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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O financiamento para esta pesquisa foi fornecido pelos passes 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 é um diretor de Bioengenesis Technologies Pty Ltd, que são os representantes australianos para Tucker Davis Technologies eo distribuidor australiano de Sondas NeuroNexus.

As técnicas descritas aqui fornecer um meio para testar uma gama de tarefas de discriminação rapidamente, com tempos de formação de curta duração e que permitem a automação substancial, minimizando o tempo pesquisador requeridos para processamento de dados. Utilizando dados obtidos a partir do cálculo implantado ECG, de frequência cardíaca (FC) mudança em tempos de apresentação do estímulo pode ser automatizado. Erros no ECG de processamento (como perder uma única batida de coração) podem ser facilmente identificados como elas produzem mudanças spuriously grandes em aparente da frequência cardíaca durante um período muito breve, e detecção de erros tão fácil minimiza a necessidade de demorada análise manual de dados . A técnica descrita para a implantação do dispositivo de telemetria ECG produz consistentemente gravações com pouca ou nenhuma interferência (ver Figuras 1 e 2). No entanto, variações relativamente pequenas na colocação do chumbo na região mediastino pode levar a interferência a partir de músculo próximas e em particular o ruído da respiração associada. Verificando a colocação correta dos eletrodos durante o processo de implantação, especialmente após a sutura leva no local, permite ajustes finos de posicionamento do eletrodo para minimizar interferências. O processo de implantação cérebro para o núcleo coclear é difícil. Ao utilizar apresentações de série passa-banda sonora filtrada de várias faixas de freqüência, ao invés de ruído de banda larga como tem sido utilizado 3, respostas de populações de células em locais de eletrodos podem ser rapidamente revisto em termos de frequência de resposta, em vez de o ruído menos específica resposta. A capacidade de identificar rapidamente quando um intervalo suficiente das populações-frequência ajustados celulares são acessíveis é fundamental na investigação quando a discriminação estímulo elétrico está sendo testado. Se insuficiente frequência de distribuição obtém-se, em seguida, a comparação entre a estimulação das zonas de frequência distintas não é simplesmente possível. No entanto, o processo maisde freqüência-amplitude mapeamento resposta continua a ser essencial para proporcionar detalhes sobre a amplitude de ajuste de populações de células e deve ser realizada antes de fixar o eletrodo no lugar. Na formação comportamental e ensaio, a inclusão de um estímulo não-(ou silenciosa) período entre ensaios, antes do início do estímulo, permite que a resposta ao início do estímulo inicial a ser examinado. Quando se utiliza estimulação neural eléctrico, uma resposta ao início do estímulo fornece evidência para a detecção simples do estímulo. Assim, quando não há resposta início do estímulo, mas uma resposta quando o estímulo alternância segundo é introduzido, pode deduzir-se que apenas estímulo o último pode ser detectado. Sem a inclusão de um período tão silencioso, não haveria qualquer maneira para determinar que o estímulo anterior não foi detectada. Uma limitação do presente técnica de teste comportamental é que a ausência de febre aftosa, choques entregue após a apresentação da Neuraestimulação l pode levar ao desenvolvimento de especificidade no medo condicionado, tal receio de que só é expressa quando o estímulo acústico é apresentado. Isto é, o animal pode saber que os efeitos particulares sensoriais de estimulação neural estão associados com não receber um choque nas patas. Em contraste, proporcionando pé-choques após a apresentação de estimulação neural pode levar a um medo condicionado do estímulo neural em si, distinto de quaisquer propriedades de som, como o estímulo neural pode ter. Os resultados obtidos quando excluindo um choque nas patas, após a estimulação neural certamente proporcionar mais forte evidência para estímulo neural sendo som semelhante do que aqueles que utilizam um choque nas patas, após a estimulação neural, tal como no caso anterior medo condicionado tem generalizada a partir de acústico para a estimulação neural. No entanto, o risco de desenvolvimento de especificidade para acústico, em vez de estimulação neural está presente. O uso de passa-banda filtrada ruído como estímulo acústico em vez de rajadas de tons puros, o primeiro dos quaispode refletir melhor a experiência perceptiva da estimulação neural, poderia reduzir o risco de tal especificidade em desenvolvimento. No entanto, um tal procedimento introduz a variável adicional de largura de banda do filtro, o que afectará tarefas de discriminação. Uma limitação adicional associado com qualquer implante crónica neural, tais como necessária para o teste comportamental, é a mudança na função do eléctrodo ou o tecido neural associado ao longo do tempo. Estimulação do tecido neural pode levar tanto à supressão temporária de 13 a atividade neural e alterações teciduais, como célula resposta perda de tecido cerebral 14 e direta ao eletrodo 15. A abordagem descrita para a implantação e teste comportamental fornece um meio para testar a detecção e discriminação de estímulos acústicos e eléctrico com a formação breve, ea capacidade de exercer um controlo de frequência ensaio. A técnica de utilização de mudança de RH como um measurE de medo condicionado pode ser aplicável a não teste auditivo só, mas mais geralmente a qualquer testes sensoriais em que estímulos podem ser apresentadas para qualquer período de discreta, e em que a detecção de discriminação sensorial é desejada.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome </td><td> Companhia </td><td> Modelo </td><td> Comentários </td></tr><tr><td> PowerLab </td><td> ADInstruments </td><td> ML880 </td><td> Registros de dados recebidos do transmissor implantado TR40 </td></tr><tr><td> SmartCtrl placa controladora </td><td> Med Associates </td><td> DIG-716B </td><td> Controla a câmara de ensaio comportamental, incluindo choque nas patas </td></tr><tr><td> Câmara de teste modular comportamental </td><td> Med Associates </td><td> ENV-009 </td><td> Tamanho da câmara de teste: 30.5cm x 39,4 centímetros </td></tr><tr><td> Gerador de estímulos aversivos </td><td> Med Associates </td><td> ENV-410B </td><td> Proporciona aversivo pé choque com metal-bar chão da gaiola através de uma unidade Solid State Scrambler </td></tr><tr><td> Atenuador programável </td><td> TDT </td><td> PA5 </td><td> Controla o amplitude de entregue sinal acústico para garantir amplitude estável através de frequências </td></tr><tr><td> O controlador dos altifalantes eletrostática </td><td> TDT </td><td> ED1 </td><td> Drives os alto-falantes eletrostáticos (EC1, ES1) </td></tr><tr><td> Free-campo Falante eletrostática </td><td> TDT </td><td> ES1 </td><td> Sons são apresentados usando este alto-falante na câmara de ensaio comportamental </td></tr><tr><td> Juntamente falante eletrostático </td><td> TDT </td><td> EC1 </td><td> Os sons são apresentados usando este alto-falante durante a cirurgia de implante neural </td></tr><tr><td> Estimulador Base Station </td><td> TDT </td><td> RX7 </td><td> Controlos entrega de estimulação neural eléctrico (usado com MS16) </td></tr><tr><td> Microstimulator </td><td> TDT </td><td> MS16 </td><td> Proporciona estimulação elétrica neural multicanal </td></tr><tr><td> Processamento de estação de base </td><td> TDT </td><td> RZ2 </td><td> Registros de atividade neural durante a implantação do cérebro (usando PZ2 pré-amplificador) </td></tr><tr><td> Pré-amplificador </td><td> TDT </td><td> PZ2-256 </td><td> 256-canal pré-amplificador de alta impedância </td></tr><tr><td> Receptor dispositivo de telemetria </td><td> Pesquisa Telemetria </td><td> TR162 </td><td> Recebe o sinal digital a partir de TR40, e converte a saída analógica amplificado </td></tr><tr><td> Dispositivo de telemetria implantável eletrocardiograma </td><td> Pesquisa Telemetria </td><td> TR40 </td><td> O dispositivo transmissor implantado, a amostragem em 2kHz </td></tr><tr><td> Multifuncional Processor </td><td> Tucker Davis Technologies (TDT) </td><td> RX6 </td><td> Usado para gerar estímulos acústicos </td></tr><tr><td> Vertex Castavaria </td><td> Dental Vertex </td><td></td><td> Acrílico dental usado para fixar o eletrodo no lugar </td></tr><tr><td> Kwik-Sil adesiva, baixa viscosidade </td><td> Instrumentos de precisão do mundo </td><td></td><td> Elastómero de silicone utilizado para revestir as hastes de eléctrodos </td></tr><tr><td> Eletrodo Multicanal </td><td> NeuroNexus </td><td> a2x16-10mm 100-500-413 </td><td> O 2 haste-32 canal-matriz extracelular eletrodo utilizado para a implantação. Os sítios de eléctrodos de ter sido activado para produzir um revestimento de óxido de irídio em preparação para a estimulação. </td></tr></tbody></table>

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

Preparações animais aguda têm sido utilizados em pesquisas prospectivamente investigar desenhos de eléctrodos de estimulação e técnicas para a integração próteses auditivas neurais, tais como implantes auditivo do tronco cerebral auditivo 1-3 e implantes mesencéfalo 4,5. Embora experiências agudas pode dar uma visão inicial para a eficácia do implante, o teste dos animais implantados cronicamente e desperto proporciona a vantagem de examinar as propriedades psicofísicos das sensações induzida utilizando dispositivos implantados 6,7. Várias técnicas, tais como recompensa baseada em condicionamento operante 6-8, evitar condicionado 9-11, ou o condicionamento do medo clássico 12 foram usados ​​para fornecer a confirmação comportamental de detecção de um atributo relevante de estímulo. Seleção de uma técnica envolve aspectos de equilibração, incluindo eficiência de tempo (muitas vezes pobres em recompensa baseados em abordagens), a capacidade de testar uma pluralidade deestímulo atributos simultaneamente (limitado na prevenção condicionado), e confiabilidade medida de estímulos repetidos (uma restrição potencial quando as medidas fisiológicas são empregados). Aqui, um método de condicionamento clássico medo comportamental é apresentado o que pode ser usado para testar simultaneamente ambos detecção de um estímulo, e discriminação entre dois estímulos. Da frequência cardíaca é utilizado como uma medida da resposta de medo, o que reduz ou elimina o requisito de demorada de codificação de vídeo para o comportamento de congelamento ou outros tais medidas (embora essas medidas podem ser incluídos para fornecer evidência convergente). Os animais foram condicionados utilizando estas técnicas em três sessões de 2 horas de condicionamento, cada uma com 48 testes de estímulo. Subsequentes sessões de ensaios 48-ensaio foram então usadas para testar para a detecção de cada estímulo em pares apresentados, e discriminação de ensaio entre os estímulos membros de cada par. Este método é apresentado na comportamentalno contexto da sua utilização em investigação auditivo protético. A implantação de dispositivos de telemetria eletrocardiograma é mostrado. Posterior implantação de eletrodos no cérebro para o núcleo coclear, guiada pelo monitoramento da resposta neural aos estímulos acústicos, ea fixação do eletrodo no local para uso crônico é também mostrado.

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

A aplicação de um paradigma clássico medo condicionado comportamental para auditivo protético investigação em ratos é descrito. Este paradigma fornece um mecanismo para a identificação de ambos, detecção de e discriminação entre, acústica distinta e estímulos elétricos com freqüência cardíaca como uma medida de resultado.

Determinação do Comportamento da Discriminação do estímulo acústico Par de estímulos auditivos e elétrica usando um condicionamento clássico e da freqüência cardíaca abordagem

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

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

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