June 6th, 2012
يوصف تطبيق نموذج الخوف تكييف الكلاسيكية السلوكية للسمعي الاصطناعية البحوث في الفئران. هذا النموذج يوفر آلية لتحديد كلا من كشف، والتمييز بين والصوتية المتميزة والمحفزات الكهربائية باستخدام ضربات القلب كتدبير النتيجة.
الهدف العام من هذا الإجراء هو تحديد مناطق تحفيز نواة القوقعة وأنماط التحفيز العصبي ، والتي تنتج أحاسيس ترددية يمكن تمييزها بواسطة. أولا ، يتم زرع أجهزة مراقبة معدل ضربات القلب للسماح بقياس الاستجابات الفسيولوجية للحيوان. بعد ذلك ، يتم زرع قطب عصبي يمكن من خلاله توصيل التحفيز إلى الجهاز السمعي في نواة القوقعة.
ثم يتم تكييف لاكتشاف اختلافات التردد في النغمات المقدمة وإنتاج استجابة فسيولوجية. أخيرا ، يتم اختبار للكشف عن مواقع وأنماط مختلفة من التحفيز العصبي للجهاز السمعي. في النهاية ، يمكن الحصول على نتائج توضح مناطق نواة القوقعة الصناعية الأنسب لتحفيز الأطراف الاصطناعية السمعية وأنماط التحفيز.
الأنسب للاستخدام في مثل هذه الأجهزة من خلال تحديد مواقع وأنماط التحفيز التي تنتج باستمرار أحاسيس ترددية مميزة. الميزة الرئيسية لهذه التقنية على الطرق الحالية ، مثل التحفيز العصبي والتسجيل في التحضير الحاد ، هي أنه من الممكن تحديد أهداف وتقنيات التحفيز التي يتم تمييزها واكتشافها بالفعل من قبل. تمتد الآثار المترتبة على هذه التقنية إلى علاج الصمم الذي لا يمكن فيه استخدام غرسات القوقعة الصناعية إما نتيجة لضعف القوقعة الصناعية أو تلف العصب السمعي.
ستساعد هذه التقنية في تحديد استراتيجيات التحفيز التي تحاكي المعالجة الصوتية العادية بشكل أفضل. بعد ثلاثة إلى خمسة أيام من زرع جهاز القياس عن بعد بمخطط كهربية القلب ، ابدأ زرع قطب الدماغ عن طريق إعطاء التسكين والتخدير أولا. بمجرد تأكيد التخدير ، احلق رأس وامسحه بكحول مقشر البيتادين ، ثم بيتادين.
ضع على طبق موضوعي homeo. ارفع وضعه بين قضبان الأذن وحرك قضيب الأذن الأول في الغطاء الصوتي الخارجي. قفل شريط الأذن الأول في مكانه.
ثم حرك قضيب الأذن الثاني في موضعه باستخدام ملقط أسنان الفئران. افتح فك واربط القواطع العلوية فوق حامل الأسنان. بمجرد الوصول إلى موضعه ، حرك مخروط الأنف فوق الأنف لبدء توصيل الفلور ، والذي سيستمر طوال مدة الجراحة.
بعد تعريض العظم الجداري ، افرك السطح باستخدام محلول بيروكسيد 20٪. على وسادة شاش ، قم بحفر حفرة تبلغ مساحتها حوالي ملليمترين مربعين في أقصى مدى جانبي للعظم الجداري. اغسل الفتحة باستخدام محلول ملحي معقم لإزالة أي شظايا عظمية أو غبار أو عظم قد تتلف القطب الكهربائي الذي يعمل تحت المجهر ، وحفر ثقب صغير في العظم الجداري الأيسر والعظم الجداري الأيمن.
بعد ذلك ، قم بربط برغي فولاذي جراحي في كل ثقب ، مع ترك حوالي 0.5 ملم بين رأس كل برغي والجمجمة. قم بتوصيل مكبر صوت التوصيل بشريط الأذن المجوف الأيسر. ضع مناور القطب الكهربائي في مكانه فوق الفتحة بزاوية منقارية Cato تبلغ 10 درجات.
ثم باستخدام طرف الإبرة ، قم بعمل شق في الجافية على المستوى السهمي. أدخل القطب يدويا حوالي ملليمترين في سطح الدماغ. قم بتوصيل البراغي بالأرض ونقاط القطب المرجعي لمرحلة رأس المقاومة العالية.
تأكد من تشغيل مكبر الصوت. ثم أغلق غرفة التسجيل ، وابدأ في التسليم الدوري للضوضاء المفلترة لتمرير النطاق المنخفض متوسط المدى وعالي التردد مع أقصى معدل تسليم يبلغ دفعة واحدة كل 200 مللي ثانية. مراقبة النشاط العصبي في كل قناة لاكتشاف الاستجابات للضوضاء. تقديم.
استمر في إدخال القطب الكهربائي حتى تقترب المسافة الإجمالية التي تم إدخالها من ثمانية ملليمترات أو حتى تظهر الاستجابات لعروض الضوضاء. إذا تم الوصول إلى نواة القوقعة الصناعية ، فيجب أن تظهر المواقع الموجودة في طرف القطب استجابات في المقام الأول للمنبهات عالية التردد. استمر في إدخال القطب حتى يكتشف الطرف.
تتوقف الاستجابات للمنبهات منخفضة التردد أو النشاط السمعي عن الحدوث. إذا توقف النشاط ، فقد يكون القطب قد مر بالكامل عبر نواة القوقعة وقد يكون من الضروري مراجعة موضع القطب. قم بإنشاء خريطة استجابة سعة التردد للخلايا العصبية في مواقع القطب الكهربائي من خلال تقديم نغمات نقية في خطوات التردد عبر نطاق التردد المطلوب بسعة من واحد إلى 70 ديسيبل مع 10 تكرارات لكل محفز.
لحماية أنسجة المخ والقطب الكهربائي ، ضع طبقة رقيقة من المطاط الصناعي السيليكون فوق سيقان القطب المكشوف قليلا ، بحيث يتدفق المطاط الصناعي إلى أسفل السيقان ويغطي كل من السيقان والسطح المكشوف للدماغ. لتثبيت القطب في مكانه ، ضع أسمنت الأسنان ، وقم بتوصيل السلك الأرضي للقطب الكهربائي بالبراغي وقم بتطبيق المزيد من الأسمنت السني لمزيد من القوة. بمجرد أن يصلب الأسمنت ، قم بخياطة الشق حول القطب ، ثم ضع القفص المنزلي على وسادة تدفئة لمدة 24 ساعة للسماح للحيوان بالتعافي.
بعد تنشيط جهاز القياس عن بعد ، ضع في غرفة الاختبار واتركه يتأقلم لمدة خمس دقائق قبل بدء التكييف. لتنفيذ إجراء التكييف، قم بتسليم عضو واحد تم اختياره عشوائيا من زوج التحفيز الصوتي بشكل متكرر في رشقات نارية مدتها 250 مللي ثانية مفصولة ب 250 مللي ثانية من الصمت لمدة 80 إلى 170 ثانية. يجب أن يكون لكل عرض تحفيزي وقت صعود وهبوط يبلغ 10 مللي ثانية.
لتجنب إدراك النقرة، ابدأ بالتناوب. العضو الثاني من زوج التحفيز الصوتي مع الأول يقدم كل نغمة لمدة 250 مللي ثانية ، يليه صمت 250 مللي ثانية. بعد 9.5 ثانية من فترة العشر ثوان من عرض النغمة المتناوبة ، قم بإدارة صدمة قدم 0.5 مللي ثانية ، ثم توقف عن العروض التقديمية لمدة 30 ثانية للسماح لمعدل ضربات القلب بالاستقرار.
استمر في هذه العملية حتى يتم الانتهاء من 48 دورة من الإجراء. لضمان التكرار الكافي لكل زوج نغمات للتحليل ، تأكد من تقديم كل زوج نغمات أربع مرات على الأقل. بعد توصيل كابل التحفيز العصبي وتنشيط جهاز القياس عن بعد تحت تخدير الأيزوفلوران ، اسمح للحيوان بالتعافي والتأقلم مع غرفة الاختبار لمدة 10 دقائق قبل الاختبار.
من أجل الحفاظ على تكييف اليوم السابق ، قدم زوجا من التحفيز الصوتي المتناوب كما هو موضح سابقا ، متبوعا بصدمة قدم 0.5 مللي ثانية. بعد السماح لمعدل ضربات القلب بالاستقرار ، قم بتوصيل عضو واحد تم اختياره عشوائيا من زوج التحفيز الكهربائي بشكل متكرر في رشقات نارية مدتها 250 مللي ثانية ، مفصولة ب 250 مللي ثانية من الصمت لمدة 80 إلى 170 ثانية. ثم ابدأ بالتناوب بين العضو الثاني من زوج التحفيز الكهربائي مع تقديم الأول لكل نغمة لمدة 250 مللي ثانية ، متبوعا بصمت 250 مللي ثانية لمدة 10 ثوان إجمالا.
كرر الدورة مع زوج التحفيز الكهربائي التالي الذي تم اختياره عشوائيا حتى يتم تسليم 20 تجربة على الأقل لكل زوج على فترات عشوائية. أدخل زوج محفز صوتي للحفاظ على التكييف. عند اكتمال الاختبار ، قم بإلغاء تنشيط جهاز القياس عن بعد ، وافصل كابل التحفيز ، وأعد إلى منزله.
يظهر هنا الاستجابة الفيزيولوجية الكهربية لقطب كهربائي تم وضعه بشكل صحيح. يقدم كل رسم بياني بيانات لتردد واحد في موقع قطب كهربائي واحد ، ويمثل كل عمود فترة زمنية مدتها 25 مللي ثانية على كلا السيقان من مصفوفة الأقطاب الكهربائية. يتم اكتشاف الاستجابات في كل موقع قطب كهربائي على حدة فقط استجابة لنطاق ضيق جدا من الترددات ، ولكن يتم توزيع هذه النطاقات الضيقة عبر مجموعة واسعة من الترددات.
مثل هذا التوزيع هو الأمثل حيث يمكن تحفيز العديد من المناطق المرتبطة بالتردد المتميز في الدماغ بشكل مستقل. من الناحية المثالية ، يجب أن تؤدي مواضع القطب الكهربائي إلى استجابات عصبية للتحفيز الصوتي يتم اكتشافها على عدة قنوات بسعة صوتية منخفضة تصل إلى 10 ديسيبل كما يظهر في هذه الاستجابة الفيزيولوجية الكهربية في القناة 10. يظهر هنا الاستجابة الفيزيولوجية الكهربية عبر نشاط قطب في وضع سيئ يحدث عند أطراف كل ساق من مصفوفة القطب الكهربائي ، ولكن هناك اختلاف طفيف في تردد التحفيز الصوتي الذي يثير النشاط في كل موقع قطب.
لايتيح هذا الزرع تحفيز طبقة تردد مميزة لاختبار التمييز. هنا ، يتم عرض الآثار الفردية ومتوسط البيانات النسبية لمعدل ضربات القلب من ثماني ثوان قبل ثماني ثوان بعد بدء عرض التحفيز الكهربائي المتناوب. تم جمع هذه البيانات خلال جلسة الاختبار السابعة وتضمنت 12 عرضا تقديميا للتحفيز الكهربائي.
يحدث انخفاض كبير في معدل ضربات القلب بسرعة بعد إدخال الحافز العصبي الثاني ، يليه ارتفاع كبير في معدل ضربات القلب ، مما يشير إلى أن قد اكتشف الفرق بين الحافز الأول والثاني. تظهر درجة الخطأ وتباين الاستجابة في المتوسط النسبي بالإضافة إلى مخطط الخطأ القياسي ، ويمكن التحقق من أهمية الانخفاض والارتفاع بعد عرض التحفيز الثاني باستخدام فترات ثقة 95٪ أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر أن أي محفزات خارجية يمكن للحيوان اكتشافها قد تؤدي إلى تغييرات في معدل ضربات القلب مما يزيد من التباين في النتائج التي يجب إجراء الاختبار والتكييف في بيئة متسقة ومعزولة بشكل جيد لتقليل هذه الآثار بعد تطورها. تمهد هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال الإلكترونيات الإلكترونية لاستكشاف طرق أفضل لتحفيز الدماغ كهربائيا في مجموعة متنوعة من الأنظمة الحسية لتوفير استجابات ذات صلة سلوكيا.
تصف هذه المقالة نموذجًا سلوكيًا كلاسيكيًا لتكييف الخوف المستخدم في أبحاث الأطراف الاصطناعية السمعية مع الفئران. تسمح الطريقة بتحديد اكتشاف وتمييز المحفزات الصوتية والكهربائية المميزة من خلال مراقبة معدل ضربات القلب.
Behavioral discrimination of auditory stimuli using heart-rate monitoring enables direct assessment of neural prosthesis efficacy in awake, chronically implanted animal models. This approach provides predictive confidence for identifying stimulation sites and patterns that yield distinct, behaviorally relevant sensations, supporting early-stage target validation for auditory device development. The method informs portfolio decisions by clarifying which neural targets and stimulation strategies are most likely to translate into effective sensory restoration.
This method bridges early discovery and preclinical validation by enabling hypothesis-driven testing of neural stimulation strategies in chronically implanted models.