Ce travail a été soutenu par le projet Hakubi de l’Université de Kyoto, la subvention pour la recherche stimulante (pionnière) (n° 22K18644), la subvention pour la recherche scientifique (C) (n° 22K12745), la subvention pour la recherche scientifique (B) (n° 21H02851) et la subvention pour la recherche scientifique (A) (n° 19H01039). Nous tenons à remercier Editage (www.editage.jp) pour l’édition en anglais.

Toutes les expériences ont été approuvées par le Comité d’expérimentation animale de l’EHUB (n°2022-003, 2023-104) et menées conformément au Guide de soins et d’utilisation des primates de laboratoire publié par l’EHUB. Neuf ouistitis communs (Callithrix jacchus, six mâles et trois femelles, âgés de 2 à 12 ans, pesant de 330 à 490 g) ont été utilisés pour l’expérience.
1. Animaux
<ol><li>Hébergez les ouistitis dans des cages individuelles équipées de nichoirs, de perchoirs en bois et d’autres dispositifs d’enrichissement.</li>
	<li>Maintenez les pièces sous un cycle lumière-obscurité de 12 heures, avec une température et une humidité maintenues à 28 ± 2 °C et 40 ± 20 %, respectivement.</li>
	<li>Donnez aux animaux 14 g de granulés de singe du Nouveau Monde deux fois par jour, complétés par de la nourriture telle que de la gomme arabique et des vers de farine. Fournir de l’eau à volonté.</li>
	<li>Réalisez toutes les expériences dans une boîte insonorisée dans une salle d’expérimentation.</li>
</ol>2. Équipement (figure 1B et tableau des matériaux)
<ol><li>Utilisez des électrodes en argent de 4 mm. Le revêtement AgCl sur la surface de l’électrode empêche la polarisation et assure un enregistrement stable.</li>
	<li>Utilisez un amplificateur pour enregistrer les signaux EEG. Filtre passe-bande (0,016-250 Hz) et échantillonnez les données à 1 000 Hz.</li>
	<li>Connectez un boîtier d’entrée d’électrode à 64 canaux à l’amplificateur, en le plaçant devant le sujet.</li>
	<li>Placez le haut-parleur à 30 cm de la tête du ouistiti et contrôlez le niveau sonore à 65-75 dB, mesuré dans la position de l’oreille. Délivrez les stimuli auditifs via ce haut-parleur.</li>
	<li>Placez la caméra devant le sujet pour surveiller son état pendant l’enregistrement EEG.</li>
	<li>La chaise primate est construite à partir de plaques acryliques et de poteaux en résine synthétique. Pour les expériences, demandez au chercheur de tenir les animaux pendant qu’ils sont assis sur le repose-pieds ; À ce stade, insérez un collier et fixez-le au panneau du cou, et insérez et fixez la taille au panneau de taille. Assurez-vous que tout le corps de chaque ouistiti est bien fixé.</li>
</ol>3. Anesthésie
<ol><li>Anesthésier les animaux avec une injection intramusculaire d’alfaxalone (6-8 mg/kg) et d’atropine (0,05 mg/kg). Ce protocole permet de maintenir l’anesthésie pendant environ 20 min. Administrer des doses supplémentaires d’alfaxalone pour prolonger la durée de l’anesthésie si la procédure est plus longue. Administrez également des agents antiémétiques (Maropitant 1 mg/kg, injection sous-cutanée) au préalable pour contrer les nausées, qui sont un effet secondaire de l’alfaxalone. REMARQUE : Les ouistitis doivent être sous anesthésie par injection ou inhalation pendant les procédures et doivent être autorisés à récupérer immédiatement après le rasage des cheveux.</li>
	<li>Surveillez les signes vitaux à l’aide d’un oxymètre de pouls et administrez un mélange oxygène-air (O2 0,5 L/min, air 0,5 L/min) si nécessaire.</li>
	<li>Maintenez la température ambiante au-dessus de 27 °C et enroulez un chiffon chauffant autour du corps du ouistiti pour prévenir l’hypothermie.</li>
</ol>4. L’épilation
<ol><li>Rasez toute la tête (y compris derrière l’auriculaire) avec un rasoir électrique.</li>
	<li>Appliquez une crème dépilatoire pour les peaux sensibles. Essuyez la crème avec une gaze humide au bout de 5 min.</li>
</ol>5. Préparation du masque
<ol><li>Manipulez un masque thermoplastique à l’avance pour l’adapter à la taille de la chaise de singe. Plus précisément, percez la partie du dossier qui dépasse de la longueur verticale de la chaise avec quatre trous de vis afin qu’elle puisse être fixée à la plaque de cou de la chaise. REMARQUE : Les masques thermoplastiques sont sûrs et peuvent être utilisés pour immobiliser la tête pendant la radiothérapie chez les patients. Nous avons utilisé un petit masque conçu pour les enfants et l’avons coupé pour l’adapter à la taille des ouistitis. Ce masque se ramollit lorsqu’il est placé dans de l’eau tiède à 75 °C et durcit lorsque la température baisse lorsqu’il est retiré de l’eau.</li>
	<li>Pour les expériences, placez les animaux dans une chaise pour primates. Soutenez l’animal anesthésié à l’aide de plaques de cou et de taille et fixez l’animal et ces plaques à la chaise.</li>
	<li>Réchauffez le masque dans de l’eau chaude puis moulez-le pour qu’il s’adapte à la tête du ouistiti. Après avoir retiré le masque de l’eau tiède, attendez que la température baisse (environ dans la plage des 50 °C) pour éviter les brûlures, puis placez-le sur la tête du sujet pour mouler le masque.</li>
	<li>Après refroidissement et durcissement, détachez le masque de l’animal et découpez le haut de la tête et des oreilles du masque pour exposer la zone de réglage de l’électrode. REMARQUE : Une fois ce masque fabriqué, il pourrait être utilisé sur d’autres individus.</li>
</ol>6. Adaptation de la chaise et du masque (30 min/jour pendant 3 jours)
<ol><li>Habituez l’animal à la chaise dans des conditions d’éveil en le plaçant sur une chaise et en le récompensant pendant environ 30 min. Répétez cette procédure pendant 3 jours.</li>
	<li>Habituez l’animal à la fixation de la tête à l’aide du masque pendant 2 jours. REMARQUE : Ce processus d’adaptation a été adapté à l’état de la personne. Après l’adaptation, les animaux peuvent résister temporairement pendant la capture et la pose du masque, mais une fois qu’ils sont assis sur la chaise et que leur tête est fixe, ils deviennent calmes.</li>
	<li>Lors de l’adaptation de la chaise, évaluez les paramètres comportementaux suivants : i) émission de bruits anxieux ou alarmants, ii) rejet de la récompense offerte, et iii) mouvements violents. Si l’un de ces comportements est observé, mettez fin à la séance pour ce jour-là, permettant au ouistiti de s’adapter progressivement à l’environnement expérimental.</li>
</ol>7. Enregistrement EEG (2 h/jour)
<ol><li>Préparation du sujet<ol><li>Fixez une cage de transfert à une petite fenêtre de la cage d’accueil et déplacez le ouistiti de la cage d’accueil à la cage de transfert, généralement tout seul. Couvrez la cage de transport avec un chiffon et transférez-la dans la salle d’expérimentation.</li>
		<li>Fixation de la tête<ol><li>Capturez le ouistiti à l’aide de gants de protection et placez-le dans la chaise spéciale.</li>
			<li>Placez le masque préparé sur la tête du ouistiti. Passez le corps de la vis fixé à la chaise à travers le trou du masque et fixez-le à l’aide de vis à oreilles.</li>
			<li>Fixez légèrement la tête et le masque avec une bande juste en dessous de la nasion. REMARQUE : La tête du sujet n’avait pas besoin d’être complètement fixée tant que les électrodes n’étaient pas retirées par le mouvement. Par conséquent, nous avons utilisé le même masque pour tous les sujets.</li>
		</ol></li>
		<li>Définition de l’emplacement des électrodes<ol><li>Utilisez la nasion, l’inion et les lobes d’oreille comme repères anatomiques pour déterminer l’emplacement des électrodes selon la méthode internationale 10-20 32,33,34,35,36,37. Mesurez la distance entre la nasion et l’inion sur la ligne médiane avec un ruban à mesurer. Définissez l’emplacement de Cz au milieu de la distance. Positionnez les autres électrodes (Fz, Pz, Oz, F3 ou F4) avec 20 % de la longueur inion-néion comme espacement des électrodes. Marquez les positions des électrodes sur le cuir chevelu à l’aide d’un dermatographe à base d’huile.</li>
		</ol></li>
		<li>Préparation de la peau<ol><li>Frottez la zone marquée avec un coton-tige fin trempé dans de l’alcool à friction pour éliminer la saleté et le sébum du cuir chevelu.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>Réglages des électrodes REMARQUE : Effectuez les étapes 7.2.1-7.2.3 à toutes les positions d’électrode pour placer les électrodes à Fz, Cz, C3, C4, Pz, A1, A2 et F3 (ou F4).<ol><li>À l’aide d’un coupe-tube, coupez un morceau de tube en silicone d’un diamètre intérieur de 4 mm et d’un diamètre extérieur de 7 mm en une longueur d’environ 20 mm.</li>
		<li>Appliquez de l’adhésif sur les bords du tube coupé et collez-le sur le cuir chevelu.</li>
		<li>Remplissez l’intérieur du tube avec du gel EEG à l’aide d’une seringue et d’une aiguille de seringue non pointue.</li>
		<li>Connectez l’électrode de référence à Pz et les électrodes de masse à F3 ou F4 (Figure 1C).</li>
		<li>Insérez les électrodes dans le tube et connectez le câble d’électrode au boîtier d’entrée.</li>
		<li>Lancez l’application d’enregistrement EEG pour mesurer l’impédance des électrodes et ajustez les paramètres pour vous assurer que toutes les électrodes sont inférieures à 5 kΩ.</li>
		<li>Regroupez les câbles d’électrodes pour réduire le bruit.</li>
	</ol></li>
	<li>Donnez des récompenses pendant la procédure d’immobilisation de la tête et entre les séances de tâches en administrant manuellement 1 à 3 ml de récompense liquide (gomme ou nutrition) à l’aide d’une seringue.</li>
	<li>Spécifiez le fichier à enregistrer sur le logiciel d’enregistrement EEG et appuyez sur le bouton Démarrer l’enregistrement . Exécutez le script de présentation du stimulus immédiatement après le démarrage de l’enregistrement EEG. Appuyez sur le bouton d’arrêt de l’enregistrement EEG lorsque l’exécution du script de présentation du stimulus est terminée pour mettre fin à tous les enregistrements. Une fois l’enregistrement terminé, retirez les électrodes et le masque de tête.</li>
	<li>Capturez les animaux et ramenez-les dans leurs cages de transport. Laissez les tubes sur le cuir chevelu ; Tous les tubes sont tombés naturellement en environ 1 jour. REMARQUE : Dans les premières périodes, nous utilisions de l’acétone pour dissoudre la colle adhésive et retirer le tube après les sessions d’enregistrement ; cependant, il y a eu des cas de lésions cutanées ; Par conséquent, nous avons ensuite renvoyé les animaux dans leurs cages d’origine sans retirer le tube. Dans les dizaines d’expériences que nous avons menées jusqu’à présent, les ouistitis n’ont montré aucun intérêt pour les tubes retirés et aucune ingestion accidentelle n’a jamais eu lieu.</li>
	<li>Stimulus<ol><li>Enregistrez des appels naturels, simples et composés dans la salle captive ou expérimentale à partir de ouistitis qui ne sont pas utilisés dans les enregistrements EEG ultérieurs. Extrayez trois appels simples et composés spécifiques à l’espèce (appels Phee, Tsik-Ek et Tsik-String5 ) à partir des fichiers enregistrés.</li>
		<li>En plus des stimuli d’appel, créez un bruit blanc à l’aide d’une fonction du logiciel de programmation et utilisez-la comme stimulus.</li>
		<li>Pour suivre ce protocole, utilisez trois fichiers auditifs (16 bits, 48 kHz) de cris de ouistitis dans l’expérience. Contrôlez la tâche à l’aide d’un script personnalisé. REMARQUE : Chaque bloc contient 50 appels pour chaque stimulus, pour un total de 200 appels. Chaque bloc d’enregistrement durera environ 10 min. Chaque participant doit effectuer deux blocs. L’intervalle entre les appels est de 3 s. Sur les quatre fichiers de stimulus audio (voir le fichier supplémentaire 1), le stimulus d’appel Phee durait environ 2 s, tandis que les trois autres avaient une longueur d’environ 1 s. En effet, un seul cri de Phee est toujours un cri de longue durée (figure 1D).</li>
		<li>Dans chaque fichier de stimulus sonore, le canal droit contient l’appel du ouistiti ou les données de bruit, et le canal gauche contient le signal de déclenchement pour le début du stimulus. Envoyez ce signal de déclenchement au système d’enregistrement EEG via un dispositif de synchronisation et enregistrez-le en tant qu’heure d’événement.</li>
	</ol></li>
</ol>8. Analyse des données
REMARQUE : Le code original écrit dans le logiciel de programmation et la boîte à outils a été utilisé pour post-traiter les données EEG, comme indiqué ci-dessous (Fichier supplémentaire 2)37.
<ol><li>Prétraitement<ol><li>Re-référence à la référence d’oreille liée.</li>
		<li>Filtre passe-haut à 2 Hz.</li>
		<li>Époque de 100 ms avant à 1000 ms après le début du stimulus.</li>
		<li>Conforme à la ligne de base à la moyenne de la période de pré-stimulus de 100 ms. Rejeter les artefacts en utilisant un critère de ±150 μV.</li>
	</ol></li>
	<li>Cartographie du potentiel lié à l’événement (ERP)<ol><li>Faites la moyenne de toutes les données de l’essai pour chaque sujet.</li>
		<li>Obtenez des formes d’onde moyennées par groupe en faisant la moyenne de tous les sujets.</li>
		<li>Pour comparer les PAR moyennés entre les types d’appels et les stimuli sonores, appliquez une analyse de variance à un facteur (ANOVA) avec les stimuli comme facteur inter-sujets dans la réponse Cz.</li>
		<li>Appliquez une analyse de comparaison multiple a posteriori avec la méthode de Tukey.</li>
	</ol></li>
	<li>Tracé de la perturbation spectrale liée à un événement (ERSP)<ol><li>Calculez l’ERSP pour visualiser la variation moyenne de la puissance spectrale liée à l’événement au fil du temps dans une large gamme de fréquences à l’aide de l’équation (1). Fk (f,t) est l’estimation spectrale de l’essai k à la fréquence f et au temps t : <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/66869/66869eq01.jpg" style="margin: auto;">(1)</li>
		<li>Appliquez la décomposition temps-fréquence aux activités à l’aide de transformées en ondelettes sinusoïdales, avec trois cycles de durée à la fréquence la plus basse (10 Hz), augmentant linéairement avec la fréquence jusqu’à 32 cycles à la fréquence la plus élevée (120 Hz).</li>
		<li>Définissez les réponses initiales et transitoires dans une période de 150 ms après le début du stimulus à 2-30 Hz, et les réponses soutenues dans une période de 800 ms de 151 à 950 ms après le début du stimulus à 40-100 H.</li>
		<li>Pour tester les différences entre les réponses initiales et soutenues dans les Fz et Cz entre les âges et les types d’appels des sujets, effectuez une ANOVA à deux facteurs en utilisant le type d’appel comme facteur intra-sujet et les âges comme facteur inter-sujet.</li>
	</ol></li>
</ol>

EEG non invasif pour les études comparatives de la perception vocale chez les ouistitis

Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à divulguer.

Points à noter sur l’anesthésie L’administration de kétamine et de xylazine a été tentée, et bien qu’elles soient analgésiques et donc adaptées aux tâches longues et douloureuses, les ouistitis ont tendance à ressentir une diminution des niveaux d’oxygène dans le sang sans inhalation d’oxygène44. En bref, l’alfaxalon est probablement le mieux adapté pour des tâches indolores telles que le rasage ou la fabrication de masques. De plus, pour le rasage, qu...

Les primates utilisent des vocalisations spécifiques à l’espèce pour transmettre des informations biologiquement importantes, telles que l’état émotionnel de l’appelant ou son intention de maintenir des liens sociaux, la présence de prédateurs ou d’autres situations dangereuses. L’étude des mécanismes neuronaux sous-jacents à la perception de la vocalisation chez les primates non humains riches en voix peut nous fournir des indices essentiels pour mieux comprendre les origines évolutives du langage humain.
Les ouistitis communs sont de petits primates originaires d’Amérique du Sud. Ces dernières années, les ouistitis ont été de plus en plus utilisés comme animaux modèles, aux côtés des singes macaques, en raison de leur grande reproductivité, de leur facilité d’utilisation grâce à leur petite taille et du développement de techniques transgéniques utiles 1,2,3. En plus de leur utilité en tant que modèles de maladie, une communication vocale riche au sein des groupes est une autre caractéristique unique de cette espèce 4,5,6,7. Les ouistitis échangent régulièrement des signaux vocaux pour communiquer avec leurs congénères invisibles dans la forêt. En examinant l’activité cérébrale impliquée dans la perception et la production vocales chez les ouistitis, nous pouvons déterminer comment ils traitent les informations auditives de leurs propres appels ou de leurs appels conspécifiques dans le cerveau et identifier les circuits neuronaux impliqués. Des études antérieures ont démontré une activité neuronale dans le cortex auditif primaire 8,9,10,11,12 et le cortex frontal13,14 impliqués dans la production vocale chez les ouistitis. De plus, ces réponses neuronales excitées et supprimées ont été modulées par les interactions auditives-vocales dans le cortex auditif primaire 8,10. Ces études ont fourni des données détaillées sur l’activité neuronale au niveau du neurone unique à l’aide de méthodes d’enregistrement invasives. De nombreuses études ont examiné plus en détail l’activité neuronale impliquée dans la production vocale du ouistiti ; Cependant, la perception vocale reste mal comprise15,16.
Plusieurs études non invasives d’imagerie cérébrale ont élucidé les mécanismes neuronaux du traitement vocal chez les ouistitis 17,18,19 ; Leur haute résolution spatiale est un avantage, cependant, maintenir les animaux en état d’éveil pendant le balayage nécessite des techniques avancées. Cependant, plus récemment, Jafari et al. ont identifié des régions frontotemporales impliquées dans la perception vocale chez les ouistitis éveillés à l’aide de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf)19. Presque toutes les expériences visant à élucider les fonctions cérébrales impliquées dans la perception et la production vocales chez l’homme ont été menées à l’aide de méthodes non invasives, telles que l’électroencéphalographie du cuir chevelu (EEG), la magnétoencéphalographie (MEG)20,21 et l’IRMf 22,23,24. De nombreuses études chez l’homme ont étudié l’activité cérébrale liée à la perception vocale à l’aide de l’EEG. La plupart de ces études se sont concentrées sur les informations émotionnelles 25,26,27 et la saillance des mots émotionnels 28, les résultats révélant des changements dans les potentiels liés aux événements pendant la perception vocale29. L’électrocorticographie (ECoG) et l’enregistrement de neurones uniques à l’aide d’électrodes implantées intracrâniennes chez l’homme n’ont été réalisés que dans un nombre limité d’expériences chez des patients subissant un traitement neurochirurgical30,31.
Une perspective évolutionniste comparant les humains aux singes est importante pour comprendre les mécanismes neuronaux uniques sous-jacents à la perception et à la production vocales qui se sont développés chez les humains. Pour comparer directement les mécanismes neuronaux impliqués dans la perception de la parole et la vocalisation chez les primates non humains riches en voix, tels que le ouistiti, avec les humains, il est important de comparer les données entre les deux espèces en utilisant la même méthode. L’IRM fonctionnelle permet l’imagerie de l’ensemble du cerveau et a une résolution spatiale élevée. Il a l’avantage d’enregistrer l’activité perpendiculairement au crâne ou dans des régions profondes difficiles à enregistrer avec l’EEG ou la MEG. Cependant, l’appareil d’IRM est coûteux à installer et à entretenir, et il existe de nombreuses restrictions sur les stimuli qui peuvent être présentés en raison de la nature de l’appareil. En comparaison, l’EEG, les potentiels liés aux événements (ERP) et le MEG ont une résolution temporelle élevée, ce qui les rend utiles pour analyser le traitement vocal des séries temporelles. En particulier, l’EEG présente les avantages d’une grande mobilité et de la possibilité d’être utilisé dans une variété de contextes expérimentaux, d’un coût relativement faible et de la nécessité d’un seul opérateur.
Étant donné qu’une grande quantité de données EEG a déjà été obtenue chez l’homme, des méthodes de mesure EEG utilisant des paradigmes non invasifs sont nécessaires pour les primates non humains. Notre groupe de recherche a mis au point une méthode unique d’enregistrement EEG non invasive utilisant des tubes32 pour les macaques et les ouistitis. Ici, nous rapportons plusieurs nouvelles découvertes concernant le traitement auditif chez les primates non humains 33,34,35,36,37. Pour caractériser l’activité cérébrale en réponse à des vocalisations spécifiques à l’espèce chez les ouistitis, nous avons construit un système expérimental permettant d’enregistrer de manière non invasive l’activité cérébrale à l’aide d’électrodes placées sur le cuir chevelu. Dans cette étude, nous décrivons la méthode de mesure EEG pour les ouistitis.

<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 

La communication vocale joue un rôle crucial dans les interactions sociales des primates, en particulier dans la survie et l’organisation sociale. Les humains ont développé une stratégie de communication vocale unique et avancée sous forme de langage. Pour étudier l’évolution du langage humain, il est nécessaire d’étudier les mécanismes neuronaux sous-jacents au traitement vocal chez l’homme, ainsi que de comprendre comment les mécanismes cérébraux ont évolué en les comparant à ceux des primates non humains. Ici, nous avons développé une méthode pour mesurer de manière non invasive l’électroencéphalographie (EEG) de primates non humains éveillés. Cette méthode d’enregistrement permet des études à long terme sans nuire aux animaux et, surtout, nous permet de comparer directement les données EEG des primates non humains avec les données humaines, fournissant ainsi des informations sur l’évolution du langage humain. Dans la présente étude, nous avons utilisé la méthode d’enregistrement EEG du cuir chevelu pour étudier l’activité cérébrale en réponse à des vocalisations spécifiques à l’espèce chez les ouistitis. Cette étude fournit de nouvelles informations en utilisant l’EEG du cuir chevelu pour capturer des représentations neuronales répandues chez les ouistitis pendant la perception vocale, comblant ainsi les lacunes des connaissances existantes.

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.

Pleins feux sur l’auteur : Étude de la représentation de l’information vocale chez les petits primates et de son altération par des troubles psychiatriques à l’aide de l’EEG non invasif

Mesures d’électroencéphalographie chez les ouistitis éveillés à l’écoute des vocalisations conspécifiques 

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.

Tout d’abord, nous avons tracé les potentiels moyens liés aux événements (ERP) pour chaque stimulus auditif chez les ouistitis (Figure 2). Le potentiel évoqué auditif (AEP) était proéminent dans la condition de bruit , reflétant le début clair des stimuli (voir Figure 1D). Pour comparer les ERP moyennés entre les types d’appels et les stimuli sonores, nous avons appliqué une analyse de variance à un facteur (ANOVA) avec les stimuli comm...

Pour étudier l’évolution du langage, il est important de comparer les mécanismes cérébraux chez les humains avec ceux des primates non humains. Nous avons développé une méthode pour mesurer de manière non invasive l’électroencéphalographie (EEG) d’animaux éveillés. Il nous permet de comparer directement les données EEG entre les humains et les animaux à long terme sans leur nuire.

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

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

Electroencephalography Measurements in Awake Marmosets Listening to Conspecific Vocalizations 

403 vues.  Kyoto University. Nous aimerions savoir comment l’information vocale est représentée dans le cerveau des petits primates qui sont riches en communications vocales. Nous aimerions illustrer comment la représentation sera modifiée par des troubles psychiatriques tels que la schizophrénie à l’avenir. Nous avons comparé les EEG non invasifs chez quatre espèces de primates et avons constaté que la latence du cortex auditif pour répondre aux sons est plus longue chez l...

Vidéo: Pleins feux sur l’auteur : Étude de la représentation de l’information vocale chez les petits primates et de son altération par des troubles psychiatriques à l’aide de l’EEG non invasif

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.

Recherche

Neurosciences

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.