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Halbautomatische Analyse der Spitzenamplitude und Latenz für auditive Hirnstammantwort-Wellenform...
Halbautomatische Analyse der Spitzenamplitude und Latenz für auditive Hirnstammantwort-Wellenform...
JoVE Journal
Neuroscience
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JoVE Journal Neuroscience
Semi-Automated Analysis of Peak Amplitude and Latency for Auditory Brainstem Response Waveforms Using R

Halbautomatische Analyse der Spitzenamplitude und Latenz für auditive Hirnstammantwort-Wellenformen mit R

Full Text
2,836 Views
06:01 min
December 9, 2022

DOI: 10.3791/64737-v

Daxiang Na1, Patricia M. White2

1Department of Biomedical Genetics,University of Rochester Medical Center, 2Department of Neuroscience, Ernst J. Del Monte Institute for Neuroscience,University of Rochester Medical Center

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This article describes a semi-automated method for measuring the amplitudes and latencies of the first five peaks and troughs in the auditory brainstem response (ABR) waveform. Using the open-source statistical package R, researchers can analyze ABR data more efficiently than manual methods, facilitating further study of pre-cognitive auditory processing.

Key Study Components

Area of Science

  • Auditory neuroscience
  • Electrophysiology
  • Data analysis

Background

  • Auditory brainstem responses are important for determining hearing thresholds.
  • The ABR waveform contains valuable information about brainstem activity.
  • Many researchers previously performed manual analysis of the ABR waveforms.
  • This study aims to simplify the analysis using R scripts.

Purpose of Study

  • To automate the measurement of amplitudes and latencies in ABR waveforms.
  • To enhance the ability to evaluate auditory processing in diagnostics.
  • To provide free and accessible analysis tools for researchers.

Methods Used

  • The platform used is R software within the RStudio framework.
  • The main biological model consists of auditory brainstem response data exported from recording software.
  • Researchers create a Test Folder for data organization and run specific R scripts for analysis.
  • Detailed command-line instructions guide users through loading and analyzing waveform data.
  • Statistical methods such as ANOVA and non-parametric tests assess data distributions.

Main Results

  • The automated analysis correlates strongly with manual results for ABR waveform characteristics.
  • Statistical tests validate the significance of identified peaks and troughs.
  • The study highlights the reliability of the automated method in quantifying brainstem activity.

Conclusions

  • This study demonstrates the efficacy of R scripts in automating ABR waveform analysis.
  • The routine analysis allows for greater understanding of auditory processing mechanisms.
  • The provided methods can be adapted for various EEG waveform quantifications as needed.

Frequently Asked Questions

What are the advantages of using R for ABR analysis?
R provides a free, powerful platform for automating complex data analyses, enhancing reproducibility and efficiency.
How is the auditory brainstem response data prepared for analysis?
Data is exported as ASCII files and organized into a structured folder system, allowing for easy access during analysis.
What types of outcomes can be obtained from this method?
The method yields quantitative measurements of peak amplitudes and latencies, providing insights into brainstem activity and auditory processing.
How can the R scripts be customized for different analyses?
Users can modify existing scripts to quantify various EEG waveforms by adjusting latency windows and analysis parameters.
What are some limitations to consider when using this method?
Users must ensure correct data formatting and follow the script instructions carefully to avoid errors in analysis.
Can this method be applied to other forms of neural response analyses?
Yes, while this article focuses on ABRs, the underlying principles and scripts can be adapted for other neural response waveforms.

Dieser Artikel beschreibt die halbautomatische Messung der Amplituden und Latenzen der ersten fünf Spitzen und Täler in der Wellenform der auditiven Hirnstammantwort. Eine zusätzliche Routine kompiliert und kommentiert die Daten in einer Tabelle für die Analyse des Experimentators. Diese freien Computerroutinen werden mit dem Open-Source-Statistikpaket R ausgeführt.

Auditorische Hirnstammreaktionen werden routinemäßig gesammelt, um Hörschwellen zu bestimmen. Die ABR-Wellenform enthält zusätzliche Informationen zur Hirnstammaktivität, aber bisher mussten viele Forscher diese manuell analysieren. R-Skripte arbeiten mit R-Software im RStudio-Framework zusammen, um die ABR-Wellenformanalyse halb zu automatisieren.

Sie sind kostenlos und einfach zu bedienen. Wir hoffen, dass die Routineanalyse der ABR-Wellenform es späteren Studien ermöglichen wird, die Relevanz dieser präkognitiven auditiven Verarbeitung für die Diagnose zu beurteilen. Exportieren Sie zunächst die auditive Hirnstammreaktion oder ABR-Aufzeichnung als ASCII-Datei.

Öffnen Sie für IHS das Computerprogramm, laden Sie die gewünschte Datei und zeigen Sie die gewünschten Wellenformen auf einer Seite an. Wählen Sie auf der Registerkarte Daten die Option Seite als ASCII speichern aus, um eine txt-Datei zu erhalten. Nachdem Sie die Datendatei entsprechend mit einer ID benannt haben, zeichnen Sie die ID und die Betreffinformationen in einer Metadatendatei mit dem Namen info auf.

csv, wobei sichergestellt wird, dass keine Informationen wie Genotyp, Geschlecht, Alter oder Behandlung in die ID aufgenommen werden.Wiederholen Sie die Schritte mit allen zu analysierenden Dateien als separate ID-Dateien und erhalten Sie die Metadaten. Laden Sie die Programme R und RStudio von den jeweiligen Websites herunter und installieren Sie sie. Installieren Sie dann die erforderlichen Bibliotheken tidyverse, Shiny, Plotly und Zoo mit den erforderlichen Befehlen im Befehlsfenster von RStudio.

Laden Sie als Nächstes die Skriptfindpeaks herunter. R und see_trace_click. r aus dem White Lab GitHub sowie die zugehörige Dateizeit.csv.

Erstellen Sie einen neuen Ordner mit dem Namen Testordner, um alle ASCII-Dateien (info) abzulegen. CSV und Zeit.csv. Erstellen Sie im Testordner einen Unterordner mit dem Namen ASCII-Ordner, und platzieren Sie die ASCII-Dateien.

Öffnen Sie die Findpeaks. r-Skript in RStudio, indem Sie mit der rechten Maustaste auf die Registerkarte für das Skript in der Symbolleiste klicken, um das festgelegte Arbeitsverzeichnis auszuwählen und auf Testordner festzulegen. Klicken Sie im Skriptfenster oben rechts in der Symbolleiste auf Quelle, um das Programm zu laden.

Verwenden Sie dann im Befehlsfenster die Befehle, um die Wellenformen im Einzel- und Stapelverarbeitungsmodus zu analysieren. Laden Sie die Wellenformdaten für die jeweilige Person mit dem Befehl. Als nächstes im geöffneten Fenster von see_trace_click.

r-Skript in RStudio, klicken Sie in der Kopfzeile auf die Schaltfläche App ausführen und warten Sie, bis ein neues interaktives Fenster angezeigt wird. Geben Sie im Feld oben links den Schallpegel für die Wellenform ein, die überarbeitet werden muss, und suchen Sie nach der im Fenster angezeigten Wellenform. Bewegen Sie den Cursor um die Wellenform, um die Latenz und Amplitude an einem beliebigen Punkt anzuzeigen.

Um die Latenz- und Amplitudendaten aufzuzeichnen, klicken Sie auf die richtige Spitze und kopieren Sie die Daten und fügen Sie sie in die CSV-Datei ein. Wiederholen Sie den Vorgang, um die Daten für den Trog nach einem sofortigen Peak aufzuzeichnen, und berechnen Sie die Amplitudenmessung, indem Sie die Trogamplitude von der Spitzenamplitude in der Tabellenzelle subtrahieren. Übertragen Sie die verifizierte.

CSV-Dateien in einen neuen Unterordner mit dem Namen Peak Data im Testordner, um die Daten anzufügen. Kombinieren Sie als Nächstes die Metadaten, indem Sie den Befehl ausführen. Um statistische Analysen der kompilierten Daten durchzuführen, verwenden Sie einen Normalitätstest wie den Shapiro-Wilk-Test, um die Verteilung der Daten durch Ausführen der Funktion zu bewerten.

Wenn der Shapiro-Wilk-Test nicht signifikant ist, bedeutet dies, dass der Datensatz eine Normalverteilung aufweist. Bewerten Sie daher die Daten mit einem parametrischen Test wie ANOVA, indem Sie die Funktion ausführen. Wenn der Shapiro-Wilk-Test kleiner als P gleich 0,05 ist, verwenden Sie den Kruskal-Wallis-Rangsummentest oder ein anderes geeignetes nichtparametrisches Maß.

Zeigen Sie abschließend die durchschnittlichen Wellenformen an, indem Sie den Befehl ausführen. In der Wellenformantwort von 75 Dezibel Klickreiz für eine junge F1-Maus wurden die Spitzen und Täler automatisch mit findpeaks.r identifiziert. Die Wellenformen zwischen 5 und 75 Dezibel erhalten aus den manuell identifizierten Peaks und Findpeaks.

r verglichen wurden. Die Mittelwerte werden als schwere Linien dargestellt, wobei der schattierte Bereich eine Standardabweichung darstellt und die Ergebnisse durch Suchspitzen erhalten werden. r korreliert stark mit den manuellen Ergebnissen.

Wenn Sie dieses Verfahren versuchen, denken Sie daran, das Arbeitsverzeichnis festzulegen, da dies sehr wichtig ist. Das R-Skript bezeichnet Spitzen und Täler basierend auf den Latenzfenstern für die mit der Uhrzeit implementierte Maus-ABR. csv-Datei.

Dies kann von Benutzern modifiziert werden, um andere EEG-Wellenformen zu quantifizieren.

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Neurowissenschaften Ausgabe 190

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