עבודה זו נתמכה על ידי פרויקט Hakubi של אוניברסיטת קיוטו, Grant-in-Aid for Challenge Research (Pioneering) (No.22K18644), Grant-in-Aid for Scientific Research (C) (No. 22K12745), Grant-in-Aid for Scientific Research (B) (No. 21H02851) ו-Grant-in-Aid for Scientific Research (A) (No. 19H01039). ברצוננו להודות ל-Editage (www.editage.jp) על העריכה בשפה האנגלית.

כל הניסויים אושרו על ידי הוועדה לניסויים בבעלי חיים של EHUB (מס' 2022-003, 2023-104) ונערכו בהתאם למדריך לטיפול ושימוש בפרימטים במעבדה שפורסם על ידי EHUB. תשעה מרמוסטים נפוצים (Callithrix jacchus, שישה זכרים ושלוש נקבות, בני 2-12, במשקל 330-490 גרם) שימשו לניסוי.
1. בעלי חיים
<ol><li>אכסנו את המרמוסטים בכלובים בודדים המצוידים בתיבות קינון, מוטות עץ ומתקני העשרה אחרים.</li>
	<li>שמרו על החדרים תחת מחזור אור-חושך של 12 שעות, עם טמפרטורה ולחות שנשמרות ב-28 ± 2 מעלות צלזיוס ו-40 ± 20%, בהתאמה.</li>
	<li>להאכיל את החיות 14 גרם של כדורי קוף העולם החדש פעמיים ביום, בתוספת מזון כגון מסטיק ערבי ותולעי ארוחה. לספק מים עד ליביטום.</li>
	<li>בצע את כל הניסויים בתיבה מוחלשת קול בחדר ניסויים.</li>
</ol>2. ציוד (איור 1B וטבלת חומרים)
<ol><li>השתמש אלקטרודות כסף 4 מ"מ. ציפוי AgCl על משטח האלקטרודה מונע קיטוב ומבטיח רישום יציב.</li>
	<li>השתמש במגבר כדי להקליט את אותות ה- EEG. מסנן פסים (0.016-250 הרץ) ודגום את הנתונים ב- 1,000 הרץ.</li>
	<li>חבר תיבת קלט אלקטרודה בת 64 ערוצים למגבר, והצב אותה לפני הנושא.</li>
	<li>הניחו את הרמקול במרחק של 30 ס"מ מראש המרמוסט ושלטו בעוצמת הצליל ב-65-75 dB, כפי שנמדדה בתנוחת האוזן. העבירו את הגירויים השמיעתיים באמצעות רמקול זה.</li>
	<li>הניחו את המצלמה מול המצולם כדי לעקוב אחר מצבו במהלך הקלטת ה-EEG.</li>
	<li>כיסא הפרימטים בנוי מלוחות אקריליים ועמודי שרף סינתטיים. לצורך הניסויים, בקשו מהחוקר להחזיק את בעלי החיים כשהם יושבים על לוחית הרגל; בשלב זה, הכניסו צוואר והדקו אותו ללוח הצוואר, והכניסו והדקו את פיסת המותניים לפאנל המותניים. ודא שכל הגוף של כל מרמוסט מאובטח באופן רופף.</li>
</ol>3. הרדמה
<ol><li>מרדימים את בעלי החיים בהזרקה תוך שרירית של אלפקסאלון (6-8 מ"ג/ק"ג) ואטרופין (0.05 מ"ג/ק"ג). פרוטוקול זה מאפשר לשמור על ההרדמה למשך כ-20 דקות. מתן מנות נוספות של alfaxalone כדי להאריך את משך ההרדמה אם ההליך ארוך יותר. כמו כן לתת חומרים אנטימטיים (Maropitant 1 מ"ג / ק"ג, הזרקה תת עורית) מראש כדי להתמודד עם בחילות, שהיא תופעת לוואי של alfaxalone. הערה: מרמוסטים חייבים להיות תחת הזרקה או הרדמה באינהלציה במהלך ההליכים ויש לאפשר להם להתאושש מיד לאחר גילוח השיער.</li>
	<li>יש לנטר את הרכיבים החיוניים באמצעות מד דופק אוקסימטר ולתת תערובת חמצן-אוויר (O2 0.5 ליטר/דקה, אוויר 0.5 ליטר/דקה) במידת הצורך.</li>
	<li>לשמור על טמפרטורת החדר מעל 27 °C, ולעטוף מטלית חימום סביב הגוף של מרמוסט כדי למנוע היפותרמיה.</li>
</ol>4. הסרת שיער
<ol><li>מגלחים את כל הראש (כולל מאחורי האוריקולריה) עם מכונת גילוח חשמלית.</li>
	<li>יש למרוח קרם להסרת שיער על עור רגיש. נגבו את הקרם עם גזה רטובה לאחר 5 דקות.</li>
</ol>5. הכנת מסכה
<ol><li>הכינו מראש מסכה תרמופלסטית שתתאים לגודל כיסא הקוף. באופן ספציפי, קדח את החלק של הגב הבולט מהאורך האנכי של הכיסא עם ארבעה חורי בורג כך שניתן יהיה לקבע אותו לצלחת הצוואר של הכיסא. הערה: מסכות תרמופלסטיות בטוחות וניתן להשתמש בהן כדי לשתק את הראש במהלך טיפול קרינתי בחולים. השתמשנו במסכה קטנה המיועדת לילדים וגזרנו אותה כך שתתאים לגודל המרמוסטים. מסכה זו מתרככת כאשר היא מונחת במים חמים בטמפרטורה של 75°C ומתקשה ככל שהטמפרטורה יורדת כאשר מוציאים אותה מהמים.</li>
	<li>לצורך הניסויים, הניחו את החיות על כיסא פרימטים. תמכו בבעל החיים המורדם באמצעות צלחות צוואר ומותניים והצמידו את בעל החיים ואת הצלחות הללו לכיסא.</li>
	<li>חממו את המסכה במים חמים ולאחר מכן עצבו אותה כך שתתאים לראש המרמוסט. לאחר הסרת המסכה מהמים החמים, המתינו עד שהטמפרטורה תרד (בערך בטווח של 50 מעלות צלזיוס) כדי למנוע כוויות, ולאחר מכן הניחו אותה על ראשו של הנבדק כדי לעצב את המסכה.</li>
	<li>לאחר קירור והתקשות, נתקו את המסכה מהחיה וחתכו את החלק העליון של חלקי הראש והאוזן של המסכה כדי לחשוף את האזור להגדרת האלקטרודות. הערה: לאחר יצירת מסכה זו, ניתן היה להשתמש בה על אנשים אחרים.</li>
</ol>6. התאמת כיסא ומסכה (30 דקות ליום למשך 3 ימים)
<ol><li>הרגילו את בעל החיים לכיסא בתנאי ערות על ידי הנחתו על כיסא ותגמלו אותו למשך כ-30 דקות. חזור על הליך זה במשך 3 ימים.</li>
	<li>להרגיל את החיה קיבוע ראש באמצעות המסכה במשך 2 ימים. הערה: תהליך הסתגלות זה הותאם אישית למצבו של האדם. לאחר ההסתגלות, בעלי החיים עשויים להתנגד באופן זמני במהלך לכידה והגדרת מסכת ראש, אך ברגע שהם יושבים בכיסא וראשם קבוע, הם נעשים רגועים.</li>
	<li>במהלך הסתגלות הכיסא, העריכו את הפרמטרים ההתנהגותיים הבאים: i) פליטת רעשים חרדים או מדאיגים, ii) דחייה של הפרס המוצע, ו-iii) תנועות אלימות. אם אחת מההתנהגויות הללו נצפית, סיים את הפגישה לאותו יום, ומאפשר למרמוסט להסתגל בהדרגה לסביבת הניסוי.</li>
</ol>7. הקלטת EEG (שעתיים ביום)
<ol><li>הכנת הנושא<ol><li>מחברים כלוב העברה לחלון קטן בכלוב הביתי ומעבירים את המרמוסט מכלוב הבית לכלוב ההעברה, בדרך כלל בפני עצמו. מכסים את כלוב הנשיאה בבד ומעבירים אותו לחדר הניסויים.</li>
		<li>קיבוע ראש<ol><li>לכדו את המרמוסט באמצעות כפפות מגן והניחו אותו על הכיסא המיוחד.</li>
			<li>מניחים את המסכה המוכנה על ראש המרמוסט. העבירו את גוף הבורג המחובר לכיסא דרך החור במסכה וקבעו אותו באמצעות ברגי אגודל.</li>
			<li>הדקו את הראש ומסכו קלות עם רצועה ממש מתחת לאף. הערה: ראשו של הנבדק לא היה צריך להיות קבוע לחלוטין כל עוד האלקטרודות לא הוסרו על ידי תנועה. לכן, השתמשנו באותה מסכה בכל הנבדקים.</li>
		</ol></li>
		<li>הגדרת מיקום האלקטרודות<ol><li>השתמש באף, באיניון ובתנוכי האוזן כציוני דרך אנטומיים כדי לקבוע את מיקום האלקטרודות על פי שיטת International 10-20 32,33,34,35,36,37. מדוד את המרחק בין האף לאינון בקו האמצע בעזרת סרט מדידה. הגדר את המיקום של Cz באמצע המרחק. מקם את האלקטרודות האחרות (Fz, Pz, Oz, F3 או F4) עם 20% מאורך האיניון-ניון כמרווח האלקטרודות. סמן את מיקומי האלקטרודות על הקרקפת באמצעות דרמטוגרף על בסיס שמן.</li>
		</ol></li>
		<li>הכנת העור<ol><li>שפשפו את האזור המסומן במקלון צמר גפן דק טבול באלכוהול להסרת לכלוך וחלב מהקרקפת.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>הגדרות אלקטרודה הערה: בצע את שלבים 7.2.1-7.2.3 בכל מיקומי האלקטרודות כדי למקם אלקטרודות ב- Fz, Cz, C3, C4, Pz, A1, A2 ו- F3 (או F4).<ol><li>בעזרת חותך צינורות, חותכים חתיכת צינור סיליקון בקוטר פנימי של 4 מ"מ וקוטר חיצוני של 7 מ"מ לאורך של כ-20 מ"מ.</li>
		<li>יש למרוח דבק על שולי הצינור החתוך ולהדביק אותו לקרקפת.</li>
		<li>מלא את החלק הפנימי של הצינור בג'ל EEG באמצעות מזרק ומחט מזרק לא מחודדת.</li>
		<li>חברו את אלקטרודת הייחוס ל-Pz ואת אלקטרודות הארקה ל-F3 או F4 (איור 1C).</li>
		<li>הכנס אלקטרודות לצינור וחבר את כבל האלקטרודה לתיבת הקלט.</li>
		<li>הפעל את היישום להקלטות EEG למדידת עכבת האלקטרודות, והתאם את הפרמטרים כדי להבטיח שכל האלקטרודות יהיו מתחת ל- 5 kΩ.</li>
		<li>צרור את כבלי האלקטרודות כדי להפחית רעש.</li>
	</ol></li>
	<li>תן תגמולים במהלך הליך אימוביליזציה של הראש ובין הפעלות משימה על ידי מתן ידני של 1-3 מ"ל של התגמול הנוזלי (מסטיק או תזונה) באמצעות מזרק.</li>
	<li>ציין את הקובץ שיישמר בתוכנת ההקלטה EEG ולחץ על התחל להקליט לחצן. הפעל את הסקריפט עבור מצגת גירוי מיד לאחר הפעלת הקלטת EEG. לחץ על לחצן העצירה בהקלטת EEG כאשר ביצוע סקריפט מצגת הגירוי הושלם כדי לסיים את כל ההקלטות. לאחר השלמת ההקלטה, הסר את האלקטרודות ואת מסיכת הראש.</li>
	<li>לכדו את בעלי החיים והחזירו אותם לכלובי הנשיאה שלהם. השאירו את הצינורות על הקרקפת; כל הצינורות נפלו באופן טבעי תוך יום אחד בערך. הערה: בתקופות המוקדמות השתמשנו באצטון כדי להמיס את דבק הדבק ולהסיר את הצינור לאחר מפגשי ההקלטה; עם זאת, היו מקרים של פגיעה בעור; לכן, לאחר מכן החזרנו את בעלי החיים לכלובי הבית שלהם מבלי להוציא את הצינור. בעשרות הניסויים שערכנו עד כה, המרמוסטים לא הראו כל עניין בצינורות שהוסרו, ומעולם לא התרחשה בליעה מקרית.</li>
	<li>גירוי<ol><li>הקלט שיחות טבעיות, פשוטות ומורכבות בחדר השבוי או הניסוי ממרמוסטים שאינם משמשים בהקלטות EEG עוקבות. חלץ שלוש קריאות פשוטות ומורכבות ספציפיות למין (Phee, Tsik-Ek ו- Tsik-String5 ) מהקבצים המוקלטים.</li>
		<li>בנוסף לגירויי השיחה, צור רעש לבן באמצעות פונקציה בתוכנת התכנות והשתמש בה כגירוי.</li>
		<li>כדי לעקוב אחר פרוטוקול זה, השתמש בשלושה קבצי שמיעה (16 סיביות, 48 קילוהרץ) של קריאות מרמוסט בניסוי. שלוט במשימה באמצעות קובץ Script מותאם אישית. הערה: כל בלוק מכיל 50 קריאות לכל גירוי, ובסך הכל 200 שיחות. כל קטע הקלטה יימשך כ-10 דקות. כל משתתף חייב לבצע שני בלוקים. מרווח השיחות הוא 3 שניות. מבין ארבעת קבצי גירוי השמע (ראה קובץ משלים 1), גירוי קריאת Phee היה באורך של כ-2 שניות, בעוד ששלושת האחרים היו באורך של כ-1 שניות. הסיבה לכך היא שקריאת פי אחת היא עדיין קריאה ארוכת טווח (איור 1D).</li>
		<li>בכל קובץ גירוי צליל, הערוץ הימני מכיל את קריאת המרמוסט או נתוני הרעש, והערוץ השמאלי מכיל את אות ההדק לתחילת הגירוי. שלח אות טריגר זה למערכת הקלטת EEG באמצעות מכשיר סנכרון והקלט אותו כזמן אירוע.</li>
	</ol></li>
</ol>8. ניתוח נתונים
הערה: הקוד המקורי שנכתב בתוכנת התכנות ובארגז הכלים שימש לעיבוד מאוחר של נתוני EEG, כמפורט להלן (קובץ משלים 2)37.
<ol><li>עיבוד מקדים<ol><li>הפניה חוזרת להפניה לאוזן המקושרת.</li>
		<li>מסנן במעבר גבוה ב- 2 הרץ.</li>
		<li>תקופה מ- 100 אלפיות השנייה לפני עד 1000 מילישניות לאחר תחילת הגירוי.</li>
		<li>תיקון בסיסי לממוצע של תקופת הגירוי של 100 אלפיות השנייה. דחה ממצאים באמצעות קריטריון של ±150 μV.</li>
	</ol></li>
	<li>תכנון פוטנציאל הקשור לאירועים (ERP)<ol><li>ממוצע כל נתוני הניסיון עבור כל נושא.</li>
		<li>קבל צורות גל בעלות ממוצע קבוצתי על-ידי ממוצע כל הנושאים.</li>
		<li>כדי להשוות את ממוצע ה- ERP בין סוגי שיחות וגירויי רעש, החל ניתוח חד-כיווני של שונות (ANOVA) עם גירויים כגורם בין הנבדקים בתגובת Cz.</li>
		<li>החל ניתוח השוואה מרובה פוסט הוק עם השיטה של Tukey.</li>
	</ol></li>
	<li>התוויית הפרעה ספקטרלית הקשורה לאירועים (ERSP)<ol><li>חשב את ה- ERSP כדי להמחיש את השינוי הממוצע הקשור לאירוע בעוצמה ספקטרלית לאורך זמן בטווח תדרים רחב באמצעות משוואה (1). Fk (f,t) הוא האומדן הספקטרלי של משפט k בתדירות f ובזמן t: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/66869/66869eq01.jpg" style="margin: auto;">(1)</li>
		<li>החל פירוק זמן-תדר על הפעילויות באמצעות התמרות גל סינוסואידליות, עם שלושה מחזורי אורך בתדר הנמוך ביותר (10 הרץ), עלייה ליניארית עם תדר עד 32 מחזורים בתדר הגבוה ביותר (120 הרץ).</li>
		<li>הגדר את התגובות הראשוניות והחולפות בתקופה של 150 מילישניות לאחר תחילת הגירוי ב-2-30 הרץ, ואת התגובות המתמשכות בתקופה של 800 מילישניות בין 151 ל-950 מילישניות לאחר תחילת הגירוי ב-40-100 שעות.</li>
		<li>כדי לבדוק את ההבדלים בתגובות הראשוניות והמתמשכות ב- Fz וב- Cz בין גילאי הנושא וסוגי השיחות, בצע ANOVA דו-כיווני תוך שימוש בסוג שיחה כגורם בתוך הנושא ובגילאים כגורם בין נושאים.</li>
	</ol></li>
</ol>

EEG לא פולשני למחקרים השוואתיים של תפיסת קול במרמוסטים

למחברים אין ניגודי עניינים לחשוף.

נקודות לציון לגבי הרדמה הן קטמין והן מתן קסילזין נוסו, ובעוד אלה משככי כאבים ולכן מתאימים למשימות כואבות ארוכות, מרמוסטים נוטים לחוות ירידה ברמות החמצן בדם ללא שאיפת חמצן44. בקיצור, alfaxalon הוא כנראה המתאים ביותר עבור משימות ללא כאב כגון גילוח או הכנת מסכה. בנוסף, עבור ?...

פרימטים משתמשים בקולות ספציפיים למין כדי להעביר מידע חשוב מבחינה ביולוגית, כגון מצבו הרגשי של המתקשר או כוונתו לשמור על קשרים חברתיים, נוכחותם של טורפים או מצבים מסוכנים אחרים. חקירת המנגנונים העצביים העומדים בבסיס תפיסת הקול אצל פרימטים לא-אנושיים עתירי קול עשויה לספק לנו רמזים קריטיים להבנה טובה יותר של המקורות האבולוציוניים של השפה האנושית.
מרמוסטים נפוצים הם פרימטים קטנים שמקורם בדרום אמריקה. בשנים האחרונות, מרמוסטים משמשים יותר ויותר כחיות מודל, לצד קופי מקוק, בגלל הפרודוקטיביות הגבוהה שלהם, קלות השימוש בשל גודלם הקטן, ופיתוח טכניקות טרנסגניות שימושיות 1,2,3. בנוסף לתועלתם כמודלים למחלות, תקשורת קולית עשירה בתוך קבוצות היא מאפיין ייחודי נוסף של מין זה 4,5,6,7. מרמוסטים מחליפים באופן שגרתי אותות קוליים כדי לתקשר עם פרטים בלתי נראים ביער. על-ידי בחינת הפעילות המוחית המעורבת בתפיסה קולית ובהפקה של מרמוסטים, אנו יכולים לקבוע כיצד הם מעבדים את המידע השמיעתי שלהם עצמם או קריאות ספציפיות במוח, ולזהות אילו מעגלים עצביים מעורבים. מחקרים קודמים הדגימו פעילות עצבית בקליפת המוח השמיעתית הראשונית 8,9,10,11,12 ובקליפת המוח הקדמית 13,14 המעורבת בהפקת קול במרמוסטים. יתר על כן, תגובות עצביות מעוררות ומודחקות אלה היו מווסתות על ידי אינטראקציות שמיעתיות-קוליות בקליפת המוח השמיעתית הראשונית 8,10. מחקרים אלה סיפקו נתוני פעילות עצבית מפורטים ברמת תא העצב הבודד באמצעות שיטות רישום פולשניות. מחקרים רבים בחנו עוד יותר את הפעילות העצבית המעורבת בהפקת קול מרמוסט; עם זאת, התפיסה הקולית נותרה מובנת היטב15,16.
מספר מחקרי דימות מוח לא פולשניים הבהירו את המנגנונים העצביים של עיבוד קול במרמוסטים 17,18,19; הרזולוציה המרחבית הגבוהה שלהם מהווה יתרון, עם זאת, שמירה על בעלי חיים במצב ער במהלך סריקה דורשת טכניקות מתקדמות. עם זאת, לאחרונה, Jafari et al. זיהו אזורים פרונטו-טמפורליים המעורבים בתפיסה קולית במרמוסטים ערים באמצעות דימות תהודה מגנטית תפקודי (fMRI)19. כמעט כל הניסויים להבהרת תפקודי המוח המעורבים בתפיסה קולית ובייצור קול בבני אדם נערכו בשיטות לא פולשניות, כגון אלקטרואנצפלוגרפיה של הקרקפת (EEG), מגנטואנצפלוגרפיה (MEG)20,21 ו-fMRI 22,23,24. מחקרים רבים בבני אדם חקרו פעילות מוחית הקשורה לתפיסה קולית באמצעות EEG. רוב המחקרים הללו התמקדו במידע רגשי 25,26,27 ובניכור של מילים רגשיות 28, כאשר התוצאות חשפו שינויים בפוטנציאלים הקשורים לאירועים במהלך תפיסה קולית29. אלקטרוקורטיקוגרפיה (ECoG) ורישומי נוירון יחיד באמצעות אלקטרודות המושתלות תוך גולגולתית בבני אדם נערכו רק במספר מצומצם של ניסויים בחולים שעברו טיפול נוירוכירורגי30,31.
נקודת מבט אבולוציונית המשווה בין בני אדם לקופים חשובה להבנת המנגנונים העצביים הייחודיים העומדים בבסיס התפיסה והייצור הקוליים שהתפתחו אצל בני אדם. כדי להשוות ישירות את המנגנונים העצביים המעורבים בתפיסת דיבור ובקול אצל פרימטים לא אנושיים עתירי קול, כמו המרמוסט, עם בני אדם, חשוב להשוות נתונים בין שני המינים באותה שיטה. MRI תפקודי מאפשר הדמיה של המוח כולו ובעל רזולוציה מרחבית גבוהה. יש לו את היתרון של הקלטת פעילות בניצב לגולגולת או באזורים עמוקים שקשה להקליט עם EEG או MEG. עם זאת, מכשיר ה- MRI יקר להתקנה ותחזוקה, וישנן מגבלות רבות על הגירויים שניתן להציג בשל אופי המכשיר. לשם השוואה, EEG, פוטנציאלים הקשורים לאירועים (ERP) ו-MEG הם בעלי רזולוציה טמפורלית גבוהה, מה שהופך אותם לשימושיים לניתוח עיבוד קולי של סדרות זמן. בפרט, EEG יש את היתרונות של ניידות גבוהה ואת היכולת לשמש במגוון של הגדרות ניסיוניות, עלות נמוכה יחסית, ואת הדרישה רק מפעיל אחד.
מכיוון שכמות גדולה של נתוני EEG כבר הושגה בבני אדם, שיטות מדידת EEG המשתמשות בפרדיגמות לא פולשניות נדרשות עבור פרימטים שאינם אנושיים. קבוצת המחקר שלנו פיתחה שיטת רישום EEG ייחודית ולא פולשנית באמצעות צינורות32 עבור קופי מקוק ומרמוסטים. כאן, אנו מדווחים על מספר ממצאים חדשים בנוגע לעיבוד שמיעתי בפרימטים לא אנושיים 33,34,35,36,37. כדי לאפיין את פעילות המוח בתגובה לקולות ספציפיים למין במרמוסטים, בנינו מערכת ניסיונית לרישום לא פולשני של פעילות מוחית באמצעות אלקטרודות הממוקמות על הקרקפת. במחקר זה אנו מתארים את שיטת מדידת EEG עבור מרמוסטים.

<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 

תקשורת קולית ממלאת תפקיד מכריע באינטראקציות החברתיות של פרימטים, במיוחד בהישרדות ובארגון חברתי. בני האדם פיתחו אסטרטגיית תקשורת קולית ייחודית ומתקדמת בצורת שפה. כדי לחקור את האבולוציה של השפה האנושית, יש צורך לחקור את המנגנונים העצביים העומדים בבסיס עיבוד הקול בבני אדם, כמו גם להבין כיצד מנגנוני המוח התפתחו על-ידי השוואתם לאלה של פרימטים לא אנושיים. כאן פיתחנו שיטה למדידה לא פולשנית של אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) של פרימטים לא אנושיים ערים. שיטת הקלטה זו מאפשרת מחקרים ארוכי טווח מבלי לפגוע בבעלי החיים, וחשוב מכך, מאפשרת לנו להשוות ישירות נתוני EEG של פרימטים לא אנושיים עם נתונים אנושיים, ולספק תובנות על האבולוציה של השפה האנושית. במחקר הנוכחי השתמשנו בשיטת רישום EEG בקרקפת כדי לחקור פעילות מוחית בתגובה לקולות ספציפיים למין במרמוסטים. מחקר זה מספק תובנות חדשות על ידי שימוש ב- EEG בקרקפת כדי ללכוד ייצוגים עצביים נפוצים במרמוסטים במהלך תפיסה קולית, ולמלא פערים בידע קיים.

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.

מחבר זרקור: חקירת ייצוג מידע קולי בפרימטים קטנים ושינויו על ידי הפרעות פסיכיאטריות באמצעות EEG לא פולשני

מדידות אלקטרואנצפלוגרפיה במרמוסטים ערים האזנה לקולות ספציפיים 

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.

ראשית, שרטטנו את הפוטנציאלים הממוצעים הקשורים לאירועים (ERPs) עבור כל גירוי שמיעתי במרמוסטים (איור 2). הפוטנציאל השמיעתי המעורר (AEP) היה בולט בתנאי הרעש , ושיקף את ההתחלה הברורה של הגירויים (ראו איור 1D). כדי להשוות את ממוצע מערכות ה-ERP בין סוגי שיחות לגירויי ר...

כדי לחקור את האבולוציה של השפה, חשוב להשוות מנגנונים מוחיים בבני אדם לאלה של פרימטים לא אנושיים. פיתחנו שיטה למדידה לא פולשנית של אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) של חיות ערות. זה מאפשר לנו להשוות ישירות נתוני EEG בין בני אדם לבעלי חיים לטווח ארוך מבלי לפגוע בהם.

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

electroencephalography-measurements-awake-marmosets-listening-to

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Electroencephalography Measurements in Awake Marmosets Listening to Conspecific Vocalizations 

402 Views.  Kyoto University. היינו רוצים לדעת כיצד מידע קולי מיוצג במוחם של פרימטים קטנים העשירים בתקשורת קולית. ברצוננו להמחיש כיצד הייצוג ישתנה על ידי הפרעות פסיכיאטריות כגון סכיזופרניה בעתיד. השווינו EEGs לא פולשניים בין ארבעה מיני פרימטים, ומצאנו כי ההשהיה של קליפת המוח השמיעתית ?...

Video: מחבר זרקור: חקירת ייצוג מידע קולי בפרימטים קטנים ושינויו על ידי הפרעות פסיכיאטריות באמצעות EEG לא פולשני

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

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

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

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