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

Finansieringen av denna forskning lämnades av Garnett går och Rodney Williams Memorial Foundation och 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 är en direktör för Bioengenesis Technologies Pty Ltd som är de australiska företrädare för Tucker Davis Technologies och den australiska distributör av NeuroNexus sonder.

De tekniker som beskrivs här ger ett medel för testning av en rad urskiljningsuppgifter snabbt, med korta träningstider och möjliggör avsevärd automatisering, vilket minimerar forskare tid som krävs för databehandling. Med hjälp av data som erhållits från den implanterade EKG, beräkning av hjärtfrekvens (HR) förändring i tider av stimulans presentation kan automatiseras. Fel i EKG bearbetning (som att det saknas en enda hjärtslag) kan lätt identifieras som de producerar falskt stora förändringar i skenbara hjärtfrekvens för en mycket kort period, och en sådan enkel feldetektering minimerar kravet på tidskrävande manuella uppgifter granskning . Tekniken beskrivs för implantation av EKG telemetrienhet ger konsekvent inspelningar med liten eller ingen störning (se figur 1 och 2). Emellertid kan relativt små variationer i placeringen av ledningen i mediastinum regionen leda till störningar från närliggande musklers och särskilt andning-associerade störningar. Verifiera korrekt placering av ledningarna under implantationsprocessen, särskilt efter suturering leder i, är det möjligt finjustering av bly placering för att minimera störningar. Förfarandet enligt hjärnan implantation i den kokleära kärnan är svårt. Genom att använda seriella presentationer av band-pass filtrerad buller av flera frekvensområden, snarare än bredband buller som tidigare har använt 3, kan svaren från cellpopulationer på elektrodställena snabbt över i fråga om frekvens-respons snarare än mindre specifika ljud svar. Förmågan att snabbt identifiera när ett tillräckligt antal frekvens-avstämda cellpopulationer är tillgängliga är kritisk i forskning när elektrisk stimulans diskriminering testas. Vid otillräcklig frekvens-fördelningen erhålls därefter jämförelse mellan stimulering av olika frekvensområden är helt enkelt inte möjligt. Trots detta längre processav frekvens-amplitud svar kartläggning är viktig för att ge detaljer om bredden av avstämning av cellpopulationer och bör utföras före fastställande av elektroden på plats. I beteende utbildning och prov, tillåter införandet av en icke-stimulans (eller tyst) perioden försök före stimulans början, svaret på första stimulus debut som skall undersökas. Vid användning av elektrisk nervstimulering, är ett svar på stimulans debut bevis för enkla detektion av stimulus. Således, när det inte finns någon stimulus insättande svar, men en reaktion när den andra alternerande stimulus införes, kan det härledas att endast den senare stimulus kan detekteras. Utan Införandet av en sådan tyst period, skulle det inte finnas något sätt att avgöra att den tidigare stimulans inte upptäcktes. En begränsning i detta beteende tester teknik är att frånvaron av mul-chocker levereras efter presentationen av neural stimulering kan leda till utveckling av specificitet i konditionerat rädsla är så att rädslan bara uttryck när akustiska stimuli presenteras. Det vill säga, kan djuret lär sig att de särskilda sensoriska effekterna av neural stimulering är förknippade med inte får en fot chock. I motsats kan leverera mul-chocker efter presentationen av neural stimulering leder till en betingad rädsla för det neurala stimuli i sig, till skillnad från alla ljud-liknande egenskaper i hjärnan stimulans kan ha. Resultat som erhållits, exklusive en mul-chock efter neural stimulering har helt klart starkare bevis för neural stimulans att vara ljud-liknande än de som använder en mul-chock efter neural stimulering, som i det förra fallet betingade rädsla har generaliseras från akustisk till neural stimulering. Icke desto mindre är risken för att utveckla specificitet för akustisk stället neural stimulering närvarande. Användningen av bandpass-filtreras brus som akustisk stimulus snarare än rena skurar tone, den förra förkan bättre spegla den perceptuella upplevelsen av neural stimulering, kan minska risken för sådan specificitet utvecklas. Men inför ett sådant förfarande ytterligare variabeln bandbredd för filtret, vilket påverkar diskriminering uppgifter. En ytterligare begränsning associerad med någon kronisk neurala implantering, såsom erfordras för beteendetestning, är förändringen i funktion av elektroden eller den därtill hörande neurala vävnaden över tiden. Stimulering av nervvävnad kan leda till både temporär suppression av neurala aktiviteten 13 och förändringar vävnad såsom cellförlust 14 och direkt hjärnvävnad svar på elektroden. 15 Den beskrivna metoden för att implantation och beteendemässiga tester ger ett medel för att testa både upptäcka och diskriminering av akustiska och elektriska stimuli kort utbildning och möjligheten att utöva kontroll av försök frekvens. Tekniken att använda förändringar i HR som en mätninge av konditionerad rädsla kan vara tillämpliga på inte bara hörsel testning, utan mer allmänt till alla sensoriska test där stimuli kan presenteras för en diskret tid, och där detektering av sensorisk diskriminering önskas.

<table border="1"><tbody><tr><td> Namn </td><td> Företaget </td><td> Modell </td><td> Kommentarer </td></tr><tr><td> PowerLab </td><td> ADInstruments </td><td> ML880 </td><td> Registrerar data som mottagits från den implanterade TR40 sändaren </td></tr><tr><td> SmartCtrl styrkort </td><td> Med Associates </td><td> DIG-716b </td><td> Styr beteende testkammaren, inklusive fotchock </td></tr><tr><td> Modular beteende testkammare </td><td> Med Associates </td><td> ENV-009 </td><td> Testkammare storlek: 30,5 cm x 39.4cm </td></tr><tr><td> Aversiv stimulusgeneratorn </td><td> Med Associates </td><td> ENV-410B </td><td> Levererar aversiv fotchock till metall-bar burens golv genom en fasta tillståndets Scrambler enhet </td></tr><tr><td> Programmerbar Attenuator </td><td> TDT </td><td> PA5 </td><td> Styr AMPLitude av levererad akustiska signalen för att säkerställa en stabil amplitud olika frekvenser </td></tr><tr><td> Elektrostatisk högtalarelement </td><td> TDT </td><td> ED 1 </td><td> Driver elektrostatiska högtalare (EC1, ES1) </td></tr><tr><td> Fritt fält elektrostatisk högtalare </td><td> TDT </td><td> ES1 </td><td> Ljud presenteras med hjälp av denna högtalare i beteende testkammaren </td></tr><tr><td> Kopplad elektrostatisk högtalare </td><td> TDT </td><td> EC1 </td><td> Ljud presenteras med hjälp av denna högtalare under neurala implantatkirurgi </td></tr><tr><td> Stimulator Base Station </td><td> TDT </td><td> RX7 </td><td> Styr utmatningen av elektrisk nervstimulering (används med MS16) </td></tr><tr><td> Microstimulator </td><td> TDT </td><td> MS16 </td><td> Ger flerkanaligt elektrisk nervstimulering </td></tr><tr><td> Bearbetning basstation </td><td> TDT </td><td> Rz2 </td><td> Records neural aktivitet under hjärnans implantation (med PZ2 förförstärkaren) </td></tr><tr><td> Förförstärkare </td><td> TDT </td><td> PZ2-256 </td><td> 256-kanals hög impedans förförstärkare </td></tr><tr><td> Telemetrienhet mottagare </td><td> Telemetri Research </td><td> TR162 </td><td> Tar emot digital signal från TR40 och konverterar till förstärkta analog utgång </td></tr><tr><td> Implanterbara elektrokardiogram telemetrienhet </td><td> Telemetri Research </td><td> TR40 </td><td> Den implanterade Sändarenhet, provtagning vid 2 kHz </td></tr><tr><td> Multifunktion Processor </td><td> Tucker Davis Technologies (TDT) </td><td> RX6 </td><td> Används för att generera akustiska stimuli </td></tr><tr><td> Vertex Castavaria </td><td> Vertex Dental </td><td></td><td> Dental akryl användas för att fixera elektroden på plats </td></tr><tr><td> Kwik-Sil Lim, låg viskositet </td><td> World Precision Instruments </td><td></td><td> Kisel elastomer som används för att belägga elektroden skaft </td></tr><tr><td> Flerkanalig elektrod </td><td> NeuroNexus </td><td> a2x16-10mm 100-500-413 </td><td> Den 2-skaft 32-kanals extracellulära elektrod array används för implantation. Elektrodelementen ställen har aktiverats för att producera en beläggning av iridiumoxid i förberedelse för 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

Akuta djur preparat har använts i forskning prospektivt undersöka elektrod design och teknik stimulering för integration i neurala auditiva proteser, såsom hörsel hjärnstammen implantat 1-3 och auditiva implantat mitthjäman 4,5. Även akuta försök kan ge första inblick effektiviteten av implantatet, testar kroniskt implanterade och vakna djur ger fördelen att granska de psykofysiska egenskaper sensationer inducerade med implanterade enheter 6,7. Flera tekniker såsom belöning baserad operant betingning 6-8, betingade undvikande 9-11, eller klassisk rädsla konditionering 12 har använts för att ge beteendemässiga bekräftelse på detektion av en relevant stimulans attribut. Val av en teknik innebär balansering aspekter inklusive tidseffektivitet (ofta dålig i belöning tillvägagångssätt), förmågan att testa ett flertal avstimulans tillskriver samtidigt (begränsat i konditionerat undvikande) och mått tillförlitlighet upprepade stimuli (ett potentiellt hinder när fysiologiska åtgärder används). Här används en klassisk rädsla konditionering beteendemässiga metod presenteras som kan användas för att samtidigt testa både detektering av ett stimulus, och diskriminering mellan två stimuli. Heart-rate används som ett mått av rädsla svar, vilket minskar eller eliminerar behovet av tidskrävande video kodar för frysning beteende eller andra sådana åtgärder (även om sådana åtgärder kan ingå för att ge samstämmiga bevis). Djuren konditionerades använda dessa tekniker i tre 2-timmars konditionering lektioner, var att ge 48 stimulansåtgärder prövningar. Efterföljande 48-rättegång testsessioner användes sedan för att testa för detektion av varje stimulus i presenterade par och testa diskriminering mellan medlemsländerna stimuli i varje par. Denna beteendemässiga Metoden presenteras iramen för dess användning inom hörsel protetiska forskning. Implantation av anordningar EKG telemetri visas. Efterföljande implantation av hjärnan elektroder i Cochlear Nucleus, styrs av övervakningen av neurala svar på akustiska stimuli och fixering av elektroden på plats för kronisk användning är likaså visas.

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

Tillämpningen av en klassisk rädsla konditionering beteendemässiga paradigm för auditiv protes forskning på råttor beskrivs. Detta paradigm tillhandahåller en mekanism för att identifiera både upptäcka, och diskriminering mellan distinkt akustiska och elektriska stimuli med hjärtfrekvens som ett resultat åtgärd.

Behavioral Fastställande av Stimulus Par Diskriminering av Hörsel Akustisk och elektrisk stimulering med hjälp av en klassisk Konditionering och hjärtfrekvens strategi

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

Beteende farmakologi i klassiska Konditionering av SNABEL Extension Response på honungsbin ( 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

Upprättande och kultur i hjärnstammen Kyckling Auditiv 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 lätt, hörlurar system för att manipulera Auditiv feedback 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

Funktionell avbildning av hörselbarken hos vuxna katter med hjälp av hög-fält 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 detektion av c-Fos Aktivering från mesolimbiska och Mesocortical dopamin belöning webbplatser Efter Naive socker och fett Förtäring i råttor

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

Hög upplösning Kvantitativ Synaptic Proteome Profilering av Regioner Mouse Brain Efter Auditory 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

Användning av Trace Blink klassisk betingning att bedöma Hippocampus dysfunktion i en råtta modell av fetala alkoholeffekter spektrum

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 en åtgärd av lärande och 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

Kvantifiering av infra-långsam dynamik för spektral kraft och hjärtfrekvens i sovande möss

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

Desensibilisering och återvinning av kräftor fotoreceptorer vid leverans av en ljus stimulans

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