La pupillometria può essere utilizzata per stimare soglie complesse di riconoscimento del suono e, combinata con altri metodi, può essere utilizzata per determinare gli effetti di varie forme di perdita dell'udito su tali soglie. Questa tecnica può essere utilizzata per caratterizzare dati della stessa modalità da esseri umani e da animali non addestrati. È relativamente facile da configurare e minimamente invasivo.
Le misure comportamentali e percettive sono difficili da ottenere nei modelli animali di perdita dell'udito. Questo metodo è un modo per quantificare complessi comportamenti di riconoscimento del suono negli animali. Come facciamo tutti gli esperimenti comportamentali sugli animali, la pazienza è la chiave.
Prenditi il tempo per acclimatare l'animale alla configurazione sperimentale. Mantieni brevi sessioni sperimentali e monitora attentamente l'animale. Per iniziare montare un altoparlante calibrato sulla parete della camera attenuata acusticamente ad un'altezza uguale alla posizione in cui verrà posizionato l'animale.
Per la somministrazione di stimoli in campo libero, posizionare l'animale nel recinto assicurandosi che non siano possibili grandi movimenti del corpo e fissare la testa dell'animale al telaio rigido. Posizionare un sensore piezoelettrico sotto l'involucro per rilevare e registrare i movimenti degli animali. Quindi posizionare la fotocamera per immagini della pupilla a una distanza di 25 centimetri dall'occhio del soggetto.
Per impostare il soffio d'aria, utilizzare un supporto collegato al piano del tavolo per posizionare una punta di pipetta a circa 15 centimetri davanti al muso dell'animale. Collegare un tubo di silicone di circa tre millimetri di diametro alla punta della pipetta e collegare il tubo a un cilindro pneumatico regolato. Mantenere la pressione dell'aria del cilindro tra 20 e 25 psi.
E far passare il tubo attraverso una valvola a manicotto per controllare i tempi e la durata del soffio d'aria, utilizzando un relè controllato dal computer. Illuminare l'occhio con un array di LED a infrarossi posizionato a circa 10 centimetri di distanza. Utilizzare l'illuminazione a LED bianca a un'intensità di circa 2000 candele per metro quadrato per illuminare l'occhio ripreso e portare il diametro della pupilla di base a circa 3,5 millimetri.
Apri il software di acquisizione della pupilla e acquisisci il video della pupilla utilizzando una telecamera con un obiettivo da 16 millimetri con una risoluzione spaziale di un angolo visivo di 0,15 gradi e un filtro a infrarossi posto a una distanza di 25 centimetri dall'occhio ripreso. Assicurati che l'occhio sia centrato nell'area visualizzata. Regolare l'apertura e la messa a fuoco della fotocamera, nonché il livello IR fino a quando il contorno della pupilla riprestata non è a fuoco nitido.
Nel software di acquisizione pupille, definire l'area di interesse contenente la pupilla selezionando un'area rettangolare con il mouse. Quindi utilizzare il pannello di controllo per regolare la luminosità e il contrasto del video acquisito. Impostare la densità di scansione su cinque e regolare la soglia in modo che l'adattamento dell'ellisse corrisponda strettamente al contorno della pupilla nel video.
Utilizzando il software del processore di interfaccia neurale, acquisire e salvare il segnale analogico dal diametro della pupilla o traccia PD, la traccia di tensione dal movimento di registrazione del sensore piezoelettrico, i tempi di erogazione dello stimolo e i tempi di erogazione del soffio d'aria. Seleziona otto diversi esemplari di vocalizzazioni di cavie di lunghezze simili da due diverse categorie di vocalizzazioni. Ad esempio, chiamate sibilanti e chiamate di piagnistei.
Una categoria servirà come stimoli standard e l'altra categoria servirà come stimoli strani o devianti. Per generare stimoli standard e devianti lunghi un secondo incorporati nel rumore a diversi livelli di rapporto segnale-rumore o SNR, aggiungere rumore bianco di uguale lunghezza alle chiamate. L'intervallo di SNR campionati in questo esperimento è compreso tra meno 24 e più 40 decibel.
Per ogni sessione, preparare una sequenza di presentazione di stimoli pseudocasuali che contenga stimoli standard superiori al 90% delle volte. Assicurati che tra gli stimoli devianti ci siano almeno da 20 a 40 prove con stimoli standard. Utilizzare un'intensità di stimolo fissa per tutte le presentazioni di stimolo.
Presentare gli stimoli con elevata regolarità temporale. Per mantenere l'impegno dell'animale con gli stimoli e ridurre al minimo l'assuefazione, facoltativamente fornire un breve soffio d'aria dopo lo stimolo deviante. Assicurarsi che l'inizio del soffio d'aria sia sufficientemente separato dalla durata dello stimolo in modo che lo stimolo evochi le risposte di dilatazione della pupilla.
Raggiungi un picco prima che gli artefatti lampeggianti indotti dal soffio d'aria. Eseguire il pupil_avg_JOVE_m del codice e selezionare il file di dati da una singola sessione nella finestra di dialogo popup per eseguire il rilevamento del movimento e l'esclusione della prova per ogni sessione. Quindi eseguire lo stesso codice e selezionare tutti i file di dati da analizzare nella finestra di dialogo pop-up.
Per rimuovere gli artefatti del battito delle palpebre, pre-elaborare i dati e ottenere la dilatazione media della pupilla a ogni stimolo durante le sessioni. Media delle variazioni del diametro della pupilla evocate dallo stimolo per ciascuna condizione di stimolo tra le sessioni all'interno di ciascun animale e quindi tra gli animali per generare la risposta media di dilatazione della pupilla a ciascuna condizione di stimolo. Concatenare verticalmente tutti gli output dal codice pupil_avg_JOVE.
m o tutte le sessioni animali, SNR e attenuazioni per costruire una matrice contenente le colonne, ID animale, SNR, livello sonoro e valori di diametro della pupilla. Per ogni SNR, tracciare i pesi corrispondenti all'intercetta per visualizzare i risultati. Fai lo stesso per i termini lineari e quadratici.
Metti tutta la percentuale di sessioni di prove con cambiamenti significativi della pupilla in ogni cella di un array di celle in cui le cellule sono disposte da SNR inferiore a più alto. Utilizzando il codice pupil_threshold_estimate_JOVE_m, stimare la soglia di categorizzazione della chiamata in caso di rumore. Le risposte medie degli alunni di tre animali sono mostrate in questa figura.
Le risposte medie della pupilla agli stimoli di lamento standard sono rappresentate dalla linea blu e l'ombreggiatura corrisponde a più meno un errore standard della media. Le linee grigie e l'ombreggiatura corrispondono alla media e più meno un errore standard della media delle risposte della pupilla evocato da stimoli sibilanti devianti. L'intensità dell'ombreggiatura dei grigi corrisponde a SNR.
La linea verde e l'ombreggiatura corrispondono alla traccia media della pupilla alla soglia SNR. La linea verticale rossa corrisponde all'inizio dello stimolo. La linea verticale arancione corrisponde all'inizio del soffio d'aria e le linee tratteggiate verde acqua corrispondono alla finestra GCA.
La funzione psicometrica adatta alla percentuale di studi con cambiamenti significativi del diametro della pupilla suscitati dallo stimolo deviante in funzione del SNR è mostrata in questa figura. I baffi corrispondono a più meno un errore standard di media. Si noti che il 50% del massimo viene raggiunto a circa meno 20 decibel SNR.
I dati acquisiti di alta qualità, è importante acclimatare bene l'animale alla configurazione sperimentale e mantenere condizioni di eliminazione costanti. Mantieni la sessione dell'esperimento breve per ridurre al minimo l'abitazione dell'animale agli stimoli devianti. L'EEG, o le registrazioni elettrofisiologiche combinate con la pupillometria, genererebbero ulteriori informazioni sui deficit neurali, alla base dei deficit di categorizzazione della chiamata in rumore negli animali con problemi di udito.
