一种用于啮齿类动物行为听觉测量的低成本装置

本实验的总体目标是通过低成本装置获取啮齿类动物听觉惊吓反应的行为前脉冲抑制数据，以确定其听觉阈值及主观耳鸣感知。该目标首先通过对健康动物采集完整的行为学数据来实现，随后通过轻度频率特异性声学损伤诱导听力损伤。

第三步是在听力受损的动物中获取相同的行為數據。然後分析這些數據以測量聽力損失程度及可能存在的耳鳴感知。最終，結果不僅可以顯示聽力閾值的變化，還可以揭示特定頻率的耳鳴。

通过惊吓反应的行为学测量来评估感知能力。本实验操作流程将由本实验室的博士后SA和博士生Z ave进行演示。首先，需要组装一台配备必要设备的计算机。该装置的总成本约为3,500欧元，而标准设备的成本通常在15,000至20,000欧元之间。

这包括一个连接到接线盒和放大器的 DA 转换器、一个红外网络摄像头，以及运行集成开发环境的 MATLAB 软件。放大器连接到一个位于隔音室内的扬声器，该隔音室由网络摄像头监控，并配备有绝缘传感器板、压电传感器和用于固定啮齿类动物的腔室。此外还有一个用于声音控制的麦克风。

无论放大器和扬声器的质量如何，都必须使用测量放大器对系统进行校准，以确定该系统的频率传递函数。此外，系统必须根据受试动物的听觉范围进行调整。从动物的饲养笼中取出动物，并将其头部朝前放入固定管中。

关闭门，将试管放入泡沫底座上的腔室中，并关闭传感器以切断环境光。关闭腔室门，等待15分钟，使动物适应实验装置。启动程序并设定刺激参数。

刺激由不同频率的纯音组成。在惊吓刺激之前呈现的测试刺激以不同的频率和强度进行。对于非随机化方法，例如所有测试频率均固定使用一种测试刺激强度的情况，每组刺激之间需留出五分钟的恢复时间。

在分析数据之前，需从数据集中剔除无效试验，例如动物在惊跳刺激呈现前已发生移动的试验。单次试验的有效性验证至关重要，因为动物移动后对惊跳刺激的反应通常会显著增强，此类反应必须予以排除。

现在，在惊跳刺激后最初的 50 毫秒时间窗口内获取惊跳反应的幅度和潜伏期。反应幅度定义为反应波形中第一个波峰到第一个波谷之间的距离。潜伏期是指从刺激开始到反应起始的时间。通过将 Boltzmann 函数拟合到按单次试验前刺激强度排序的某一频率下的完整反应幅度数据集，可获得听觉阈值。

博尔特曼函数的50%点表示该刺激频率下的听觉阈值。无任何预刺激的纯惊吓刺激反应可作为后续计算的参考。为了造成啮齿类动物的听力创伤，首先需对动物进行麻醉，皮下注射每千克体重3毫升的麻醉剂，并同时给予一次阿托品推注。

等待约五分钟并检查其反射。在测量过程中，为维持麻醉状态，需通过注射泵持续注入相同体积的麻醉溶液。在腔室中每过一小时，应使用加热垫保持动物体温。

持续75分钟使动物暴露于高强度纯音以诱导声创伤。等待五天让动物状态稳定后，生成新的听力图；至少五天的耳鸣发展期对于获得可靠结果至关重要。在第一种主观性耳鸣实验范式中，采用以下刺激参数。

将惊吓声音强度设置为105分贝（SPL），并将频率从1至16千赫兹以单个倍频程递进。首先呈现50分贝（SPL）的白噪声背景，可选择是否包含15毫秒的间隙。若采用非随机化方法，不同刺激组之间应留出五分钟的恢复时间。

使用不同的惊吓刺激频率可粗略估计感知到的耳鸣频率。在第二种主观耳鸣范式中，采用以下刺激参数：惊吓声音强度为105分贝（SPL），使用双脉冲刺激。起始刺激采用带通滤波噪声。

声压级为50分贝的背景环境。同样，如果采用非随机化方法，则在不同刺激集之间留出五分钟的恢复时间。从数据集中剔除所有无效试验后，对每个剩余试验执行以下计算。

首先，在惊吓刺激开始后的前50毫秒内，测量反应幅度和反应潜伏期。其次，将所有数据归一化至参考数据集。

参考数据集为对纯音惊跳刺激的反应幅度，该刺激前无任何预刺激。测试频率由纯音或带通滤波噪声的中心频率确定。计算每个参考数据的平均反应值，然后将每个反应幅度除以其对应的参考值进行归一化处理。

现在，利用无间隙条件的归一化平均值，计算每种测试条件下的PPI。此时，可以计算出每种测试频率下创伤后PPI的变化百分比。同样，也可以直接比较创伤前后的PPI。

采用所述范式，惊吓反应易于产生和分析。大多数试验均为有效试验，无效试验也易于识别。

这些位置用红色方框标出，并在分析中予以排除。在2千赫兹声学创伤前后获得的典型行为阈值变化显示，在2千赫兹处存在明显的听力损失。在诱导听力创伤后，对创伤频率以下一个八度和以上一个八度的刺激进行了归一化反应幅度检测，重点考察了创伤频率以下的响应情况。

在创伤频率以上未发现反应模式的变化。预刺激间隔效应消失，表明在此频率下存在感知错误。观看本视频后，您应能充分理解如何利用低成本的惊跳装置获取和处理啮齿类动物的听觉阈值行为数据，以及进行感知评估所需的方法。