Este trabalho foi apoiado pelo Projeto Hakubi da Universidade de Kyoto, Subsídio de Ajuda para Pesquisa Desafiadora (Pioneiro) (No.22K18644), Subsídio de Ajuda para Pesquisa Científica (C) (Nº 22K12745), Subsídio de Ajuda para Pesquisa Científica (B) (Nº 21H02851) e Subsídio de Ajuda para Pesquisa Científica (A) (Nº 19H01039). Gostaríamos de agradecer à Editage (www.editage.jp) pela edição em inglês.

Todos os experimentos foram aprovados pelo Comitê de Experimentação Animal do EHUB (nº 2022-003, 2023-104) e conduzidos de acordo com o Guia de Cuidados e Uso de Primatas de Laboratório publicado pelo EHUB. Nove saguis comuns (Callithrix jacchus, seis machos e três fêmeas, de 2 a 12 anos, pesando 330-490 g) foram utilizados para o experimento.
1. Animais
<ol><li>Alojar os saguis em gaiolas individuais equipadas com caixas-ninho, poleiros de madeira e outros dispositivos de enriquecimento.</li>
	<li>Manter as divisões em ciclo claro-escuro de 12 h, com temperatura e humidade mantidas a 28 ± 2 °C e 40 ± 20%, respetivamente.</li>
	<li>Alimente os animais com 14 g de pellets de macaco do Novo Mundo duas vezes ao dia, complementados com alimentos como goma arábica e larvas de farinha. Forneça água ad libitum.</li>
	<li>Realize todos os experimentos em uma caixa com atenuação de som em uma sala experimental.</li>
</ol>2. Equipamento (Figura 1B e Tabela de Materiais)
<ol><li>Use eletrodos de prata de 4 mm. O revestimento AgCl na superfície do eletrodo evita a polarização e garante uma gravação estável.</li>
	<li>Use um amplificador para gravar os sinais de EEG. Filtro passa-banda (0,016-250 Hz) e amostra dos dados a 1.000 Hz.</li>
	<li>Conecte uma caixa de entrada de eletrodo de 64 canais ao amplificador, colocando-o na frente do assunto.</li>
	<li>Coloque o alto-falante a 30 cm da cabeça do sagui e controle o nível de som em 65-75 dB, conforme medido na posição do ouvido. Forneça os estímulos auditivos por meio deste alto-falante.</li>
	<li>Coloque a câmera na frente do sujeito para monitorar sua condição durante a gravação do EEG.</li>
	<li>A cadeira primata é construída com placas de acrílico e postes de resina sintética. Para os experimentos, peça ao pesquisador que segure os animais enquanto eles se sentam na plataforma; Neste ponto, insira um colar e prenda-o ao painel do pescoço e insira e prenda o Certifique-se de que todo o corpo de cada sagui esteja frouxamente preso.</li>
</ol>3. Anestesia
<ol><li>Anestesiar os animais com uma injeção intramuscular de alfaxalona (6-8 mg/kg) e atropina (0,05 mg/kg). Este protocolo permite que a anestesia seja mantida por aproximadamente 20 min. Administre doses adicionais de alfaxalona para prolongar a duração da anestesia se o procedimento for mais longo. Administre também agentes antieméticos (Maropitant 1 mg / kg, injeção subcutânea) antes para combater a náusea, que é um efeito colateral da alfaxalona. NOTA: Os saguis devem estar sob injeção ou anestesia inalatória durante os procedimentos e devem se recuperar imediatamente após o barbear do cabelo.</li>
	<li>Monitore os sinais vitais com um oxímetro de pulso e administre uma mistura de oxigênio-ar (Ø2 0,5 L/min, ar 0,5 L/min) se necessário.</li>
	<li>Mantenha a temperatura ambiente acima de 27 °C e enrole um pano de aquecimento ao redor do corpo do sagui para evitar hipotermia.</li>
</ol>4. Depilação
<ol><li>Raspe toda a cabeça (inclusive atrás da auricularia) com um barbeador elétrico.</li>
	<li>Aplique creme depilatório para peles sensíveis. Limpe o creme com uma gaze úmida após 5 min.</li>
</ol>5. Preparação da máscara
<ol><li>Processe uma máscara termoplástica com antecedência para caber no tamanho da cadeira de macaco. Especificamente, perfure a parte das costas que se projeta do comprimento vertical da cadeira com quatro orifícios para parafusos, de modo que possa ser fixada na placa do pescoço da cadeira. NOTA: As máscaras termoplásticas são seguras e podem ser usadas para imobilizar a cabeça durante a radioterapia em pacientes. Usamos uma pequena máscara projetada para crianças e a cortamos para caber no tamanho dos saguis. Esta máscara amolece quando colocada em água morna a 75 °C e endurece à medida que a temperatura diminui quando é removida da água.</li>
	<li>Para os experimentos, coloque os animais em uma cadeira de primata. Apoie o animal anestesiado usando placas de pescoço e cintura e prenda o animal e essas placas na cadeira.</li>
	<li>Aqueça a máscara em água quente e molde-a para caber na cabeça do sagui. Depois de retirar a máscara da água morna, espere que a temperatura caia (aproximadamente na faixa de 50 °C) para evitar queimaduras e, em seguida, coloque-a na cabeça do sujeito para moldar a máscara.</li>
	<li>Após o resfriamento e endurecimento, retire a máscara do animal e corte a parte superior da cabeça e as partes da orelha da máscara para expor a área para a fixação do eletrodo. NOTA: Uma vez que esta máscara foi feita, ela pode ser usada em outras pessoas.</li>
</ol>6. Adaptação da cadeira e da máscara (30 min/dia durante 3 dias)
<ol><li>Habitue o animal à cadeira em condições de vigília, colocando-o em uma cadeira e recompensando-o por aproximadamente 30 minutos. Repita este procedimento por 3 dias.</li>
	<li>Habituar o animal à fixação da cabeça com a máscara durante 2 dias. NOTA: Este processo de adaptação foi personalizado para a condição do indivíduo. Após a adaptação, os animais podem resistir temporariamente durante a captura e a colocação da máscara de cabeça, mas uma vez que estão sentados na cadeira e sua cabeça está fixa, eles ficam calmos.</li>
	<li>Durante a adaptação da cadeira, avaliar os seguintes parâmetros comportamentais: i) emissão de ruídos ansiosos ou alarmantes, ii) rejeição da recompensa oferecida e iii) movimentos violentos. Se algum desses comportamentos for observado, encerre a sessão daquele dia, permitindo que o sagui se adapte gradualmente ao ambiente experimental.</li>
</ol>7. Gravação de EEG (2 h/dia)
<ol><li>Preparação do assunto<ol><li>Prenda uma gaiola de transferência a uma pequena janela da gaiola doméstica e mova o sagui da gaiola doméstica para a gaiola de transferência, geralmente sozinho. Cubra a gaiola de transporte com um pano e transfira-a para a sala experimental.</li>
		<li>Fixação da cabeça<ol><li>Capture o sagui usando luvas de proteção e coloque-o na cadeira especial.</li>
			<li>Coloque a máscara preparada na cabeça do sagui. Passe o corpo do parafuso preso à cadeira pelo orifício da máscara e fixe-o com parafusos de aperto manual.</li>
			<li>Prenda a cabeça e a máscara levemente com uma faixa logo abaixo do násio. NOTA: A cabeça do sujeito não precisava ser completamente fixada, desde que os eletrodos não fossem removidos pelo movimento. Portanto, usamos a mesma máscara em todos os sujeitos.</li>
		</ol></li>
		<li>Definição da localização dos eletrodos<ol><li>Use o násio, o íon e os lóbulos das orelhas como marcos anatômicos para determinar a localização dos eletrodos de acordo com o método Internacional 10-20 32,33,34,35,36,37. Meça a distância entre o násio e o íon na linha média com uma fita métrica. Defina a localização de Cz no meio da distância. Posicione os outros eletrodos (Fz, Pz, Oz, F3 ou F4) com 20% do comprimento do ion-neion como espaçamento do eletrodo. Marque as posições dos eletrodos no couro cabeludo usando um dermatograma à base de óleo.</li>
		</ol></li>
		<li>Preparação da pele<ol><li>Esfregue a área marcada com um cotonete fino embebido em álcool isopropílico para remover a sujeira e o sebo do couro cabeludo.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>Configurações do eletrodo NOTA: Execute as etapas 7.2.1-7.2.3 em todas as posições dos eletrodos para colocar os eletrodos em Fz, Cz, C3, C4, Pz, A1, A2 e F3 (ou F4).<ol><li>Usando um cortador de tubo, corte um pedaço de tubo de silicone com um diâmetro interno de 4 mm e um diâmetro externo de 7 mm em um comprimento de aproximadamente 20 mm.</li>
		<li>Aplique adesivo nas bordas do tubo cortado e cole-o no couro cabeludo.</li>
		<li>Encha o interior do tubo com gel de EEG usando uma seringa e uma agulha de seringa não pontiaguda.</li>
		<li>Conecte o eletrodo de referência a Pz e os eletrodos de aterramento a F3 ou F4 (Figura 1C).</li>
		<li>Insira os eletrodos no tubo e conecte o cabo do eletrodo à caixa de entrada.</li>
		<li>Inicie o aplicativo para gravações de EEG para medir a impedância do eletrodo e ajuste os parâmetros para garantir que todos os eletrodos estejam abaixo de 5 kΩ.</li>
		<li>Agrupe os cabos do eletrodo para reduzir o ruído.</li>
	</ol></li>
	<li>Dê recompensas durante o procedimento de imobilização da cabeça e entre as sessões de tarefas, administrando manualmente 1-3 mL da recompensa líquida (goma ou nutrição) usando uma seringa.</li>
	<li>Especifique o arquivo a ser salvo no software de gravação EEG e pressione o botão Iniciar gravação . Execute o script para apresentação do estímulo imediatamente após o início da gravação do EEG. Pressione o botão de parada na gravação do EEG quando a execução do script de apresentação do estímulo estiver concluída para encerrar todas as gravações. Quando a gravação estiver concluída, remova os eletrodos e a máscara de cabeça.</li>
	<li>Capture os animais e devolva-os às gaiolas de transporte. Deixe as trompas no couro cabeludo; Todos os tubos caíram naturalmente em aproximadamente 1 dia. NOTA: Nos períodos iniciais, usamos acetona para dissolver a cola adesiva e remover o tubo após as sessões de gravação; no entanto, houve casos de lesão cutânea; portanto, posteriormente devolvemos os animais às gaiolas de suas casas sem remover o tubo. Nas dezenas de experimentos que realizamos até agora, os saguis não demonstraram interesse nos tubos removidos e nenhuma ingestão acidental ocorreu.</li>
	<li>Estímulo<ol><li>Grave chamadas naturais simples e compostas na sala cativa ou experimental de saguis que não são usados em gravações de EEG subsequentes. Extraia três chamadas simples e compostas específicas da espécie (chamadas Phee, Tsik-Ek e Tsik-String5 ) dos arquivos gravados.</li>
		<li>Além dos estímulos de chamada, crie ruído branco usando uma função no software de programação e use-o como estímulo.</li>
		<li>Para seguir este protocolo, use três arquivos auditivos (16 bits, 48 kHz) de chamadas de saguis no experimento. Controle a tarefa usando um script personalizado. NOTA: Cada bloco contém 50 chamadas para cada estímulo, para um total de 200 chamadas. Cada bloco de gravação durará aproximadamente 10 min. Cada participante deve realizar dois blocos. O intervalo entre chamadas é de 3 s. Dos quatro arquivos de estímulo de áudio (ver Arquivo Suplementar 1), o estímulo de chamada Phee tinha aproximadamente 2 s de comprimento, enquanto os outros três tinham aproximadamente 1 s de comprimento. Isso ocorreu porque uma única chamada Phee ainda é uma chamada de longa duração (Figura 1D).</li>
		<li>Em cada arquivo de estímulo sonoro, o canal direito contém os dados de chamada ou ruído do sagui e o canal esquerdo contém o sinal de disparo para o início do estímulo. Envie este sinal de disparo para o sistema de gravação de EEG por meio de um dispositivo de sincronização e registre-o como hora do evento.</li>
	</ol></li>
</ol>8. Análise dos dados
NOTA: O código original escrito no software de programação e na caixa de ferramentas foi usado para pós-processar os dados do EEG, conforme descrito abaixo (Arquivo Suplementar 2)37.
<ol><li>Pré-processamento<ol><li>Refaça referência à referência de orelha vinculada.</li>
		<li>Filtro passa-alta a 2 Hz.</li>
		<li>Época de 100 ms antes a 1000 ms após o início do estímulo.</li>
		<li>Linha de base correta para a média do período pré-estímulo de 100 ms. Rejeite artefatos usando um critério de ±150 μV.</li>
	</ol></li>
	<li>Plotagem do potencial relacionado a eventos (ERP)<ol><li>Calcule a média de todos os dados do estudo para cada sujeito.</li>
		<li>Obtenha formas de onda médias de grupo calculando a média de todos os assuntos.</li>
		<li>Para comparar os ERPs médios entre tipos de chamada e estímulos de ruído, aplique uma análise de variância unidirecional (ANOVA) com estímulos como o fator entre os sujeitos na resposta Cz.</li>
		<li>Aplicar análise de comparação múltipla post hoc com o método de Tukey.</li>
	</ol></li>
	<li>Plotagem de perturbação espectral relacionada a eventos (ERSP)<ol><li>Calcule o ERSP para visualizar a mudança média relacionada ao evento na potência espectral ao longo do tempo em uma ampla faixa de frequência usando a Equação (1). Fk (f,t) é a estimativa espectral do ensaio k na frequência f e no tempo t: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/66869/66869eq01.jpg" style="margin: auto;">Características (1)</li>
		<li>Aplicar a decomposição tempo-frequência às atividades utilizando transformadas wavelet senoidais, com três ciclos de duração na frequência mais baixa (10 Hz), aumentando linearmente com frequência até 32 ciclos na frequência mais alta (120 Hz).</li>
		<li>Defina as respostas iniciais e transitórias em um período de 150 ms após o início do estímulo em 2-30 Hz, e as respostas sustentadas em um período de 800 ms de 151 a 950 ms após o início do estímulo em 40-100 H.</li>
		<li>Para testar as diferenças nas respostas iniciais e sustentadas em Fz e Cz entre as idades dos sujeitos e os tipos de chamada, realize uma ANOVA bidirecional usando o tipo de chamada como o fator dentro do sujeito e as idades como o fator entre os sujeitos.</li>
	</ol></li>
</ol>

EEG não invasivo para estudos comparativos da percepção vocal em saguis

Os autores não têm conflitos de interesse a divulgar.

Pontos a serem observados sobre anestesia Tanto a administração de cetamina quanto a xilazina foram tentadas e, embora sejam analgésicas e, portanto, adequadas para tarefas longas e dolorosas, os saguis tendem a apresentar diminuição nos níveis de oxigênio no sangue sem inalação de oxigênio44. Em suma, o alfaxalon é provavelmente mais adequado para tarefas indolores, como barbear ou fazer máscaras. Além disso, para o barbear, que leva apenas 10-15 min, a anestesia ...

Os primatas usam vocalizações específicas da espécie para transmitir informações biologicamente importantes, como o estado emocional do chamador ou a intenção de manter laços sociais, a presença de predadores ou outras situações perigosas. A investigação dos mecanismos neurais subjacentes à percepção da vocalização em primatas não humanos ricos em vocais pode nos fornecer pistas críticas para entender melhor as origens evolutivas da linguagem humana.
Os saguis-comuns são pequenos primatas nativos da América do Sul. Nos últimos anos, os saguis têm sido cada vez mais utilizados como animais modelo, ao lado dos macacos, devido à sua alta reprodutividade, facilidade de uso devido ao seu pequeno tamanho e desenvolvimento de técnicas transgênicas úteis 1,2,3. Além de sua utilidade como modelos de doenças, a rica comunicação vocal dentro dos grupos é outra característica única dessa espécie 4,5,6,7. Os saguis rotineiramente trocam sinais vocais para se comunicar com coespecíficos invisíveis na floresta. Ao examinar a atividade cerebral envolvida na percepção e produção vocal em saguis, podemos determinar como eles processam as informações auditivas próprias ou de chamadas coespecíficas no cérebro e identificar quais circuitos neurais estão envolvidos. Estudos anteriores demonstraram atividade neural no córtex auditivo primário8,9,10,11,12 e no córtex frontal13,14 envolvidos na produção vocal em saguis. Além disso, essas respostas neuronais excitadas e suprimidas foram moduladas por interações auditivo-vocais no córtex auditivo primário 8,10. Esses estudos forneceram dados detalhados de atividade neural no nível de um único neurônio usando métodos de registro invasivos. Numerosos estudos examinaram ainda mais a atividade neural envolvida na produção vocal do sagui; no entanto, a percepção vocal permanece pouco compreendida15,16.
Vários estudos não invasivos de imagem cerebral elucidaram os mecanismos neurais do processamento vocal em saguis 17,18,19; Sua alta resolução espacial é uma vantagem, no entanto, manter os animais acordados durante a varredura requer técnicas avançadas. No entanto, mais recentemente, Jafari et al. identificaram regiões frontotemporais envolvidas na percepção vocal em saguis acordados por meio de ressonância magnética funcional (fMRI)19. Quase todos os experimentos para elucidar as funções cerebrais envolvidas na percepção e produção vocal em humanos foram conduzidos usando métodos não invasivos, como eletroencefalografia do couro cabeludo (EEG), magnetoencefalografia (MEG)20,21 e fMRI22,23,24. Numerosos estudos em humanos investigaram a atividade cerebral relacionada à percepção vocal usando EEG. A maioria desses estudos tem se concentrado na informação emocional 25,26,27 e na saliência das palavras emocionais 28, com os resultados revelando mudanças nos potenciais relacionados a eventos durante a percepção vocal29. A eletrocorticografia (ECoG) e os registros de neurônios únicos usando eletrodos implantados intracranialmente em humanos foram conduzidos apenas em um número limitado de experimentos em pacientes submetidos a tratamento neurocirúrgico30,31.
Uma perspectiva evolutiva comparando humanos com macacos é importante para entender os mecanismos neurais únicos subjacentes à percepção e produção vocal que se desenvolveram em humanos. Para comparar diretamente os mecanismos neurais envolvidos na percepção da fala e vocalização em primatas não humanos ricos em vocais, como o sagui, com humanos, é importante comparar os dados entre as duas espécies usando o mesmo método. A ressonância magnética funcional permite imagens de todo o cérebro e tem uma alta resolução espacial. Tem a vantagem de registrar a atividade perpendicular ao crânio ou em regiões profundas que são difíceis de registrar com EEG ou MEG. No entanto, a máquina de ressonância magnética é cara de instalar e manter, e há muitas restrições nos estímulos que podem ser apresentados devido à natureza do dispositivo. Em comparação, EEG, potenciais relacionados a eventos (ERPs) e MEG têm alta resolução temporal, tornando-os úteis para analisar o processamento vocal de séries temporais. Em particular, o EEG tem as vantagens de alta mobilidade e a capacidade de ser usado em uma variedade de ambientes experimentais, custo relativamente baixo e a necessidade de apenas um único operador.
Uma vez que uma grande quantidade de dados de EEG já foi obtida em humanos, métodos de medição de EEG usando paradigmas não invasivos são necessários para primatas não humanos. Nosso grupo de pesquisa desenvolveu um método único de gravação de EEG não invasivo usando tubos32 para macacos e saguis. Aqui, relatamos vários novos achados sobre o processamento auditivo em primatas não humanos 33,34,35,36,37. Para caracterizar a atividade cerebral em resposta a vocalizações específicas da espécie em saguis, construímos um sistema experimental para registrar de forma não invasiva a atividade cerebral usando eletrodos colocados no couro cabeludo. Neste estudo, descrevemos o método de medição de EEG para saguis.

<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 

A comunicação vocal desempenha um papel crucial nas interações sociais dos primatas, particularmente na sobrevivência e na organização social. Os humanos desenvolveram uma estratégia de comunicação vocal única e avançada na forma de linguagem. Para estudar a evolução da linguagem humana, é necessário investigar os mecanismos neurais subjacentes ao processamento vocal em humanos, bem como entender como os mecanismos cerebrais evoluíram, comparando-os com os de primatas não humanos. Aqui, desenvolvemos um método para medir de forma não invasiva o eletroencefalografia (EEG) de primatas não humanos acordados. Esse método de registro permite estudos de longo prazo sem prejudicar os animais e, mais importante, nos permite comparar diretamente os dados de EEG de primatas não humanos com os dados humanos, fornecendo informações sobre a evolução da linguagem humana. No presente estudo, usamos o método de gravação de EEG do couro cabeludo para investigar a atividade cerebral em resposta a vocalizações específicas da espécie em saguis. Este estudo fornece novos insights usando o EEG do couro cabeludo para capturar representações neurais generalizadas em saguis durante a percepção vocal, preenchendo lacunas no conhecimento existente.

Primeiramente, plotamos os potenciais médios relacionados a eventos (ERPs) para cada estímulo auditivo nos saguis (Figura 2). O potencial evocado auditivo (PEA) foi proeminente na condição Ruído , refletindo o início claro dos estímulos (ver Figura 1D). Para comparar os ERPs médios entre tipos de chamada e estímulos de ruído, aplicamos uma análise de variância unidirecional (ANOVA) com estímulos como o fator entre os sujeitos na resposta Cz...

Autor em destaque: Investigando a representação da informação vocal em pequenos primatas e sua alteração por transtornos psiquiátricos usando EEG não invasivo

Para estudar a evolução da linguagem, é importante comparar os mecanismos cerebrais em humanos com os de primatas não humanos. Desenvolvemos um método para medir de forma não invasiva o eletroencefalografia (EEG) de animais acordados. Isso nos permite comparar diretamente os dados de EEG entre humanos e animais a longo prazo sem prejudicá-los.

Medidas de eletroencefalografia em saguis acordados ouvindo vocalizações coespecíficas 

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 

484 visualizações.  Kyoto University. Gostaríamos de saber como a informação vocal é representada no cérebro de pequenos primatas que são ricos em comunicações vocais. Gostaríamos de ilustrar como a representação será alterada por transtornos psiquiátricos como a esquizofrenia no futuro. Comparamos EEGs não invasivos em quatro espécies de primatas e descobrimos que a latência do córtex auditivo para responder a sons é maior em humanos do que em outros primatas.Isso teria ...

Vídeo: Autor em destaque: Investigando a representação da informação vocal em pequenos primatas e sua alteração por transtornos psiquiátricos usando EEG não invasivo

Assessment of Ultrasonic Vocalizations During Drug Self-administration in Rats

Drug self-administration procedures are commonly used to study behavioral and neurochemical changes associated with human drug abuse, addiction and relapse. Various types of behavioral activity are commonly utilized as measures of drug motivation in animals. However, a crucial component of drug abuse relapse in abstinent cocaine users is "drug craving", which is difficult to model in animals, as it often occurs in the absence of overt behaviors. Yet, it is possible that a class of ultrasonic vocalizations (USVs) in rats may be a useful marker for affective responses to drug administration, drug anticipation and even drug craving. Rats vocalize in ultrasonic frequencies that serve as a communicatory function and express subjective emotional states. Several studies have shown that different call frequency ranges are associated with negative and positive emotional states. For instance, high frequency calls ("50-kHz") are associated with positive affect, whereas low frequency calls ("22-kHz") represent a negative emotional state. This article describes a procedure to assess rat USVs associated with daily cocaine self-administration. For this procedure, we utilized standard single-lever operant chambers housed within sound-attenuating boxes for cocaine self-administration sessions and utilized ultrasonic microphones, multi-channel recording hardware and specialized software programs to detect and analyze USVs. USVs measurements reflect emotionality of rats before, during and after drug availability and can be correlated with commonly assessed drug self-administration behavioral data such lever responses, inter-response intervals and locomotor activity. Since USVs can be assessed during intervals prior to drug availability (e.g., anticipatory USVs) and during drug extinction trials, changes in affect associated with drug anticipation and drug abstinence can also be determined. In addition, determining USV changes over the course of short- and long-term drug exposure can provide a more detailed interpretation of drug exposure effects on affective functioning.

Drug self-administration and ultrasonic vocalizations (USV) are used as behavioral assessments in animal research, but rarely in combination. The purpose of this article is to describe the advantages of recording USVs during drug self-administration procedures to assess affective responses to drug experience.

Avaliação de vocalizações ultra-som durante Drogas auto-administração em ratos

Drug self-administration procedures are commonly used to study behavioral and neurochemical changes associated with human drug abuse, addiction and ...

Neurociência

Investigating Social Cognition in Infants and Adults Using Dense Array Electroencephalography (dEEG)

Dense array electroencephalography (dEEG), which provides a non-invasive window for measuring brain activity and a temporal resolution unsurpassed by any other current brain imaging technology1,2, is being used increasingly in the study of social cognitive functioning in infants and adults. While dEEG is enabling researchers to examine brain activity patterns with unprecedented levels of sensitivity, conventional EEG recording systems continue to face certain limitations, including 1) poor spatial resolution and source localization3,4,2) the physical discomfort for test subjects of enduring the individual application of numerous electrodes to the surface of the scalp, and 3) the complexity for researchers of learning to use multiple software packages to collect and process data. Here we present an overview of an established methodology that represents a significant improvement on conventional methodologies for studying EEG in infants and adults. Although several analytical software techniques can be used to establish indirect indices of source localization to improve the spatial resolution of dEEG, the HydroCel Geodesic Sensor Net (HCGSN) by Electrical Geodesics, Inc. (EGI), a dense sensory array that maintains equal distances among adjacent recording electrodes on all surfaces of the scalp, further enhances spatial resolution4,5,6 compared to standard dEEG systems. The sponge-based HCGSN can be applied rapidly and without scalp abrasion, making it ideal for use with adults7,8, children9,10,11, and infants12, in both research and clinical4,5,6,13,14,15 settings. This feature allows for considerable cost and time savings by decreasing the average net application time compared to other dEEG systems. Moreover, the HCGSN includes unified, seamless software applications for all phases of data, greatly simplifying the collection, processing, and analysis of dEEG data.
The HCGSN features a low-profile electrode pedestal, which, when filled with electrolyte solution, creates a sealed microenvironment and an electrode-scalp interface. In all Geodesic dEEG systems, EEG sensors detect changes in voltage originating from the participant's scalp, along with a small amount of electrical noise originating from the room environment. Electrical signals from all sensors of the Geodesic sensor net are received simultaneously by the amplifier, where they are automatically processed, packaged, and sent to the data-acquisition computer (DAC). Once received by the DAC, scalp electrical activity can be isolated from artifacts for analysis using the filtering and artifact detection tools included in the EGI software. Typically, the HCGSN can be used continuously for only up to two hours because the electrolyte solution dries out over time, gradually decreasing the quality of the scalp-electrode interface.
In the Parent-Infant Research Lab at the University of Toronto, we are using dEEG to study social cognitive processes including memory, emotion, goals, intentionality, anticipation, and executive functioning in both adult and infant participants.

Investigating Social Cognition in Infants and Adults Using Dense Array Electroencephalography dEEG

Dense array electroencephalography is being used increasingly to study social cognitive functions in infants and adults. Here we present an established methodology that represents a significant improvement on conventional methodologies for studying EEG in infants and adults.

Investigando Cognição Social em Crianças e Adultos usando eletroencefalografia Matriz Densa ( D EEG)

Dense array electroencephalography (dEEG), which provides a non-invasive window for measuring brain activity and a temporal resolution unsurpassed by any ...

Targeted Training of Ultrasonic Vocalizations in Aged and Parkinsonian Rats

Voice deficits are a common complication of both Parkinson disease (PD) and aging; they can significantly diminish quality of life by impacting communication abilities. 1, 2 Targeted training (speech/voice therapy) can improve specific voice deficits,3, 4 although the underlying mechanisms of behavioral interventions are not well understood. Systematic investigation of voice deficits and therapy should consider many factors that are difficult to control in humans, such as age, home environment, age post-onset of disease, severity of disease, and medications. The method presented here uses an animal model of vocalization that allows for systematic study of how underlying sensorimotor mechanisms change with targeted voice training. The ultrasonic recording and analysis procedures outlined in this protocol are applicable to any investigation of rodent ultrasonic vocalizations.
The ultrasonic vocalizations of rodents are emerging as a valuable model to investigate the neural substrates of behavior.5-8 Both rodent and human vocalizations carry semiotic value and are produced by modifying an egressive airflow with a laryngeal constriction.9, 10 Thus, rodent vocalizations may be a useful model to study voice deficits in a sensorimotor context. Further, rat models allow us to study the neurobiological underpinnings of recovery from deficits with targeted training.
To model PD we use Long-Evans rats (Charles River Laboratories International, Inc.) and induce parkinsonism by a unilateral infusion of 7 &mu;g of 6-hydroxydopamine (6-OHDA) into the medial forebrain bundle which causes moderate to severe degeneration of presynaptic striatal neurons (for details see Ciucci, 2010).11, 12 For our aging model we use the Fischer 344/Brown Norway F1 (National Institute on Aging).
Our primary method for eliciting vocalizations is to expose sexually-experienced male rats to sexually receptive female rats. When the male becomes interested in the female, the female is removed and the male continues to vocalize. By rewarding complex vocalizations with food or water, both the number of complex vocalizations and the rate of vocalizations can be increased (Figure 1).
An ultrasonic microphone mounted above the male's home cage records the vocalizations. Recording begins after the female rat is removed to isolate the male calls. Vocalizations can be viewed in real time for training or recorded and analyzed offline. By recording and acoustically analyzing vocalizations before and after vocal training, the effects of disease and restoration of normal function with training can be assessed. This model also allows us to relate the observed behavioral (vocal) improvements to changes in the brain and neuromuscular system.

Voice disorders are debilitating in aging and Parkinson disease. The ultrasonic vocalizations of rats, also affected by these conditions, can be used to study these voice disorders, their neural substrates, and the nature of functional recovery with behavioral intervention.

Formação específica de vocalizações ultra-som em ratos idosos e Parkinson

Voice deficits are a common complication of both Parkinson disease (PD) and aging; they can significantly diminish quality of life by impacting ...

Preparation of an Awake Mouse for Recording Neural Responses and Injecting Tracers

It is well known that anesthesia alters neural response properties in various regions of the brain.13. In the auditory system, fundamental response properties of brainstem neurons including threshold, frequency specificity, and inhibitory sidebands are altered in significant ways under anesthesia1-2. These observations prompted physiologists to seek ways to record from single neurons without the contaminating effects of anesthesia. One result was a decerebrate preparation, where the brainstem was completely transected at the level of the midbrain4. The drawbacks of this preparation are a formidable surgery, the elimination of descending projections from the forebrain, and an inability to use sensory stimulation to examine structures above the midbrain. A different strategy has been to implant electrode arrays chronically to record from single neurons and multiunit clusters while the animal is awake and/or behaving5,6. These techniques however are not compatible with injecting tracer dyes after first electrophysiologically characterizing a brain structure. To avoid altering neural response properties with anesthetics while recording electrophysiological response properties from single neurons, we have adapted a head restraint technique long used in bats7-9 to mouse10-12. Using this method, we are able to conduct electrophysiological recordings over several days in the unanesthetized mouse. At the end of the recording sessions, we can then inject a dye to reconstruct electrode positions and recording sites or inject a tracer so that pathways to and from the recording loci can be determined. This method allows for well isolated single neuron recordings over multiple days without the use anesthetics.

Electrophysiological characterization of neuronal responses is important for understanding brain function and for guiding the placement of dyes for pathway tracing. However, many studies are performed in anesthetized animals. To understand brain function without anesthetics, we developed a method to record neuronal response properties and inject dyes in awake mouse.

Preparação de um mouse Awake para gravar as respostas neurais e injetando Tracers

It is well known that anesthesia alters neural response properties in various regions of the brain.13.  In the auditory system, fundamental response ...

Concurrent Recording of Co-localized Electroencephalography and Local Field Potential in Rodent

Although electroencephalography (EEG) is widely used as a non-invasive technique for recording neural activities of the brain, our understanding of the neurogenesis of EEG is still very limited. Local field potentials (LFPs) recorded via a multi-laminar microelectrode can provide a more detailed account of simultaneous neural activity across different cortical layers in the neocortex, but the technique is invasive. Combining EEG and LFP measurements in a pre-clinical model can greatly enhance understanding of the neural mechanisms involved in the generation of EEG signals, and facilitate the derivation of a more realistic and biologically accurate mathematical model of EEG. A simple procedure for acquiring concurrent and co-localized EEG and multi-laminar LFP signals in the anesthetized rodent is presented here. We also investigated whether EEG signals were significantly affected by a burr hole drilled in the skull for the insertion of a microelectrode. Our results suggest that the burr hole has a negligible impact on EEG recordings.

This protocol describes a simple method for concurrent recording of co-localized electroencephalography (EEG) and multi-laminar local field potential in an anesthetized rat. A burr hole drilled in the skull for the insertion of a microelectrode is shown to produce negligible distortion of the EEG signal.

Gravação simultânea de eletroencefalografia co localizada e potencial do campo Local em roedores

Although electroencephalography (EEG) is widely used as a non-invasive technique for recording neural activities of the brain, our understanding of the ...

Reliable Acquisition of Electroencephalography Data during Simultaneous Electroencephalography and Functional MRI

Simultaneous electroencephalography (EEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI), EEG-fMRI, combines the complementary properties of scalp EEG (good temporal resolution) and fMRI (good spatial resolution) to measure neuronal activity during an electrographic event, through hemodynamic responses known as blood-oxygen-level-dependent (BOLD) changes. It is a non-invasive research tool that is utilized in neuroscience research and is highly beneficial to the clinical community, especially for the management of neurological diseases, provided that proper equipment and protocols are administered during data acquisition. Although recording EEG-fMRI is apparently straightforward, the correct preparation, especially in placing and securing the electrodes, is not only important for safety but is also critical in ensuring the reliability and analyzability of the EEG data obtained. This is also the most experience-demanding part of the preparation. To address these issues, a straightforward protocol that ensures data quality was developed. This article provides a step-by-step guide for acquiring reliable EEG data during EEG-fMRI using this protocol that utilizes readily available medical products. The presented protocol can be adapted to different applications of EEG-fMRI in research and clinical settings, and may be beneficial to both inexperienced and expert operators.

This article provides a straightforward protocol for acquiring good quality electroencephalography (EEG) data during simultaneous EEG and functional magnetic resonance imaging by utilizing readily available medical products.

Aquisição confiável de dados de eletroencefalografia durante eletroencefalografia simultânea e ressonância magnética funcional

Simultaneous electroencephalography (EEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI), EEG-fMRI, combines the complementary properties of scalp EEG ...

Injections of AAV Vectors for Optogenetics in Anesthetized and Awake Behaving Non-Human Primate Brain

Optogenetic techniques have revolutionized neuroscience research and are poised to do the same for neurological gene therapy. The clinical use of optogenetics, however, requires that safety and efficacy be demonstrated in animal models, ideally in non-human primates (NHPs), because of their neurological similarity to humans. The number of candidate vectors that are potentially useful for neuroscience and medicine is vast, and no high-throughput means to test these vectors yet exists. Thus, there is a need for techniques to make multiple spatially and volumetrically accurate injections of viral vectors into NHP brain that can be identified unambiguously through postmortem histology. Described herein is such a method. Injection cannulas are constructed from coupled polytetrafluoroethylene and stainless-steel tubes. These cannulas are autoclavable, disposable, and have low minimal-loading volumes, making them ideal for the injection of expensive, highly concentrated viral vector solutions. An inert, red-dyed mineral oil fills the dead space and forms a visible meniscus with the vector solution, allowing instantaneous and accurate measurement of injection rates and volumes. The oil is loaded into the rear of the cannula, reducing the risk of co-injection with the vector. Cannulas can be loaded in 10 min, and injections can be made in 20 min. This procedure is well suited for injections into awake or anesthetized animals. When used to deliver high-quality viral vectors, this procedure can produce robust expression of optogenetic proteins, allowing optical control of neural activity and behavior in NHPs.

As currently implemented, optogenetics in non-human primates requires injection of viral vectors into the brain. An optimal injection method should be reliable and, for many applications, capable of targeting individual sites of arbitrary depth that are readily and unambiguously identified in postmortem histology. An injection method with these properties is presented.

Injeções de vetores AAV para optogenética em cérebro de primata anestêm e acordado comportando-se não-humano

Optogenetic techniques have revolutionized neuroscience research and are poised to do the same for neurological gene therapy. The clinical use of ...

Implantation of a Cranial Window for Repeated In Vivo Imaging in Awake Mice

To fully understand the cellular physiology of neurons and glia in behaving animals, it is necessary to visualize their morphology and record their activity in vivo in behaving mice. This paper describes a method for the implantation of a chronic cranial window to allow for the longitudinal imaging of brain cells in awake, head-restrained mice. In combination with genetic strategies and viral injections, it is possible to label specific cells and regions of interest with structural or physiological markers. This protocol demonstrates how to combine viral injections to label neurons in the vicinity of GCaMP6-expressing astrocytes in the cortex for simultaneous imaging of both cells through a cranial window. Multiphoton imaging of the same cells can be performed for days, weeks, or months in awake, behaving animals. This approach provides researchers with a method for viewing cellular dynamics in real time and can be applied to answer a number of questions in neuroscience.

Implantation of a Cranial Window for Repeated In Vivo Imaging in Awake Mice

Presented here is a protocol for the implantation of a chronic cranial window for the longitudinal imaging of brain cells in awake, head-restrained mice.

Implantação de uma janela craniana para imagem repetida em vivo em ratos acordados

To fully understand the cellular physiology of neurons and glia in behaving animals, it is necessary to visualize their morphology and record their ...

Simultaneous Imaging of Microglial Dynamics and Neuronal Activity in Awake Mice

Since brain functions are under the continuous influence of the signals derived from peripheral tissues, it is critical to elucidate how glial cells in the brain sense various biological conditions in the periphery and transmit the signals to neurons. Microglia, immune cells in the brain, are involved in synaptic development and plasticity. Therefore, the contribution of microglia to neural circuit construction in response to the internal state of the body should be tested critically by intravital imaging of the relationship between microglial dynamics and neuronal activity.
Here, we describe a technique for the simultaneous imaging of microglial dynamics and neuronal activity in awake mice. Adeno-associated virus encoding R-CaMP, a gene-encoded calcium indicator of red fluorescence protein, was injected into layer 2/3 of the primary visual cortex in CX3CR1-EGFP transgenic mice expressing EGFP in microglia. After viral injection, a cranial window was installed onto the brain surface of the injected region. In vivo two-photon imaging in awake mice 4 weeks after the surgery demonstrated that neural activity and microglial dynamics could be recorded simultaneously at the sub-second temporal resolution. This technique can uncover the coordination between microglial dynamics and neuronal activity, with the former responding to peripheral immunological states and the latter encoding the internal brain states.

Here, we describe a protocol combining adeno-associated virus injection with cranial window implantation for simultaneous imaging of microglial dynamics and neuronal activity in awake mice.

Imagem Simultânea da Dinâmica Microglial e Atividade Neuronal em Camundongos Acordados

Since brain functions are under the continuous influence of the signals derived from peripheral tissues, it is critical to elucidate how glial cells in ...

Head Implants for the Neuroimaging of Awake, Head-Fixed Rats

Anesthetics, commonly used in preclinical and fundamental scientific research, have a depressive influence on the metabolic, neuronal, and vascular functions of the brain and can adversely influence neurophysiological results. The use of awake animals for research studies is advantageous but poses the major challenge of keeping the animals calm and stationary to minimize motion artifacts throughout data acquisition. Awake imaging in smaller-sized rodents (e.g., mice) is very common but remains scant in rats as rats are bigger, stronger, and have a greater tendency to oppose movement restraints and head fixation over the long durations required for imaging. A new model of neuroimaging of awake, head-fixed rats using customized hand-sewn slings, 3D-printed head implants, head caps, and a headframe is described. The results acquired following a single trial of single-whisker stimulation suggest an increase in the intensity of the evoked functional response. The acquisition of the evoked functional response from awake, head-fixed rats is faster than that from anesthetized rats, reliable, reproducible, and can be used for repeated longitudinal studies.

A detailed new procedure for functional imaging of awake, head-fixed rats is described.

Implantes de Cabeça para Neuroimagem de Ratos Acordados e Fixados na Cabeça

Anesthetics, commonly used in preclinical and fundamental scientific research, have a depressive influence on the metabolic, neuronal, and vascular ...