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

Finansiering for denne forskningen ble gitt av Garnett Passes 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 representanter for Tucker Davis Technologies og australske distributør av NeuroNexus prober.

Teknikkene som beskrives her et middel for å teste en rekke diskriminering oppgaver raskt, med korte treningstiden og åpner for betydelig automatisering, og dermed minimere forsker tid som kreves for databehandling. Ved hjelp av data hentet fra implantert EKG, beregning av hjerte-rate (HR) endringer i tider med stimulus presentasjon kan automatiseres. Feil i EKG behandling (for eksempel glipp av en eneste hjerte-beat) lett kan identifiseres som de produserer spuriously store endringer i tilsynelatende hjerte-rate for en meget kort periode, og slik lett feildeteksjon minimerer behovet for tidkrevende manuelle data gjennomgang . Teknikken er beskrevet for implantering av EKG telemetri-enheten produserer konsekvent opptak med lite eller ingen forstyrrelser (se figur 1 &amp; 2). Imidlertid kan relativt små variasjoner i plasseringen av bly i mediastinum regionen føre til forstyrrelser fra nærliggende muskels og særlig respirasjon-assosiert støy. Bekrefter korrekt plassering av ledningene under implantasjon prosessen, særlig etter suturing leads på plass, gjør finjusteringer av bly plassering for å minimalisere interferens. Prosessen av hjernen implantasjon inn et cochlea-kjernen er vanskelig. Ved å bruke serielle fremstillingene av band-pass filtrert støy av flere frekvensområder, snarere enn bredbånd støy som tidligere har blitt brukt 3, kan svarene av celle populasjoner ved elektrodestedene bli raskt anmeldt i form av frekvens-respons i stedet for den mindre-spesifikke støy respons. Evnen til raskt å identifisere når et tilstrekkelig utvalg av frekvens-justerte celle populasjoner er tilgjengelige er kritisk i forskning når elektrisk stimulans diskriminering blir testet. Hvis utilstrekkelig frekvens-fordeling oppnås, så sammenligning mellom stimulering av forskjellige frekvensområder er rett og slett ikke mulig. Likevel, jo lenger prosessav frekvens-amplitude respons kartlegging er fortsatt kritisk til å gi detaljer om broadness av tuning av celle populasjoner og bør utføres før feste elektroden på plass. I atferds opplæring og testing, gjør at inkludering av en ikke-stimulus (eller stille) perioden mellom studier, før stimulus onset, responsen på første stimulans utbruddet å bli undersøkt. Ved bruk av elektrisk nervestimulering, gir svar på stimulus onset bevis for den enkle påvisning av stimulus. Så når det ikke er stimulus onset svar, men en reaksjon når den andre veksling stimulus blir innført, kan det utledes at det bare er sistnevnte stimulus kan oppdages. Uten inkludering av en slik stille periode, ville det ikke være noen måte å fastslå at den tidligere stimulus ikke ble oppdaget. En begrensning i denne atferdsmessige testing teknikken er at fravær av munn-sjokk etter presentasjonen av neural stimulering kan føre til utvikling av spesifisitet i kondisjonert frykt, er slik at frykten bare uttrykt når akustisk stimulus presenteres. Det er, kan dyret lære at de særlige sensoriske effekter av nervestimulering er tilknyttet mottar ikke en fot sjokk. I kontrast kunne levere fot-sjokk etter presentasjonen av nevrale stimulering føre til en betinget frykt for nevrale stimulus selv, atskilt fra eventuelle lyd-lignende egenskaper det nevrale stimulus kan ha. Resultater oppnådd når unntatt en fot-sjokk etter nervestimulering sikkert gi sterkere bevis for nevrale stimulus er forsvarlig-aktig enn de som bruker en fot-sjokk etter nervestimulering, som i den tidligere saken betingede frykten har generalisert fra akustisk til nevrale stimulering. Likevel er risikoen for å utvikle spesifisitet til akustisk snarere enn nervestimulering stede. Bruk av band-pass filtrert støy som akustisk stimulus i stedet for rene tone bursts, tidligere somkan bedre reflektere den perseptuelle opplevelse av nevrale stimulering, kan redusere risikoen for slik spesifisitet utvikle. Men innfører en slik prosedyre ytterligere variable av båndbredde av filteret, noe som vil påvirke diskriminering oppgaver. En ekstra begrensning knyttet til enhver kronisk nevrale implantasjon, som kreves for behavioral testing, er endringen i funksjon av elektroden eller den tilknyttede nevrale vev over tid. Stimulering av nevrale vev kan føre til både midlertidig undertrykkelse av nevral aktivitet 13 og vevsforandringer som celle tap 14 og direkte hjernevev respons til elektroden. 15 Den beskrives tilnærming til implantasjon og atferdsmessige testing gir et middel for å teste både deteksjon og diskriminering av akustiske og elektriske stimuli med kort opplæring, og evnen til å utøve kontroll av rettssaken frekvens. Teknikken med å bruke endring i HR som en målee av betinget frykt kan være aktuelt å ikke bare auditiv testing, men mer generelt til et sensorisk testing som stimuli kan presenteres for noen diskrete periode, og der påvisning av sensorisk diskriminering er ønsket.

<table border="1"><tbody><tr><td> Navn </td><td> Firma </td><td> Model </td><td> Kommentarer </td></tr><tr><td> PowerLab </td><td> ADInstruments </td><td> ML880 </td><td> Registrerer data mottatt fra implantert TR40 senderen </td></tr><tr><td> SmartCtrl kontrollerkortet </td><td> Med Associates </td><td> DIG-716B </td><td> Styrer atferdsmessige testkammer, inkludert fot sjokk </td></tr><tr><td> Modular atferdsmessige testkammer </td><td> Med Associates </td><td> ENV-009 </td><td> Test kammer størrelse: 30.5cm x 39.4cm </td></tr><tr><td> Ubehagelige stimulans generator </td><td> Med Associates </td><td> ENV-410B </td><td> Leverer motvilje fot-sjokk til metall-bar gulvet i buret gjennom en Solid State Scrambler enhet </td></tr><tr><td> Programmerbar Attenuator </td><td> TDT </td><td> PA5 </td><td> Styrer amplitude av levert akustisk signal for å sikre stabil amplitude over frekvenser </td></tr><tr><td> Elektrostatisk høyttalerdriver </td><td> TDT </td><td> ED1 </td><td> Drives av elektrostatiske høyttalerne (EC1, ES1) </td></tr><tr><td> Free-feltet elektrostatisk høyttaler </td><td> TDT </td><td> ES1 </td><td> Lyder presenteres ved hjelp av denne høyttaleren i atferdsmessige testkammer </td></tr><tr><td> Sammen elektrostatisk høyttaler </td><td> TDT </td><td> EC1 </td><td> Lyder presenteres ved hjelp av denne høyttaleren under nevrale implantatkirurgi </td></tr><tr><td> Stimulator Base Station </td><td> TDT </td><td> RX7 </td><td> Kontrollerer levering av elektrisk nervestimulering (brukes med MS16) </td></tr><tr><td> Microstimulator </td><td> TDT </td><td> MS16 </td><td> Leverer flerkanals elektrisk nervestimulering </td></tr><tr><td> Processing basestasjon </td><td> TDT </td><td> RZ2 </td><td> Records nevral aktivitet i hjernen implantasjon (med PZ2 forforsterker) </td></tr><tr><td> Forforsterker </td><td> TDT </td><td> PZ2-256 </td><td> 256-kanal høy impedans forforsterker </td></tr><tr><td> Telemetri enhet mottaker </td><td> Telemetri Forskning </td><td> TR162 </td><td> Mottar digital signal fra TR40, og konverterer til forsterket analog utgang </td></tr><tr><td> Implanterbare elektrokardiogram telemetri-enheten </td><td> Telemetri Forskning </td><td> TR40 </td><td> Den implantert sender enheten, prøvetaking på 2 kHz </td></tr><tr><td> Multifunksjon Prosessor </td><td> Tucker Davis Technologies (TDT) </td><td> RX6 </td><td> Brukes til å generere akustiske stimuli </td></tr><tr><td> Vertex Castavaria </td><td> Vertex Dental </td><td></td><td> Dental akryl brukes til å feste elektroden på plass </td></tr><tr><td> Kwik-Sil Adhesive, lav viskositet </td><td> Verden presisjonsinstrumenter </td><td></td><td> Silicon elastomer brukes til pels Elektrodedelen Shanks </td></tr><tr><td> Multikanal elektrode </td><td> NeuroNexus </td><td> a2x16-10mm 100-500-413 </td><td> Det 2-skaft 32-kanals ekstracellulære elektrode array brukes for implantasjon. De elektrodestedene har blitt aktivert for å produsere et belegg av iridium oksid i forberedelse for 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 preparater har blitt brukt i forskning prospektivt å undersøke elektrode design og stimulering teknikker for integrering i nevrale auditive proteser, som auditive hjernestammen implantater 1-3 og auditiv midbrain implantater 4,5. Mens akutte eksperimenter kan gi innledende innsikt til effektiviteten av implantatet, teste de kronisk implantert og våken dyr gir fordelen med å undersøke psykofysiske egenskaper følelsene indusert ved hjelp av implanterte enheter 6,7. Flere teknikker som belønning-baserte operant conditioning 6-8, under forutsetning unngåelse 9-11, eller klassisk frykt conditioning 12 har blitt brukt til å gi atferdsmessige bekreftelse på påvisning av et relevant stimulus attributt. Valg av en teknikk innebærer balansering aspekter inklusive tid effektivitet (ofte dårlig i belønning tilnærminger), muligheten til å teste et mangfold avstimulus tilskriver samtidig (begrenset i kondisjonert unngåelse), og mål pålitelighet av gjentatte stimuli (en potensiell begrensning når fysiologiske tiltak er ansatt). Her er en klassisk frykt condition atferdsmessige metoden presenteres som kan brukes til å samtidig teste både deteksjon av en stimulus, og diskriminering mellom to stimuli. Hjerte-rate brukes som et mål på frykt respons, noe som reduserer eller eliminerer behovet for tidkrevende video koding for fryse oppførsel eller andre slike tiltak (selv om slike tiltak kan være inkludert for å gi konvergent bevis). Dyrene ble kondisjonert ved hjelp av disse teknikkene i tre 2-timers condition økter som hver gir 48 tiltakspakker prøvelser. Etterfølgende 48-rettssaken testing økter ble deretter brukt til å teste for deteksjon av hver stimulus i framlagte par, og test diskriminering mellom medlemslandene stimuli til hvert par. Dette atferdsmessige metoden er presentert isammenheng med utnyttelsen sin i auditiv protese forskning. Implantasjon av elektrokardiogram telemetri enheter vises. Etterfølgende implantasjon av hjernen elektroder inn i Cochlear Nucleus, ledet av overvåking av nevrale responser til akustiske stimuli, og fiksering av elektroden på plass for kronisk bruk er likeledes 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 av en klassisk frykt condition atferds paradigme for auditiv protese forskning på rotter er beskrevet. Dette paradigmet gir en mekanisme for å identifisere både deteksjon av, og diskriminering mellom, tydelig akustisk og elektrisk stimuli ved hjelp av hjerte-rate som et resultat mål.

Behavioral Bestemmelse av Stimulus Pair Diskriminering av Auditory Akustisk og elektrisk stimuli ved hjelp av en klassisk betinging og Hjerte-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

En lett, hodetelefoner-basert system for å manipulere Auditiv tilbakemelding 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

Funksjonell Imaging av auditive cortex hos voksne katter ved hjelp av høy-feltet 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 av c-Fos Aktivering fra mesolimbiske og Mesocortical Dopamin Reward nettsteder Etter Naive sukker og fett Svelging 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 av mus hjernen regioner Etter auditiv diskriminering 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

Bruk av spor Eyeblink klassisk betinging å vurdere hippocampus dysfunksjon i en rotte modell av Fetal Alcohol Spectrum Disorders

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 minne

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

Kvantifisering av infra-langsom dynamikk av 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

Desensitization og gjenoppretting av kreps Fotoreseptorene ved levering av en lys stimulans

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