Pupillométrie pour évaluer la sensation auditive chez les cobayes

Résumé

La pupillométrie, technique simple et non invasive, est proposée comme méthode pour déterminer les seuils d’audition dans le bruit chez les animaux entendants normaux et les modèles animaux de diverses pathologies auditives.

Résumé

L’exposition au bruit est l’une des principales causes de perte auditive neurosensorielle. Les modèles animaux de perte auditive induite par le bruit ont généré un aperçu mécaniste des pathologies anatomiques et physiologiques sous-jacentes de la perte auditive. Cependant, relier les déficits comportementaux observés chez les humains atteints de perte auditive aux déficits comportementaux dans les modèles animaux reste difficile. Ici, la pupillométrie est proposée comme une méthode qui permettra la comparaison directe des données comportementales animales et humaines. La méthode est basée sur un paradigme bizarre modifié - habituant le sujet à la présentation répétée d’un stimulus et présentant par intermittence un stimulus déviant qui varie de manière paramétrique du stimulus répété. La prémisse fondamentale est que si le changement entre le stimulus répété et le stimulus déviant est détecté par le sujet, il déclenchera une réponse de dilatation pupillaire plus importante que celle provoquée par le stimulus répété. Cette approche est démontrée à l’aide d’une tâche de catégorisation de vocalisation chez les cobayes, un modèle animal largement utilisé dans la recherche auditive, y compris dans les études de perte auditive. En présentant les vocalisations d’une catégorie de vocalisation comme des stimuli standard et d’une deuxième catégorie comme des stimuli bizarres intégrés dans le bruit à divers rapports signal sur bruit, il est démontré que l’ampleur de la dilatation de la pupille en réponse à la catégorie oddball varie de manière monotone avec le rapport signal sur bruit. Les analyses de la courbe de croissance peuvent ensuite être utilisées pour caractériser l’évolution temporelle et la signification statistique de ces réponses de dilatation des pupilles. Dans ce protocole, des procédures détaillées pour acclimater les cobayes à la configuration, effectuer une pupillométrie et évaluer / analyser les données sont décrites. Bien que cette technique soit démontrée chez des cobayes entendants normaux dans ce protocole, la méthode peut être utilisée pour évaluer les effets sensoriels de diverses formes de perte auditive chez chaque sujet. Ces effets peuvent ensuite être corrélés avec des mesures électrophysiologiques simultanées et des observations anatomiques post-hoc.

Introduction

Le diamètre de la pupille () peut être affecté par un grand nombre de facteurs et la mesure de la MP qui change au fil du temps est connue sous le nom de pupillométrie. La MP est contrôlée par le muscle du sphincter de l’iris (impliqué dans la constriction) et le muscle dilatateur de l’iris (impliqué dans la dilatation). Le muscle de constriction est innervé par le système parasympathique et implique des projections cholinergiques, tandis que le dilatateur de l’iris est innervé par le système sympathique impliquant des projections noradrénergiques et cholinergiques ^1,2,3. Le ....

Protocole

Pour toutes les procédures expérimentales, obtenir l’approbation du Comité institutionnel de soin et d’utilisation des animaux (IACUC) et respecter les directives des NIH pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire. Aux États-Unis d’Amérique, les médecins généralistes sont en outre soumis à la réglementation du Département de l’agriculture des États-Unis (USDA). Toutes les procédures de ce protocole ont été approuvées par l’IACUC de l’Université de Pittsburgh et ont respecté les directives des NIH pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire. Pour cette expérience, trois médecins généralistes pigmentés mâles de type sauvage âgés de 4 à 10 mois....

Résultats

La pupillométrie a été réalisée chez trois médecins généralistes pigmentés masculins, pesant ~ 600-1 000 g au cours des expériences. Comme décrit dans ce protocole, pour estimer les seuils de catégorisation du bruit d’appel, un paradigme bizarre a été utilisé pour la présentation des stimulus. Dans le paradigme bizarre, les appels appartenant à une catégorie (gémissements) intégrés dans le bruit blanc à un SNR donné ont été utilisés comme stimuli standard (Figure 2A), et les appels d’une aut.......

Discussion

Ce protocole démontre l’utilisation de la pupillométrie comme méthode non invasive et fiable pour estimer les seuils auditifs chez les animaux à écoute passive. Conformément au protocole décrit ici, les seuils de catégorisation du bruit d’appel chez les médecins généralistes entendants normaux ont été estimés. Les seuils estimés par pupillométrie se sont avérés cohérents avec ceux obtenus à l’aide de la formation opérationnelle⁶². Cependant, par rapport à la formation o.......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
Analog output board	Measurement Computing Corporation, Norton, MA	PCI-DDA02/12
Anechoic foam	Sonex One, Pinta Acoustic, Minneapolis, MN
Condenser microphone	Behringer, Willich, Germany	C-2
Free-field microphone	Bruel & Kjaer, Denmark)	Type 4940
Matlab	Mathworks, Inc., Natick, MA		2018a version
Monocular remote camera and illuminator system	Arrington Research, Scottsdale, AZ	MCU902	Infrared LED array + camera with infrared filter
Multifunction I/O Device	National Instruments, Austin, TX	PCI-6229
Neural interface processor	Ripple Neuro, Salt Lake City, UT	SCOUT
Piezoelectric motion sensor	SparkFun Electronics, Niwot, CO	SEN-10293
Pinch valve	Cole-Palmer Instrument Co., Vernon Hills, IL	EW98302-02
Programmable attenuator	Tucker-Davis Technologies, Alachua, FL	PA5
Silicon Tubing	Cole-Parmer		~3 mm
Sound attenuating chamber	IAC Acoustics
Speaker full-range driver	Tang Band Speaker, Taipei, Taiwan	W4-1879
Stereo Amplifier	Tucker-Davis Technologies, Alachua, FL	SA1
Tabletop - CleanTop Optical	TMC vibration control / Ametek, Peabody, MA
Viewpoint software	ViewPoint, Arrington Research, Scottsdale, AZ