Пупиллометрия может быть использована для оценки сложных порогов распознавания звука и в сочетании с другими методами может быть использована для определения влияния различных форм потери слуха на эти пороги. Этот метод может быть использован для характеристики данных одной и той же модальности от людей и от необученных животных. Он относительно прост в настройке и минимально инвазивен.
Показатели поведения и восприятия трудно получить на животных моделях потери слуха. Этот метод является одним из способов количественной оценки сложного поведения по распознаванию звука у животных. Как и во всех поведенческих экспериментах с животными, ключевым моментом является терпение.
Потратьте время, чтобы акклиматизировать животное к экспериментальной установке. Делайте экспериментальные сеансы короткими и внимательно следите за животным. Для начала установите калиброванный громкоговоритель на стенку камеры с шумоподавлением на высоте, равной положению, где будет размещено животное.
Для бесплатной доставки полевого стимула поместите животное в вольер, убедившись, что большие движения тела невозможны, и прикрепите голову животного к жесткой раме. Поместите пьезоэлектрический датчик под вольер, чтобы обнаруживать и записывать движения животных. Затем расположите камеру изображения зрачка на расстоянии 25 сантиметров от глаза субъекта.
Чтобы настроить воздушную затяжку, используйте держатель, прикрепленный к столешнице, чтобы поместить наконечник пипетки на расстоянии около 15 сантиметров перед мордой животного. Подсоедините силиконовую трубку диаметром около трех миллиметров к наконечнику пипетки и подсоедините трубку к баллону с регулируемым воздухом. Поддерживайте давление воздуха в баллоне от 20 до 25 фунтов на квадратный дюйм.
И пропустите трубку через пережимный клапан, чтобы контролировать время и продолжительность воздушной затяжки с помощью реле с компьютерным управлением. Осветите глаз инфракрасной светодиодной матрицей, расположенной на расстоянии около 10 сантиметров. Используйте белое светодиодное освещение с интенсивностью около 2000 кандел на квадратный метр, чтобы осветить изображенный глаз и довести базовый диаметр зрачка примерно до 3,5 миллиметров.
Откройте программное обеспечение для сбора зрачков и получите видео зрачка с помощью камеры с 16-миллиметровым объективом с пространственным разрешением 0,15 градуса под углом зрения и инфракрасным фильтром, расположенным на расстоянии 25 сантиметров от изображенного глаза. Убедитесь, что глаз находится по центру в области изображения. Регулируйте диафрагму и фокусировку камеры, а также уровень ИК-излучения до тех пор, пока контур изображенного зрачка не окажется в резком фокусе.
В программном обеспечении для сбора зрачков определите интересующую область, содержащую зрачок, выбрав прямоугольную область с помощью мыши. Затем с помощью панели управления отрегулируйте яркость и контрастность полученного видео. Установите плотность сканирования равной пяти и отрегулируйте порог таким образом, чтобы прилегание эллипса точно соответствовало контуру зрачка на видео.
Используя программное обеспечение процессора нейронного интерфейса, получите и сохраните аналоговый сигнал от диаметра зрачка или трассы PD, трассу напряжения от пьезоэлектрического датчика, регистрирующего движение, время доставки стимула и время подачи воздушной затяжки. Выберите восемь различных образцов вокализаций морской свинки одинаковой длины из двух разных категорий вокализаций. Например, хриплые крики и скулящие звонки.
Одна категория будет служить стандартными стимулами, а другая категория будет служить странными или девиантными стимулами. Чтобы генерировать стандартные и девиантные стимулы продолжительностью в одну секунду, встроенные в шум при разном соотношении сигнал/шум или уровнях SNR, добавьте к вызовам белый шум одинаковой длины. Диапазон SNR, отобранных в этом эксперименте, составляет от минус 24 до плюс 40 децибел.
Для каждого сеанса подготовьте псевдослучайную последовательность предъявления стимулов, которая содержит стандартные стимулы более чем в 90% случаев. Убедитесь, что между девиантными стимулами было не менее 20-40 испытаний со стандартными стимулами. Используйте фиксированную интенсивность стимула для всех представлений стимула.
Предъявляйте стимулы с высокой временной регулярностью. Чтобы поддерживать взаимодействие животного со стимулами и свести к минимуму привыкание, при желании сделайте короткую воздушную затяжку после девиантного стимула. Убедитесь, что начало воздушной затяжки достаточно отделено от продолжительности стимула, чтобы стимул вызвал реакцию расширения зрачка.
Достигните пика до того, как будут вызваны артефактами моргания, вызванными воздушным потоком. Запустите pupil_avg_JOVE_m кода и выберите файл данных из одного сеанса во всплывающем диалоговом окне, чтобы выполнить обнаружение движения и пробное исключение для каждого сеанса. Затем запустите тот же код и выберите все файлы данных для анализа во всплывающем диалоговом окне.
Чтобы удалить артефакты моргания глаз, предварительно обработайте данные и получите среднее расширение зрачка для каждого стимула за сеанс. Усредните изменения диаметра зрачка, вызванного стимулом, для каждого условия стимула во время сеансов у каждого животного, а затем у животных, чтобы получить среднюю реакцию расширения зрачка на каждое условие стимула. Вертикально объедините все выходные данные кода pupil_avg_JOVE.
m или все сеансы животных, SNR и затуханий для построения матрицы, содержащей столбцы, идентификатор животного, SNR, уровень звука и значения диаметра зрачка. Для каждого SNR построите веса, соответствующие пересечению, чтобы визуализировать результаты. Сделайте то же самое для линейных и квадратичных членов.
Поместите весь сессионный процент испытаний со значительными изменениями зрачков в каждую ячейку клеточного массива, где ячейки расположены от более низкого к более высокому SNR. Используя код pupil_threshold_estimate_JOVE_m, оцените вызов в пороге категоризации шума. На этом рисунке показаны средние ответы учеников трех животных.
Средняя реакция зрачков на стандартные стимулы скуления представлена синей линией, а затенение соответствует плюсу минус одной стандартной ошибке среднего значения. Серые линии и затенение соответствуют среднему значению и плюс минус одна стандартная ошибка среднего значения ответов зрачка, вызванных девиантными хрипящими стимулами. Интенсивность растушевки серого соответствует SNR.
Зеленая линия и затенение соответствуют среднему следованию зрачка при пороговом SNR. Красная вертикальная линия соответствует началу стимула. Оранжевая вертикальная линия соответствует началу воздушной затяжки, а бирюзовые пунктирные линии соответствуют окну GCA.
На этом рисунке показана психометрическая функция, соответствующая проценту испытаний со значительными изменениями диаметра зрачка, вызванными девиантным стимулом в зависимости от SNR. Усы соответствуют плюсу минус одна стандартная погрешность среднего. Обратите внимание, что 50% от максимума достигается при сигнальном шуме около минус 20 децибел.
Полученные данные высокого качества важны для хорошей адаптации животного к экспериментальной установке и поддержания постоянных условий элиминации. Сделайте сеанс эксперимента коротким, чтобы свести к минимуму обитание животного из-за девиантных стимулов. ЭЭГ или электрофизиологические записи в сочетании с пупиллометрией дадут дополнительное представление о нейронном дефиците, лежащем в основе дефицита категоризации шума у животных с нарушениями слуха.
