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
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Die Finanzierung dieser Forschung wurde von The Garnett Pässe und Rodney Williams Memorial Foundation und der La Trobe University zur Verfügung gestellt.

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	<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 ist ein Direktor von Bioengenesis Technologies Pty Ltd, die die australischen Vertreter für Tucker Davis Technologies und dem australischen Distributor von NeuroNexus Probes sind.

Die hier beschriebenen Techniken stellen ein Mittel zum Testen einer Reihe von Diskriminierung und damit schnell, mit kurzen Trainingszeiten und damit für eine wesentliche Automatisierung und minimiert so Forscher Zeit für die Datenverarbeitung erforderlich. Anhand der Daten aus dem implantierten EKG, Berechnung der Herzfrequenz (HR) Veränderung in Zeiten der Stimulus-Präsentation erhalten kann automatisiert werden. Fehler bei der EKG-Verarbeitung (z. B. fehlende einen einzigen Herzschlag) können leicht identifiziert werden, da sie fälschlicherweise große Veränderungen in der scheinbaren Herzfrequenz für einen sehr kurzen Zeitraum zu produzieren, und wie leicht Fehlererkennung minimiert die Voraussetzung für die zeitintensive manuelle Sichtung von Daten . Die Technik für die Implantation des EKG-Telemetrie-Gerät beschrieben, die durchgängige Produktion von Aufnahmen mit wenig oder gar keine Störungen (siehe Abbildungen 1 und 2). Allerdings können relativ kleine Schwankungen in der Platzierung der Elektrode in das Mediastinum Region, um Störungen aus dem nahe gelegenen Muskel führens und insbesondere Atmung-assoziierten Lärm. Überprüfen der korrekten Platzierung der Elektroden während der Implantation, insbesondere nach der Naht führt an Ort und Stelle, erlaubt Feineinstellungen von Blei Platzierung um Störungen zu minimieren. Der Prozess der Hirn-Implantation in den Nucleus cochlearis ist schwierig. Durch die Verwendung von seriellen Präsentationen von bandpaßgefilterten Lärm von mehreren Frequenzbereichen, anstatt breitbandiges Rauschen wie zuvor bereits 3 verwendet, können Antworten von Zellpopulationen an der Elektrode Sites schnell im Hinblick auf Frequenz-Antwort eher werden als die weniger spezifischen Lärm bewertet Antwort. Die Fähigkeit, schnell zu identifizieren, wenn eine ausreichende Frequenzbereich abgestimmt Zellpopulationen zugänglich sind kritisch in der Forschung, wenn elektrische Impulse Diskriminierung getestet wird. Wenn nicht genügend Frequenz-Verteilung erhalten wird, dann Vergleich zwischen Stimulation der unterschiedlichen Frequenzbereichen ist einfach nicht möglich. Dennoch ist die längeren Prozessder Frequenz-Amplituden-Mapping bleibt entscheidend für die Bereitstellung Detail in Bezug auf die Breite des Tunings von Zellpopulationen und sollten vor der Befestigung der Elektroden an Ort und Stelle durchgeführt werden. Im Verhaltenstraining und Tests, ermöglicht die Aufnahme eines nicht-Stimulus (oder stumm) Zeitraum zwischen Studien, vor Beginn des Stimulus, das Ansprechen auf eine initiale Reizbeginn untersucht werden. Beim Gebrauch von elektrischen Nervenstimulation, bietet eine Antwort auf Reizbeginn Beweis für die einfache Erkennung des Reizes. Somit wird, wenn es keine Stimulusbeginn Antwort, aber dann reagieren, wenn der zweite Impuls abwechselnd eingebracht wird, kann gefolgert werden, dass nur diese Impulse detektiert werden kann. Ohne Aufnahme einer solchen Ruhephase, gäbe es keine Möglichkeit festzustellen, dass der frühere Reiz nicht erkannt wurde. Eine Einschränkung in diesem Verhaltens-Tests Technik ist, dass das Fehlen der Maul-Schocks nach der Präsentation des NEURA geliefertl Stimulation kann zur Entwicklung von Spezifität in konditionierter Furcht führen wird, dass Angst nur zum Ausdruck, wenn der akustische Reiz dargeboten wird. Das heißt, dass das Tier erfahren, dass die sensorische Effekte insbesondere von neuronalen Stimulation mit empfängt kein Fußschock zugeordnet sind. Im Gegensatz dazu konnte die Bereitstellung Fuß-Schocks nach der Präsentation des neuronalen Stimulation auf eine konditionierte Furcht des neuronalen Stimulus selbst, sich von allen Sound-ähnlichen Eigenschaften der neuronalen Reiz haben können führen. Ergebnisse erhält man, wenn ohne einen Fuß-Schock nach neuronale Stimulation sicherlich stärkere Beweise für neuronale Impulse als Ton-wie als diejenigen mit einem Fuß-Schock nach neuronaler Stimulation, wie im ersten Fall konditionierte Furcht von der akustischen zur Neurostimulation verallgemeinert hat. Dennoch ist das Risiko der Entwicklung Spezifität für akustische als neuronale Stimulation auf. Die Verwendung von bandpaßgefilterten Lärm als akustischer Reiz, anstatt reiner Ton-Bursts, von denen die ersterekann besser auf die Wahrnehmungserlebnis neuronaler Stimulation, könnte das Risiko von solchen Spezifität zu entwickeln. Allerdings führt ein solches Verfahren eine zusätzliche Variable der Bandbreite des Filters, der die Diskriminierung Aufgaben, beeinträchtigt wird. Eine zusätzliche Einschränkung mit einer chronischen Implantation neuronalen wie erforderlich für Verhaltenstests, zugeordnet ist, die Änderung in Abhängigkeit von der Elektrode oder des dazugehörigen neuronalen Gewebe über die Zeit. Die Stimulation von Nervengewebe kann sowohl temporäre Unterdrückung der neuronalen Aktivität 13 und Gewebeveränderungen wie Zellverlust 14 und Hirngewebe direkte Reaktion auf die Elektrode führen. 15 Der beschriebene Ansatz zur Implantation und Verhaltenstests bietet ein Mittel, um sowohl Erkennung und Unterscheidung von akustischen und elektrischen Reize mit einer kurzen Ausbildung, und die Fähigkeit zur Steuerung von Prozess-Frequenz ausüben zu testen. Die Technik der Verwendung Änderung in HR als Messe von konditionierter Furcht könnten erhoben werden, nicht nur auditive Tests, sondern ganz allgemein zu allen sensorischen Tests, in denen Impulse für jeden einzelnen Zeitraum erbracht werden kann, und in denen der Nachweis der sensorischen Diskriminierung gewünscht wird.

<table border="1"><tbody><tr><td> Name </td><td> Firma </td><td> Modell </td><td> Kommentare </td></tr><tr><td> PowerLab </td><td> ADInstruments </td><td> ML880 </td><td> Aufzeichnungen empfangenen Daten aus dem implantierten Sender TR40 </td></tr><tr><td> SmartCtrl-Controller-Karte </td><td> Med Associates </td><td> DIG-716b </td><td> Steuert die Verhaltens-Prüfkammer, einschließlich Fuß-Schock </td></tr><tr><td> Modulare Verhaltensstörungen Prüfkammer </td><td> Med Associates </td><td> ENV-009 </td><td> Prüfkammer-size: 30.5cm x 39.4cm </td></tr><tr><td> Aversiven Reiz-Generator </td><td> Med Associates </td><td> ENV-410B </td><td> Liefert aversive Fuß-Schock für Metall-Bar Boden des Käfigs durch eine Solid-State-Scrambler-Einheit </td></tr><tr><td> Programmierbaren Dämpfer </td><td> TDT </td><td> PA5 </td><td> Steuert die amplItude der gelieferten akustisches Signal, um eine stabile Amplitude über Frequenzen zu gewährleisten </td></tr><tr><td> Elektrostatische Lautsprecher-Treiber </td><td> TDT </td><td> ED1 </td><td> Treibt die elektrostatischen Lautsprechern (EC1, ES1) </td></tr><tr><td> Freifeld-Lautsprecher elektrostatische </td><td> TDT </td><td> ES1 </td><td> Klingt präsentiert mit dieser Lautsprecher in der Verhaltens-Prüfkammer </td></tr><tr><td> Gekoppelt elektrostatische Lautsprecher </td><td> TDT </td><td> EC1 </td><td> Klingt präsentiert mit dieser Lautsprecher während Nervenimplantat Chirurgie </td></tr><tr><td> Stimulator Base Station </td><td> TDT </td><td> RX7 </td><td> Steuert Lieferung der elektrischen Nervenstimulation (zur Verwendung mit MS16) </td></tr><tr><td> Mikrostimulator </td><td> TDT </td><td> MS16 </td><td> Liefert Mehrkanal elektrische Nervenstimulation </td></tr><tr><td> Die Verarbeitung Basisstation </td><td> TDT </td><td> RZ2 </td><td> Aufzeichnungen neuronalen Aktivität des Gehirns während der Implantation (mit Vorverstärker PZ2) </td></tr><tr><td> Vorverstärker </td><td> TDT </td><td> PZ2-256 </td><td> 256-Kanal-Vorverstärker mit hoher Impedanz </td></tr><tr><td> Telemetrie-Empfänger-Gerät </td><td> Telemetrie-Forschung </td><td> TR162 </td><td> Empfängt digitales Signal von TR40, und wandelt, um verstärkt Analogausgang </td></tr><tr><td> Implantierbare Elektrokardiogramm Telemetriegerät </td><td> Telemetrie-Forschung </td><td> TR40 </td><td> Das implantierte Gerät Sender, Probenahme bei 2kHz </td></tr><tr><td> Multifunktions-Prozessor </td><td> Tucker Davis Technologies (TDT) </td><td> RX6 </td><td> Wird verwendet, um akustische Reize erzeugen </td></tr><tr><td> Vertex Castavaria </td><td> Vertex Dental </td><td></td><td> Dental Acrylsäure verwendet, um die Elektrode zu fixieren </td></tr><tr><td> Kwik-Sil Kleber, mit niedriger Viskosität </td><td> World Precision Instruments </td><td></td><td> Silikonkautschuk zur Beschichtung der Elektrodenschäfte </td></tr><tr><td> Multichannel-Elektrode </td><td> NeuroNexus </td><td> a2x16-10mm 100-500-413 </td><td> Die 2-Schaft 32-Kanal-extrazellulären Elektrodenanordnung zur Implantation verwendet. Die Elektrodenpositionen wurden aktiviert, um eine Beschichtung aus Iridiumoxid in Vorbereitung für die Stimulation zu erzeugen. </td></tr></tbody></table>

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

Akute Tierpräparate haben in der Forschung verwendet wurden prospektiv untersucht Elektrode Designs und Verfahren zur Stimulation für die Integration in neuronalen Hörgeräten, wie Hirnstammimplantate 1-3 und auditorischen Mittelhirn Implantate 4,5. Während akute Experimente können erste Einblicke auf die Wirksamkeit des Implantats zu geben, die Prüfung der chronisch implantierten Tiere wach und bietet den Vorteil einer Untersuchung der psycho-physischen Eigenschaften der Empfindungen induziert mit implantierten Geräten 6,7. Verschiedene Techniken, wie belohnungsbasierten operante Konditionierung 6-8, bedingt Vermeidung 9-11, oder klassische Angstkonditionierung 12 sind, um Verhaltensänderungen Bestätigung der Erfassung eines relevanten Stimulus Attribut angeben. Auswahl einer Technik umfasst Ausgleich Aspekte, einschließlich der Zeiteffizienz (oft eine schlechte Belohnung Ansätze), die Fähigkeit, eine Vielzahl von TestStimulus Attribute gleichzeitig (begrenzt in konditionierten Vermeidungs-) und Zuverlässigkeit der Maßnahme wiederholt Reize (eine potentielle Einschränkung, wenn physiologische Maßnahmen eingesetzt werden). Hier wird eine klassische Konditionierung Angst Verhaltensstörungen Methode vorgestellt, die verwendet werden, um gleichzeitig zu testen sowohl die Erkennung eines Reizes, und einer Diskriminierung zwischen zwei Stimuli werden. Herz-Rate wird als Maß für Angstreaktion, reduziert oder eliminiert die Notwendigkeit für zeitraubende Videocodierung für Gefrier Verhalten oder andere ähnliche Maßnahmen verwendet (obwohl solche Maßnahmen enthalten, um konvergente nachweisen können). Die Tiere wurden konditioniert, die diese Methoden in drei 2-stündige Konditionierung Sitzungen, die jeweils 48 Stimulus-Studien. Nachfolgende 48-Studie Testfahrten wurden dann verwendet, um für den Nachweis von jedem Stimulus präsentiert in Paaren, und Test-Diskriminierung zwischen den Mitglied Reize von jedem Paar zu testen. Diese Verhaltensweisen Verfahren ist in dargestelltdie Rahmenbedingungen der Nutzung der auditiven prothetischen Forschung. Die Implantation von EKG-Telemetrie-Geräte angezeigt wird. Nachfolgende Implantation in das Gehirn Elektroden Cochlear Nucleus, durch die Überwachung der neuronalen Antworten auf akustische Stimulation geführt, und die Fixierung der Elektrode in Platz für chronische Anwendung ist ebenfalls dargestellt.

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

Die Anwendung einer klassischen Konditionierung Angst Verhaltensstörungen Paradigma für die auditive prothetischen Forschungen an Ratten beschrieben. Dieses Paradigma stellt einen Mechanismus zur Identifizierung sowohl Erkennung und Unterscheidung zwischen, deutliche akustische und elektrische Reize mittels Herzfrequenz als Zielparameter.

Behavioral Bestimmung des Stimulus-Pair-Diskriminierung von Auditory Akustische und elektrische Reize mit einem klassischen Konditionierung und Herzfrequenz-Ansatz

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Research

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Hohe Auflösung Quantitative Synaptische Proteome Profilieren von Maus Hirnregionen Nach Auditory Diskriminierung Lernen

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