Diese Arbeit wurde von NINDS 5P30NS069250 unterstützt. Wir danken Diala Chehayeb, Jeffrey Simpson, Taylor Rosenbaum, und Christopher Hoover für technische Unterstützung.

Die Umsetzung der Kopfhörer-System besteht aus vier großen Schritten. Abschnitt 1 unten Details der Zusammenbau der Kopfhörer Rahmen, der die Elektronik (Lautsprecher und eine miniaturisierte Mikrofon) beherbergt. Abschnitt 2 beschrieben, wie der Rahmen mit dem Vogel verbunden ist. Abschnitt 3 beschreibt die Montage der Elektronik. Abschnitt 4 erklärt, wie die Elektronik-Sound-Verarbeitung und Sammlung von Daten Hardware und Details ein Verfahren zum Testen, dass das System ordnungsgemäß funktioniert verbunden sind. Ein. Herzustellen Headphone Rahmen <ol><li> Cut Kohlefaser-Komponenten für Querlatte und Ohrhörer. Verwenden Sie das Schneidrad auf einem Dremel Werkzeug, um die folgenden Stücke vorzubereiten: 1 Traverse (3 cm 1 x 3 mm Kohlefaser Leiste) 2 vertikale Streben (1,5 cm 1 x 3 mm Kohlefaser Leiste) 2 Ohrhörer (4 mm 4 mm ID / 6 mm OD Kohlefaser Zylinder) </li><li> Montieren Querlatte. Bohren zwei kleine Löcher 4,5 mm voneinander in der Mitte der Traverse ( <strong&gt; Abbildung 1a, oben) mit einem 1,4 mm Durchmesser bit. Löcher sollten gerade groß genug, um die 0-80 Schraube unterzubringen. Legen Sie zwei 0-80 Schrauben obwohl die Löcher und befestigen Sechskantmuttern. Schneiden Sie zwei 6 mm Streifen Spritzennadel (jeder mit kleinem Durchmesser Nadel funktioniert) und streichen mit einer Zange (Nadel Streifen in rot in Abbildung 1a). Drehen Sie die Latte über, so dass die Muttern liegen an der Spitze. Um Epoxidharz von Verkleben verhindern, dass die Spitze der Schrauben an den Muttern einen Tropfen Mineralöl (grün dargestellt in Abbildung 1a) an der Spitze der jede Schraube. Legen Sie die beiden Nadel Segmenten auf der Sechskantmuttern. Epoxy Sechskantmuttern zueinander und die Nadel Segmente, die sowohl (Abbildung 1a, unten). Nach Epoxid ausgehärtet ist (24 Std.), entfernen Sie die beiden Schrauben. Zwei Schrauben, die 3 cm Länge aus Kohlefaser und einem einzigen Stück, bestehend aus 2 Sechskantmuttern und 2 Nadel Segmente zusammen mit Epoxidharz geklebt: die Crossbar-Einheit sollte in vier Komponenten zu trennen. Montieren Crossbar-Einheit. &lt;/ Li&gt; <li> Fertigen Ringe aus Schaumstoff. Verwenden Sie eine 1/4 in (6,35 mm) Locher, um einen Schaum Zylinder aus einem Schaum Ohrstöpsel geschnitten. Mit einer Schere geschnitten senkrecht zur langen Achse der Schaumstoffzylinder was eine 2 mm (Länge) von 6,35 mm (Durchmesser) Zylinder. Dann nutzen Sie eine 1/8 in (3,175 mm) Locher, schneiden Sie die Mitte des 2 mm Schaumstoff Zylinder, einen Schaum zu bilden Ring (orange dargestellt in Abbildung 1b). </li><li> Montieren Ohrhörer. Epoxidharze verwenden zu kleben Vertikalstreben (1,5 cm Länge der Kohlenstofffaser Streifens) an den 4mm Länge Kohlefaser Zylinder wie in 1b gezeigt, unten. Wenn Epoxid ausgehärtet ist, eine kleine Menge von Epoxid zu kleben der Schaum-Ring bis zum Ende des Zylinders (Abbildung 1b, unten). Der Schaum Ring wird gegen den Kopf des Vogels ruhen. </li></ol> 2. Bringen Kopfhörer Rahmen Bird <ol><li> Bereiten stereotax. Vor der Operation, legen stereotax earbars über Ohrhörer mit den Schaumstoff-Pads nach innen (Abbildung 1c </strong&gt;, oben). </li><li> Bringen Querlatte. Anesthetize den Vogel mit Isofluran und / oder Ketamin plus Midazolam. Die betäubten Vogel sollte geschlossenen Augen und reagiert nicht mehr bis zu den Zehen Prise. Zeigen Vogel in stereotax und einen 5-10 mm Schnitt in der Kopfhaut. Der Schnitt sollte entlang der Mittellinie liegen und sich von einem Punkt 2 mm anterior von der Befestigung der Nackenmuskulatur an der Rückseite des Schädels anterior. Reiben Sie die freiliegenden Schädel mit 70% Ethanol, um den Knochen Oberfläche zu trocknen. Verwenden Sie eine Krokodilklemme Inhaber Latte solcher Ort, die Epoxy-bedeckten Sechskantmuttern Rest auf der Oberseite des Schädels (Abbildung 1c, d). Heben Sie die Latte leicht und kleben Sie die Sechskantmuttern (mit Epoxy oder zahnärztliche Acryl) auf den Schädel, wobei darauf geachtet, dass der Klebstoff nur die Muttern und nicht die Latte selbst berührt. Dies ermöglicht es Ihnen, die Kopfhörer (durch Entfernen der Schrauben) zu entfernen, so dass nur die Muttern fest mit dem Kopf (Abbildung 1d) befestigt. </li><li> Bringen Sie Ohrstöpsel. Slide Ohrhörer along ear Bars bis Schaumstoffpolster anliegen der Kopf des Vogels (Abbildung 1c, oben). Verwenden Krokodilklemmen am Ohr Bars Schaumstoff-Pads fest gegen den Kopf des Vogels (Abbildung 1c, unten), das ist wichtig, um sich eine gute akustische Abdichtung. Drehen Sie Ohrstöpsel, so dass die vertikalen Pfosten der Rückseite der Latte berühren, so dass Platz für die Steckerleiste Buchse (Abbildung 2) vor der Post. Kleber Beiträge zur Latte mit Epoxidharz oder Acryl. </li><li> Recovery. Lassen Sie 24 Stunden für Epoxid / Acryl vollständig zu heilen und Vogel zu erholen. Nach der Bergung zu untersuchen Frames, um sicherzustellen, Schaumstoff-Pads bilden eine Dichtung um Gehörgänge. Wenn Dichtung lose ist, kann Schaumstoffpolster entfernt und durch größere ersetzt werden, um akustische Abdichtung zu verbessern. Entfernen Sie vorsichtig die Schrauben mit einem 0,05 Zoll (1,27 mm) Sechskant-Schraubenschlüssel und entfernen montiert Kopfhörer Rahmen aus der Vogel. </li></ol> 3. Montieren Electronics <ol><li> Fertigen Lautsprecher-Adapter. Machen Lautsprecher-Adapterdurch Einfügen einer Pipettenspitze (ein 5,2 cm langes Spitze mit einem Durchmesser im Bereich von 5 mm bis 1 mm verjüngt) in ein Reststück Kohlefaser Zylinder (den gleichen 4 mm ID / 6 mm OD cyinder Lager wie für die Ohrhörer; Länge des Zylinders Schrott ist nicht wichtig), dann schneiden Pipettenspitze 1 mm über das Ende des Zylinders (Abbildung 2a). Entfernen Zylinder und geschnitten, so dass die Gesamtlänge des Adapters 3 mm beträgt. </li><li> Verbinden Sie die Lautsprecher. Solder 5 cm Länge der isolierten 36 ga. Draht mit den positiven und negativen Anschlüssen der beiden Lautsprecher (grüner und schwarzer Drähte jeweils in 2d, e). Mit einem Ohmmeter sicherstellen, dass weder Terminal in elektrischen Kontakt mit der Sprecher Metallgehäuse. </li><li> Montieren Lautsprecher / Mikrofon-Komponente. Epoxy ein Streifen Klebeband (alle elektrisch isolierendes Band funktioniert) auf der einen Seite von einem Lautsprecher und Epoxy die Kopfhörer-Mikrofon auf der Oberseite des Bandes (Abbildung 2b). Solder das Erdungskabel vom Mikrofon auf die negative terminal am Lautsprecher (Verbindung in schwarz in Fig. 2e gezeigt). </li><li> Epoxy sowohl die Lautsprecher und die Lautsprecher / Mikrofon-Komponente in das breitere Ende der einzelnen Adapter (Abbildung 2c, rechts). Sowohl die Lautsprecher und Mikrofon-Anschluss wird (nur) im Inneren der Pipette passen. Seien Sie sicher, dass Epoxy nicht decken entweder Port. </li><li> Schieben Sie Adapter in die Ohrhörer (Abbildung 2d, rechts). Kleber jeden Adapter die Ohrhörer mit einem kleinen Tropfen aus Epoxidharz. </li><li> Herzustellen Steckerleiste. Schneiden Sie ein Segment der Steckerleiste Sockel, bestehend aus vier Terminals und legen Sie eine Referenzmarke (weißer Punkt in Abbildung 2d) auf einer Ecke des Sockels. Positionieren Sie die Steckerleiste der Nähe eines der vertikalen Pfosten. Solder die Lautsprecher und Mikrofon Kabel an die Stifte in der Konfiguration in Abbildung 2e gezeigt. Mit einem Ohmmeter auf Kurzschluss am Steckerleiste überprüfen und reparieren, falls erforderlich. Epoxy die Steckerleiste an der Kopfhörerbuchse fRame. Wickeln Streifen von elektrischen oder Klebeband um freiliegende Drähte, Drähte und schützen dünne Schicht aus Epoxidharz auf Band endet um entwirren zu verhindern. Das fertige Gewicht der Kopfhörer (inklusive Rahmen und Elektronik) sollte 1,3-1,5 g sein. </li><li> Erstellen Sie eine flexible Leitung durch Löten vier 15 cm Längen von isolierten 36 ga. Draht zu einem Segment der Steckerleiste Kopf, der aus vier Terminals (3a). Platzieren einer Referenzmarkierung (weißer Punkt in Figur 3) an einer Ecke des Headers, um sicherzustellen, dass das in die Buchse in der korrekten Orientierung eingesteckt ist. Braid Drähte und Finish der Leitung von Lötdrähte mit einem Adapter, der in Kommutator (3b) gesteckt wird. </li></ol> 4. Schließen Sie Kopfhörer Electronics Power und Signal Processing Equipment <ol><li> Sammeln, filtern, Pitch Shift, und verstärken akustische Eingabe. Hängen Sie ein omnidirektionales Kondensatormikrofon (&quot;Cage Mic&quot;, Abbildung 4) direkt einBove der Vogel in den Käfig. Preamplify und Tiefpass-Filter dieses Signal (Cutoff bei 10 kHz für finch song) und Eingang in die Harmonizer (oder andere Echtzeit-Sound-Processing-Hardware). Verwenden Sie das Pitch Shifter-Modul auf dem Harmonizer, um eine verschobene akustische Signal zu erzeugen. Amplifizieren dieses Signal und führen es (über den Kommutator und Litze) mit dem positiven Kanal auf den Lautsprecher-Kopfhörer (grün in Fig. 2e). </li><li> Versorgen Sie Telefone mic. Bringen Sie eine 9V-Batterie an der Wand des Vogels Resonanzkörper. Verbinden Sie den Pluspol der Batterie an den V + Kanal (rot in Abbildung 2e) über den Kollektor und flexible Leitung, Anschluss der Batterie Minuspol einer Gemeinsamkeit auf der Signalverarbeitung Ausrüstung. Verbinden Sie diese Gemeinsamkeit an den Lautsprecher und Telefone mic Masse (schwarz in Abbildung 2e). </li><li> Kalibrieren Rückkopplungsverstärkung. Bringen Sie fertigen Kopfhörer an die Muttern am Kopf des Vogels mit 0-80 Schrauben. Wenn Vogel fängt zu singen, record drei Datenkanäle (Käfig mic / unverschobenen Signal, verschobene Signal und Telefone mic), wie in Abbildung 4 dargestellt. Untersuchen Sie den Sound aus der Telefone Mikrofon aufgezeichnet. Dieser Kanal zeichnet die Überlagerung der virtuellen Rückfragen (gespielt durch die Kopfhörer Lautsprecher) und des Vogels tatsächlichen Song &quot;undicht&quot; direkt in den Kopfhörern Rahmen. Passen Amplitudeneinstellung der Lautsprecherverstärker (Abbildung 4), so dass die virtuelle akustische Rückmeldung 15-20 dB lauter als der direkte / undicht Signal ist. Beachten Sie, dass die Amplitude über dieser Schwelle kann in dem virtuellen Signal Blutungen durch die Kopfhörer und abgeholt durch den Käfig mic, was Feedback Verzerrungen führen. Ein Beispiel für ein gut kalibrierten System (in dem das Signal von der Kopfhörer-Mikrofon aufgezeichnet wird durch die tonhöhenverschobene Signal anstelle des direkten / undicht Signal dominiert) ist in Abbildung 5 dargestellt. Hier wird das Signal über die Kopfhörer-Mikrofon (5a erfasst<html> , Rechts) wird durch den Pitch-verschobenen Signals (anstatt des Vogels natürlichen Vokalisierung) dominiert, wie in dem Beispiel Leistungsspektrums in 5b gezeigt. </li><li> Überwachung der Systemleistung. Überprüfen Kopfhörer zweimal täglich, um sicherzustellen, dass beide Lautsprecher und das Mikrofon ordnungsgemäß funktionieren. Beachten Sie, dass die Kopfhörer-Mikrofon überwacht nur einer der Redner. Um die anderen Lautsprecher testen, tippen Sie auf den Käfig mic während die nicht-überwachten Lautsprecher an Ihr Ohr - Sie werden ein Klickgeräusch hören, wenn die nicht-überwachten Lautsprecher funktioniert. Eine weitere empfohlene Prüfung ist es, die Stromversorgung und Ausgangssignal aus dem Telefon mic trennen und mit einem Ohmmeter den Widerstand über die Lautsprecher (schwarz und grün in Abbildung 2e) zu messen. Wenn beide Lautsprecher angeschlossen sind, wird diese Hälfte des Widerstandes über einen einzelnen Lautsprecher sein, da Lautsprecher parallel angeschlossen sind. </li></ol> 5. Ein Hinweis auf die Kosten des Materials nt &quot;&gt; Mit zwei Ausnahmen, alle Artikel sind in der Tabelle der Materialien aufgeführt relativ kostengünstig (weniger als ein paar hundert US-Dollar). Die teuersten Komponenten sind der Kommutator und die Harmonizer in der Tabelle aufgeführt sind, welche die Kosten $ 2.000 oder mehr. Wir stellen fest, dass weniger teure Versionen der beiden Produkte kann von verschiedenen Herstellern als die aufgelisteten Verfügung (obwohl wir sie nicht getestet) und könnte den Forschern erlauben, dieses Protokoll zu geringeren Kosten zu implementieren.

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F., Ghez, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Independent+learning+of+internal+models+for+kinematic+and+dynamic+control+of+reaching.">Independent learning of internal models for kinematic and dynamic control of reaching.</a> Nature Neuroscience. 2, 1026-1031 (1999).</li><li>Chen, S. H., Liu, H., Xu, Y., Larson, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Voice+F0+responses+to+pitch-shifted+voice+feedback+during+English+speech.">Voice F0 responses to pitch-shifted voice feedback during English speech.</a> J. Acoust. Soc. Am. 121, 1157-1163 (2007).</li><li>Houde, J. F., Jordan, M. 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S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adult+birdsong+is+actively+maintained+by+error+correction.">Adult birdsong is actively maintained by error correction.</a> Nat. Neurosci. 12, 927-931 (2009).</li><li>Choe, C. S., Welch, 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=Variables+affecting+the+intermanual+transfer+and+decay+of+prism+adaptation.">Variables affecting the intermanual transfer and decay of prism adaptation.</a> J. Exp. Psychol. 102, 1076-1084 (1974).</li><li>Tumer, E. C., Brainard, M. 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Keine Interessenskonflikte erklärt.

Das Protokoll hier vorgestellten ermöglicht dem Experimentator die auditive Rückmeldung Singvögel zu manipulieren. Die Leichtbauweise ermöglicht solche Manipulationen über lange Zeiträume aufrechterhalten werden, und die Vögel werden produktiv singen, während das Tragen von Kopfhörern für einen Monat oder mehr. Obwohl einige Singvögel solange 10 Wochen singen trägt Kopfhörer, in einigen Fällen die Menge von Gesang beginnt nach ca. 5 Wochen der Anwendung sinken. Aus diesem Grund haben wir in der Regel zu begrenzen Experimenten bis 4 Wochen. Nach unserer Erfahrung kann jeder Singvogel mit Kopfhörern ausgestattet voraussichtlich 100 singen + Song Anfälle pro Tag (und manchmal noch viel mehr). Deshalb, wenn richtig eingesetzt, bietet das Kopfhörer-System eine fast 100% ige Erfolgsquote (wenn der Erfolg durch die Übernahme von Daten aus Singvögel definiert ist). Darüber hinaus nach Abschluss ein Lernen Experiment die Kopfhörer entfernt werden und anschließend für weitere Datensammlung wieder angenäht. Vorausgesetzt, dass das Tier in gute allgemeine Gesundheit Reatta ist<html> chment kann jederzeit erfolgen. Ein wichtiger Faktor für den Erfolg ist die Minimierung des Gewichts und der Optimierung der Komfort der Kopfhörer. Während des Baus, sollte darauf geachtet, die Menge an Epoxy-oder Acryl-dentalen als überschüssige Klebstoff verwendet wird, das Gesamtgewicht der Vorrichtung zu erhöhen und möglicherweise verringern des Vogels Bereitschaft zu singen minimieren. Darüber hinaus einige Tage nach dem Anbringen der Kopfhörer sollte die Vorrichtung kurz entfernt werden, um sicherzustellen, dass die Haut um die Gehörgänge nicht von den Ohrhörern, die auftreten, wenn die Ohrhörer zu eng sind, können gereizt. Die Gehörgänge erscheinen soll, so wie sie war zum Zeitpunkt der Kopfhörer Anlage (offen und ohne Anzeichen von Rötung oder Schwellung). Bei Reizung kann der Druck durch Verringerung der Dicke der Schaumstoffkissen gelindert werden. Achten Sie darauf, dass der Schaum durch getrocknete Epoxid ausgehärtet nicht berührt des Vogels Haut, wie dies auch dazu führen wird Irritation. <html> t &quot;&gt; Es ist wichtig zu beachten, dass zusätzlich zu der Tonhöhe vom Experimentator gewählt, virtuelle akustische Rückmeldung auch verzögert wird (um ~ 10 ms, was die Verarbeitungslatenz des Harmonizer) und ist mit einer größeren Amplitude als die des Vogels eingeführt natürlichen auditive Rückmeldung (um übertönen des Vogels natürlichen Song &quot;undicht&quot; in die Kopfhörer). Aus diesem Grund sollten Experimente mit einem Baseline-Zeitraum von mehreren Tagen, in denen der Vogel singt mit den Kopfhörer auf, aber mit Null beginnen Pitch Shift 14, so dass die Wirkung des Pitch-Shift von vocal Veränderungen durch andere Faktoren im Zusammenhang mit dem Kopfhörer Paradigma isoliert werden. In der Praxis werden die Änderungen im Lied Pitch oder Amplitude selten beobachtet, wenn die Vögel zuerst beginnen mit Kopfhörern in Abwesenheit zu singen einer Tonhöhe. Darüber hinaus haben wir gezeigt, dass verlängerte Exposition gegenüber unverschobenen Feedback über Kopfhörer geliefert führt nicht zu einer Änderung der Song Steigung 14. Inhalt &quot;&gt; Wir haben dieses Design verwendet werden, um nachzuweisen, dass bei erwachsenen Singvögel, beide nach oben und unten Verschiebungen in der Tonhöhe auditive Rückmeldung adaptive Veränderungen in Stimmlage (dh Veränderungen im Vorzeichen entgegengesetzt dem feedback shift) 14. Inklusive sowohl nach oben und erzeugen Rückschaltungen in jedem Experiment unter Verwendung dieses Paradigma ist wichtig, da eine derartige Ausgestaltung kann dieses Lied Tonhöhenänderungen in Reaktion auf Änderungen in der Steigung der hörbare Rückmeldung (und nicht in Reaktion auf die Verzögerung oder Amplitude Artefakte durch den Kopfhörer eingeführt) demonstrieren. Zusätzlich ist ein Schlüssel Stärke dieses Paradigma ist, dass es verwendet werden kann, um beliebige auditorischen Manipulationen einzuführen. Die Harmonizer System eine Vielzahl von Online-Störungen, beispielsweise durch Änderung der Amplitude oder Spektralhüllkurve des akustischen Signals zu erzeugen. Erweitern des Bereichs von Manipulationen außerhalb Pitch Verschiebungen könnte daher verwendet werden, um eine Vielzahl von vokalen Lernen Phänomene zu untersuchen. Zusätzlich kann die headphones könnte verwendet werden, um weißes Rauschen oder andere bedingte Verstärkung Signale liefern, um Lernen in einzelnen Silben 16 zu fahren. Schließlich könnte dieses Paradigma grundsätzlich in jedem kleinen Tier, das auf auditive Rückmeldung setzt beim Stimmverhalten eingesetzt werden. Wir stellen fest, dass unsere Technik, die auditive Rückmeldung Manipulationen verwendet zu studieren menschliche Sprache 4-7 imitiert, vocal Plastizität in einem physiologisch zugänglichen Tiermodell untersucht werden können. Die Kombination Verhaltensstudien der vokalen Fehlerkorrektur mit Hirnläsionen, pharmakologischen Manipulationen oder neuronale Aufnahmen verwendet werden, um zu offenbaren, wie bestimmte neuronale Schaltkreise zur Korrektur von Fehlern in Gesang beitragen.

<table border="1"><tbody><tr><td> Name des Reagenz / Material </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td><td> Kommentare </td></tr><tr><td> Sechskantmuttern </td><td> Amazon Angebot </td><td> B000FMW43Y </td><td></td></tr><tr><td> 0-80 Schrauben, 1/8 &quot; </td><td> Amazon Angebot </td><td> B000FN0JXK </td><td></td></tr><tr><td> 0,05 &quot;Inbusschlüssel </td><td> Amazon Angebot </td><td> B003GDISE8 </td><td></td></tr><tr><td> Kopfhörer Lautsprecher </td><td> Digikey </td><td> 423-1113-ND </td><td></td></tr><tr><td> Kopfhörer-Mikrofon </td><td> Digikey </td><td> 423-1062-ND </td><td></td></tr><tr><td> Harmonizer </td><td> Sweetwater Ton </td><td> H7600</td><td></td></tr><tr><td> (Eventide H7600) </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Carbon Streifen, 1 x 3 mm </td><td> Hobby Lobby Internationale </td><td> GXS1030 </td><td></td></tr><tr><td> Kohlefaser Zylinder, 6 mm (OD) × 4 mm (ID) </td><td> Hobby Lobby Internationale </td><td> GXT6040 </td><td></td></tr><tr><td> Draht </td><td> Cooner Wire &amp; Cable </td><td> NUF36-2550 </td><td></td></tr><tr><td> Steckerleiste header </td><td> Digikey </td><td> ED83100-ND </td><td></td></tr><tr><td> Steckerleiste Buchse </td><td> Digikey </td><td> ED85100-ND </td><td></td></tr><tr><td> Schaumstoffstöpsel </td><td> AO SICHERHEIT </td><td> 92050 </td><td></td></tr><tr> &lt;td&gt; 1/8 &quot;Locher </td><td> Paperwishes </td><td> 7260197000 </td><td></td></tr><tr><td> 1/4 &quot;Locher </td><td> Paperwishes </td><td> 7260198000 </td><td></td></tr><tr><td> Pipettenspitzen </td><td> VWR </td><td> 89003-056 </td><td></td></tr><tr><td> Dental Acryl </td><td> Maxcem </td><td> 33873 </td><td></td></tr><tr><td> 5-Minuten-Epoxy </td><td> Devcon </td><td> 14210 </td><td></td></tr><tr><td> Cage Mikrofon </td><td> Landbewohner </td><td> B3P4FF05B </td><td></td></tr><tr><td> Mikrofon-Vorverstärker </td><td> M-Audio </td><td> DMP3 </td><td></td></tr><tr><td> Lautsprecher Verstärker (Crown D-45) </td><td> Sweetwater Sound </td><td> D-45 </td><td></td></tr><tr><td> Tiefpassfilter </td><td> Krohn-Hite </td><td> FMB3002AC, 3FS8SL-10kg-N1U1 </td><td></td></tr><tr><td> Kommutator </td><td> Dragonfly </td><td> SL-88 bis 10 </td><td></td></tr><tr><td> Alligator Clip-Halter </td><td> GC Electronics </td><td> 12-051 </td><td></td></tr><tr><td> Mineralöl </td><td> Sigma </td><td> M3516 </td><td></td></tr><tr><td> Dremel </td><td> Dremel </td><td> 8200 </td><td></td></tr></tbody></table>

a lightweight, headphones-based system for manipulating auditory feedback in songbirds

Experimentelle Manipulationen sensorische Rückmeldung während komplexes Verhalten haben wertvolle Einblicke in den Berechnungen zugrunde liegenden Motorsteuerung und sensomotorischen Plastizität 1 vorgesehen. Konsequente sensorischen Störungen führen kompensatorischen Veränderungen in Motorleistung, die die Veränderungen in Feedforward Motorsteuerung, die den erfahrenen Feedback Fehler zu verringern. Durch die Quantifizierung, wie verschiedene sensorische Rückmeldung Fehler menschliche Verhalten beeinflussen, haben frühere Studien untersucht, wie visuelle Signale verwendet werden, um neu zu kalibrieren Armbewegungen 2,3 und auditive Rückmeldung wird verwendet, um Sprachproduktion 4-7 ändern. Die Stärke dieser Methode beruht auf der Fähigkeit, Fehler in naturalistischen Verhalten imitieren, so dass der Experimentator zu beobachten, wie erfahrene Fehler in der Produktion verwendet werden, um Motorausgang kalibrieren. Singvögel bieten eine ausgezeichnete Tiermodell zur Untersuchung der neuronalen Grundlagen der sensomotorischen Steuerung und Plastizität 8,9 </sup&gt;. Der Singvogel Gehirn bietet eine wohldefinierte Kreislauf, in dem die Bereiche, die für Gesangslernen räumlich von denen für die Song-Produktion benötigt werden getrennt und neuronale Aufnahme und Läsion Studien haben signifikante Fortschritte im Verständnis hat, wie verschiedene Hirnareale, stimmliche Verhalten beitragen 9-12 . Jedoch das Fehlen eines naturalistischen Fehlerkorrekturzellen Paradigma - bei dem eine bekannte akustische Parameter vom Experimentator gestört wird und dann korrigiert durch die singvogel - hat es schwierig gemacht, um die Berechnungen zugrunde stimmlichen Lernens oder wie die verschiedenen Elemente des neuronalen Schaltung beitragen verstehen zur Korrektur von Gesang Fehler 13. Die hier beschriebene Technik gibt dem Experimentator eine genaue Kontrolle über auditive Rückmeldung von Fehlern in Singvögel, die die Einführung von willkürlichen sensorische Fehler, die verwendet werden, um vocal learning fahren kann. Online Ton-Material verwendet wird, um eine bekannte Störung einführendie Akustik des Gesangs und einer miniaturisierten Kopfhörern Gerät wird verwendet, um ein Singvogel natürliche akustische Rückmeldung mit dem gestörten Signal in Echtzeit ersetzen. Wir haben dieses Paradigma verwendet, um die Grundfrequenz (Tonhöhe) akustische Rückmeldung bei erwachsenen Singvögel stören, bietet die erste Demonstration, dass erwachsene Vögel Gesang pflegen mit Fehlerkorrektur 14. Das vorliegende Protokoll kann verwendet werden, um eine breite Palette von sensorisches Feedback Störungen (einschließlich, aber nicht, um die Tonhöhe Verschiebungen begrenzt) implementieren, um die Rechen-und neurophysiologischen Grundlagen der vokalen Lernen untersucht werden.

Abbildung 6 zeigt ein repräsentatives Experiment auf einen Erwachsenen Bengalese finch durchgeführt. Hier wurde der Kopfhörer-System verwendet werden, um die Tonhöhe der auditive Rückmeldung um einen Halbton (ein Zwölftel einer Oktave, was einer ca. 6% Veränderung in absoluten Frequenz) zu erhöhen für 16 Tage. Diese Manipulation führte zu einer schrittweisen Verringerung der Tonhöhe aller Songs Silben (farbige Linien). Diese Veränderung in der Stimme motorischen Programms führte zu einer Reduktion im auditorischen Fehler durch den Vogel (gestrichelte Linie), was den Vogel Vertrauen auf auditive Rückmeldung scheinbare vocal Fehler zu korrigieren erlebt. Wenn die Tonhöhe nach dem Tag 16 wurde entfernt, die Tonhöhe der Song schließlich zur Grundlinie zurückkehrte. Die Daten in Abbildung 6 dargestellt sind typisch, dass sie unvollständig Anpassung widerspiegeln. Obwohl hier die Tonhöhe der auditive Rückmeldung von 1,0 Halbtönen verschoben wurde, änderte der Vogel die Tonhöhe seiner Song von nur etwa 0,4 semitones. Über Arten und Systeme, ist unvollständig Anpassung der Norm, wenn virtuelle Feedback verwendet wird, um eine einzelne Sinnesmodalität 5,15 stören, und in der gegenwärtigen Paradigma spiegelt wahrscheinlich eine partielle Abhängigkeit nonauditory (zB propriozeptiven) Signale als Singvögel bewerten ihre laufenden Gesang. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/50027/50027fig1.jpg" /> Abbildung 1. Kopfhörer Rahmenanordnung. ein. Crossbar Montage. Befestigen Sie Schrauben, Latte, Sechskantmuttern und Injektionsnadeln (rot) mit Epoxy-Kleber (blau) wie gezeigt. Decken Sie die Spitze jeder Schraube mit Mineralöl (grün) an Epoxidharz von Bindung zu verhindern Schrauben. B. Ohrhörer Montage. Bringen Beitrag, Zylinder und Schaumstoffpolster (orange) mit Epoxidharz. C. Fitting Kopfhörer Rahmen. Vor der Operation, Gewinde stereotax earbars (schwarz) durch Ohrstöpsel. Bringen Querlatte Schädel mit Epoxy oder zahnärztliche Acryl (blau), dann legen Ohrhörer zum Latte mit Krokodilklemmen vorsichtig auf die Schaumstoff-Pads gegen den Kopf des Vogels. d. Linke Seitenansicht Positionierung der Querlatte und Ohrhörern am Kopf des Vogels. Recht hat Seitenansicht der Sechskantmutter an dem Schädel nach dem Kopfhörer Rahmen durch Lösen der Schrauben entfernt. Maßstab in b bezieht sich auf alle Platten. <img alt="Abbildung 2" src="/files/ftp_upload/50027/50027fig2.jpg" /> Abbildung 2. Elektronikanordnung. ein. Stellen Sie einen Adapter, indem Sie einen Pipettenspitze in ein Reststück von Kohlefaser Zylinder und Schneiden Pipettenspitze auf Länge. b. Verwendung von Epoxy, Klebstoff einen Lautsprecher und Mikrofon-Kopfhörer durch ein Stück Klebeband getrennt. C. Kleber Adapter auf Lautsprecher (dargestellt) und Lautsprecher / phones mic Komponente. D. Lötdrähte von Lautsprechern und Kopfhörern mic eine Steckerleiste sSteckschlüsseleinsatz und kleben die Steckdose an die Spitze des Kopfhörers Rahmen. Weißer Punkt, Ausrichtungsmarkierung auf Steckerleiste anschließen. E. Anschlussplan zeigt Verbindungen zwischen Lautsprecher, Kopfhörer mic, und Steckdose. <img alt="Abbildung 3" src="/files/ftp_upload/50027/50027fig3.jpg" /> Abbildung 3. Anordnung führen. ein. Fabricate eine flexible Leitung durch Löten vier 15 cm Länge von Draht zu den Stiften auf der einen Seite einer Steckerleiste Header und Geflecht Drähte miteinander. Lötmittel das andere Ende der Leitungsdrähte an einen Adapter zum Anschluss Kommutator. Weißer Punkt, Ausrichtungsmarkierung auf Steckerleiste Header. B. Plug Blei in Steckerleiste Buchse Kopfhörer an veränderte akustische Rückmeldung über Kopfhörer Lautsprecher, Stromversorgung der Kopfhörer mic, tragen und erfassen die Signale aus dem Kopfhörer mic. Richten Sie Punkte auf Steckerleiste Header und Steckdose, um eine korrekte Verbindung zu gewährleisten. Abbildung 4. Schaltung Zusammenfassung. Flowchart zusammenfasst System-Konnektivität. Die drei Datenkanäle Record (1) die verschobene Signal aus dem Käfig Mikrofon, (2) eine Kopie des verstimmten Signal an den Kopfhörer-Lautsprecher, und (3) der Sound-Wellenform durch die Kopfhörer-Mikrofon aufgezeichnet. Preamp, Mikrofon-Vorverstärker, LPF, Tiefpassfilter. <img alt="Abbildung 5" src="/files/ftp_upload/50027/50027fig5.jpg" /> Abbildung 5. Testen des Systems. ein. Spektrogramme des Schalls auf die drei Datenkanäle aufgezeichnet. Jeder Datenkanal zeigt drei Songs Silben. Farbe steht für Energie zu jeder Zeit und akustischen Frequenz. B. Leistungsspektrum zum Zeitpunkt angezeigt durch den vertikalen roten Linien in einer. Beachten Sie, dass die Spitzen im Kopfhörer mic Spektrum (grün) die Spitzen passen in the tonhöhenverschobene (red) statt der unverschobenen (schwarz), das anzeigt, dass der Ton Erreichen des Vogels Ohr durch die verschobene Rückkopplung dominiert. <img alt="Abbildung 6" src="/files/ftp_upload/50027/50027fig6.jpg" /> Abbildung 6. Mit dem Kopfhörer System vocal learning fahren. Vocal Fehlerkorrektur bei einem Erwachsenen Bengalese Fink. Farbige Linien zeigen Änderungen in der Tonhöhe der sieben anderen Song Silben während einer 16-tägigen Frist (grauer Kasten), in dem der Kopfhörer-System verwendet werden, um die Tonhöhe der auditive Rückmeldung nach oben um einen Halbton verschoben wurde. Dicke schwarze Linie, meine Tonhöhenänderung in allen Songs Silben. Gestrichelte schwarze Linie zeigt die mittlere Steigung Fehler durch das Thema während der Schicht Epoche erlebt. Beachten Sie, dass die Änderung im Lied Pitch um den erfahrenen Pitch Fehler zu reduzieren dient. Nach dem Pitch Shift wurde auf Null zurück am Tag 17 Pitch Ansätze Baseline gesetzt. Am Tag 24 der Kopfhörer entfernt wurden, unddann am Tag 46, zu welcher Zeit Pitch zurück zu seinem Ausgangswert erholt hatte ersetzt.

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A Lightweight, Headphones-based System for Manipulating Auditory Feedback in Songbirds

Wir beschreiben die Konstruktion und Montage von miniaturisierten Kopfhörer für den Ersatz ein Singvogel natürliche akustische Rückmeldung mit einem manipulierten akustisches Signal. Online Sound-Hardware wird verwendet, um Song-Ausgang zu manipulieren, stellen Echtzeit-Fehler in akustische Rückmeldung über den Kopfhörer, und fahren vocal motorisches Lernen.

Ein Leichtes, Kopfhörer-basierte System zur Manipulation Auditory Feedback in Songbirds

Experimental manipulations of sensory feedback during complex behavior have provided valuable insights into the computations underlying motor control and ...

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

14.1K Aufrufe.  Emory University. Wir beschreiben die Konstruktion und Montage von miniaturisierten Kopfhörer für den Ersatz ein Singvogel natürliche akustische Rückmeldung mit einem manipulierten akustisches Signal. Online Sound-Hardware wird verwendet, um Song-Ausgang zu manipulieren, stellen Echtzeit-Fehler in akustische Rückmeldung über den Kopfhörer, und fahren vocal motorisches Lernen.

Serie: A Lightweight, Headphones-based System for Manipulating Auditory Feedback in Songbirds

A Fully Automated and Highly Versatile System for Testing Multi-cognitive Functions and Recording Neuronal Activities in Rodents

We have developed a fully automated system for operant behavior testing and neuronal activity recording by which multiple cognitive brain functions can be investigated in a single task sequence. The unique feature of this system is a custom-made, acoustically transparent chamber that eliminates many of the issues associated with auditory cue control in most commercially available chambers. The ease with which operant devices can be added or replaced makes this system quite versatile, allowing for the implementation of a variety of auditory, visual, and olfactory behavioral tasks. Automation of the system allows fine temporal (10 ms) control and precise time-stamping of each event in a predesigned behavioral sequence. When combined with a multi-channel electrophysiology recording system, multiple cognitive brain functions, such as motivation, attention, decision-making, patience, and rewards, can be examined sequentially or independently.

In this report, we present a fully automated and highly versatile system capable of simultaneously testing multi-cognitive behaviors and recording neuronal activities for rodents.

Ein vollautomatisiertes und vielseitig verwendbares System zum Testen von Multi-kognitiven Funktionen und Aufnahme neuronaler Aktivitäten bei Nagetieren

We have developed a fully automated system for operant behavior testing and neuronal activity recording by which multiple cognitive brain functions can be ...

Forschung

Neurowissenschaften

Functional Imaging of Auditory Cortex in Adult Cats using High-field fMRI

Current knowledge of sensory processing in the mammalian auditory system is mainly derived from electrophysiological studies in a variety of animal models, including monkeys, ferrets, bats, rodents, and cats. In order to draw suitable parallels between human and animal models of auditory function, it is important to establish a bridge between human functional imaging studies and animal electrophysiological studies. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is an established, minimally invasive method of measuring broad patterns of hemodynamic activity across different regions of the cerebral cortex. This technique is widely used to probe sensory function in the human brain, is a useful tool in linking studies of auditory processing in both humans and animals and has been successfully used to investigate auditory function in monkeys and rodents. The following protocol describes an experimental procedure for investigating auditory function in anesthetized adult cats by measuring stimulus-evoked hemodynamic changes in auditory cortex using fMRI. This method facilitates comparison of the hemodynamic responses across different models of auditory function thus leading to a better understanding of species-independent features of the mammalian auditory cortex.

Functional studies of the auditory system in mammals have traditionally been conducted using spatially-focused techniques such as electrophysiological recordings. The following protocol describes a method of visualizing large-scale patterns of evoked hemodynamic activity in the cat auditory cortex using functional magnetic resonance imaging.

Funktionelle Bildgebung Auditory Cortex bei erwachsenen Katzen mit Hochfeld-fMRI

Current knowledge of sensory processing in the mammalian auditory system is mainly derived from electrophysiological studies in a variety of animal ...

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution has been a long sought tool for neuroscientists in the systems-level search for the neural circuitry governing complex behavioral states. Optogenetics is a cutting-edge tool that is revolutionizing the field of neuroscience and represents one of the first systematic approaches to enable causal testing regarding the relation between neural signaling events and behavior. By combining optical and genetic approaches, neural signaling can be bi-directionally controlled through expression of light-sensitive ion channels (opsins) in mammalian cells. The current protocol describes delivery of specific wavelengths of light to opsin-expressing cells in deep brain structures of awake, freely-moving rodents for neural circuit modulation. Theoretical principles of light transmission as an experimental consideration are discussed in the context of performing in vivo optogenetic stimulation. The protocol details the design and construction of both simple and complex laser configurations and describes tethering strategies to permit simultaneous stimulation of multiple animals for high-throughput behavioral testing.

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

Optogenetics has become a powerful tool for use in behavioral neuroscience experiments. This protocol offers a step-by-step guide to the design and set-up of laser systems, and provides a full protocol for carrying out multiple and simultaneous in vivo optogenetic stimulations compatible with most rodent behavioral testing paradigms.

In vivo optogenetische Stimulation des Nager Central Nervous System

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution ...

Optogenetic Stimulation of the Auditory Nerve

Direct electrical stimulation of spiral ganglion neurons (SGNs) by cochlear implants (CIs) enables open speech comprehension in the majority of implanted deaf subjects1-6. Nonetheless, sound coding with current CIs has poor frequency and intensity resolution due to broad current spread from each electrode contact activating a large number of SGNs along the tonotopic axis of the cochlea7-9. Optical stimulation is proposed as an alternative to electrical stimulation that promises spatially more confined activation of SGNs and, hence, higher frequency resolution of coding. In recent years, direct infrared illumination of&#160;the cochlea has been used to evoke responses in the auditory nerve10. Nevertheless it requires higher energies than electrical stimulation10,11 and uncertainty remains as to the underlying mechanism12. Here we describe a method based on optogenetics to stimulate SGNs with low intensity blue light, using transgenic mice with neuronal expression of channelrhodopsin 2 (ChR2)13 or virus-mediated expression of the ChR2-variant CatCh14. We used micro-light emitting diodes (&#181;LEDs) and fiber-coupled lasers to stimulate ChR2-expressing SGNs through a small artificial opening (cochleostomy) or the round window. We assayed the responses by scalp recordings of light-evoked potentials (optogenetic auditory brainstem response: oABR) or by microelectrode recordings from the auditory pathway and compared them with acoustic and electrical stimulation.

Cochlear implants (CIs) enable hearing by direct electrical stimulation of the auditory nerve. However, poor frequency and intensity resolution limits the quality of hearing with CIs. Here we describe optogenetic stimulation of the auditory nerve in mice as an alternative strategy for auditory research and developing future CIs.

Optogenetische Stimulation des Hörnervs

Direct electrical stimulation of spiral ganglion neurons (SGNs) by cochlear implants (CIs) enables open speech comprehension in the majority of implanted ...

Extracellular Recording of Neuronal Activity Combined with Microiontophoretic Application of Neuroactive Substances in Awake Mice

Differences in the activity of neurotransmitters and neuromodulators, and consequently different neural responses, can be found between anesthetized and awake animals. Therefore, methods allowing the manipulation of synaptic systems in awake animals are required in order to determine the contribution of synaptic inputs to neuronal processing unaffected by anesthetics. Here, we present methodology for the construction of electrodes to simultaneously record extracellular neural activity and release multiple neuroactive substances at the vicinity of the recording sites in awake mice. By combining these procedures, we performed microiontophoretic injections of gabazine to selectively block GABAA receptors in neurons of the inferior colliculus of head-restrained mice. Gabazine successfully modified neural response properties such as the frequency response area and stimulus-specific adaptation. Thus, we demonstrate that our methods are suitable for recording single-unit activity and for dissecting the role of specific neurotransmitter receptors in auditory processing.
The main limitation of the described procedure is the relatively short recording time (~3 hr), which is determined by the level of habituation of the animal to the recording sessions. On the other hand, multiple recording sessions can be performed in the same animal. The advantage of this technique over other experimental procedures used to manipulate the level of neurotransmission or neuromodulation (such as systemic injections or the use of optogenetic models), is that the drug effect is confined to the local synaptic inputs to the target neuron. In addition, the custom-manufacture of electrodes allows adjustment of specific parameters according to the neural structure and type of neuron of interest (such as the tip resistance for improving the signal-to-noise ratio of the recordings).

We present methods for the construction of electrodes to simultaneously record extracellular neural activity and release multiple neuroactive substances at the vicinity of the recording sites in awake mice. This technique allows the detailed analysis of putative local synaptic inputs to the neuron of interest.

Die extrazelluläre Aufnahme neuronaler Aktivität in Kombination mit Microiontophoretic Anwendung von neuroaktiven Substanzen in Awake Mäuse

Differences in the activity of neurotransmitters and neuromodulators, and consequently different neural responses, can be found between anesthetized and ...

Measuring and Manipulating Functionally Specific Neural Pathways in the Human Motor System with Transcranial Magnetic Stimulation

Understanding interactions between brain areas is important for the study of goal-directed behavior. Functional neuroimaging of brain connectivity has provided important insights into fundamental processes of the brain like cognition, learning, and motor control. However, this approach cannot provide causal evidence for the involvement of brain areas of interest. Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a powerful, noninvasive tool for studying the human brain that can overcome this limitation by transiently modifying brain activity. Here, we highlight recent advances using a paired-pulse, dual-site TMS method with two coils that causally probes cortico-cortical interactions in the human motor system during different task contexts. Additionally, we describe a dual-site TMS protocol based on cortical paired associative stimulation (cPAS) that transiently enhances synaptic efficiency in two interconnected brain areas by applying repeated pairs of cortical stimuli with two coils. These methods can provide a better understanding of the mechanisms underlying cognitive-motor function as well as a new perspective on manipulating specific neural pathways in a targeted fashion to modulate brain circuits and improve behavior. This approach may prove to be an effective tool to develop more sophisticated models of brain-behavior relations and improve diagnosis and treatment of many neurological and psychiatric disorders.

This article describes new approaches to measure and strengthen functionally specific neural pathways with transcranial magnetic stimulation. These advanced noninvasive brain stimulation methodologies can provide new opportunities for the understanding of brain-behavior relations and development of new therapies to treat brain disorders.

Messung und Manipulation funktionell spezifischer neuronaler Bahnen im menschlichen Motorsystem mit transkranieller Magnetstimulation

Understanding interactions between brain areas is important for the study of goal-directed behavior. Functional neuroimaging of brain connectivity has ...

Stereocilia Bundle Imaging with Nanoscale Resolution in Live Mammalian Auditory Hair Cells

Inner ear hair cells detect sound-induced displacements and transduce these stimuli into electrical signals in a hair bundle that consists of stereocilia that are arranged in rows of increasing height. When stereocilia are deflected, they tug on tiny (~5 nm in diameter) extracellular tip links interconnecting stereocilia, which convey forces to the mechanosensitive transduction channels. Although mechanotransduction has been studied in live hair cells for decades, the functionally important ultrastructural details of the mechanotransduction machinery at the tips of stereocilia (such as tip link dynamics or transduction-dependent stereocilia remodeling) can still be studied only in dead cells with electron microscopy. Theoretically, scanning probe techniques, such as atomic force microscopy, have enough resolution to visualize the surface of stereocilia. However, independent of imaging mode, even the slightest contact of the atomic force microscopy probe with the stereocilia bundle usually damages the bundle. Here we present a detailed protocol for the hopping probe ion conductance microscopy (HPICM) imaging of live rodent auditory hair cells. This non-contact scanning probe technique allows time lapse imaging of the surface of live cells with a complex topography, like hair cells, with single nanometers resolution and without making physical contact with the sample. The HPICM uses an electrical current passing through the glass nanopipette to detect the cell surface in close vicinity to the pipette, while a 3D-positioning piezoelectric system scans the surface and generates its image. With HPICM, we were able to image stereocilia bundles and the links interconnecting stereocilia in live auditory hair cells for several hours without noticeable damage. We anticipate that the use of HPICM will allow direct exploration of ultrastructural changes in the stereocilia of live hair cells for better understanding of their function.

Here we present a protocol for the Hopping Probe Ion Conductance Microscopy (HPICM), a non-contact scanning probe technique that allows nanoscale imaging of stereocilia bundles in live auditory hair cells.

Stereozilien-Bündelbildgebung mit nanoskaliger Auflösung in lebenden Säugetier-Hörhaarzellen

Inner ear hair cells detect sound-induced displacements and transduce these stimuli into electrical signals in a hair bundle that consists of stereocilia ...

Evaluation of Auditory Brainstem Response in Chicken Hatchlings

The auditory brainstem response (ABR) is an invaluable assay in clinical audiology, non-human animals, and human research. Despite the widespread use of ABRs in measuring auditory neural synchrony and estimating hearing sensitivity in other vertebrate model systems, methods for recording ABRs in the chicken have not been reported in nearly four decades. Chickens provide a robust animal research model because their auditory system is near functional maturation during late embryonic and early hatchling stages. We have demonstrated methods used to elicit one or two-channel ABR recordings using subdermal needle electrode arrays in chicken hatchlings. Regardless of electrode recording configuration (i.e., montage), ABR recordings included 3-4 positive-going peak waveforms within the first 6 ms of a suprathreshold click stimulus. Peak-to-trough waveform amplitudes ranged from 2-11 &#181;V at high-intensity levels, with positive peaks exhibiting expected latency-intensity functions (i.e., increase in latency as a function of decreased intensity). Standardized earphone position was critical for optimal recordings as loose skin can occlude the ear canal, and animal movement can dislodge the stimulus transducer. Peak amplitudes were smaller, and latencies were longer as animal body temperature lowered, supporting the need for maintaining physiological body temperature. For young hatchlings (&#60;3 h post-hatch day 1), thresholds were elevated by ~5 dB, peak latencies increased ~1-2 ms, and peak to trough amplitudes were decreased ~1 &#181;V compared to older hatchlings. This suggests a potential conductive-related issue (i.e., fluid in the middle ear cavity) and should be considered for young hatchlings. Overall, the ABR methods outlined here permit accurate and reproducible recording of in-vivo auditory function in chicken hatchlings that could be applied to different stages of development. Such findings are easily compared to human and mammalian models of hearing loss, aging, or other auditory-related manipulations.

We have used standard auditory brainstem response (ABR) techniques and applied them to hatchling chickens, a precocious avian model for auditory function. The protocol outlines animal preparation and ABR acquisition techniques in detail, with steps that could translate to other avian or rodent models.

Bewertung der auditiven Hirnstammreaktion bei Hühnerschlüpflingen

The auditory brainstem response (ABR) is an invaluable assay in clinical audiology, non-human animals, and human research. Despite the widespread use of ...

Dissecting Cell-Autonomous Function of Fragile X Mental Retardation Protein in an Auditory Circuit by In Ovo Electroporation

Fragile X mental retardation protein (FMRP) is an mRNA-binding protein that regulates local protein translation. FMRP loss or dysfunction leads to aberrant neuronal and synaptic activities in fragile X syndrome (FXS), which is characterized by intellectual disability, sensory abnormalities, and social communication problems. Studies of FMRP function and FXS pathogenesis have primarily been conducted with Fmr1 (the gene encoding FMRP) knockout in transgenic animals. Here we report an in vivo method for determining the cell-autonomous function of FMRP during the period of circuit assembly and synaptic formation using chicken embryos. This method employs stage-, site-, and direction-specific electroporation of a drug-inducible vector system containing Fmr1 small hairpin RNA (shRNA) and an EGFP reporter. With this method, we achieved selective FMRP knockdown in the auditory ganglion (AG) and in one of its brainstem targets, the nucleus magnocellularis (NM), thus providing a component-specific manipulation within the AG-NM circuit. Additionally, the mosaic pattern of the transfection allows within-animal controls and neighboring neuron/fiber comparisons for enhanced reliability and sensitivity in data analyzing. The inducible vector system provides temporal control of gene editing onset to minimize accumulating developmental effects. The combination of these strategies provides an innovative tool to dissect the cell-autonomous function of FMRP in synaptic and circuit development.

Dissecting Cell-Autonomous Function of Fragile X Mental Retardation Protein in an Auditory Circuit by In Ovo Electroporation

Using in ovo electroporation, we devised a method to selectively transfect the auditory inner ear and cochlear nucleus in chicken embryos to achieve a cell-group-specific knockdown of fragile X mental retardation protein during discrete periods of circuit assembly.

Sezieren der zellautonomen Funktion des fragilen X-mentalen Retardierungsproteins in einem auditorischen Schaltkreis durch In-Ovo-Elektroporation

Fragile X mental retardation protein (FMRP) is an mRNA-binding protein that regulates local protein translation. FMRP loss or dysfunction leads to ...

Pupillometry to Assess Auditory Sensation in Guinea Pigs

Noise exposure is a leading cause of sensorineural hearing loss. Animal models of noise-induced hearing loss have generated mechanistic insight into the underlying anatomical and physiological pathologies of hearing loss. However, relating behavioral deficits observed in humans with hearing loss to behavioral deficits in animal models remains challenging. Here, pupillometry is proposed as a method that will enable the direct comparison of animal and human behavioral data. The method is based on a modified oddball paradigm - habituating the subject to the repeated presentation of a stimulus and intermittently presenting a deviant stimulus that varies in some parametric fashion from the repeated stimulus. The fundamental premise is that if the change between the repeated and deviant stimulus is detected by the subject, it will trigger a pupil dilation response that is larger than that elicited by the repeated stimulus. This approach is demonstrated using a vocalization categorization task in guinea pigs, an animal model widely used in auditory research, including in hearing loss studies. By presenting vocalizations from one vocalization category as standard stimuli and a second category as oddball stimuli embedded in noise at various signal-to-noise ratios, it is demonstrated that the magnitude of pupil dilation in response to the oddball category varies monotonically with the signal-to-noise ratio. Growth curve analyses can then be used to characterize the time course and statistical significance of these pupil dilation responses. In this protocol, detailed procedures for acclimating guinea pigs to the setup, conducting pupillometry, and evaluating/analyzing data are described. Although this technique is demonstrated in normal-hearing guinea pigs in this protocol, the method may be used to assess the sensory effects of various forms of hearing loss within each subject. These effects may then be correlated with concurrent electrophysiological measures and post-hoc anatomical observations.

Pupillometry, a simple and non-invasive technique, is proposed as a method to determine hearing-in-noise thresholds in normal hearing animals and animal models of various auditory pathologies.

Pupillometrie zur Beurteilung des Hörempfindens bei Meerschweinchen

Noise exposure is a leading cause of sensorineural hearing loss. Animal models of noise-induced hearing loss have generated mechanistic insight into the ...