Name: behavioral determination of stimulus pair discrimination of auditory acoustic and electrical stimuli using a classical conditioning and heart-rate approach
Uploaded: 2012-06-06T12:00:00
Duration: 10 min 50 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Behavioral Determination of Stimulus Pair Discrimination of Auditory Acoustic and Electrical Stimuli Using a Classical Conditioning and Heart-rate Approach at

Finansieringen af ​​denne forskning blev leveret af Garnett Adgangskort og Rodney Williams Memorial Foundation og La Trobe University.

<ol>
	<li>Mauger, S. J., Shivdasani, M. N., Rathbone, G. D., Argent, R. E., Paolini, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+in+vivo+investigation+of+first+spike+latencies+in+the+inferior+colliculus+in+response+to+multichannel+penetrating+auditory+brainstem+implant+stimulation.">An in vivo investigation of first spike latencies in the inferior colliculus in response to multichannel penetrating auditory brainstem implant stimulation.</a> Journal of Neural Engineering. 7, 036004-036004 (2010).</li><li>Shivdasani, M. N., Mauger, S. J., Argent, R. E., Rathbone, G. D., Paolini, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inferior+colliculus+responses+to+dual-site+intralamina+stimulation+in+the+ventral+cochlear+nucleus.">Inferior colliculus responses to dual-site intralamina stimulation in the ventral cochlear nucleus.</a> J. Comp. Neurol. 518, 4226-4242 (2010).</li><li>Shivdasani, M. N., Mauger, S. J., Rathbone, G. D., Paolini, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inferior+colliculus+responses+to+multichannel+microstimulation+of+the+ventral+cochlear+nucleus:+Implications+for+auditory+brain+stem+implants.">Inferior colliculus responses to multichannel microstimulation of the ventral cochlear nucleus: Implications for auditory brain stem implants.</a> Journal of Neurophysiology. 99, 1-13 (2007).</li><li>Lenarz, M., Lim, H. H., Patrick, J. F., Anderson, D. J., Lenarz, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophysiological+Validation+of+a+Human+Prototype+Auditory+Midbrain+Implant+in+a+Guinea+Pig+Model.">Electrophysiological Validation of a Human Prototype Auditory Midbrain Implant in a Guinea Pig Model.</a> JARO. 7, 383-398 (2006).</li><li>Lim, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Auditory+Cortical+Responses+to+Electrical+Stimulation+of+the+Inferior+Colliculus:+Implications+for+an+Auditory+Midbrain+Implant.">Auditory Cortical Responses to Electrical Stimulation of the Inferior Colliculus: Implications for an Auditory Midbrain Implant.</a> Journal of Neurophysiology. 96, 975-988 (2006).</li><li>Otto, K. J., Rousche, P. J., Kipke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microstimulation+in+auditory+cortex+provides+a+substrate+for+detailed+behaviors.">Microstimulation in auditory cortex provides a substrate for detailed behaviors.</a> Hearing research. 210, 112-117 (2005).</li><li>Gai, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+Tones+in+Reproducible+Noise+Maskers+by+Rabbits+and+Comparison+to+Detection+by+Humans.">Detection of Tones in Reproducible Noise Maskers by Rabbits and Comparison to Detection by Humans.</a> JARO. 8, 522-538 (2007).</li><li>Miller, C. A., Woodruff, K. E., Pfingst, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+responses+from+guinea+pigs+with+cochlear+implants.+I.+Electrophysiological+and+psychophysical+measures.">Functional responses from guinea pigs with cochlear implants. I. Electrophysiological and psychophysical measures.</a> Hearing Research. 92, 85-99 (1995).</li><li>Beitel, R. E., Vollmer, M., Snyder, R. L., Schreiner, C. E., Leake, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral+and+neurophysiological+thresholds+for+electrical+cochlear+stimulation+in+the+deaf+cat.">Behavioral and neurophysiological thresholds for electrical cochlear stimulation in the deaf cat.</a> Audiology &#38; Neurotology. 5, 31-38 (2000).</li><li>Beitel, R. E., Snyder, R. L., Schreiner, C. E., Raggio, M. W., Leake, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+cochlear+stimulation+in+the+deaf+cat:+comparisons+between+psychophysical+and+central+auditory+neuronal+thresholds.">Electrical cochlear stimulation in the deaf cat: comparisons between psychophysical and central auditory neuronal thresholds.</a> J. Neurophysiol. 83, 2145-2162 (2000).</li><li>Vollmer, M., Beitel, R. E., Snyder, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Auditory+detection+and+discrimination+in+deaf+cats:+Psychophysical+and+neural+thresholds+for+intracochlear+electrical+signals.">Auditory detection and discrimination in deaf cats: Psychophysical and neural thresholds for intracochlear electrical signals.</a> Journal of Neurophysiology. 86, 2330-2343 (2001).</li><li>LeDoux, J. E., Cicchetti, P., Xagoraris, A., Romanski, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+lateral+amygdaloid+nucleus:+sensory+interface+of+the+amygdala+in+fear+conditioning.">The lateral amygdaloid nucleus: sensory interface of the amygdala in fear conditioning.</a> Journal of Neuroscience. 10, 1062-1069 (1990).</li><li>McCreery, D. B., Yuen, T. G., Agnew, W. F., Bullara, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+characterization+of+the+effects+on+neuronal+excitability+due+to+prolonged+microstimulation+with+chronically+implanted+microelectrodes.">A characterization of the effects on neuronal excitability due to prolonged microstimulation with chronically implanted microelectrodes.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 44, 931-939 (1997).</li><li>Liu, X., McPhee, G., Seldon, H. L., Clark, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Histological+and+physiological+effects+of+the+central+auditory+prosthesis:+surface+versus+penetrating+electrodes.">Histological and physiological effects of the central auditory prosthesis: surface versus penetrating electrodes.</a> Hearing Research. 114, 264-274 (1997).</li><li>Polikov, V. S., Tresco, P. A., Reichert, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Response+of+brain+tissue+to+chronically+implanted+neural+electrodes.">Response of brain tissue to chronically implanted neural electrodes.</a> Journal of Neuroscience Methods. 148, 1-18 (2005).</li></ol>

Dr. Antonio Paolini er en direktør for Bioengenesis Technologies Pty Ltd, som er de australske repræsentanter for Tucker Davis Technologies og den australske distributør af NeuroNexus Probes.

De teknikker der er beskrevet her, tilvejebringer et middel til at teste en række diskrimination opgaver hurtigt med korte træning gange og muliggør væsentlig automatisering, hvilket minimerer forsker nødvendige tid til databehandling. Ved hjælp af data fra den implanterede EKG, beregning af hjerte-rate (HR) ændring i tider med stimulus præsentation kan automatiseres. Fejl i EKG behandling (såsom glip af en eneste hjerte-beat), let kan identificeres, da de producerer spuriously store ændringer i tilsyneladende hjerte-sats for en meget kort periode, og så let fejlfinding minimerer behovet for tidskrævende manuel indtastning af data review . Den beskrevne teknik til implantering af EKG telemetrianordningen faste frembringer optagelser med ringe eller ingen interferens (se figur 1 og 2). Dog kan relativt små variationer i placeringen af ​​bly i mediastinum regionen føre til interferens fra nærliggende musklers og især respiration-associeret støj. Kontrol af korrekt placering af ledningerne under implantation processen, især efter suturering ledninger på plads, giver mulighed for fine justeringer af bly placering for at minimere interferens. Processen af ​​hjernen implantation i den cochleare nucleus er vanskelig. Ved anvendelse af serielle præsentationer af båndpasfiltrerede støj flere frekvensområder, snarere end bredbåndet støj, som tidligere er blevet anvendt tre, kan reaktioner cellepopulationer ved elektrode steder hurtigt revideret med hensyn til frekvens-respons end de mindre specifikke støj reaktion. Evnen til hurtigt at identificere, hvornår en tilstrækkelig frekvensområde optimerede cellepopulationer er tilgængelige, er kritisk i forskning, når elektrisk stimulus diskrimination testes. Hvis utilstrækkelig frekvens-fordeling er opnået, derefter sammenligning mellem stimulering af forskellige frekvensområder er simpelthen ikke muligt. Ikke desto mindre, jo længere processenaf frekvens-amplitude respons kortlægning fortsat kritisk at give detaljer om den bredde af tuning af cellepopulationer og bør udføres før fastsættelse af elektroden på plads. I adfærdsmæssige træning og test, giver mulighed for optagelse af et ikke-stimulus (eller tavs) perioden mellem forsøg, før stimulus debut, svar på første stimulus debut, der skal undersøges. Ved anvendelse af elektrisk neural stimulation, en reaktion på stimulus debut er bevis for den simple påvisning af stimulus. Således, når der ikke er nogen stimulus indtræden reaktion, men en reaktion, når det andet alternerende stimulus indføres, kan det udledes, at kun den sidstnævnte stimulus kan detekteres. Uden inddragelse af en sådan tavs periode, ville der ikke være nogen måde at fastslå, at den tidligere stimulus ikke blev opdaget. En begrænsning i denne adfærdsmæssige test teknik er, at fraværet af mund-stød leveres efter fremlæggelsen af ​​neural stimulation kan føre til udvikling af specificitet i konditioneret angst, sådan at frygt kun udtrykkes, når akustisk stimulus er præsenteret. Dvs., kan dyret få, at de særlige sensoriske virkninger neural stimulering er forbundet med ikke modtager en stød i foden. I modsætning hertil kunne levere mund-chok efter fremlæggelsen af ​​neurale stimulation føre til en betinget frygt for den neurale stimulus selv, adskiller sig fra enhver lyd-lignende egenskaber neurale stimulus måtte have. Resultater opnået når der korrigeres for en mund-chok efter neural stimulation sikkert give stærkere beviser for neurale stimuli lyd-agtige end dem der bruger en mund-chok efter neural stimulation, som i førstnævnte tilfælde betingede frygt er generaliseret fra akustisk til neural stimulation. Ikke desto mindre er risikoen for at udvikle specificitet til akustisk stedet neurale stimulation er til stede. Anvendelsen af ​​båndpasfiltrerede støj som akustisk stimulus end rene tonestød, tidligere derbedre kan afspejle den perceptuelle oplevelse af neural stimulation, kan reducere risikoen for en sådan specificitet udvikling. En sådan fremgangsmåde introducerer yderligere variabel båndbredden af ​​filtret, hvilket vil påvirke diskrimination opgaver. En yderligere begrænsning i forbindelse med enhver kronisk neural implantation, som krævet for adfærdsmæssig testning, er ændringen i funktion af elektroden og det tilknyttede nervevæv over tid. Stimulering af neuralt væv kan både midlertidig suppression af neural aktivitet 13 og vævsforandringer, såsom celletab 14 og direkte hjernevæv reaktion på elektroden. 15 Den beskrevne tilgang til implantation og adfærdsmæssige test giver et middel til at teste både detektion og diskrimination af akustiske og elektriske stimuli med kort uddannelse, og evnen til at udøve kontrol med forsøget frekvens. Teknikken at anvende ændringen i HR som en målinge af konditioneret angst kan anvendes til ikke kun auditive test, men mere generelt enhver sensorisk analyse som stimuli kan blive præsenteret for en diskret tidsrum, og hvor detektion af sensorisk diskrimination ønskes.

<table border="1"><tbody><tr><td> Navn </td><td> Firma </td><td> Model </td><td> Kommentarer </td></tr><tr><td> PowerLab </td><td> ADlnstruments </td><td> ML880 </td><td> Optager data modtaget fra den implanterede TR40 senderen </td></tr><tr><td> SmartCtrl controllerkort </td><td> Med Associates </td><td> DIG-716B </td><td> Styrer adfærdsmæssige testkammeret, herunder mund chok </td></tr><tr><td> Modular adfærdsmæssige testkammer </td><td> Med Associates </td><td> ENV-009 </td><td> Test kammer størrelse: 30,5 cm x 39.4cm </td></tr><tr><td> Aversiv stimulus generator </td><td> Med Associates </td><td> ENV-410b </td><td> Leverer aversiv fodstød til metal-bar gulvet i buret gennem en Solid State Scrambler enhed </td></tr><tr><td> Programmerbar Attenuator </td><td> TDT </td><td> PA5 </td><td> Styrer AMPLitude leverede akustisk signal for at sikre en stabil amplitude over frekvenser </td></tr><tr><td> Elektrostatisk ørekapsel </td><td> TDT </td><td> ED1 </td><td> Driver elektrostatiske højttalere (EC1, ES1) </td></tr><tr><td> Free-field elektrostatisk højttaler </td><td> TDT </td><td> ES1 </td><td> Lyde præsenteres ved hjælp af denne højttaler i adfærdsmæssige testkammeret </td></tr><tr><td> Sammen elektrostatisk højttaler </td><td> TDT </td><td> EC1 </td><td> Lyde præsenteres ved hjælp af denne højttaleren under neurale implantat kirurgi </td></tr><tr><td> Stimulator Base Station </td><td> TDT </td><td> RX7 </td><td> Kontroller levering af elektrisk neural stimulering (anvendt med MS16) </td></tr><tr><td> Microstimulator </td><td> TDT </td><td> MS16 </td><td> Leverer multikanal elektrisk neural stimulation </td></tr><tr><td> Behandling basestation </td><td> TDT </td><td> RZ2 </td><td> Optegnelser neural aktivitet i hjernen implantation (hjælp PZ2 forforstærker) </td></tr><tr><td> Forforstærker </td><td> TDT </td><td> PZ2-256 </td><td> 256-kanal høj impedans forforstærker </td></tr><tr><td> Telemetri enhed modtager </td><td> Telemetri Forskning </td><td> TR162 </td><td> Modtager digitalt signal fra TR40, og konverterer til forstærket analog udgang </td></tr><tr><td> Implanterbar elektrokardiogram telemetri enhed </td><td> Telemetri Forskning </td><td> TR40 </td><td> Den implanterede sender enhed, prøveudtagning ved 2 kHz </td></tr><tr><td> Multifunktion Processor </td><td> Tucker Davis Technologies (TDT) </td><td> RX6 </td><td> Anvendes til at frembringe akustiske stimuli </td></tr><tr><td> Vertex Castavaria </td><td> Vertex Dental </td><td></td><td> Dental akryl anvendes til at fastgøre elektroden på plads </td></tr><tr><td> Kwik-Sil Adhesive, lav viskositet </td><td> World Precision Instruments </td><td></td><td> Silicium elastomer, der anvendes til at overtrække elektrode skafterne </td></tr><tr><td> Multichannel elektrode </td><td> NeuroNexus </td><td> a2x16-10mm 100-500-413 </td><td> 2-skaftet 32-kanals ekstracellulære elektrode-array, der anvendes til implantation. Elektroden sites er blevet aktiveret til at frembringe en belægning af iridiumoxid som forberedelse til stimulering. </td></tr></tbody></table>

behavioral determination of stimulus pair discrimination of auditory acoustic and electrical stimuli using a classical conditioning and heart-rate approach

Akutte dyr præparater er blevet anvendt i forskning prospektivt undersøge elektrodeudformninger og stimulering teknikker til integration i neurale auditive proteser, såsom Auditory Brainstem implantater 1-3 og auditive midterhjernedopaminerge implantater 4,5. Mens akutte forsøg kan give første indsigt i virkningen af implantatet, teste kronisk implanterede og vågen dyr tilvejebringer den fordel, at undersøge psykofysiske egenskaber fornemmelser induceret ved hjælp af implanterede anordninger 6,7. Adskillige teknikker, såsom belønning baseret operant betingning 6-8, betinget undvigelsesrefleks 9-11, eller klassisk angst konditionering 12 er blevet anvendt til at tilvejebringe adfærdsmæssige bekræftelse af detektion af en relevant stimulus egenskab. Valg af en teknik involverer balancering aspekter, herunder tidseffektivitet (ofte fattige i belønning tilgange), mulighed for at teste en flerhed afstimulus tilskriver samtidigt (begrænset i betinget undgåelse), og måle pålideligheden af ​​gentagne stimuli (en potentiel begrænsning, når fysiologiske foranstaltninger er ansat). Her er en klassisk angst konditionering adfærdsmæssige fremgangsmåde præsenteres som kan anvendes til samtidigt at teste både påvisning af en stimulus, og diskriminering mellem to stimuli. Heart-rate bruges som et mål af frygt reaktion, som reducerer eller eliminerer behovet for tidskrævende video koder for freeze adfærd eller andre sådanne foranstaltninger (selv om sådanne foranstaltninger kan medtages for at give samstemmende beviser). Dyrene blev konditioneret ved hjælp af disse teknikker i tre 2-timers conditioning sessioner, der hver giver 48 vækstpakker forsøg. Efterfølgende 48-afprøvning sessioner blev derefter anvendt til at teste for påvisning af hver stimulus i præsenteret parvis, og test forskelsbehandling mellem medlemslandene stimuli af hvert par. Denne adfærdsmæssige fremgangsmåde er præsenteret ifor rammerne af sin anvendelse i auditiv protese forskning. Implantation af elektrokardiogram telemetri indretninger er vist. Efterfølgende implantation af hjernen elektroder ind i Cochlear Nucleus, styret af overvågning af neurale reaktioner på akustiske stimuli, og fiksering af elektroden på plads til kronisk brug er ligeledes vist.

Watch this Scientific Journal Video about Behavioral Determination of Stimulus Pair Discrimination of Auditory Acoustic and Electrical Stimuli Using a Classical Conditioning and Heart-rate Approach at

Behavioral Determination of Stimulus Pair Discrimination of Auditory Acoustic and Electrical Stimuli Using a Classical Conditioning and Heart-rate Approach

Anvendelsen af ​​en klassisk angst konditionering adfærdsmæssige paradigme for auditiv protese forskning i rotter er beskrevet. Dette paradigme indeholder en mekanisme til at identificere både påvisning af, og forskelsbehandling, som adskiller sig akustiske og elektriske stimuli ved hjælp af hjerte-rate som et resultat foranstaltning.

Behavioral Bestemmelse af Stimulus Par Diskrimination af Auditiv Akustisk og elektriske stimuli Ved hjælp af en klassisk Conditioning og Heart-rate Approach

Acute animal preparations have been used in research prospectively investigating electrode designs and stimulation techniques for integration into neural ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Behavioural Pharmacology in Classical Conditioning of the Proboscis Extension Response in Honeybees (Apis mellifera)

Behavioural Pharmacology in Classical Conditioning of the Proboscis Extension Response in Honeybees Apis mellifera

Honeybees (Apis mellifera) are well known for their communication and orientation skills and for their impressive learning capability1,2. Because the ...

Preparation and Culture of Chicken Auditory Brainstem Slices

The chicken auditory brainstem is a well-established model system that has been widely used to study the anatomy and physiology of auditory processing at ...

A Lightweight, Headphones-based System for Manipulating Auditory Feedback in Songbirds

Et let, Hovedtelefoner-baseret system til at manipulere Auditiv Feedback i Songbirds

Experimental manipulations of sensory feedback during complex behavior have provided valuable insights into the computations underlying motor control and ...

Functional Imaging of Auditory Cortex in Adult Cats using High-field fMRI

Funktionel Imaging af Auditory Cortex i voksne katte ved hjælp af High-felt fMRI

Current knowledge of sensory processing in the mammalian auditory system is mainly derived from electrophysiological studies in a variety of animal ...

Simultaneous Detection of c-Fos Activation from Mesolimbic and Mesocortical Dopamine Reward Sites Following Naive Sugar and Fat Ingestion in Rats

Samtidig påvisning af c-Fos Aktivering fra mesolimbiske og mesokortikale Dopamin Reward steder Efter Naiv sukker og fedt Indtagelse i rotter

This study uses cellular c-fos activation to assess effects of novel ingestion of fat and sugar on brain dopamine (DA) pathways in rats. Intakes of sugars ...

High Resolution Quantitative Synaptic Proteome Profiling of Mouse Brain Regions After Auditory Discrimination Learning

High Resolution Kvantitativ Synaptic Proteome profilering Mouse Brain Regioner Efter Auditiv diskrimination Learning

The molecular synaptic mechanisms underlying auditory learning and memory remain largely unknown. Here, the workflow of a proteomic study on auditory ...

The Use of Trace Eyeblink Classical Conditioning to Assess Hippocampal Dysfunction in a Rat Model of Fetal Alcohol Spectrum Disorders

Brugen af Trace Eyeblink klassisk konditionering at vurdere hippocampus dysfunktion i en rotte Model af føtale alkohol spektrum forstyrrelser

Neonatal rats were administered a relatively high concentration of ethyl alcohol (11.9% v/v) during postnatal days 4-9, a time when the fetal brain ...

Drosophila Courtship Conditioning As a Measure of Learning and Memory

Drosophila Courtship Conditioning As a Measure of Learning and Memory

Drosophila Courtship Conditioning som et mål for læring og hukommelse

Many insights into the molecular mechanisms underlying learning and memory have been elucidated through the use of simple behavioral assays in model ...

Quantifying Infra-slow Dynamics of Spectral Power and Heart Rate in Sleeping Mice

Kvantificering af infra-langsom dynamik for spektral kraft og hjertefrekvens i sovende mus

Three vigilance states dominate mammalian life: wakefulness, non-rapid eye movement (non-REM) sleep, and REM sleep. As more neural correlates of behavior ...

Desensitization and Recovery of Crayfish Photoreceptors Upon Delivery of a Light Stimulus

Desensibilisering og genvinding af krebs-Photoreceptorer ved levering af en let stimulus

A method to study desensitization and recovery of crayfish photoreceptors is presented. We performed intracellular electrical recordings of photoreceptor ...