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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Il finanziamento per questa ricerca è stato fornito da The Pass Garnett e Rodney Williams Memorial Foundation e La Trobe University.

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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 è un direttore di Bioengenesis Technologies Pty Ltd che sono i rappresentanti australiani per Tucker Technologies Davis e il distributore australiano di sonde NeuroNexus.

Le tecniche descritte qui forniscono un mezzo per testare una serie di compiti di discriminazione rapidamente, con tempi di formazione di breve durata e consentendo per l&#39;automazione sostanziale, riducendo così al minimo ricercatore a tempo richiesto per l&#39;elaborazione dei dati. Utilizzando i dati ottenuti dal impiantato ECG, il calcolo della frequenza cardiaca (HR) il cambiamento nei momenti di presentazione dello stimolo può essere automatizzato. Errori nel trattamento ECG (come ad esempio manca un solo battito cardiaco) possono essere facilmente identificati in quanto producono grandi variazioni falsamente in apparente della frequenza cardiaca per un periodo molto breve, e tale rilevazione degli errori semplice riduce al minimo la necessità di tempo ad alta intensità di revisione manuale dei dati . La tecnica descritta per l&#39;impianto del dispositivo di telemetria ECG produce costantemente registrazioni con poca o nessuna interferenza (vedi figure 1 e 2). Tuttavia, le variazioni relativamente piccole nel posizionamento del piombo nella regione mediastino può comportare interferenze da muscolo vicinas e particolare respirazione associata rumore. Verifica del corretto posizionamento dei cavi durante il processo di impianto, in particolare dopo la sutura cavi in ​​vigore, permette regolazioni di precisione di posizionamento di piombo per minimizzare le interferenze. Il processo di impianto cervello nel nucleo cocleare è difficile. Utilizzando presentazioni seriali di passa-banda di rumore filtrato delle gamme di frequenza diversi, piuttosto che il rumore a banda larga, come è già stato utilizzato 3, le risposte di popolazioni cellulari in siti di elettrodi possono essere rapidamente recensione in termini di risposta in frequenza piuttosto che l&#39;meno specifico rumore risposta. La capacità di identificare rapidamente quando un numero sufficiente di frequenza sintonizzati popolazioni cellulari sono accessibili è fondamentale nella ricerca quando la discriminazione stimolo elettrico viene testato. Se insufficiente frequenza di distribuzione si ottiene, quindi il confronto tra la stimolazione delle zone di frequenza differenti non è semplicemente possibile. Tuttavia, il processo piùdi frequenza di ampiezza mapping risposta rimane critica a fornire dettagli riguardo l&#39;ampiezza di messa a punto di popolazioni di cellule e dovrebbe essere eseguito prima di fissare l&#39;elettrodo in posizione. In formazione comportamentale e test, l&#39;inclusione di una non-stimolo (o silente) periodo tra la prova, prima della comparsa dello stimolo, permette la risposta di insorgenza stimolo iniziale da esaminare. Quando si utilizza elettrica stimolazione neurale, una risposta di inizio stimolo fornisce la prova per la rivelazione semplice dello stimolo. Così, quando non vi è alcuna risposta insorgenza stimolo, ma una risposta quando lo stimolo alternanza secondo viene introdotto, si può dedurre che il solo stimolo quest&#39;ultimo può essere rilevata. Senza l&#39;inclusione di un periodo di silenzio, non ci sarebbe modo di determinare che lo stimolo primo non è stato rilevato. Una limitazione di questa tecnica di collaudo comportamentale è che l&#39;assenza di piede di shock pronunciata dopo la presentazione di neural stimolazione può portare allo sviluppo di specificità in paura condizionata, tale che la paura è espressa solo quando stimolo acustico viene presentato. Cioè, l&#39;animale può apprendere che gli effetti particolari sensoriali della stimolazione neurale sono associati non riceve uno shock piede. Al contrario, la consegna foot-shock dopo la presentazione della stimolazione neurale potrebbe portare a una paura condizionata dello stimolo neurale in sé, distinto da qualsiasi suono, come proprietà dello stimolo neurale può avere. I risultati ottenuti escludendo un piede-shock dopo la stimolazione neurale certamente fornire la prova più forte di stimolo neurale essere suono simile a quelli con un piede-shock dopo la stimolazione neurale, come nel primo caso la paura condizionata, è generalizzata a decorrere acustica alla stimolazione neurale. Tuttavia, il rischio di sviluppare specificità per acustico piuttosto che la stimolazione neurale è presente. L&#39;uso di passa-banda filtrata rumore come stimolo acustico anziché burst tono puro, il primo dei qualipuò riflettere meglio l&#39;esperienza percettiva della stimolazione neurale, potrebbe ridurre il rischio di sviluppare tale specificità. Tuttavia, una tale procedura introduce la variabile aggiuntiva di larghezza di banda del filtro, che influenzerà i compiti discriminazione. Un&#39;ulteriore limitazione associata a qualsiasi impianto cronica neurale, come richiesto per la prova comportamentale, è la variazione in funzione del l&#39;elettrodo o il tessuto neurale associato nel tempo. La stimolazione del tessuto neurale può portare sia soppressione temporanea di 13 attività neuronale e cambiamenti del tessuto come risposta perdita di tessuto cellulare 14 e diretto cervello all&#39;elettrodo 15. L&#39;approccio descritto per l&#39;impianto e test comportamentale fornisce un mezzo per testare sia il rilevamento e la discriminazione di stimoli acustico ed elettrico con formazione breve, e la capacità di esercitare il controllo della frequenza di prova. La tecnica di utilizzare cambiamento in HR come misurazionee di paura condizionata può essere applicabile non solo test uditivo, ma più in generale a qualsiasi test in cui stimoli sensoriali possono essere presentati per qualsiasi periodo discreto, e in cui il rilevamento di discriminazione sensoriale è desiderato.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome </td><td> Azienda </td><td> Modello </td><td> Comments </td></tr><tr><td> PowerLab </td><td> ADInstruments </td><td> ML880 </td><td> Registra i dati ricevuti dal trasmettitore impiantato TR40 </td></tr><tr><td> SmartCtrl scheda controller </td><td> Med Associates </td><td> DIG-716B </td><td> Controlla la camera comportamentale test, incluso lo shock del piede </td></tr><tr><td> Modular camera di prova comportamentale </td><td> Med Associates </td><td> ENV-009 </td><td> Test di dimensioni della camera: 30.5cm x 39,4 centimetri </td></tr><tr><td> Avversiva stimolo generatore </td><td> Med Associates </td><td> ENV-410B </td><td> Offre avversione piedi-shock su metallo-bar pavimento della gabbia attraverso una unità Solid State Scrambler </td></tr><tr><td> Attenuatore programmabile </td><td> TDT </td><td> PA5 </td><td> Controlla la AMPLitude di consegna segnale acustico per garantire ampiezza stabile tra le frequenze </td></tr><tr><td> Speaker conducente elettrostatica </td><td> TDT </td><td> ED1 </td><td> Drives gli altoparlanti elettrostatici (EC1, ES1) </td></tr><tr><td> Campo libero speaker elettrostatico </td><td> TDT </td><td> ES1 </td><td> I suoni sono presentati con questo diffusore nella camera di prova comportamentale </td></tr><tr><td> Accoppiato speaker elettrostatico </td><td> TDT </td><td> EC1 </td><td> I suoni sono presentati con questo diffusore durante la chirurgia implantare neurale </td></tr><tr><td> Stimolatore Base Station </td><td> TDT </td><td> RX7 </td><td> Controlli della fornitura elettrica stimolazione neurale (usato con MS16) </td></tr><tr><td> Microstimulator </td><td> TDT </td><td> MS16 </td><td> Offre multicanale stimolazione elettrica neurale </td></tr><tr><td> Elaborazione stazione base </td><td> TDT </td><td> RZ2 </td><td> Records attività neurale del cervello durante l&#39;impianto (con preamplificatore PZ2) </td></tr><tr><td> Preamplificatore </td><td> TDT </td><td> PZ2-256 </td><td> 256-canale preamplificatore alta impedenza </td></tr><tr><td> Telemetria dispositivo ricevitore </td><td> Telemetria di ricerca </td><td> TR162 </td><td> Riceve il segnale digitale da TR40, e converte in uscita analogica amplificata </td></tr><tr><td> Impiantabile elettrocardiogramma dispositivo di telemetria </td><td> Telemetria di ricerca </td><td> TR40 </td><td> Il dispositivo trasmettitore impiantato, campionamento a 2kHz </td></tr><tr><td> Processore Multifunzione </td><td> Tucker Technologies Davis (TDT) </td><td> RX6 </td><td> Usato per generare stimoli acustici </td></tr><tr><td> Vertex Castavaria </td><td> Vertex Dental </td><td></td><td> Dental acrilico usato per fissare l&#39;elettrodo in posizione </td></tr><tr><td> Kwik-Sil adesivo, bassa viscosità </td><td> Mondo Strumenti di precisione </td><td></td><td> Elastomero silicone utilizzato per rivestire i gambi degli elettrodi </td></tr><tr><td> Multichannel elettrodo </td><td> NeuroNexus </td><td> a2x16-10mm 100-500-413 </td><td> Il 2-gambo a 32 canali extracellulare matrice di elettrodi utilizzati per l&#39;impianto. I siti elettrodi sono stati attivati ​​per produrre un rivestimento di ossido di iridio in preparazione per la stimolazione. </td></tr></tbody></table>

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

Preparazioni di tossicità acuta sono stati utilizzati nel campo della ricerca in prospettiva indagando i disegni e le tecniche di elettrodi di stimolazione per l&#39;integrazione in protesi uditive neurali, come ad esempio impianti uditivi del tronco encefalico 1-3 e protesi uditive 4,5 mesencefalo. Mentre esperimenti acuti possono fornire un&#39;idea iniziale all&#39;efficacia dell&#39;impianto, testando i animali cronicamente impiantati sveglio e fornisce il vantaggio di esaminare le proprietà delle sensazioni psico indotta utilizzando dispositivi impiantati 6,7. Diverse tecniche come ricompensa a base di condizionamento operante 6-8, evitamento condizionato 9-11, o condizionamento alla paura classica 12 sono stati utilizzati per fornire la conferma del comportamento di rilevamento di un attributo di stimolo rilevante. Selezione di una tecnica si tratta degli aspetti di bilanciamento, comprese l&#39;efficienza temporale (spesso povero di ricompensa a base di approcci), la possibilità di testare una pluralità distimolo attribuisce contemporaneamente (limitata nel evitamento), l&#39;affidabilità e la misura di stimoli ripetuti (una limitazione potenziale quando le misure fisiologiche sono impiegati). Qui, un classico metodo di condizionamento paura comportamentale viene presentato che può essere usato per testare simultaneamente sia il rilevamento di uno stimolo, e discriminazione tra due stimoli. Frequenza cardiaca viene utilizzata come una misura della risposta di paura, che riduce o elimina la necessità di tempo di codifica video per il comportamento di congelamento o di altre misure analoghe (anche se tali misure potrebbero essere inclusi per fornire elementi di prova convergenti). Gli animali sono stati condizionati con queste tecniche in tre sessioni di due ore di condizionamento, da ognuna delle 48 prove di stimolo. Successivi 48 sessioni di test di prova sono stati poi utilizzati per testare per la rilevazione di ogni stimolo a coppie presentati, e la discriminazione di prova fra gli stimoli membri di ciascuna coppia. Questo metodo comportamentale è presentata nellail contesto della sua utilizzazione nel campo della ricerca uditiva protesica. L&#39;impianto di dispositivi di telemetria elettrocardiogramma viene mostrato. Successivamente l&#39;impianto di elettrodi nel cervello nucleo cocleare, guidato dal monitoraggio delle risposte neurali agli stimoli acustici, e la fissazione del elettrodo in posizione per un uso cronico si rivela, altresì.

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

L&#39;applicazione di un paradigma classico condizionamento timore comportamentale per uditivo protesica ricerca nei ratti viene descritto. Questo paradigma fornisce un meccanismo per identificare sia il rilevamento e la discriminazione tra, acustico distinto e stimoli elettrici con frequenza cardiaca come misura di esito.

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