Ein Low-Cost-Setup für Verhaltensaudiometrie in Nagetiere

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, Daten zur Hemmung des Verhaltens vor Impulsen der auditiven Schreckreaktion zu erhalten, um die Hörschwelle und eine subjektive Tinnituswahrnehmung bei Nagetieren mit einem kostengünstigen Setup zu identifizieren. Dies wird erreicht, indem zunächst ein vollständiger Satz von Verhaltensdaten und das gesunde Tier erfasst werden. Als nächstes wird eine Hörschädigung mit einem leichten frequenzspezifischen akustischen Trauma induziert.

Der dritte Schritt besteht darin, die gleichen Verhaltensdaten bei dem hörgeschädigten Tier zu erhalten. Dann werden die Daten analysiert, um einen eventuellen Hörverlust und eine mögliche Tinnituswahrnehmung zu messen. Letztendlich können die Ergebnisse nicht nur Veränderungen der Hörschwelle, sondern auch frequenzspezifischen Tinnitus zeigen.

Wahrnehmungen durch die Verhaltensmessungen von erschrockenen Reaktionen ist Demonstration, dass das Verfahren in SA Postdoc und Z Ave, einem Doktoranden in meinem Labor, konsultiert wird. Zunächst muss ein PC mit der notwendigen Ausrüstung zusammengebaut werden. Die Gesamtkosten dieses Aufbaus können für etwa 3.500 Euro montiert werden, verglichen mit der Standardausrüstung, die zwischen 15.000 und 20.000 Euro kosten kann.

Dazu gehören ein DA-Wandler, der mit einer Breakout-Box und einem Verstärker verbunden ist, eine Infrarot-Webcam und MATLAB-Software, die eine integrierte Entwicklungsumgebung ausführt. Der Verstärker ist mit einem Lautsprecher in einer Schallschutzkammer verbunden, die von der Webcam überwacht wird und mit einer isolierten Sensorplatine, einem Piazzo-Sensor und einer Kammer zur Sicherung des Nagetiers in der Schallschutzkammer ausgestattet ist. Es gibt auch ein Mikrofon für die Tonsteuerung.

Unabhängig von der Qualität des Verstärkers und des Lautsprechers muss das System mit einem Messverstärker kalibriert werden, um die Frequenzübertragungsfunktion für das System zu bestimmen. Darüber hinaus muss das System auf den Hörbereich des Versuchstieres abgestimmt sein. Nehmen Sie das Tier aus seinem Käfig und setzen Sie es kopfüber in sein Halterohr.

Schließen Sie die Tür, laden Sie den Schlauch in die Kammer an den Schaumstofffüßen und der Sensor schaltet alle Umgebungslichter aus. Schließen Sie die Tür zur Kammer und warten Sie 15 Minuten, damit sich das Tier an die Einrichtung gewöhnen kann. Starten Sie das Programm und definieren Sie die Parameter für die Stimulation.

Stimuli besteht aus reinen Tönen mit unterschiedlichen Frequenzen. Die Testreize, die den Schreckreizen vorausgehen, werden in unterschiedlichen Frequenzen und Intensitäten präsentiert. Erlauben Sie fünf Minuten Erholungszeit zwischen den Stimulussätzen für einen nicht randomisierten Ansatz, z. B. einen Test-Stimulus-Pegel, der für alle getesteten Frequenzen festgelegt ist.

Entfernen Sie vor der Analyse der Daten ungültige Versuche aus dem Datensatz, z. B. Versuche, bei denen sich das Tier vor dem Schreckreiz bewegt hat. Die Validierung der einzelnen Versuche ist sehr wichtig, da die Reaktionen auf den Schreckreiz tendenziell viel stärker sind, nachdem sich das Tier bewegt hat. Solche Antworten müssen verworfen werden.

Ermitteln Sie nun die Amplitude und Latenz der Schreckreaktion innerhalb eines Zeitfensters der ersten 50 Millisekunden Nach dem Schreckreiz ist die Antwortamplitude der Abstand zwischen dem ersten Maximum und dem ersten Minimum der Reaktion. Die Latenzzeit ist die Zeit vom Stimulusstart bis zum Einsetzen der Reaktion. Die Hörschwelle wird ermittelt, indem eine Boltman-Funktion an den vollständigen Reaktionsamplitudendatensatz einer Frequenz angepasst wird, der nach der Vorreizintensität einzelner Versuche sortiert ist.

Der 50%-Punkt der Boltman-Funktion gibt die Hörschwelle für diese Stimulationsfrequenz an. Die Reaktionen auf den reinen Schreckreiz ohne jeglichen Vorreiz können als Referenz für spätere Berechnungen verwendet werden. Um das Gehör der Nagetiere zu traumatisieren, betäuben Sie das Tier zunächst und injizieren Sie drei Milliliter pro Kilogramm Anästhesie subkutan, einschließlich eines Bolus Atropin.

Warten Sie etwa fünf Minuten und überprüfen Sie seine Reflexe. Um die Anästhesie während der Messungen aufrechtzuerhalten, injizieren Sie kontinuierlich die gleiche Menge Anästhesielösung aus einer Spritzenpumpe. Im Laufe jeder Stunde in der Kammer sollte das Tier durch ein Heizkissen warm gehalten werden.

Setzen Sie das Tier 75 Minuten lang einem lauten, reinen Ton aus, um ein akustisches Trauma auszulösen. Nachdem Sie fünf Tage gewartet haben, bis sich das Tier stabilisiert und ein neues Audiogramm erstellt hat, sind mindestens fünf Tage für die Entwicklung des Tinnitus entscheidend, um zuverlässige Ergebnisse zu erhalten. Verwenden Sie im ersten subjektiven Tinnitus-Paradigma die folgenden Parameter zur Stimulation.

Stellen Sie die Schreckschallintensität auf 105 Dezibel (SPL) ein und stufen Sie die Frequenzen von eins auf 16 Kilohertz in einem einzigen OC. Beginnen Sie mit einem Hintergrund mit weißem Rauschen (SPL) von 50 Dezibel (SPL), entweder mit oder ohne einen Abstand von 15 Millisekunden. Wenn Sie einen nicht-randomisierten Ansatz verwenden, lassen Sie zwischen den verschiedenen Stimulussätzen fünf Minuten Pause einplanen.

Die Verwendung unterschiedlicher Schreckreizfrequenzen ergibt eine grobe Schätzung der wahrgenommenen Tinnitusfrequenz. Für das zweite subjektive Tinnitus-Paradigma verwenden Sie die folgenden Stimulationsparameter, eine Schreckschallintensität von 105 Dezibel, SPL mit Doppelklick-Stimulus. Beginnen Sie mit einem Bandpass-gefilterten Rauschen.

Hintergrund von 50 Dezibel, SPL. Auch hier gilt: Wenn Sie einen nicht-randomisierten Ansatz verwenden, lassen Sie zwischen den verschiedenen Stimulus-Sets fünf Minuten Erholung einplanen. Nachdem Sie alle ungültigen Versuche aus dem Datensatz entfernt haben, führen Sie die folgenden Berechnungen für jeden verbleibenden Versuch durch.

Zunächst über die ersten 50 Millisekunden. Messen Sie nach dem Schreckreiz die Antwortamplitude und die Reaktionslatenz. Zweitens: Normalisieren Sie alle Daten in ein Referenzdataset.

Der Referenzdatensatz ist die Antwortamplitude auf den reinen Tonerschreckreiz. Ohne Vorreiz wird die Testfrequenz entweder durch den reinen Ton oder die Mittenfrequenz des bandpassgefilterten Rauschens bestimmt. Berechnen Sie die mittlere Antwortvariablen jeder Referenz. Normalisieren Sie dann jede Antwortamplitude, indem Sie sie durch ihre Referenz dividieren.

Berechnen Sie nun unter Verwendung des Mittelwerts der normierten Bedingung ohne Lücke den PPI jeder getesteten Bedingung. An dieser Stelle ist es möglich, die PPI-Veränderung nach dem Trauma für jede getestete Häufigkeit in Prozent zu berechnen. Ebenso ist es möglich, den PPI vor und nach dem Trauma direkt zu vergleichen.

Mit dem beschriebenen Paradigma lassen sich Schreckreaktionen einfach generieren und analysieren. Die Mehrzahl der Studien ist gültig. Ungültige Testversionen sind leicht zu erkennen.

Sie sind durch rote Quadrate gekennzeichnet und werden in der Analyse nicht berücksichtigt. Eine typische Verhaltensschwellenänderung, die vor und nach einem akustischen Trauma bei zwei Kilohertz erworben wurde, zeigt einen deutlichen Hörverlust bei zwei Kilohertz. Nach der Induktion eines Hörtraumas wurden die normierten Reaktionsamplituden für Stimulationen, eine Oktave unterhalb und eine Oktave oberhalb des Traumas, unterhalb der Traumafrequenz untersucht.

Es wurde keine Veränderung des Reaktionsmusters oberhalb der Traumafrequenz gefunden. Der Effekt der Prä-Stimulus-Lücke verschwand, was auf eine Fehlwahrnehmung bei dieser Frequenz hindeutet. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie die Verhaltensdaten für die Hörschwelle erhalten und verarbeiten und die Wahrnehmungsbewertung bei Nagetieren mit einem kostengünstigen Start-Setup durchführen müssen.