La pupillométrie peut être utilisée pour estimer des seuils complexes de reconnaissance acoustique et, combinée à d’autres méthodes, peut être utilisée pour déterminer les effets de diverses formes de perte auditive sur ces seuils. Cette technique peut être utilisée pour caractériser des données de la même modalité provenant d’humains et d’animaux non dressés. Il est relativement facile à mettre en place et peu invasif.
Les mesures du comportement et de la perception sont difficiles à obtenir dans les modèles animaux de perte auditive. Cette méthode est un moyen de quantifier les comportements complexes de reconnaissance sonore chez les animaux. Comme nous le faisons dans toutes les expériences comportementales animales, la patience est la clé.
Prenez le temps d’acclimater l’animal à la configuration expérimentale. Gardez les séances expérimentales courtes et surveillez l’animal de près. Pour commencer, montez un haut-parleur calibré sur la paroi de la chambre insonorisée à une hauteur égale à la position où l’animal sera placé.
Pour une émission de stimulus en champ libre, placez l’animal dans l’enclos en veillant à ce que de grands mouvements du corps ne soient pas possibles et fixez la tête de l’animal au cadre rigide. Placez un capteur piézoélectrique sous l’enclos afin de détecter et d’enregistrer les mouvements des animaux. Placez ensuite la caméra d’imagerie pupillaire à une distance de 25 centimètres de l’œil du sujet.
Pour installer la bouffée d’air, utilisez un support fixé au dessus de la table pour placer une pointe de pipette à environ 15 centimètres devant le museau de l’animal. Connectez un tube en silicone d’environ trois millimètres de diamètre à l’embout de la pipette et connectez le tube à un cylindre d’air régulé. Maintenez la pression d’air du cylindre entre 20 et 25 psi.
Et passez le tube à travers une valve de pincement pour contrôler le moment et la durée de la bouffée d’air, à l’aide d’un relais contrôlé par ordinateur. Illuminez l’œil avec un réseau de LED infrarouges placé à environ 10 centimètres de distance. Utilisez un éclairage LED blanc à une intensité d’environ 2000 candelas par mètre carré pour éclairer l’œil imagé et amener le diamètre de la pupille de base à environ 3,5 millimètres.
Ouvrez le logiciel d’acquisition de pupilles et acquérez la vidéo de la pupille à l’aide d’une caméra avec un objectif de 16 millimètres avec une résolution spatiale d’un angle visuel de 0,15 degré et un filtre infrarouge placé à une distance de 25 centimètres de l’œil imagé. Assurez-vous que l’œil est centré dans la zone imagée. Réglez l’ouverture et la mise au point de l’appareil photo ainsi que le niveau IR jusqu’à ce que le contour de la pupille imagée soit net.
Dans le logiciel d’acquisition de pupilles, définissez la zone d’intérêt contenant la pupille en sélectionnant une zone rectangulaire avec la souris. Utilisez ensuite le panneau de configuration pour régler la luminosité et le contraste de la vidéo acquise. Réglez la densité de balayage sur cinq et ajustez le seuil de sorte que l’ajustement de l’ellipse corresponde étroitement au contour de la pupille dans la vidéo.
À l’aide du logiciel de processeur d’interface neuronale, acquérir et enregistrer le signal analogique du diamètre de la pupille ou de la trace, la trace de tension du mouvement d’enregistrement du capteur piézoélectrique, les temps de livraison du stimulus et les temps de livraison de la bouffée d’air. Sélectionnez huit exemples différents de vocalisations de cobayes de longueurs similaires parmi deux catégories différentes de vocalisations. Par exemple, les appels sifflants et les appels de gémissement.
Une catégorie servira de stimuli standard et l’autre catégorie servira de stimuli bizarres ou déviants. Pour générer une seconde de stimuli standard et déviants intégrés dans le bruit à différents niveaux signal/bruit ou SNR, ajoutez un bruit blanc de longueur égale aux appels. La plage des SNR échantillonnés dans cette expérience se situe entre moins 24 et plus 40 décibels.
Pour chaque séance, préparez une séquence de présentation de stimulus pseudo-aléatoire qui contient des stimuli standard plus de 90% du temps. S’assurer qu’entre les stimuli déviants, il y ait au moins 20 à 40 essais avec des stimuli standard. Utilisez une intensité de stimulus fixe pour toutes les présentations de stimulation.
Présenter les stimuli avec une grande régularité temporelle. Pour maintenir l’engagement de l’animal avec les stimuli et minimiser l’accoutumance, éventuellement administrer une brève bouffée d’air après le stimulus déviant. S’assurer que le début de la bouffée d’air est suffisamment séparé de la durée du stimulus pour que le stimulus évoque des réponses de dilatation des pupilles.
Atteignez un pic avant que la bouffée d’air n’induise des artefacts de clignotement. Exécutez le code pupil_avg_JOVE_m et sélectionnez le fichier de données d’une seule session dans la boîte de dialogue contextuelle pour effectuer la détection de mouvement et l’exclusion d’essai pour chaque session. Exécutez ensuite le même code et sélectionnez tous les fichiers de données à analyser dans la boîte de dialogue contextuelle.
Pour supprimer les artefacts de clignement des yeux, pré-traitez les données et obtenez la dilatation moyenne de la pupille à chaque stimulus au cours des séances. La moyenne des changements de diamètre de la pupille évoqués par le stimulus pour chaque condition de stimulus au cours des séances chez chaque animal, puis entre les animaux pour générer la réponse moyenne de dilatation de la pupille à chaque condition de stimulus. Concaténer verticalement toutes les sorties du code pupil_avg_JOVE.
m ou tous les animaux de session, SNR et atténuations pour construire une matrice contenant les colonnes, l’identification de l’animal, le SNR, le niveau sonore et les valeurs de diamètre de la pupille. Pour chaque SNR, tracez les poids correspondant à l’interception pour visualiser les résultats. Faites de même pour les termes linéaires et quadratiques.
Mettez tout le pourcentage d’essais par session avec des changements significatifs de pupille dans chaque cellule d’un réseau cellulaire où les cellules sont disposées du SNR inférieur au plus élevé. À l’aide du pupil_threshold_estimate_JOVE_m de code, estimez le seuil de catégorisation des appels dans le bruit. Les réponses moyennes des pupilles de trois animaux sont indiquées dans cette figure.
Les réponses moyennes des pupilles aux stimuli de gémissement standard sont représentées par la ligne bleue et l’ombrage correspond à plus moins une erreur type de moyenne. Les lignes grises et l’ombrage correspondent à la moyenne et plus moins une erreur-type de la moyenne des réponses des pupilles évoquées par des stimuli déviants. L’intensité de l’ombrage gris correspond au SNR.
La ligne verte et l’ombrage correspondent à la trace pupillaire moyenne au seuil SNR. La ligne verticale rouge correspond au début du stimulus. La ligne verticale orange correspond à l’apparition de la bouffée d’air et les lignes pointillées sarcelle correspondent à la fenêtre GCA.
La fonction psychométrique correspondant au pourcentage d’essais présentant des changements significatifs du diamètre des pupilles provoqués par le stimulus déviant en fonction du SNR est illustrée dans cette figure. Les moustaches correspondent à plus moins une erreur type de moyenne. Notez que 50% du maximum est atteint à environ moins 20 décibels SNR.
Les données acquises de haute qualité, il est important de bien acclimater l’animal à la configuration expérimentale et de maintenir des conditions d’élimination constantes. Gardez la session d’expérience courte pour minimiser l’habitation de l’animal aux stimuli déviants. L’EEG, ou les enregistrements électrophysiologiques combinés à la pupillométrie, généreraient des informations supplémentaires sur les déficits neuronaux, sous-jacents aux déficits de catégorisation de l’appel dans le bruit chez les animaux malentendants.
