Determinação do Comportamento da Discriminação do estímulo acústico Par de estímulos auditivos e elétrica usando um condicionamento clássico e da freqüência cardíaca abordagem

Resumo

A aplicação de um paradigma clássico medo condicionado comportamental para auditivo protético investigação em ratos é descrito. Este paradigma fornece um mecanismo para a identificação de ambos, detecção de e discriminação entre, acústica distinta e estímulos elétricos com freqüência cardíaca como uma medida de resultado.

Resumo

Preparações animais aguda têm sido utilizados em pesquisas prospectivamente investigar desenhos de eléctrodos de estimulação e técnicas para a integração próteses auditivas neurais, tais como implantes auditivo do tronco cerebral auditivo ^1-3 e implantes mesencéfalo ^4,5. Embora experiências agudas pode dar uma visão inicial para a eficácia do implante, o teste dos animais implantados cronicamente e desperto proporciona a vantagem de examinar as propriedades psicofísicos das sensações induzida utilizando dispositivos implantados ^6,7.

Várias técnicas, tais como recompensa baseada em condicionamento operante ^6-8, evitar condicionado ^9-11, ou o condicionamento do medo clássico ¹² foram usados ​​para fornecer a confirmação comportamental de detecção de um atributo relevante de estímulo. Seleção de uma técnica envolve aspectos de equilibração, incluindo eficiência de tempo (muitas vezes pobres em recompensa baseados em abordagens), a capacidade de testar uma pluralidade deestímulo atributos simultaneamente (limitado na prevenção condicionado), e confiabilidade medida de estímulos repetidos (uma restrição potencial quando as medidas fisiológicas são empregados).

Aqui, um método de condicionamento clássico medo comportamental é apresentado o que pode ser usado para testar simultaneamente ambos detecção de um estímulo, e discriminação entre dois estímulos. Da frequência cardíaca é utilizado como uma medida da resposta de medo, o que reduz ou elimina o requisito de demorada de codificação de vídeo para o comportamento de congelamento ou outros tais medidas (embora essas medidas podem ser incluídos para fornecer evidência convergente). Os animais foram condicionados utilizando estas técnicas em três sessões de 2 horas de condicionamento, cada uma com 48 testes de estímulo. Subsequentes sessões de ensaios 48-ensaio foram então usadas para testar para a detecção de cada estímulo em pares apresentados, e discriminação de ensaio entre os estímulos membros de cada par.

Este método é apresentado na comportamentalno contexto da sua utilização em investigação auditivo protético. A implantação de dispositivos de telemetria eletrocardiograma é mostrado. Posterior implantação de eletrodos no cérebro para o núcleo coclear, guiada pelo monitoramento da resposta neural aos estímulos acústicos, ea fixação do eletrodo no local para uso crônico é também mostrado.

Protocolo

1. Eletrocardiograma implante do dispositivo de telemetria

1. Uma hora antes do início da cirurgia de implante, administrar carprofeno (4 mg / kg sc) para fornecer analgesia pós-operatória.
2. Injectar Cetamina / Xilazina (Ke: 70 mg / kg, XY: 10 mg / kg, ip) para anestesia para permitir a preparação inicial dos animais incluindo barbear e as barras de orelha antes de mudar para a inserção de anestesia com isoflurano que é mais estável durante a cirurgia que permite uma melhor regulação da profundidade e encurta recuperação pós-cirúrgica da anestesia.
3. No início da anestesia, aplicar lubrificante ocular para os olhos do animal e, em seguida, raspar o tórax, abdômen e garganta. Limpe a pele exposta com paramentação cirúrgica, seguida de preparação da pele alcoólico, seguido de solução anti-séptica. Coloque a gaiola de origem em uma manta de calor para aquecer.
4. Colocar o animal na posição supina sobre uma placa de homeotérmicos. Insira enchimento por baixo do gargalo para elevar e expor a garganta.
5. Colocar o nariz co-ne (entregar 1-3% vol / vol de isoflurano em oxigénio, 2 L por min) sobre o nariz do animal e fixar o cone no lugar.
6. Fixar as partes dianteiras de membros em uma posição de semi-estendida para gerar a tensão da pele sobre o tórax e garganta, e para evitar que o nariz escorregamento livre do nariz-cone.
7. Inserir a sonda do cobertor homeotérmicos no recto do animal.
8. Fazer uma incisão na linha média na pele que se estende desde o xifóide milímetros processo 20 caudalmente para expor a camada muscular. Fazer uma incisão ao longo da correspondente linha alba, e, em seguida, a cavidade peritoneal.
9. Inserir o dispositivo de telemetria ECG para dentro da cavidade peritoneal com terminais que se estendem a partir da extremidade rostral da abertura, e suturar a 15 mm caudal da abertura no peritoneu.
10. Faça uma incisão mediana na garganta que recobre a traquéia, expondo o músculo esterno.
11. Inserir uma pinça de orelha de crocodilo no espaço subcutâneo da incisão rostral de frente para caudalmente, e utilizá-los para formar uma Subcuttúnel aneous da rostral à incisão caudal. Segure o chumbo (vermelho) positivo nos fórceps e recolher o chumbo através do túnel.
12. Levantar o músculo esterno utilizando fórceps e introduzir a ponta do eléctrodo positivo dorsalmente para o mediastino anterior direito, deixando cerca de lacete de 1 mm de cabo rostral para inserção. Suturar a chumbo onde ele se estende a partir da cavidade torácica e na parte superior do circuito para o músculo subjacente.
13. Expor a parede dorsal do xifóide, e suturar a ponta do cabo negativo da superfície exposta.
14. Verificar o sinal do dispositivo implantado para assegurar um ECG adequada pode ser obtida.
15. Alimente excesso de cabo na cavidade peritoneal. Sutura fechada na parede peritoneal, a linha alba, ea pele abdominal.
16. Sutura fechada a pele da garganta.
17. Cessar entrega de isoflurano, e continuam a entregar o oxigênio até o movimento espontâneo é observado.
18. Quando o movimento é observado, solte o forelimbs umd retornar o animal a sua gaiola de origem. Mova a gaiola de modo que cerca de metade da gaiola está na almofada de calor. Isso permitirá que o animal, quando móvel, para se mover entre as áreas mais quentes e mais frio da gaiola. Monitorar o animal até ambulatório, e deixar a gaiola de origem sobre o cobertor de calor durante 24 horas.
19. Administrar carprofeno (4 mg / kg sc) a cada 24 horas durante 3-5 dias.

2. Implante cerebral Eletrodo

1. Uma hora antes do início da implantação, administrar carprofeno (4 mg / kg sc) para analgesia pós-operatória.
2. Injectar Cetamina / Xilazina (Ke: 70 mg / kg, XY: 10 mg / kg, ip) para a anestesia.
3. No início da anestesia, aplique pomada para proteger os olhos, em seguida, raspar a cabeça do animal. Limpe a pele exposta usando matagal betadine, seguido pelo álcool, seguido de betadine.
4. Coloque o animal em decúbito ventral sobre uma placa homeotérmicos.
5. Posicione um bar ouvido oco em aproximadamente na posição esperada final,e levantar e posicionar o animal de modo que a barra de orelha está localizado no meato acústico externo.
6. Deslize a barra de segunda orelha oco nas contralaterais meato acústico externo.
7. Usando ratos dente-de-fórceps, abrir a mandíbula do animal e ligar os incisivos superiores sobre o suporte de dente.
8. Deslize o nariz-cone sobre o nariz, e iniciar a entrega de isoflurano (1-3% vol / vol em oxigênio). Os animais são mantidos durante toda a cirurgia agora com esse anestésico.
9. Fazer uma incisão na pele da cabeça, aproximadamente 1 mm à esquerda da linha média e estendendo-se desde 3-4 mm rostral caudal de 2-3 mm de lambda.
10. Retrair a pele eo músculo lateral da incisão, expondo o osso parietal e osso interparietal. Esfregar a superfície do osso exposto utilizando uma solução de peróxido de hidrogénio a 20% e uma almofada de gaze.
11. Faça um pequeno buraco nos ossos parietais direita e esquerda, e aperte um parafuso de aço cirúrgico em cada buraco deixando um espaço (0,5 mm) entre o pequeno head de cada parafuso e da habilidade. Ligue estes parafusos para o chão e os pontos de eléctrodos de referência do headstage de alta impedância.
12. Perfurar um furo de aproximadamente 2 mm quadrados na extensão lateral mais do osso interpariental. Lave o buraco usando solução salina estéril para remover qualquer pó de osso ou fragmentos de ossos que podem danificar o eletrodo.
13. Conecte o alto-falante de acoplamento para a barra de orelha esquerda oca.
14. Com a ponta de uma agulha, fazer uma incisão na dura-máter no plano sagital.
15. Traga o manipulador eléctrodo no lugar por cima da abertura, com um ângulo caudorostral de 10 °. Inserir o eléctrodo manualmente cerca de 2 mm para dentro da superfície do cérebro. Assegurar que o amplificador está ligado, em seguida, vedar a câmara de gravação.
16. Começar entrega cíclico de baixa (2-8 kHz), mid-range (16-24 kHz) e alta (32 kHz-44kHz) freqüência do ruído passa-banda filtrada. A taxa máxima a que rajadas deve ser entregue é uma explosão cada MS 200. Monitorar a atividade neural umat cada canal para detectar respostas a apresentação do ruído.
17. Continuar a inserção do eléctrodo até que a distância total inserido está a aproximar de 8 mm. Se o limite de 8 mm é atingido sem respostas neurais a ser detectado, retirar e reposicionar o eletrodo para outro de inserção. Se o núcleo coclear (CN) tiver sido atingido, sítios na ponta do eléctrodo deve ser mostrando respostas principalmente para alta frequência estímulos. Se eléctrodos estão localizados no núcleo coclear ventral (VCN), as respostas ao estímulo sonoro deve ter um componente de início forte (1-5 ms), seguido por uma diminuição rápida na actividade.
18. Continue a inserir o eléctrodo até que as pontas do eléctrodo detectar respostas a estímulos de baixa frequência, ou auditivo-driven actividade deixa de ocorrer (caso em que, o eléctrodo pode ter passado completamente através da NC e pode ser necessário rever o eléctrodo colocação).
19. Construir um mapa de resposta de freqüência de amplitude dos neurônios no eletrodo sites. Isto é conseguido por meio do som apresentado em toda a gama de frequência desejada (normalmente 1-44 kHz ou 1-80 kHz) em amplitudes dB 1-70, com 10 repetições de cada estímulo. Um estímulo pode ser entregue a cada 300 ms ao mapear o CN. Se o mapa é inadequada, considere rever a colocação do eletrodo.
20. Aplicar uma fina camada de elastómero de silicone ligeiramente acima dos eléctrodos de hastes expostas, de tal modo que o elastómero fluirá para baixo as hastes e revestimento de ambos os hastes ea superfície exposta do cérebro.
21. Aplicar uma primeira camada de cimento dentadura polímero à volta do eléctrodo. O cimento deve ser minimamente viscoso, para reduzir o risco de o eléctrodo sendo movido no processo de aplicação. Assegure-se que o polímero não cobre os parafusos nos ossos parietais ou os cabos ligados. Aguarde até que o acrílico para endurecer, que normalmente leva 5-10 minutos.
22. Separe o chão e fios de referência do headstage a partir dos parafusos nos ossos parietais. Usando uma pinça, gcantes enrolar o fio terra do eléctrodo em torno do parafuso no osso parietal esquerdo.
23. Aplicar uma segunda camada de cimento dentadura polímero. Esta segunda camada deve encapsular ambos os parafusos, e fluir para o espaço entre a cabeça do parafuso e do crânio. Ao fazer isso, os parafusos vão segurar o acrílico e eletrodo para o crânio. Aguarde até que o acrílico para endurecer.
24. Remover o headstage do conector eléctrodo.
25. Utilizando uma pinça de dente de rato, levantar a pele lateral para o polímero ao longo do polímero, e usar um sutura em bolsa para fechar a pele em volta do conector eléctrodo exposta.
26. Remover as barras de ouvido, liberando a cabeça.
27. Entrega final do isoflurano, e continuam a entregar o oxigênio através do cone do nariz até o movimento espontâneo é observado.
28. Retornar o animal na gaiola de origem. Mova a gaiola de modo que cerca de metade da gaiola está na almofada de calor. Isso permitirá que o animal, quando móvel, para se mover entre as áreas mais quentes e mais frio dogaiola.
29. Monitorar o animal até ambulatorial. Deixar a gaiola de origem sobre a almofada de calor durante 24 horas.
30. Administrar carprofeno (4 mg / kg sc) a cada 24 horas durante 3-5 dias.

3. Condicionamento

1. Colocar o animal na câmara de ensaio.
2. Ative o dispositivo de telemetria de ECG.
3. Permitir que o animal a aclimatar para a câmara de teste durante cinco minutos antes do início do condicionamento. Isto irá permitir que a frequência cardíaca para retornar a uma linha de base, como o manuseamento leva a elevação da frequência cardíaca.
4. Execute o procedimento de condicionamento:
   1. Entregar um membro selecionado aleatoriamente do par estímulo acústico repetidamente em 250 ms explosões separadas por 250 ms de silêncio por 80-170 s. Cada apresentação do estímulo deve ter um aumento e tempo de queda de 10 ms para evitar um 'click' que está sendo percebido, que perceptualmente cobre uma gama de freqüências sonoras.
   2. Começar alternando o segundo membro do par de estímulo acústico com o primeiro, apresentando bisch tom de 250 ms, seguido por um ms 250 de silêncio.
   3. Depois de 9,5 s do 10 s período de apresentação alternada tom, administrar uma ms 0,5 choque nas patas (0,7 mA).
   4. Cessar apresentações tom para 30 s para permitir que o ritmo cardíaco para estabilizar.
   5. Recomeçar entrega par de tons (de 3.4.1). Pares de tons deve optimamente ser apresentada de uma sequência aleatória, e pelo menos 12 pares de tons deve ser utilizado para assegurar que o condicionamento generaliza para todos os pares de frequência e não é específico para as frequências de tom utilizados. Continue esse processo até 48 ciclos do procedimento (ensaios) foram concluídos.
5. Desativar o dispositivo ECG, e devolver o animal para a gaiola.

4. Testes

1. Anestesiar o animal utilizando isoflurano (1-3% vol / vol em oxigénio).
2. Conecte o cabo de estimulação neural para o conector do eletrodo exposto.
3. Colocar o animal na câmara de ensaio.
4. Ative o dispositivo de telemetria de ECG.
5. Permitir que o animal recuperar da anestesia com isoflurano e aclimatar para a câmara de teste durante dez minutos antes do início do teste. Isto irá permitir que a frequência cardíaca para retornar a uma linha de base e recuperação a partir do efeito anestésico breve.
6. Execute o procedimento de teste.
   1. Entregar um membro selecionado aleatoriamente de um par de estímulo acústico repetidamente em 250 ms explosões separadas por 250 ms de silêncio por 80-170s. Cada apresentação do estímulo deve ter um aumento e tempo de queda de 10 ms para evitar um 'click' que está sendo percebido, que perceptualmente cobre uma gama de freqüências sonoras.
   2. Começar alternando o segundo membro do par de estímulo acústico com o primeiro, apresentando cada tom para 250 ms seguida por 250 ms de silêncio.
   3. Após 9,5 s do período de 10 s alternando apresentação tom, administrar de 0,5 ms pé-choque.
   4. Cessar apresentações tom para 30 s para permitir que o ritmo cardíaco para estabilizar.
   5. Início de entrega de um aleatoriamente seleCTED membro de um par de estimulação cerebral elétrica repetidamente, com 250 ms períodos de estimulação separados por 250 ms da estimulação não para 80-170 s.
   6. Começar alternando o segundo membro do par de estímulo com a primeira, apresentando cada estímulo para 250 ms seguida por um período de 250 ms-estimulação não. Continue alternando estimulação para 10 s.
   7. Cessar apresentações de estímulo para 30 s para permitir que a freqüência cardíaca se estabilize.
   8. Recomeçar entrega par estímulo (de 4.6.5 ou 4.6.1). Pares de estímulo devem ser apresentados em uma sequência aleatória, e pelo menos 20 ensaios de cada par estímulo deve ser entregue para assegurar suficientes coração de taxa de dados é recolhido para proporcionar um resultado claro média e minimizar a variabilidade. Distribuir ensaios utilizando estímulos acústicos ao longo da sessão de teste reduz a probabilidade de que a extinção irá ocorrer durante o procedimento.
7. Desligue o cabo estimulação do animal.
8. Desative o devi ECGce.
9. Retornar o animal na gaiola de origem.

5. Os resultados representativos

Uma amostra de gravação ECG tomada através do dispositivo de telemetria implantado uma semana após o implante é mostrado na Figura 1. Tal gravação uma podem tipicamente ser obtidos a partir dos dispositivos implantados, e os dispositivos de continuar a funcionar de forma adequada para gravar no excesso de seis meses, mesmo se sutura solúvel é utilizada para cabos apor muscular. A gravação do ECG mostrado na Figura 2 foi obtido a partir de um animal ao longo de oito meses pós-implantação.

As Figuras 3 mostra a localização de uma implantação bem sucedida. A colocação do eletrodo tem sites de eletrodos muitos no núcleo póstero coclear (PVCN), fornecendo estímulo e acesso de gravação para grande parte do aspecto dorso-ventral. As frequências de respostas de cada local de eléctrodo para este implante são apresentados na Figura 4. A área longa do PVCN em que eléctrodos são distribuídos leva a populações de células acessíveis para gravação e estimulação 'ajustado' para uma vasta gama de frequências. Além disso, as próprias populações estão estreitamente ligado - eles respondem apenas a uma faixa estreita de freqüências de som (ver Figura 5).

Em contraste, uma colocação pobre é mostrado na Figura 6. Neste caso, o eletrodo foi colocado muito medialmente, e não suficientemente inserido profundamente penetrar no PVCN. Como consequência, os locais únicos de eléctrodos de perto as respostas mostram ponta para soar como mostrado na Figura 7. Além disso, a gama de frequências a que as populações de células acessíveis são sintonizados é muito limitado. A afinação das populações si é estreita (ver Figura 8), mas a distribuição agrupado das frequências centrais das populações de células torna estimulando regiões de frequência distintas impossível.

_content "> linha de base de dados de freqüência cardíaca variou entre condicionado apresentações estímulo acústico. para levar em conta essa variabilidade, freqüência cardíaca-primas (HR) de dados foi normalizada como proporção do HR observado quando a alternância de estímulo iniciado (tempo 0). Figura 9 mostra os dados em vários formas recolhidos durante a sessão de condicionamento em primeiro lugar. Um exemplo dos resultados obtidos em RH outro animal durante a última parte das sessões de condicionamento inicial é apresentada na Figura 10. O processo de condicionamento a estímulos acústicos é rápida, e as alterações fortes em RH pode ser observado com poucos ensaios,. 7 no caso das Figuras 9 e 10 A mudança de HR observada imediatamente após o início da alternância estímulo (referem-se a 3.4.1 e 3.4.2) fornece evidência de que o animal é capaz de discriminar entre o repetido inicial estímulo e segundo estímulo subsequentemente adicionados.

Depois de sessões de teste com início, na qual electrical estímulos neurais, em vez de estímulos acústicos são tipicamente entregues, a inclusão de apresentação dos estímulos acústicos permite a confirmação de que os efeitos condicionado ainda estão presentes. Uma mudança geral em RH, em resposta ao início da apresentação do estímulo acústico confirma que um efeito condicionado a estímulos acústicos permanece presente, como mostrado na Figura 11. Do mesmo modo, a Figura 12 apresenta a alteração FC média proporcional em torno do início do tom de alternância acústico na primeira sessão de teste. Tal como acontece com a Figura 9 e 10, a FC relativamente estável antes da introdução do segundo estímulo, em contraste com a mudança rápida da FC após a introdução do segundo estímulo fornece evidência de que a discriminação entre os dois tons ocorreu.

Em contraste, a ausência de detecção pode ser visto na Figura 13 em que a estimulação eléctrica é início. A média proporcional HR chan GE ao longo de 10 ensaios não mostra nenhuma indicação da gota consistente rápida observada quando a detecção ocorre, como na Figura 11. Do mesmo modo, a ausência de uma mudança consistente e rápido, no ritmo cardíaco na Figura 14 sugere que os dois estímulos eléctricos a ser entregues não são suficientemente diferentes para a discriminação de ocorrer. Tanto antes do início do período de alternada (antes do tempo 0) e após alternância começa, a alteração média proporcional em RH permanece perto da linha de nenhuma mudança.

Um padrão mais característica de discriminação entre os membros de um par de dois estímulos neural é mostrado na Figura 15. Uma diminuição na frequência cardíaca ocorre rapidamente após o início da alternância do estímulo, seguido por um aumento substancial da frequência cardíaca. A estratégia de estimulação particular utilizado neste caso foi bem sucedido na produção de uma resposta comportamental relevante.

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Figura 1. Uma gravação ECG obtido utilizando o dispositivo de telemetria implantado uma semana após implantação. O sinal observado neste gravação é em grande parte típica das gravações obtidos utilizando estes dispositivos.

Figura 2. Uma gravação ECG obtido utilizando o dispositivo de telemetria implantado seis meses após a implantação. Existe uma degradação insignificante do sinal a ser gravada ao longo desse período de tempo, e este sinal é certamente adequada para o cálculo da frequência cardíaca dos animais.

Figura 3. A reconstrução 3D de uma colocação do eletrodo de sucesso, usando combinação de raios-X a tomografia computadorizada e cortes histológicos. Ambas as hastes de eletrodos penetrou no núcleo póstero coclear com eletrodos de orientaçãoted para enfrentar a estrutura.

Figura 4. O mapa de respostas eletrofisiológicas gravadas com a colocação do eléctrodo da Figura 3. Cada histograma apresenta os dados para a actividade em um local do eléctrodo, em resposta à apresentação de uma frequência acústica; cada coluna representa um período de tempo 25 ms. Em ambas as hastes do conjunto de eléctrodos, as respostas são detectados em cada local de eléctrodo único indivíduo em resposta a uma banda muito estreita de frequências, mas estas bandas estreitas são distribuídos através de uma ampla gama de frequências. Tal distribuição é o ideal, como muitos distintos de freqüência associadas regiões do cérebro pode ser estimulado de forma independente.

Figura 5. A resposta eletrofisiológica no canal 10 a partir do implante apresentados nas Figuras 3 e amp; 4. Idealmente, os canais de eléctrodos deverão conduzir a respostas neuronais ao estímulo sonoro ser detectado em vários canais de som com amplitude tão baixas como 10 dB, como aparece no presente exemplo.

Figura 6. A reconstrução 3D de uma colocação do eletrodo pobres. Enquanto o ângulo caudorostral do eletrodo foi correta, ela era muito medial. Além disso, o eléctrodo não foi inserida a uma profundidade suficiente, resultando em sítios o mais próximo da ponta do eléctrodo sendo localizado no interior do núcleo coclear dorsal.

Figura 7. O mapa de respostas eletrofisiológicas gravadas com a colocação do eléctrodo como mostrado na Figura 6. Atividade está ocorrendo nas pontas de cada haste do arranjo de eletrodos, mas há pouca variação no estímulo acústico frefreqüência que provoca atividade em cada local do eletrodo. Tal implante não permite uma estimulação da camada de frequência distinta para os testes de discriminação.

Figura 8. A resposta eletrofisiológica no canal 28 na colocação do eléctrodo mostrada nas Figuras 6 e 7. Estímulo acústico produzir rajadas fortes de actividade, semelhantes na frequência espiga ao observado na implantação bem sucedida (Figura 3). Limiar também é bastante baixa, com as respostas a ser detectado em resposta a tons em 20 dB. Se houvesse uma maior variação nas frequências às quais as mais fortes respostas ocorreram através de outros canais da matriz este canal certamente ser adequada para a estimulação.

A Figura 9. Comparação da frequência cardíaca em bruto (A) verses significa proporcionais (B) os dados coletados durante a sessão de condicionamento primeiro em um animal. Respostas de 7 apresentações são mostradas. Devido à variação na frequência cardíaca de partida, antes do início da alteração de tom, a taxa média de coração-prima (± intervalos de confiança de 95%) não adequadamente mostram o grau de variação de uma queda inicial da frequência cardíaca seguido por aumento, como indicado em bruto indivíduo traços (A, inferior). A média de variação proporcional em dados de frequência cardíaca em que a taxa de coração está dividido pela frequência cardíaca no momento da apresentação do estímulo condicionado acústico para cada traço é apresentado em (B). Isso mostra uma queda estatisticamente significativa após a apresentação do estímulo condicionado com um aumento significativo tarde refletido usando intervalos de confiança de 95%. Individuais traços taxa proporcional cardíacos são mostrados (B, baixo).

Figura 10. A média proporcional coração r comeu mudança de 8 s antes de 8 s após o início da alternada apresentação do estímulo acústico, combinando os dados de sessões de condicionamento segundo e terceiro. Os dados apresentados incluem os sete ensaios apresentados ao longo das duas sessões condicionado, quatro na sessão de condicionamento primeiro e três no segundo. Em resposta a apresentação de estímulo alternada, uma grande queda inicial da taxa cardíaca ocorreu seguido por um aumento no final da frequência cardíaca.

Figura 11. A alteração média taxa proporcional coração a partir de 10 s antes de 10 s após o início da apresentação do estímulo acústico após um período de 30 s silêncio. Dados do estudo foi tirada da sessão de testes em primeiro lugar e inclui seis apresentações de estímulos acústicos. A nítida queda no início da frequência cardíaca fornece evidências de discriminação entre os estímulos acústicos apresentados.

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Figura 12. A alteração média taxa proporcional coração a partir de 8 s antes de 8 s após o início da alternada apresentação do estímulo acústico, a partir da sessão de teste primeiro e incluindo cinco apresentações estímulo acústico. A nítida queda no início da frequência cardíaca fornece evidências de discriminação entre os estímulos acústicos apresentados.

Figura 13. A alteração média taxa proporcional coração a partir de 10 s antes de 10 s após o início da estimulação eléctrica cerebral após um período de 30 s silêncio. Dados dos ensaios foram retiradas das sessões de teste primeiro e segundo e inclui 18 apresentações de estimulação eléctrica, todos usando as configurações de estimulação mesmos. A ausência de qualquer queda particular na frequência cardíaca, particularmente proximal para 0 momento em que começa a estimulação, sugere que o animal é incapaz de detectar a Stimulnós.

Figura 14. A média de variação da taxa proporcional coração das 8 s até 8 s após o início da alternância de apresentação do estímulo elétrico (ver 4.6.5 e 4.6.6), a partir da sessão de testes do começo e incluindo 33 apresentações de estímulos elétricos. Nenhum padrão consistente de mudança na freqüência cardíaca ocorre em tempo quase 0, o que sugere que os estímulos alternados não são suficientemente diferente para a discriminação ocorrer.

Figura 15. Os exemplos representativos de traços individuais (A) ea média dos dados de taxa de coração proporcionais (B, C) ​​de 8 s antes de 8 s após o início da apresentação do estímulo eléctrico alternado, a partir da sessão de teste sétimo de um segundo animal, e incluindo 12 apresentações de estímulos elétricos. Um decréscimo significativo em HR ocorre rapidamente após a introdução do segundo estímulo neural seguido por um aumento significativo na frequência cardíaca reflectida sugerindo a diferença entre o primeiro eo segundo estímulo foi detectado pelo animal. O grau de erro e variância da resposta pode ser visto na proporcional padrão da média ± erro trama (SE) mostrado em (B). O significado do mergulho e aumento após a apresentação de estímulo segundo pode ser verificado através de intervalos de confiança de 95%, aplicada aos dados mostrados em (C). A resposta observada em (C) é semelhante à resposta ver na Figura B 9.

Discussão

As técnicas descritas aqui fornecer um meio para testar uma gama de tarefas de discriminação rapidamente, com tempos de formação de curta duração e que permitem a automação substancial, minimizando o tempo pesquisador requeridos para processamento de dados. Utilizando dados obtidos a partir do cálculo implantado ECG, de frequência cardíaca (FC) mudança em tempos de apresentação do estímulo pode ser automatizado. Erros no ECG de processamento (como perder uma única batida de coração) podem ser facilmente identificados como elas produzem mudanças spuriously grandes em aparente da frequência cardíaca durante um período muito breve, e detecção de erros tão fácil minimiza a necessidade de demorada análise manual de dados .

A técnica descrita para a implantação do dispositivo de telemetria ECG produz consistentemente gravações com pouca ou nenhuma interferência (ver Figuras 1 e 2). No entanto, variações relativamente pequenas na colocação do chumbo na região mediastino pode levar a interferência a partir de músculo próximas e em particular o ruído da respiração associada. Verificando a colocação correta dos eletrodos durante o processo de implantação, especialmente após a sutura leva no local, permite ajustes finos de posicionamento do eletrodo para minimizar interferências.

O processo de implantação cérebro para o núcleo coclear é difícil. Ao utilizar apresentações de série passa-banda sonora filtrada de várias faixas de freqüência, ao invés de ruído de banda larga como tem sido utilizado ^3, respostas de populações de células em locais de eletrodos podem ser rapidamente revisto em termos de frequência de resposta, em vez de o ruído menos específica resposta. A capacidade de identificar rapidamente quando um intervalo suficiente das populações-frequência ajustados celulares são acessíveis é fundamental na investigação quando a discriminação estímulo elétrico está sendo testado. Se insuficiente frequência de distribuição obtém-se, em seguida, a comparação entre a estimulação das zonas de frequência distintas não é simplesmente possível. No entanto, o processo maisde freqüência-amplitude mapeamento resposta continua a ser essencial para proporcionar detalhes sobre a amplitude de ajuste de populações de células e deve ser realizada antes de fixar o eletrodo no lugar.

Na formação comportamental e ensaio, a inclusão de um estímulo não-(ou silenciosa) período entre ensaios, antes do início do estímulo, permite que a resposta ao início do estímulo inicial a ser examinado. Quando se utiliza estimulação neural eléctrico, uma resposta ao início do estímulo fornece evidência para a detecção simples do estímulo. Assim, quando não há resposta início do estímulo, mas uma resposta quando o estímulo alternância segundo é introduzido, pode deduzir-se que apenas estímulo o último pode ser detectado. Sem a inclusão de um período tão silencioso, não haveria qualquer maneira para determinar que o estímulo anterior não foi detectada.

Uma limitação do presente técnica de teste comportamental é que a ausência de febre aftosa, choques entregue após a apresentação da Neuraestimulação l pode levar ao desenvolvimento de especificidade no medo condicionado, tal receio de que só é expressa quando o estímulo acústico é apresentado. Isto é, o animal pode saber que os efeitos particulares sensoriais de estimulação neural estão associados com não receber um choque nas patas. Em contraste, proporcionando pé-choques após a apresentação de estimulação neural pode levar a um medo condicionado do estímulo neural em si, distinto de quaisquer propriedades de som, como o estímulo neural pode ter. Os resultados obtidos quando excluindo um choque nas patas, após a estimulação neural certamente proporcionar mais forte evidência para estímulo neural sendo som semelhante do que aqueles que utilizam um choque nas patas, após a estimulação neural, tal como no caso anterior medo condicionado tem generalizada a partir de acústico para a estimulação neural. No entanto, o risco de desenvolvimento de especificidade para acústico, em vez de estimulação neural está presente. O uso de passa-banda filtrada ruído como estímulo acústico em vez de rajadas de tons puros, o primeiro dos quaispode refletir melhor a experiência perceptiva da estimulação neural, poderia reduzir o risco de tal especificidade em desenvolvimento. No entanto, um tal procedimento introduz a variável adicional de largura de banda do filtro, o que afectará tarefas de discriminação.

Uma limitação adicional associado com qualquer implante crónica neural, tais como necessária para o teste comportamental, é a mudança na função do eléctrodo ou o tecido neural associado ao longo do tempo. Estimulação do tecido neural pode levar tanto à supressão temporária de ¹³ a atividade neural e alterações teciduais, como célula resposta perda de tecido cerebral ¹⁴ e direta ao eletrodo ^15.

A abordagem descrita para a implantação e teste comportamental fornece um meio para testar a detecção e discriminação de estímulos acústicos e eléctrico com a formação breve, ea capacidade de exercer um controlo de frequência ensaio. A técnica de utilização de mudança de RH como um measurE de medo condicionado pode ser aplicável a não teste auditivo só, mas mais geralmente a qualquer testes sensoriais em que estímulos podem ser apresentadas para qualquer período de discreta, e em que a detecção de discriminação sensorial é desejada.

Materiais

Name	Company	Catalog Number	Comments
Nome	Companhia	Modelo	Comentários
PowerLab	ADInstruments	ML880	Registros de dados recebidos do transmissor implantado TR40
SmartCtrl placa controladora	Med Associates	DIG-716B	Controla a câmara de ensaio comportamental, incluindo choque nas patas
Câmara de teste modular comportamental	Med Associates	ENV-009	Tamanho da câmara de teste: 30.5cm x 39,4 centímetros
Gerador de estímulos aversivos	Med Associates	ENV-410B	Proporciona aversivo pé choque com metal-bar chão da gaiola através de uma unidade Solid State Scrambler
Atenuador programável	TDT	PA5	Controla o amplitude de entregue sinal acústico para garantir amplitude estável através de frequências
O controlador dos altifalantes eletrostática	TDT	ED1	Drives os alto-falantes eletrostáticos (EC1, ES1)
Free-campo Falante eletrostática	TDT	ES1	Sons são apresentados usando este alto-falante na câmara de ensaio comportamental
Juntamente falante eletrostático	TDT	EC1	Os sons são apresentados usando este alto-falante durante a cirurgia de implante neural
Estimulador Base Station	TDT	RX7	Controlos entrega de estimulação neural eléctrico (usado com MS16)
Microstimulator	TDT	MS16	Proporciona estimulação elétrica neural multicanal
Processamento de estação de base	TDT	RZ2	Registros de atividade neural durante a implantação do cérebro (usando PZ2 pré-amplificador)
Pré-amplificador	TDT	PZ2-256	256-canal pré-amplificador de alta impedância
Receptor dispositivo de telemetria	Pesquisa Telemetria	TR162	Recebe o sinal digital a partir de TR40, e converte a saída analógica amplificado
Dispositivo de telemetria implantável eletrocardiograma	Pesquisa Telemetria	TR40	O dispositivo transmissor implantado, a amostragem em 2kHz
Multifuncional Processor	Tucker Davis Technologies (TDT)	RX6	Usado para gerar estímulos acústicos
Vertex Castavaria	Dental Vertex		Acrílico dental usado para fixar o eletrodo no lugar
Kwik-Sil adesiva, baixa viscosidade	Instrumentos de precisão do mundo		Elastómero de silicone utilizado para revestir as hastes de eléctrodos
Eletrodo Multicanal	NeuroNexus	a2x16-10mm 100-500-413	O 2 haste-32 canal-matriz extracelular eletrodo utilizado para a implantação. Os sítios de eléctrodos de ter sido activado para produzir um revestimento de óxido de irídio em preparação para a estimulação.