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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El financiamiento para esta investigación fue proporcionado por los pasos de Garnett y Rodney Williams Memorial Foundation y la Universidad La Trobe.

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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>

El doctor Antonio Paolini es un Director de Tecnologías de Bioengenesis Pty Ltd, que son los representantes de Australia para las tecnologías de Tucker Davis y el distribuidor australiano de sondas NeuroNexus.

Las técnicas descritas aquí proporcionan un medio para probar una amplia gama de tareas de discriminación con rapidez, con tiempos cortos de capacitación y permitiendo la automatización importante, minimizando así el tiempo necesario para el investigador de procesamiento de datos. Utilizando los datos obtenidos a partir del ECG implantado, el cálculo de la frecuencia cardíaca (FC) el cambio en los momentos de la presentación del estímulo puede ser automatizado. Errores en el procesamiento del ECG (por ejemplo, falta un solo latido del corazón) pueden ser fácilmente identificados ya que producen cambios en las grandes falsamente aparente de la frecuencia cardíaca durante un período muy breve, y la detección de tales errores fácil reduce al mínimo el requisito de tiempo de uso intensivo de revisión manual de los datos . La técnica descrita para la implantación del dispositivo de telemetría ECG consistentemente produce grabaciones con poca o ninguna interferencia (ver Figuras 1 y 2). Sin embargo, las variaciones relativamente pequeñas en la colocación de la iniciativa en la región del mediastino, puede dar lugar a la interferencia de músculo cercanos y en particular la respiración asociada a ruido. Verificación de la correcta colocación de los cables durante el proceso de implantación, sobre todo después de la sutura lleva en vigor, permite ajustes finos de la colocación del cable para minimizar la interferencia. El proceso de implantación del cerebro en el núcleo coclear es difícil. Mediante el uso de presentaciones en serie de ruido de paso de banda filtrada de varias gamas de frecuencia, en lugar de ruido de banda ancha como se ha utilizado anteriormente 3, las respuestas de las poblaciones de células en los sitios de los electrodos puede ser rápidamente crítica en términos de frecuencia de respuesta más bien que el ruido menos específica respuesta. La capacidad de identificar rápidamente cuando una gama suficiente de las poblaciones de células de frecuencias sintonizadas son accesibles es fundamental en la investigación cuando la discriminación estímulo eléctrico se está probando. Si es insuficiente frecuencia de distribución se obtiene, a continuación, la comparación entre la estimulación de las zonas de frecuencia distintos simplemente no es posible. No obstante, el proceso yade la frecuencia de amplitud en la cartografía respuesta sigue siendo fundamental para ofrecer detalles sobre la amplitud de ajuste de las poblaciones de células y se debe realizar antes de fijar el electrodo en su lugar. En la formación del comportamiento y las pruebas, la inclusión de un no-estímulo (o silencio) período entre los ensayos, previo al inicio del estímulo, permite que la respuesta al inicio del estímulo inicial para ser examinados. Cuando se utiliza la estimulación nerviosa eléctrica, una respuesta al inicio del estímulo proporciona evidencia de la simple detección del estímulo. Así, cuando no hay respuesta inicio del estímulo, pero una respuesta cuando el estímulo alternancia segundo se introduce, se puede deducir que sólo el último estímulo puede ser detectado. Sin inclusión de tal período de silencio, no habría ninguna manera de determinar que el estímulo anterior no fue detectado. Una limitación de esta técnica de las pruebas de comportamiento es que la ausencia de fiebre aftosa, los choques entregado después de la presentación de la neural estimulación puede conducir al desarrollo de la especificidad en el miedo condicionado, de tal manera que el miedo sólo se expresa cuando el estímulo acústico se presenta. Es decir, el animal puede aprender que los efectos particulares sensoriales de estimulación neuronal se asocian con no recibir un choque del pie. En contraste, la entrega de los pies de los choques después de la presentación de la estimulación neuronal podría conducir a un miedo condicionado del estímulo neural en sí, distinta de las propiedades de sonido como el estímulo neural pueda tener. Los resultados obtenidos si se excluye un pie al choque después de la estimulación neuronal ciertamente proveen una evidencia más fuerte para el estímulo neuronal es similar al sonido que los que utilizan un pie al choque después de la estimulación neuronal, como en el primer caso, miedo condicionado se ha generalizado a partir de acústica a la estimulación neuronal. Sin embargo, el riesgo de desarrollar la especificidad de acústica en lugar de la estimulación neuronal está presente. El uso de paso de banda de ruido se filtra como estímulo acústico en lugar de ráfagas de tono puro, el primero de los cualespuede reflejar mejor la experiencia perceptiva de la estimulación neuronal, podría reducir el riesgo de tal especificidad en desarrollo. Sin embargo, tal procedimiento introduce la variable adicional de ancho de banda del filtro, lo que afectará a tareas de discriminación. Una limitación adicional asociado con cualquier implantación crónica neuronal, tal como se requiere para las pruebas de comportamiento, es el cambio en la función del electrodo o el tejido neural asociado con el tiempo. La estimulación del tejido neuronal puede conducir tanto a la supresión temporal de la actividad neuronal y 13 cambios en los tejidos como la pérdida de respuesta de las células del tejido cerebral 14 y directa al electrodo 15. El método descrito para la implantación y las pruebas de comportamiento proporciona un medio para poner a prueba tanto la detección y la discriminación de estímulos acústicos y eléctricos con un breve entrenamiento, y la capacidad para ejercer el control de la frecuencia de ensayo. La técnica de usar el cambio en los recursos humanos como una medicióne de miedo condicionado puede ser aplicable a las pruebas no sólo auditivo, sino más en general para cualquier prueba sensorial en el que los estímulos pueden ser presentados para cualquier período discreto, y en el que la detección de la discriminación sensorial deseada.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nombre </td><td> Empresa </td><td> Modelo </td><td> Comentarios </td></tr><tr><td> PowerLab </td><td> ADInstruments </td><td> ML880 </td><td> Registra datos recibidos del transmisor implantado TR40 </td></tr><tr><td> SmartCtrl tarjeta controladora </td><td> Med Asociados </td><td> DIG-716B </td><td> Controla la cámara de pruebas de comportamiento, incluyendo choque del pie </td></tr><tr><td> Cámara modular prueba de comportamiento </td><td> Med Asociados </td><td> ENV-009 </td><td> Prueba de tamaño de la cámara: 30,5 cm x 39,4 cm </td></tr><tr><td> Generador de estímulos aversivos </td><td> Med Asociados </td><td> ENV-410B </td><td> Ofrece aversivo pies de choque para el piso de metal, barras de la jaula a través de una unidad de estado sólido Scrambler </td></tr><tr><td> Atenuador programable </td><td> TDT </td><td> PA5 </td><td> Controla la amplitude de señal entregada acústico para asegurar amplitud estables a través de frecuencias </td></tr><tr><td> El controlador del altavoz electrostático </td><td> TDT </td><td> ED1 </td><td> Unidades de los altavoces electrostáticos (EC1, ES1) </td></tr><tr><td> De campo libre del altavoz electrostático </td><td> TDT </td><td> ES1 </td><td> Los sonidos se presentan con este altavoz en la cámara de prueba de comportamiento </td></tr><tr><td> Junto altavoz electrostático </td><td> TDT </td><td> EC1 </td><td> Los sonidos se presentan con este altavoz durante la cirugía de implante neural </td></tr><tr><td> Estimulador de la estación base </td><td> TDT </td><td> RX7 </td><td> Controles de la entrega de la estimulación nerviosa eléctrica (se utiliza con MS16) </td></tr><tr><td> Microstimulator </td><td> TDT </td><td> MS16 </td><td> Ofrece varios canales de estimulación neuronal eléctrica </td></tr><tr><td> Procesamiento de estación base </td><td> TDT </td><td> RZ2 </td><td> Los registros de actividad neuronal durante la implantación del cerebro (utilizando PZ2 preamplificador) </td></tr><tr><td> Preamplificador </td><td> TDT </td><td> PZ2-256 </td><td> 256-canal preamplificador de alta impedancia </td></tr><tr><td> Receptor del equipo de telemetría </td><td> Telemetría de Investigación </td><td> TR162 </td><td> Recibe la señal digital a partir de TR40, y se convierte en salida amplificada analógica </td></tr><tr><td> ECG implantable dispositivo de telemetría </td><td> Telemetría de Investigación </td><td> TR40 </td><td> El transmisor implantado el dispositivo, el muestreo de 2 kHz </td></tr><tr><td> Multifunción procesador </td><td> Tucker Davis tecnologías (TDT) </td><td> RX6 </td><td> Se utiliza para generar estímulos acústicos </td></tr><tr><td> Vertex Castavaria </td><td> Vertex Dental </td><td></td><td> Acrílico dental utilizado para fijar el electrodo en lugar </td></tr><tr><td> Kwik-Sil adhesiva, de baja viscosidad </td><td> World Precision Instruments </td><td></td><td> Elastómero de silicona se utiliza para recubrir los mangos de los electrodos </td></tr><tr><td> Multicanal electrodo </td><td> NeuroNexus </td><td> a2x16-10mm 100-500-413 </td><td> El 2-vástago de 32 canales de electrodos extracelulares utilizados para la implantación. Los sitios de los electrodos se han activado para producir un recubrimiento de óxido de iridio en preparación para la estimulación. </td></tr></tbody></table>

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

Preparaciones agudas de origen animal se han utilizado en la investigación prospectiva, la investigación de los diseños de los electrodos y las técnicas de estimulación para su integración en las prótesis auditivas neuronales, tales como los implantes auditivos de tronco cerebral 1-3 y los implantes auditivos del cerebro medio 4,5. Mientras que los experimentos agudos pueden dar la penetración inicial de la eficacia del implante, para probar los animales crónicamente implantados y despierto proporciona la ventaja de examinar las propiedades psicofísicas de las sensaciones inducida mediante dispositivos implantados 6,7. Varias técnicas como la recompensa basada en el condicionamiento operante 6-8, 9.11 de evitación condicionada, o condicionamiento clásico de miedo 12 se han utilizado para proporcionar una confirmación de la detección del comportamiento de un atributo de estímulo relevante. La selección de una técnica se refiere a aspectos de balance, incluidas la eficiencia del tiempo (a menudo pobres en base recompensa enfoques), la capacidad de probar una pluralidad deestímulo atribuye al mismo tiempo (limitado en evitación condicionada), y la fiabilidad de la medida de estímulos repetidos (una restricción potencial cuando se emplean medidas fisiológicas). Aquí, un método temor condicionamiento conductual clásica se presenta lo que puede ser utilizado para probar simultáneamente tanto la detección de un estímulo, y la discriminación entre dos estímulos. Ritmo cardíaco se utiliza como una medida de la respuesta de miedo, lo que reduce o elimina el requisito de tiempo de codificación de vídeo para el comportamiento de congelación o de otras medidas tales (aunque estas medidas podrían ser incluidos para proporcionar evidencia convergente). Los animales fueron condicionados uso de estas técnicas en tres sesiones de acondicionamiento de 2 horas, cada uno proporcionando 48 ensayos de estímulo. 48-posteriores sesiones de evaluación del ensayo se utilizaron luego para la prueba de detección de cada estímulo en pares presentados, y la discriminación entre los estímulos de prueba miembros de cada par. Este método de comportamiento se presenta enel contexto de su utilización en la investigación auditiva protésica. La implantación de dispositivos de telemetría electrocardiograma se muestra. Tras la implantación de electrodos cerebrales en el núcleo coclear, guiado por el seguimiento de las respuestas neuronales a los estímulos acústicos, y la fijación del electrodo en el lugar para el uso crónico se muestran del mismo modo.

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

La aplicación de un paradigma temor condicionamiento clásico de comportamiento para auditivo protésico investigación en ratas se ha descrito. Este paradigma proporciona un mecanismo para identificar tanto la detección de, y la discriminación entre, acústica diferente y los estímulos eléctricos utilizando la frecuencia cardíaca como medida de resultado.

Determinación del comportamiento de discriminación de estímulos acústicos par de estímulos auditivos y de corriente mediante el condicionamiento clásico y el enfoque del ritmo cardíaco

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