تم دعم هذا العمل من قبل مشروع هاكوبي بجامعة كيوتو ، ومنحة المعونة للبحوث الصعبة (الرائدة) (رقم 22K18644) ، ومنحة المعونة للبحث العلمي (C) (رقم 22K12745) ، ومنحة المعونة للبحث العلمي (B) (رقم 21H02851) ، ومنحة المعونة للبحث العلمي (A) (رقم 19H01039). نود أن نشكر Editage (www.editage.jp) على تحرير اللغة الإنجليزية.

تمت الموافقة على جميع التجارب من قبل لجنة التجارب على في EHUB (رقم 2022-003 ، 2023-104) وأجريت وفقا لدليل رعاية واستخدام الرئيسيات المختبرية التي نشرتها EHUB. تم استخدام تسعة شائعة (Callithrix jacchus ، ستة ذكور وثلاث إناث ، 2-12 سنة ، وزنها 330-490 جم) للتجربة.
1.
<ol><li>قم بإيواء المرموسيت في أقفاص مفردة مجهزة بصناديق عش ، وعلياء خشبية ، وأجهزة تخصيب أخرى.</li>
	<li>حافظ على الغرف تحت دورة 12 ساعة من الضوء والظلام ، مع الحفاظ على درجة الحرارة والرطوبة عند 28 ± 2 درجة مئوية و 40 ± 20٪ على التوالي.</li>
	<li>إطعام 14 غرام من كريات العالم الجديد مرتين في اليوم ، مع استكمال الطعام مثل الصمغ العربي وديدان الوجبة. توفير المياه الإعلانية.</li>
	<li>قم بإجراء جميع التجارب في صندوق مخفف للصوت في غرفة تجريبية.</li>
</ol>2. المعدات (الشكل 1 ب وجدول المواد)
<ol><li>استخدم أقطاب كهربائية فضية 4 مم. يمنع طلاء AgCl الموجود على سطح القطب الاستقطاب ويضمن التسجيل المستقر.</li>
	<li>استخدم مكبر للصوت لتسجيل إشارات EEG. مرشح تمرير النطاق (0.016-250 هرتز) وأخذ عينات من البيانات عند 1000 هرتز.</li>
	<li>قم بتوصيل صندوق إدخال قطب كهربائي مكون من 64 قناة بمكبر الصوت ، وضعه أمام الهدف.</li>
	<li>ضع السماعة على بعد 30 سم من رأس المرموسيت وتحكم في مستوى الصوت عند 65-75 ديسيبل ، كما تم قياسه في موضع الأذن. قم بتوصيل المحفزات السمعية عبر هذا السماعة.</li>
	<li>ضع الكاميرا أمام الهدف لمراقبة حالته أثناء تسجيل EEG.</li>
	<li>كرسي الرئيسيات مصنوع من ألواح الأكريليك وأعمدة الراتنج الاصطناعية. بالنسبة للتجارب ، اطلب من الباحث حمل أثناء جلوسها على صفيحة القدم. في هذه المرحلة ، أدخل قطعة عنق وثبتها على لوحة الرقبة ، وقم بإدخال قطعة الخصر وتثبيتها على لوحة الخصر. تأكد من أن كامل جسم كل مارموسيت مؤمن بشكل فضفاض.</li>
</ol>3. التخدير
<ol><li>تخدير بالحقن العضلي للفاكسالون (6-8 ملغم/كغم) والأتروبين (0.05 ملغم/كغم). يسمح هذا البروتوكول بالحفاظ على التخدير لمدة 20 دقيقة تقريبا. تطبيق جرعات إضافية من الفاكسالون لإطالة مدة التخدير إذا كان الإجراء أطول. يجب أيضا تطبيق العوامل المضادة للقىء (Maropitant 1 ملغ/كغ، الحقن تحت الجلد) مسبقا لمواجهة الغثيان، وهو أحد الآثار الجانبية لعقار ألفاكسالون. ملاحظة: يجب أن يكون Marmosets تحت التخدير عن طريق الحقن أو الاستنشاق أثناء الإجراءات ويجب السماح له بالتعافي فورا بعد حلاقة الشعر.</li>
	<li>راقب العناصر الحيوية باستخدام مقياس التأكسج النبضي وقم بتطبيق خليط الأكسجين والهواء (O2 0.5 لتر / دقيقة ، الهواء 0.5 لتر / دقيقة) إذا لزم الأمر.</li>
	<li>حافظ على درجة حرارة الغرفة فوق 27 درجة مئوية ، ولف قطعة قماش دافئة حول جسم المرموسيت لمنع انخفاض حرارة الجسم.</li>
</ol>4. إزالة الشعر
<ol><li>حلق الرأس بالكامل (بما في ذلك خلف الأذن) باستخدام ماكينة حلاقة كهربائية.</li>
	<li>ضعي كريم إزالة الشعر على البشرة الحساسة. امسح الكريم بشاش مبلل بعد 5 دقائق.</li>
</ol>5. إعداد قناع
<ol><li>قم بمعالجة قناع لدن بالحرارة مسبقا ليناسب حجم كرسي. على وجه التحديد ، قم بحفر جزء الظهر الذي يبرز من الطول الرأسي للكرسي بأربعة ثقوب لولبية بحيث يمكن تثبيته على لوحة عنق الكرسي. ملاحظة: أقنعة اللدائن الحرارية آمنة ويمكن استخدامها لشل حركة الرأس أثناء العلاج الإشعاعي لدى المرضى. استخدمنا قناعا صغيرا مصمما للأطفال وقطعناه ليناسب حجم المرموسيت. يلين هذا القناع عند وضعه في ماء دافئ عند 75 درجة مئوية ويتصلب مع انخفاض درجة الحرارة عند إزالته من الماء.</li>
	<li>للتجارب ، ضع على كرسي الرئيسيات. دعم المخدر باستخدام لوحات الرقبة والخصر وتأمين وهذه اللوحات على الكرسي.</li>
	<li>قم بتسخين القناع بالماء الساخن ثم قم بتشكيله ليناسب رأس المرموسيت. بعد إزالة القناع من الماء الدافئ ، انتظر حتى تنخفض درجة الحرارة (تقريبا في نطاق 50 درجة مئوية) لمنع الحروق ، ثم ضعه على رأس الشخص لتشكيل القناع.</li>
	<li>بعد التبريد والتصلب ، افصل القناع عن واقطع الجزء العلوي من أجزاء الرأس والأذن من القناع لفضح المنطقة لإعداد القطب. ملاحظة: بمجرد صنع هذا القناع ، يمكن استخدامه على أفراد آخرين.</li>
</ol>6. تكييف الكرسي والقناع (30 دقيقة / يوم لمدة 3 أيام)
<ol><li>تعويد على الكرسي في ظل ظروف مستيقظة عن طريق وضعه على كرسي ومكافأته لمدة 30 دقيقة تقريبا. كرر هذا الإجراء لمدة 3 أيام.</li>
	<li>تعويد على تثبيت الرأس باستخدام القناع لمدة 2 أيام. ملاحظة: تم تخصيص عملية التكيف هذه وفقا لحالة الفرد. بعد التكيف ، قد تقاوم مؤقتا أثناء وضع الالتقاط وقناع الرأس ، ولكن بمجرد جلوسها على الكرسي وتثبيت رأسها ، تصبح هادئة.</li>
	<li>أثناء تكيف الكرسي ، قم بتقييم المعلمات السلوكية التالية: أ) انبعاث أصوات قلقة أو مزعجة ، ب) رفض المكافأة المقدمة ، و ج) حركات عنيفة. إذا لوحظ أي من هذه السلوكيات ، فقم بإنهاء الجلسة لذلك اليوم ، مما يسمح للمارموسيت بالتكيف تدريجيا مع البيئة التجريبية.</li>
</ol>7. تسجيل EEG (2 ساعة / يوم)
<ol><li>إعداد الموضوع<ol><li>قم بتوصيل قفص نقل بنافذة صغيرة من قفص المنزل وانقل المرموسيت من قفص المنزل إلى قفص النقل ، عادة بمفرده. قم بتغطية قفص الحمل بقطعة قماش ونقله إلى الغرفة التجريبية.</li>
		<li>تثبيت الرأس<ol><li>التقاط marmoset باستخدام قفازات واقية ووضعها في كرسي خاص.</li>
			<li>ضع القناع المحضر على رأس المرموسيت. مرر جسم المسمار المتصل بالكرسي من خلال الفتحة الموجودة في القناع وقم بإصلاحه باستخدام مسامير الإبهام.</li>
			<li>ثبت الرأس والقناع برفق باستخدام شريط أسفل الصدر مباشرة. ملاحظة: لم يكن رأس الشخص بحاجة إلى أن يكون ثابتا تماما طالما لم تتم إزالة الأقطاب الكهربائية عن طريق الحركة. لذلك ، استخدمنا نفس القناع في جميع المواد.</li>
		</ol></li>
		<li>تعريف موقع الأقطاب الكهربائية<ol><li>استخدم nasion و inion وشحمة الأذن كمعالم تشريحية لتحديد موقع الأقطاب الكهربائية وفقا للطريقة الدولية 10-2032،33،34،35،36،37. قم بقياس المسافة بين nasion و inion في خط المنتصف باستخدام شريط قياس. حدد موقع Cz في منتصف المسافة. ضع الأقطاب الكهربائية الأخرى (Fz أو Pz أو Oz أو F3 أو F4) مع 20٪ من طول النيون النيون كتباعد بين القطب. ضع علامة على مواضع القطب على فروة الرأس باستخدام جهاز تصوير الجلد القائم على الزيت.</li>
		</ol></li>
		<li>إعداد الجلد<ol><li>افركي المنطقة المحددة بقطعة قطن رقيقة مغموسة في الكحول المحمر لإزالة الأوساخ والزهم من فروة الرأس.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>إعدادات القطب ملاحظة: قم بتنفيذ الخطوات من 7.2.1 إلى 7.2.3 في جميع مواضع الأقطاب الكهربائية لوضع الأقطاب الكهربائية في Fz و Cz و C3 و C4 و Pz و A1 و A2 و F3 (أو F4).<ol><li>باستخدام قاطع الأنبوب ، قم بقطع قطعة من أنابيب السيليكون بقطر داخلي 4 مم وقطر خارجي 7 مم بطول 20 مم تقريبا.</li>
		<li>ضع مادة لاصقة على حواف الأنبوب المقطوع وألصقها بفروة الرأس.</li>
		<li>املأ الجزء الداخلي من الأنبوب بجل EEG باستخدام حقنة وإبرة حقنة غير مدببة.</li>
		<li>قم بتوصيل القطب المرجعي ب Pz والأقطاب الكهربائية الأرضية ب F3 أو F4 (الشكل 1C).</li>
		<li>أدخل أقطاب كهربائية في الأنبوب وقم بتوصيل كابل القطب بصندوق الإدخال.</li>
		<li>قم بتشغيل تطبيق تسجيلات EEG لقياس مقاومة القطب ، وضبط المعلمات للتأكد من أن جميع الأقطاب الكهربائية أقل من 5 كيلو أوم.</li>
		<li>قم بتجميع كابلات القطب لتقليل الضوضاء.</li>
	</ol></li>
	<li>أعط مكافآت أثناء إجراء تثبيت الرأس وبين جلسات العمل عن طريق إعطاء 1-3 مل يدويا من المكافأة السائلة (العلكة أو التغذية) باستخدام حقنة.</li>
	<li>حدد الملف المراد حفظه على برنامج تسجيل EEG واضغط على زر بدء التسجيل . قم بتشغيل البرنامج النصي لعرض التحفيز مباشرة بعد بدء تسجيل EEG. اضغط على زر الإيقاف في تسجيل EEG عند اكتمال تنفيذ البرنامج النصي لعرض التحفيز لإنهاء جميع التسجيلات. عند اكتمال التسجيل ، قم بإزالة الأقطاب الكهربائية وقناع الرأس.</li>
	<li>القبض على وإعادتها إلى أقفاص حملها. اترك الأنابيب على فروة الرأس. سقطت جميع الأنابيب بشكل طبيعي في حوالي 1 يوم. ملاحظة: في الفترات المبكرة ، استخدمنا الأسيتون لإذابة الغراء اللاصق وإزالة الأنبوب بعد جلسات التسجيل ؛ ومع ذلك ، كانت هناك حالات إصابة جلدية. لذلك ، أعدنا بعد ذلك إلى أقفاصهم المنزلية دون إزالة الأنبوب. في عشرات التجارب التي أجريناها حتى الآن ، لم تظهر أي اهتمام بالأنابيب التي تمت إزالتها ، ولم يحدث أي ابتلاع عرضي على الإطلاق.</li>
	<li>التحفيز<ol><li>سجل المكالمات الطبيعية البسيطة والمركبة في الغرفة الأسيرة أو التجريبية من marmosets التي لا تستخدم في تسجيلات EEG اللاحقة. قم باستخراج ثلاث مكالمات بسيطة ومركبة خاصة بالأنواع (مكالمات Phee و Tsik-Ek و Tsik-String5 ) من الملفات المسجلة.</li>
		<li>بالإضافة إلى محفزات الاتصال ، قم بإنشاء ضوضاء بيضاء باستخدام وظيفة في برنامج البرمجة واستخدمها كحافز.</li>
		<li>لاتباع هذا البروتوكول ، استخدم ثلاثة ملفات سمعية (16 بت ، 48 كيلو هرتز) لمكالمات marmoset في التجربة. التحكم في المهمة باستخدام برنامج نصي مخصص. ملاحظة: تحتوي كل كتلة على 50 مكالمة لكل محفز ، ليصبح المجموع 200 مكالمة. ستستمر كل كتلة تسجيل حوالي 10 دقائق. يجب على كل مشارك أداء كتلتين. الفاصل الزمني بين المكالمات هو 3 ثوان. من بين ملفات التحفيز الصوتي الأربعة (انظر الملف التكميلي 1) ، كان طول حافز استدعاء Phee حوالي 2 ثانية ، بينما كان طول الثلاثة الأخرى حوالي 1 ثانية. كان هذا لأن مكالمة Phee واحدة لا تزال مكالمة طويلة الأمد (الشكل 1D).</li>
		<li>في كل ملف تحفيز صوتي ، تحتوي القناة اليمنى على مكالمة marmoset أو بيانات الضوضاء ، وتحتوي القناة اليسرى على إشارة الزناد لبداية التحفيز. أرسل إشارة الزناد هذه إلى نظام تسجيل EEG عبر جهاز مزامنة وقم بتسجيلها كوقت للحدث.</li>
	</ol></li>
</ol>8. تحليل البيانات
ملاحظة: تم استخدام الكود الأصلي المكتوب في برنامج البرمجة وصندوق الأدوات لمعالجة بيانات EEG ، كما هو موضح أدناه (الملف التكميلي 2) 37.
<ol><li>تجهيزها<ol><li>إعادة الإشارة إلى مرجع الأذن المرتبط.</li>
		<li>مرشح الترددات العالية عند 2 هرتز.</li>
		<li>الحقبة من 100 مللي ثانية قبل إلى 1000 مللي ثانية بعد بداية التحفيز.</li>
		<li>خط الأساس الصحيح لمتوسط فترة التحفيز 100 مللي ثانية. رفض القطع الأثرية باستخدام معيار ±150 μV.</li>
	</ol></li>
	<li>تخطيط الإمكانات المتعلقة بالحدث (ERP)<ol><li>متوسط جميع بيانات التجربة لكل موضوع.</li>
		<li>احصل على أشكال موجية متوسطة للمجموعة عن طريق حساب متوسط جميع الموضوعات.</li>
		<li>لمقارنة متوسط ERPs بين أنواع المكالمات ومحفزات الضوضاء ، قم بتطبيق تحليل أحادي الاتجاه للتباين (ANOVA) مع المحفزات كعامل بين الموضوعات في استجابة Cz.</li>
		<li>تطبيق تحليل المقارنة المتعددة بعد مخصص مع طريقة توكي.</li>
	</ol></li>
	<li>تخطيط الاضطراب الطيفي المرتبط بالحدث (ERSP)<ol><li>احسب ERSP لتصور متوسط التغير المرتبط بالحدث في القدرة الطيفية بمرور الوقت في نطاق تردد واسع باستخدام المعادلة (1). Fk (f,t) هو التقدير الطيفي للتجربة k عند التردد f والوقت t: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/66869/66869eq01.jpg" style="margin: auto;">(1)</li>
		<li>تطبيق تحلل التردد الزمني على الأنشطة باستخدام تحويلات المويجات الجيبية ، مع ثلاث دورات من الطول عند أدنى تردد (10 هرتز) ، وزيادة خطيا بتردد يصل إلى 32 دورة عند أعلى تردد (120 هرتز).</li>
		<li>حدد الاستجابات الأولية والعابرة في فترة 150 مللي ثانية بعد بداية التحفيز عند 2-30 هرتز ، والاستجابات المستمرة في فترة 800 مللي ثانية من 151 إلى 950 مللي ثانية بعد بداية التحفيز عند 40-100 ساعة.</li>
		<li>لاختبار الاختلافات في الاستجابات الأولية والمستدامة في Fz و Cz بين أعمار الموضوعات وأنواع المكالمات ، قم بإجراء ANOVA ثنائي الاتجاه باستخدام نوع المكالمة كعامل داخل الموضوع والأعمار كعامل بين الموضوع.</li>
	</ol></li>
</ol>

تخطيط كهربية الدماغ غير الباضع للدراسات المقارنة للإدراك الصوتي في Marmosets

ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للكشف عنه.

نقاط يجب ملاحظتها حول التخدير تمت محاولة إعطاء كل من الكيتامين والزيلازين ، وعلى الرغم من أنها مسكنة وبالتالي مناسبة للمهام المؤلمة الطويلة ، تميل المرموسيت إلى تجربة انخفاض في مستويات الأكسجين في الدم دون استنشاق الأكسجين44. باختصار ، ربما يكون alfaxalon هو الأنسب للم...

تستخدم الرئيسيات أصواتا خاصة بالأنواع لنقل معلومات مهمة بيولوجيا ، مثل الحالة العاطفية للمتصل أو نيته في الحفاظ على الروابط الاجتماعية ، أو وجود المفترسة ، أو المواقف الخطرة الأخرى. قد يزودنا التحقيق في الآليات العصبية الكامنة وراء إدراك النطق في الرئيسيات غير البشرية الغنية بالصوت بأدلة مهمة لفهم الأصول التطورية للغة البشرية بشكل أفضل.
marmosets الشائعة هي الرئيسيات الصغيرة الأصلية في أمريكا الجنوبية. في السنوات الأخيرة ، تم استخدام marmosets بشكل متزايد كحيوانات نموذجية ، جنبا إلى جنب مع المكاك ، بسبب إنتاجيتها العالية ، وسهولة استخدامها بسبب صغر حجمها ، وتطوير تقنيات معدلة وراثيا مفيدة1،2،3. بالإضافة إلى فائدتها كنماذج للمرض ، فإن التواصل الصوتي الغني داخل المجموعات هو سمة فريدة أخرى لهذا النوع4،5،6،7. تتبادل Marmosets بشكل روتيني الإشارات الصوتية للتواصل مع خصوصيات غير مرئية في الغابة. من خلال فحص نشاط الدماغ المتضمن في الإدراك الصوتي والإنتاج في marmosets ، يمكننا تحديد كيفية معالجة المعلومات السمعية الخاصة بهم أو المكالمات المحددة في الدماغ وتحديد الدوائر العصبية المعنية. أظهرت الدراسات السابقة نشاطا عصبيا في القشرة السمعية الأولية8،9،10،11،12 والقشرة الأمامية13،14 تشارك في الإنتاج الصوتي في marmosets. علاوة على ذلك ، تم تعديل هذه الاستجابات العصبية المتحمسة والمكبوتة من خلال التفاعلات السمعية الصوتية في القشرة السمعية الأولية 8,10. قدمت هذه الدراسات بيانات مفصلة عن النشاط العصبي على مستوى الخلايا العصبية المفردة باستخدام طرق التسجيل الغازية. وقد درست العديد من الدراسات كذلك النشاط العصبي الذي ينطوي عليه الإنتاج الصوتي marmoset. ومع ذلك ، لا يزال الإدراك الصوتي غير مفهومبشكل جيد 15,16.
أوضحت العديد من دراسات تصوير الدماغ غير الغازية الآليات العصبية للمعالجة الصوتية في marmosets17،18،19. تعد دقتها المكانية العالية ميزة ، ومع ذلك ، فإن إبقاء في حالة اليقظة أثناء المسح يتطلب تقنيات متقدمة. ومع ذلك ، في الآونة الأخيرة ، حدد جعفري وآخرون المناطق الأمامية الصدغية المشاركة في الإدراك الصوتي في marmosets مستيقظا باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) 19. أجريت جميع التجارب تقريبا لتوضيح وظائف الدماغ المشاركة في الإدراك الصوتي والإنتاج لدى البشر باستخدام طرق غير جراحية ، مثل تخطيط كهربية الدماغ لفروة الرأس (EEG) ، وتخطيط الدماغ المغناطيسي (MEG) 20،21 ، و fMRI22،23،24. بحثت العديد من الدراسات التي أجريت على البشر في نشاط الدماغ المتعلق بالإدراك الصوتي باستخدام EEG. ركزت معظم هذه الدراسات على المعلومات العاطفية25،26،27 وبروز الكلمات العاطفية28 ، مع الكشف عن النتائج عن تغييرات في الإمكانات المتعلقة بالحدث أثناء الإدراك الصوتي29. تم إجراء تخطيط كهربية القلب (ECoG) وتسجيلات الخلايا العصبية المفردة باستخدام أقطاب كهربائية مزروعة داخل الجمجمة في البشر فقط في عدد محدود من التجارب على المرضى الذين يخضعون لعلاج جراحة الأعصاب30,31.
يعد المنظور التطوري الذي يقارن البشر بالقرود أمرا مهما عند فهم الآليات العصبية الفريدة الكامنة وراء الإدراك الصوتي والإنتاج الذي تطور لدى البشر. لمقارنة الآليات العصبية المشاركة في إدراك الكلام والنطق في الرئيسيات غير البشرية الغنية صوتيا ، مثل المرموسيت ، مع البشر ، من المهم مقارنة البيانات بين النوعين باستخدام نفس الطريقة. يسمح التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي بتصوير الدماغ بالكامل وله دقة مكانية عالية. لديها ميزة تسجيل النشاط عموديا على الجمجمة أو في المناطق العميقة التي يصعب تسجيلها باستخدام EEG أو MEG. ومع ذلك ، فإن جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي مكلف في التركيب والصيانة ، وهناك العديد من القيود على المنبهات التي يمكن تقديمها بسبب طبيعة الجهاز. وبالمقارنة ، فإن EEG والإمكانات المتعلقة بالأحداث (ERPs) و MEG لها دقة زمنية عالية ، مما يجعلها مفيدة لتحليل المعالجة الصوتية للسلاسل الزمنية. على وجه الخصوص ، يتمتع EEG بمزايا التنقل العالي والقدرة على استخدامه في مجموعة متنوعة من الإعدادات التجريبية ، والتكلفة المنخفضة نسبيا ، ومتطلبات مشغل واحد فقط.
نظرا لأنه تم بالفعل الحصول على كمية كبيرة من بيانات EEG في البشر ، فهناك حاجة إلى طرق قياس EEG باستخدام نماذج غير جراحية للرئيسيات غير البشرية. طورت مجموعتنا البحثية طريقة فريدة لتسجيل EEG غير الباضعة باستخدام الأنابيب32 لقرود المكاك والمرموسيت. هنا ، نبلغ عن العديد من النتائج الجديدة المتعلقة بالمعالجة السمعية في الرئيسيات غير البشرية33،34،35،36،37. لتوصيف نشاط الدماغ استجابة للأصوات الخاصة بالأنواع في marmosets ، قمنا ببناء نظام تجريبي لتسجيل نشاط الدماغ بشكل غير جراحي باستخدام أقطاب كهربائية موضوعة على فروة الرأس. في هذه الدراسة ، وصفنا طريقة قياس EEG ل marmosets.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Alfaxalone</td>
			<td>Meiji Animal Health</td>
			<td>Alfaxan</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amplifier</td>
			<td>Brain Products</td>
			<td>BrainAmp</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Atropine</td>
			<td>Fuso Pharmaceutical Industries</td>
			<td>Atropine Sulfate Injection</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Audio editor</td>
			<td>Adobe</td>
			<td>Adobe Audition</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data processing software</td>
			<td>MathWorks</td>
			<td>MATLAB</td>
			<td>version R2023a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data processing toolbox</td>
			<td>University of California-SanDiego</td>
			<td>EEGLAB</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data processing toolbox</td>
			<td>University of California-Davis</td>
			<td>ERPLAB</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electric shaver</td>
			<td>Panasonic</td>
			<td>ER803PPA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrode</td>
			<td>Unique Medical</td>
			<td>UL-3010</td>
			<td>AgCl coated (custom)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrode gel</td>
			<td>Neurospec AG</td>
			<td>V16 SuperVisc</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrode input box</td>
			<td>Brain Products</td>
			<td>EIB64-DUO</td>
			<td>64ch</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glue</td>
			<td>3M</td>
			<td>Scotch 7005S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hair removering cream</td>
			<td>Kracie</td>
			<td>epilat for sensitive skin</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Bussan Animal Health</td>
			<td>ds isoflurane</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Liquid gum</td>
			<td>San-ei Yakuhin Boeki</td>
			<td>Arabic Call SS</td>
			<td>Gum arabic+water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Liquid nutrition</td>
			<td>Nestl&#233; Health Science Company</td>
			<td>Isocal 1.0 Junior</td>
			<td>Polymeric formula</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Maropitant</td>
			<td>Zoetis&#160;</td>
			<td>Cerenia injectable solution</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Monitor Camera</td>
			<td>Intel</td>
			<td>RealSense LiDAR Camera L515</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Monkey pellets</td>
			<td>Oriental Yeast</td>
			<td>SPS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Primate chair</td>
			<td>Natsume Seisakusho</td>
			<td>Order made</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pulse oximeters</td>
			<td>Covident</td>
			<td>Nellcor</td>
			<td>PM10N</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Skin prepping pasta&#160;</td>
			<td>Mammendorfer Institut f&#252;r Physik und Medizin</td>
			<td>NeuPrep</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Slicon tube</td>
			<td>AsONE</td>
			<td>&#934;4 x 7mm</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Speaker</td>
			<td>Fostex</td>
			<td>PM0.3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Synchronization device</td>
			<td>Brain Vision</td>
			<td>StimTrak</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermoplastic mask</td>
			<td>CIVCO</td>
			<td>MTAPU Type Uniframe Thermoplastic Mask 2.4mm</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

electroencephalography measurements in awake marmosets listening to conspecific vocalizations 

يلعب التواصل الصوتي دورا حاسما في التفاعلات الاجتماعية للقرود ، لا سيما في البقاء والتنظيم الاجتماعي. طور البشر استراتيجية اتصال صوتي فريدة ومتقدمة في شكل لغة. لدراسة تطور اللغة البشرية ، من الضروري التحقيق في الآليات العصبية الكامنة وراء المعالجة الصوتية لدى البشر ، وكذلك لفهم كيفية تطور آليات الدماغ من خلال مقارنتها بتلك الموجودة في الرئيسيات غير البشرية. هنا ، قمنا بتطوير طريقة لقياس تخطيط كهربية الدماغ (EEG) بشكل غير جراحي للرئيسيات غير البشرية المستيقظة. تسمح طريقة التسجيل هذه بإجراء دراسات طويلة الأجل دون الإضرار بالحيوانات ، والأهم من ذلك أنها تسمح لنا بمقارنة بيانات EEG غير البشرية مباشرة مع البيانات البشرية ، مما يوفر نظرة ثاقبة لتطور اللغة البشرية. في الدراسة الحالية ، استخدمنا طريقة تسجيل EEG لفروة الرأس للتحقيق في نشاط الدماغ استجابة للأصوات الخاصة بالأنواع في marmosets. تقدم هذه الدراسة رؤى جديدة باستخدام تخطيط كهربية الدماغ لفروة الرأس لالتقاط التمثيلات العصبية واسعة الانتشار في marmosets أثناء الإدراك الصوتي ، وسد الفجوات في المعرفة الحالية.

Primates use species-specific vocalizations to convey biologically important information, such as the caller&#39;s emotional state or intention to maintain social bonds, the presence of predators, or other dangerous situations. Investigation of the neural mechanisms underlying the perception of vocalization in vocal-rich nonhuman primates may provide us with critical clues to better understand the evolutionary origins of human language.
Common marmosets are small primates native to South America. In recent years, marmosets have been increasingly used as model animals, alongside macaque monkeys, because of their high reproductivity, ease of use owing to their small size, and the development of useful transgenic techniques1,2,3. In addition to their utility as disease models, rich vocal communication within groups is another unique characteristic of this species4,5,6,7. Marmosets routinely exchange vocal signals to communicate with invisible conspecifics in the forest. By examining the brain activity involved in vocal perception and production in marmosets, we can determine how they process the auditory information of their own or conspecific calls in the brain and identify which neural circuits are involved. Previous studies have demonstrated neural activity in the primary auditory cortex8,9,10,11,12 and frontal cortex13,14 involved in vocal production in marmosets. Furthermore, these excited and suppressed neuronal responses were modulated by auditory-vocal interactions in the primary auditory cortex8,10. These studies provided detailed neural activity data at the single-neuron level using invasive recording methods. Numerous studies have further examined the neural activity involved in marmoset vocal production; however, vocal perception remains poorly understood15,16.
Several noninvasive brain imaging studies have elucidated the neural mechanisms of vocal processing in marmosets17,18,19; their high spatial resolution is an advantage, however, keeping animals in the awake state during scanning requires advanced techniques. However, more recently, Jafari et al. identified frontotemporal regions involved in vocal perception in awake marmosets using functional magnetic resonance imaging (fMRI)19. Almost all experiments to elucidate the brain functions involved in vocal perception and production in humans have been conducted using noninvasive methods, such as scalp electroencephalography (EEG), magnetoencephalography (MEG)20,21, and fMRI22,23,24. Numerous studies in humans have investigated brain activity related to vocal perception using EEG. Most of these studies have focused on emotional information25,26,27 and the saliency of emotional words28, with the results revealing changes in event-related potentials during vocal perception29. Electrocorticography (ECoG) and single-neuron recordings using intracranially implanted electrodes in humans have only been conducted in a limited number of experiments in patients undergoing neurosurgical treatment30,31.
An evolutionary perspective comparing humans with monkeys is important when understanding the unique neural mechanisms underlying vocal perception and production that have developed in humans. To directly compare the neural mechanisms involved in speech perception and vocalization in vocal-rich nonhuman primates, such as the marmoset, with humans, it is important to compare data between the two species using the same method. Functional MRI allows whole-brain imaging and has a high spatial resolution. It has the advantage of recording activity perpendicular to the skull or in deep regions that are difficult to record with EEG or MEG. However, the MRI machine is expensive to install and maintain, and there are many restrictions on the stimuli that can be presented due to the nature of the device. In comparison, EEG, event-related potentials (ERPs), and MEG have a high temporal resolution, making them useful for analyzing time-series vocal processing. In particular, EEG has the advantages of high mobility and the ability to be used in a variety of experimental settings, relatively low cost, and the requirement for just a single operator.
Since a large amount of EEG data has already been obtained in humans, EEG measurement methods using non-invasive paradigms are needed for non-human primates. Our research group developed a unique noninvasive EEG recording method using tubes32 for macaques and marmosets. Here, we report several novel findings regarding auditory processing in nonhuman primates33,34,35,36,37. To characterize brain activity in response to species-specific vocalizations in marmosets, we constructed an experimental system to noninvasively record brain activity using electrodes placed on the scalp. In this study, we describe the EEG measurement method for marmosets.

تسليط الضوء على المؤلف: التحقيق في تمثيل المعلومات الصوتية في الرئيسيات الصغيرة وتغييرها بسبب الاضطرابات النفسية باستخدام مخطط كهربية الدماغ غير الباضع

قياسات تخطيط كهربية الدماغ في Marmosets مستيقظا الاستماع إلى أصوات محددة 

We would like to know how vocal information is represented in the brain of small primates which are rich in vocal communications. We would like to illustrate how the representation will be altered by psychiatric disorders such as schizophrenia in the future. We compared non-invasive EEGs across four primate species, and found that the latency of auditory cortex to respond to sounds is longer in humans than in other primates.This would have a significant impact on the perception of complex sounds, such as calls and speech sounds. Few experimental methods allow direct comparison of brain activity obtained from human and animals. We hope to quantify the process of human language evolution by direct comparison, or directly comparing data among various animal species using the non-invasive measurement method.We hope to address this challenge with our protocol.

أولا ، رسمنا متوسط الإمكانات المرتبطة بالحدث (ERPs) لكل محفز سمعي في marmosets (الشكل 2). كانت الإمكانات السمعية المستثارة (AEP) بارزة في حالة الضوضاء ، مما يعكس البداية الواضحة للمنبهات (انظر الشكل 1 د). لمقارنة متوسط ERPs بين أنواع المكالمات ومحفزات الضوضاء ، قمنا...

لدراسة تطور اللغة ، من المهم مقارنة آليات الدماغ لدى البشر مع تلك الموجودة في الرئيسيات غير البشرية. لقد طورنا طريقة لقياس تخطيط كهربية الدماغ (EEG) للحيوانات المستيقظة بشكل غير جراحي. يسمح لنا بمقارنة بيانات EEG مباشرة بين البشر على المدى الطويل دون الإضرار بهم.

Vocal communication plays a crucial role in the social interactions of primates, particularly in survival and social organization. Humans have developed a ...

electroencephalography-measurements-awake-marmosets-listening-to

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Electroencephalography Measurements in Awake Marmosets Listening to Conspecific Vocalizations 

402 Views.  Kyoto University. نود أن نعرف كيف يتم تمثيل المعلومات الصوتية في دماغ الرئيسيات الصغيرة الغنية بالاتصالات الصوتية. نود أن نوضح كيف سيتم تغيير التمثيل بسبب الاضطرابات النفسية مثل الفصام في المستقبل. قارنا EEGs غير الغازية عبر أربعة أنواع من الرئيسيات ، ووجدنا أن زمن انتقال ا...

Video: تسليط الضوء على المؤلف: التحقيق في تمثيل المعلومات الصوتية في الرئيسيات الصغيرة وتغييرها بسبب الاضطرابات النفسية باستخدام مخطط كهربية الدماغ غير الباضع

Vocal communication plays a crucial role in the social interactions of primates, particularly in survival and social organization. Humans have developed a unique and advanced vocal communication strategy in the form of language. To study the evolution of human language, it is necessary to investigate the neural mechanisms underlying vocal processing in humans, as well as to understand how brain mechanisms have evolved by comparing them with those in nonhuman primates. Herein, we developed a method to noninvasively measure the electroencephalography (EEG) of awake nonhuman primates. This recording method allows for long-term studies without harming the animals, and, importantly, allows us to directly compare nonhuman primate EEG data with human data, providing insights into the evolution of human language. In the current study, we used the scalp EEG recording method to investigate brain activity in response to species-specific vocalizations in marmosets. This study provides novel insights by using scalp EEG to capture widespread neural representations in marmosets during vocal perception, filling gaps in existing knowledge.

To study the evolution of language, comparing brain mechanisms in humans with those in nonhuman primates is important. We developed a method to noninvasively measure the electroencephalography (EEG) of awake animals. It allows us to directly compare EEG data between humans and animals for the long term without harming them.

Development and Implementation of Noninvasive EEG Recording Methods for Auditory Processing Studies in Marmosets

After anesthetizing the marmoset, monitor the vitals with a pulse oximeter. If necessary, administer an oxygen air mixture. Maintain the room temperature above 27 degrees Celsius, and wrap a warming cloth around the body of the marmoset to prevent hypothermia.Using an electric shaver, shave the head. Apply hair removal cream for sensitive skin. After five minutes, wipe off the cream with wet gauze.Drill four screw holes into the protruding back portion of the mask to align with the vertical length of the chair. Next place the anesthetized marmoset on the primate chair. Secure the animal on the chair using neck and waist plates.Place the thermoplastic mask plate in hot water to soften it to fit the head of the marmoset. Remove the mask plate from the water and allow it to cool before placing it on the subject's head. After hardening, remove the mask from the marmoset head.Cut out the top of the head and ear parts of the mask to expose the area for the electrode setting. Habituate the marmoset to the chair under awake conditions and reward it for approximately 30 minutes. Connect a 64 channel electrode input box to the amplifier.Arrange the speaker near the amplifier and control the sound level at 65 to 75 decibels to deliver auditory stimuli. Place the camera in front of the subject to monitor their condition during the EEG recording. Then arrange the primate chair in front of the camera.Attach a transfer cage to a small window of the home cage and allow the marmoset to move to the transfer cage. Cover the carrying cage with a cloth and transfer it to the experimental room. Hold the mart using protective gloves and place it on the primate chair.Put the previously prepared mask on the mart's head. Pass the screws attached to the chair through the hole in the mask and fix it using thumb screws. Use the nasion, inion, and ear lobes as anatomical landmarks to determine the location of the electrodes according to the international 10:20 method.Measure the distance between the nasion and inion in the midline with a tape. Define the location of Cz in the middle of the distance. Position the other electrodes with 20%of the inion/nasion length as the electrode spacing.Mark the electrode positions on the scalp using an oil-based dermatograph. Rub the marked area with a thin cotton swab dipped in alcohol to remove dirt and sebum from the scalp. Using a tube cutter, cut a piece of silicon tubing into a length of approximately seven to nine millimeters.Apply adhesive to the edges of the cut tube and adhere it to the scalp. Using a syringe with a non-pointed needle, fill the inside of the tube with EEG gel. Connect the reference electrode to PZ and the ground electrodes to F4 or F3.Insert electrodes into the tube and connect the electrode cable to the input box.Launch the EEG recording application. Adjust the parameters to ensure all electrodes are below five kilo-Ohms and measure the electrode impedance. During head immobilization and between task sessions, administer one to three milliliters of liquid reward using a syringe.Specify the file to be saved on the EEG recording software and press the start recording button. Immediately run the script for stimulus presentation. When the stimulus presentation script execution is completed, press the stop button to end all recordings.Then remove the electrodes and head mask from the marmoset. Capture the animal and place it back in the carrying cage. Record simple and compound calls from marmoset that are not used in subsequent EEG recordings.Extract three species-specific simple and compound calls from the recorded files. Next, create white noise using a function in the programming software and use that as a stimulus. To follow this, use three auditory files of marmoset calls in the experiment.Control the task using a custom script. In each sound stimulus file, the right channel contains the marmoset call or noise data, and the left channel contains the trigger signal for the onset of the stimulus. Send the trigger signal to the EEG system via a synchronization device and record it as event time.The auditory evoked potential was prominent in the noise condition reflecting the clear onset of the stimuli. The time frequency analysis showed that event related spectral power increased at a lower frequency immediately after stimulus onset. The CZ region showed a decrease in gamma range power lasting for one second post stimulus onset in younger subjects.The initial transient responses in the FZ region revealed significant main effects of stimulus, type, and age with no significant interaction. Sustained responses in CZ showed a significant effect of stimulus type, but no effect of age or interaction.