقا وحدات النص. وترد أمثلة على كل فئة النطق في الشكل 5.
7. إغلاق الطيفية ، حفظ ملف الصوت ، ومتابعة ملف الصوت القادم ليتم تحليلها.

5. القياسات الصوتية

1. بعد أن تم التعرف على الالفاظ في كافة الملفات الصوتية ، استخدم أداة معالجة الدفعي (أدوات : تجهيز الدفعات) لقياس تلقائيا المعلمات من الملفات الصوتية جميع.
2. في مربع الحوار تجهيز الدفعات ، حدد "القياسات معلمة تلقائي" من القائمة المنسدلة.
3. حدد "معالجة كافة الملفات في المجلد المحدد" مربع ثم انقر فوق "مجلد" الزر وحدد المجلد حيث يتم حفظ ملفات الصوت.
4. انقر على زر "ابدأ" ، وسيتم تحليل كل ملف تلقائيا وفقا للإعدادات المستخدم الأخير في قياس معلمة تلقائي مربع حوار الإعداد.
5. سيتم حفظ القياسات في ملف نصي التي يمكن تعريفها باستخدام معلمات DDE الأمر / تسجيل إعداد ملف. ويمكن بعد ذلك هذا الملف النص يتم استيرادها إلى برنامج للتحليل الإحصائي.

6. ممثل النتائج :

تتأثر بالموجات فوق الصوتية من الالفاظ الفئران عن طريق التغيرات الفسيولوجية المرتبطة بالشيخوخة و 6 - OHDA نماذج مرض باركنسون ¹³ نموذجيا ، فإننا نرى انخفاضا في نوعية الالفاظ بالموجات فوق الصوتية التي تتميز الحد من كمية المعلمات الصوتية التالية : عرض النطاق الترددي ، وتواتر الذروة ، والمدة ، وكثافة. الشكل 6 يبين الالفاظ تردد التضمين من الفئران في النموذج PD في ثلاث نقاط زمنية مختلفة : خط الأساس ، وبعد تحريض PD ، وبعد تدريب النطق. في حالة المشتريات ، والدعوة يظهر انخفاضا في وعرض النطاق الترددي ومدة كثافة. بالإضافة إلى ذلك ، أصبحت تضمين التردد غير النظامية.

بالإضافة إلى تدهور معايير محددة الصوتية ، نلاحظ أيضا تعقيد أقل عموما في أنواع من الالفاظ التي تنتج في الفئران الذين تتراوح أعمارهم بين والشلل الرعاش. على سبيل المثال ، بعد تحريض PD فأر تنتج أكبر عدد من الاتصالات والمكالمات بسيطة أقل تردد التضمين. بعد تدريب النطق ، معلمات الصوتية كثيرة ، مثل مدة وكثافة ، ومستويات خط الأساس والنهج يزيد عدد المكالمات المعقدة (الشكل 6). الفئران الذين تتراوح أعمارهم بين تدهور واضح مماثل من المعلمات الصوتية في الالفاظ التي بالموجات فوق الصوتية. نحن نحقق حاليا من آثار التدريب صخبا في الفئران الذين تتراوح أعمارهم.

الشكل 1. عدد من الالفاظ في الدورة (هدف الحد من جميع الفئران في كل أسبوع) ، ومعدل النطق (خطأ يعني ومستوى معروضة) سواء عبر زيادة فترة التدريب لمدة 6 أسابيع في مجموعة من الشباب على حد سواء (9 مو) وعمره (32 مو) فيشر 344/Brown النرويج الفئران F1.

الشكل 2 الالفاظ ممثل كل من الفئات الثلاث من الالفاظ كيلوهرتز 50 ؛ (أ) بسيطة ، (B) التردد التضمين ، والتوافقية (C).

الشكل 3. الممثل التردد التضمين الالفاظ من فأر واحد في (أ) خط الأساس ، (B) آخر التعريفي - PD ، و (ج) التدريب بعد النطق.

Discussion

الالفاظ بالموجات فوق الصوتية في الفئران ويبدو أن تكون عرضة لعمليات الشيخوخة والمرض ، مثل مرض باركنسون. هذه الالفاظ بالموجات فوق الصوتية يوفر النموذج السلوكي وظيفة الصوتية ، بما في ذلك العجز التي تصاحب التغيرات الفسيولوجية بسبب المرض والشيخوخة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم قياسها بسهولة التغييرات الصوتية في الالفاظ بالموجات فوق الصوتية وكميا. كذلك ، يمكن تعديل الالفاظ بالموجات فوق الصوتية من خلال التدخلات السلوكية. لذلك ، الموجات فوق الصوتية الالفاظ الفئران تقدم نموذجا مفيدا لدراسة تأثير المرض ، والشيخوخة ، والتدخلات العلاجية على حد سواء السلوك والآليات العصبية الكامنة.

أسلوبنا في التدريب صخبا يستخدم التحفيز مكيفة (نقرة) المقترنة التعزيز الإيجابي (مكافأة معالجة المياه أو الطعام). يستخدم فوق تليها مكافأة لتعزيز الالفاظ من التعقيد المتزايد. نحدد الالفاظ معقدة مثل تلك التي تحتوي على "زغردة" (تردد التضمين) العنصر (الشكل 5B) مقابل تلك التي هي "مسطح" والحفاظ على وتيرة واحدة (الشكل 5A). يتم تعريف هذا العنصر تردد بسهولة عن طريق التضمين مظهره الجيبية. في حين أن 50 كيلوهرتز الالفاظ قد يكون كليا الجيبية (الشكل 5B) ، فإنه من الشائع أن تواجه أكثر تعقيدا 50 كيلوهرتز الالفاظ التي تتكون جزئيا من هذا العنصر تردد التضمين ، وكذلك إما القفزات الكبيرة في وتيرة أو مكون قصيرة مسطحة. قد تكون هذه الالفاظ أكثر تعقيدا وفترات راحة قصيرة من أقل من 10 مللي ثانية بين المكونات ولكن يعتبر النطق واحد. على الرغم من مزيد من التفصيل الفرعي تصنيف هذه الالفاظ غير ممكن حاليا ، ¹⁴ نصنف كل الالفاظ 50 كيلوهرتز التي تحتوي على عنصر تردد التضمين معقدة لتقليل الحاجة للتصنيف موضوعي الانترنت وتقليل التقلبات التعزيز. في المختبر الخاص من المهم أن تختار كيف يتم تصنيف البيانات وتحليلها وفقا لتصميم الدراسة أن من الملائم لغرض الدراسة.

هناك العديد من العوامل في الاعتبار عند استخدام هذا البروتوكول. بادئ ذي بدء ، على الرغم من التجانس والاتساق الوراثية الإجرائية والفئران لديهم رد فعل متغير للتدريب. نطق بعض الفئران بطبيعة الحال أكثر من غيرها ، ⁵ أو بدافع من التعرض لمزيد من الإناث من قبل مكافأة طعام أو ماء. طريقة واحدة ونحن لهذا الاعتبار هو التغير من خلال دراسة تغيير في معالم الصوتية من الالفاظ الأساس الفئران الفردية لآفة المتعلقة بالوظائف والالفاظ في مرحلة ما بعد التدريب. على الرغم من عدم مناقشته في هذا البروتوكول ، لدينا أيضا المقايسات السلوكية لتحديد الفائدة في الأنثى ، مثل الكمون في التصاعد. بالإضافة إلى ذلك ، اعتمادا على السن ومستوى النشاط الفردي من الفئران ، قد تكون هناك حاجة إلى أعلى السلك على قفص المنزل خلال التدريب لمنعه من الهرب. على الرغم من تقلب الفردية ، وقد استخدمنا بنجاح هذا البروتوكول على مجموعة متنوعة من السلالات والأعمار لتحسين الالفاظ الأساس النسبي لكل فأر الفرد.

الفئران حساسة للتغيرات قد تبدو صغيرة في البيئة ، مثل الروائح ، ودرجة الحرارة ، والأفراد. وينبغي بذل جهد لتجنب رائحة منتجات العناية الشخصية ، مثل المستحضرات ، ومنتجات الشعر ، والعطور. قبل محاولة التدريب ، ويجب على الفرد أن تكون مريحة والتعامل معها التفاعل مع الفئران. وعلاوة على ذلك ، يجوز لأي تضارب في عدد الأفراد أو البيئة تؤثر في الاستجابة للفئران النطق.

لأن الفئران هي ليلى ، ينبغي أن تظل في دائرة الضوء انعكس على السماح للتدريب التي ستجري خلال الجزء المظلم من دورتهن عندما يكونون أكثر نشاطا. نحن لدينا تضيء الغرفة التدريب مع أضواء حمراء. بالإضافة إلى ذلك ، إذا تم استخدام المياه مكافأة أثناء التدريب ، وينبغي أن الفئران قد تقييد الحصول على المياه. الفئران لدينا هي مقيدة المياه لمدة 21 ساعة قبل موعد الدورة التدريبية. تم تحديد ثلاث ساعات من التعرض للمياه التي لدينا رعاية الحيوان المؤسسية واستخدام اللجنة لتكون أقل تقييدا ​​الفترة الزمنية التي يسمح للمياه أن تكون مفيدة كتعزيز في دراساتنا السلوكية دون تقديم تنازلات كبيرة للصحة الحيوانية أو الرفاه. تعطى الفئران الحصول على المياه في أوقات عشوائية (10 دقيقة الى 30 دقيقة) بعد التدريب وبعد ذلك وحرية الوصول إلى المياه لمدة ثلاث ساعات خلال الجزء المظلم من دورتهن الخفيفة. ينبغي تفتيشها الجرذان في كل يوم بحثا عن علامات على الجفاف وزنه كل يوم أخرى لضمان عدم وجود نقص ملحوظ في الوزن (أكثر من 10 ٪). والتقييد الغذائي ليس من الضروري في حالة استخدام علاج الغذائي كمكافأة. يعامل محددة للفئران متاحة تجاريا ، ولكن علينا العثور على قطعة صغيرة من الحبوب السكرية ليكون مكافأة فعالة.

كما ذكر أعلاه ، إناث الفئران في شبق استثارة رد فعل النطق أعلى من الذكور من غير الإناث جنسيا تقبلا. من خلال الحفاظ على عدد كبير من الإناث في المستعمرة ، وهناك احتمال كبير أن فيوسوف تكون واحدة على الأقل في شبق النساء في أي يوم معين. ومع ذلك ، يمكن أيضا أن يتسبب شبق عقاقيري في إناث الفئران عن طريق حقن تحت الجلد 10 ميكروغرام من استراديول - β ساعة في 0.1 سم السمسم النفط قبل 48 العقيمة للتدريب يليها 500 ميكروغرام من هرمون البروجسترون في 0.1 سم زيت السمسم معقمة قبل 4 ساعات التدريب. بالإضافة إلى ذلك ، لا بد من الفئران الذكور التي السذاجة أن إناث الفئران عن طريق الاتصال الجنسي من ذوي الخبرة السابقة للتدريب الصوتية. ويتم تحقيق هذا عن طريق وضع الفئران الإناث التي يتم اظهار علامات التقبل الجنسي (الإندفاع ، قعس والأذن التلوي) في قفص المنزل الذكر حتى يتصاعد من الذكور وأنزل. قد لا تحميل الذكور خلال الدورات القليلة الأولى ، ويمكن إزالته بعد الأنثى الذكر لا تبدي اهتماما في الأنثى التي استنشاق و / أو مطاردة النساء حول القفص. ويتم ذلك عن طريق الاتصال الجنسي التي تعاني من مرة في اليوم لمدة أسبوعين. هذه الفترة الزمنية كما يوفر فرصة للفئران في روض للاختبارات (ق) وغرفة تسجيل.

واحد على سبيل الحصر ، وهذه الطريقة في تحديد ذاتية من نوع النطق. بالإضافة إلى ذلك ، هذا العامل يحد من سرعة جمع البيانات ، كما يجب أن تكون كل مكالمة فحص مستقل وتصنيفها يدويا. تتعلق هذه هي أهمية وجود المقيمون من ذوي الخبرة الذين تم تدريبهم باستمرار في تحديد النطق. وينبغي تقييم كل من الموثوقية والأقاليمية التصنيفات داخل المختبر الخاص بك.

باختصار ، يتم استخدام الالفاظ بالموجات فوق الصوتية في القوارض في نماذج مختلفة كثيرة لدراسة الدماغ والسلوك والعلاقات ، بما في ذلك الدول العاطفي ، والثواب والإدمان ، والحالات المرضية ، مثل مرض التوحد. ^6،14-16 هذا الأسلوب الرواية هو وسيلة لدراسة الآليات الكامنة وراء استهداف تدريب الصوتية لعلاج العجز صوت في الشيخوخة ومرض باركنسون. هذا الأسلوب لديه القدرة على أن تطبق على نماذج من الأمراض الأخرى التي تؤثر على الاتصالات والصوت.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
اسم	شركة	فهرس العدد
الموجات فوق الصوتية مكثف ميكروفون CM16/CMPA	علم الصوتيات الحيوية Avisoft	40011
UltraSoundGate 116Hb	علم الصوتيات الحيوية Avisoft	41161
Avisoft - RECORDER	علم الصوتيات الحيوية Avisoft	10201
Avisoft - SASLab برو	علم الصوتيات الحيوية Avisoft	10101