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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Nous avons utilisé des techniques standard de réponse auditive du tronc cérébral (ABR) et les avons appliquées à des poulets nouveau-nés, un modèle aviaire précoce pour la fonction auditive. Le protocole décrit en détail les techniques de préparation animale et d’acquisition ABR, avec des étapes qui pourraient se traduire par d’autres modèles aviaires ou rongeurs.
La réponse auditive du tronc cérébral (ABR) est un test inestimable en audiologie clinique, chez les animaux non humains et dans la recherche humaine. Malgré l’utilisation généralisée des APR dans la mesure de la synchronisation neuronale auditive et l’estimation de la sensibilité auditive dans d’autres systèmes de modèles de vertébrés, les méthodes d’enregistrement des APR chez le poulet n’ont pas été rapportées depuis près de quatre décennies. Les poulets fournissent un modèle de recherche animal robuste parce que leur système auditif est proche de la maturation fonctionnelle à la fin de l’embryon et au début de l’éclosion. Nous avons démontré des méthodes utilisées pour obtenir des enregistrements ABR à un ou deux canaux à l’aide de réseaux d’électrodes à aiguilles sous-dermiques chez les nouveau-nés de poulet. Quelle que soit la configuration d’enregistrement de l’électrode (c.-à-d. montage), les enregistrements ABR comprenaient 3 à 4 formes d’onde de crête positives dans les 6 premières ms d’un stimulus de clic supra-seuil. Les amplitudes de forme d’onde de crête à creux variaient de 2 à 11 μV à des niveaux de haute intensité, les pics positifs présentant des fonctions d’intensité de latence attendues (c.-à-d. augmentation de la latence en fonction de la diminution de l’intensité). La position normalisée des écouteurs était essentielle pour des enregistrements optimaux, car la peau lâche peut obstruer le conduit auditif et le mouvement des animaux peut déloger le transducteur de stimulus. Les amplitudes de crête étaient plus faibles et les latences étaient plus longues à mesure que la température corporelle des animaux diminuait, ce qui favorisait la nécessité de maintenir la température corporelle physiologique. Pour les jeunes nouveau-nés (<3 h après le jour 1 de l’éclosion), les seuils ont été relevés d’environ 5 db, latences maximales augmenté à 2 ms et amplitudes des pics au creux diminué μv par rapport aux nouveau-nés plus âgés. cela suggère un problème potentiel lié la conductivité (c.-à-d. du liquide dans cavité l’oreille moyenne) devrait être envisagé pour jeunes nouveau-nés. l’ensemble, méthodes abr décrites ici permettent enregistrement précis reproductible fonction auditive in vivo chez les nouveau-nés de poulet qui pourrait être appliqué à différents stades de développement. De tels résultats sont facilement comparés à des modèles humains et mammifères de perte auditive, de vieillissement ou d’autres manipulations auditives.
L’étude des réponses neuronales évoquées aux stimuli sonores remonte à plus d’un demi-siècle1. La réponse auditive du tronc cérébral (ABR) est un potentiel évoqué qui a été utilisé comme mesure de la fonction auditive chez les animaux non humains et les humains depuis des décennies. L’ABR humain présente cinq à sept pics de forme d’onde classiquement étiquetés par des chiffres romains (I-VII)2. Ces pics sont analysés en fonction de leur latence (temps d’occurrence en millisecondes) et de l’amplitude (taille du pic au creux en microvolts) des réponses neuronales. L’ABR joue un rôle déterminant dans l’évaluation de la fonction et de l’intégrité du nerf auditif ainsi que de la sensibilité du tronc cérébral et du seuil auditif. Les déficits du système auditif entraînent des latences et des amplitudes ABR absentes, réduites, prolongées ou anormales. Remarquablement, ces paramètres sont presque identiques chez les humains et les autres animaux, ce qui en fait un test objectif cohérent de la fonction auditive à travers les modèles de vertébrés3.
L’un de ces systèmes modèles est le poulet, et il est particulièrement utile pour diverses raisons. Les oiseaux peuvent être classés comme altriciels ou précoces4. Les oiseaux altriciels éclosent avec des sens encore en développement; par exemple, les chouettes effraies ne présentent pas un ABR constant avant quatre jours après l’éclosion5. Les animaux précoces comme le poulet éclosent avec des sens presque matures. Le début de l’audition se produit dans le développement embryonnaire, de sorte que quelques jours avant l’éclosion (jour embryonnaire 21), le système auditif est proche de la maturation fonctionnelle 6,7,8. Les oiseaux altriciels et la plupart des modèles de mammifères sont sensibles aux facteurs extrinsèques qui influencent le développement et nécessitent un élevage jusqu’à ce que l’audition soit mature. Les APR de poulet peuvent être effectués le même jour que l’éclosion, en renonçant au besoin d’alimentation ou d’un environnement enrichi.
Le poulet embryonnaire a été un modèle bien étudié pour la physiologie et le développement, en particulier dans le tronc cérébral auditif. Les structures spécifiques comprennent le noyau cochléaire du poulet, divisé en noyau magnocellularis (NM) et noyau angularis (NA), et le corrélat aviaire de l’olive supérieure médiale connue sous le nom de noyau laminaire (NL)6,7. L’ABR est idéal pour se concentrer sur la fonction auditive centrale avant le niveau du cerveau antérieur et du cortex. La traduction entre les mesures ABR in vivo et les études neuronales in vitro du développement8, de la physiologie9, de la tonotopie10 et de la génétique11,12 offre des possibilités de recherche idéales qui soutiennent les études de la fonction auditive globale.
Bien que l’ABR ait été largement étudié dans les modèles de mammifères, il y a eu moins d’attention pour les oiseaux. Les études antérieures de l’ABR aviaire comprennent des caractérisations de la perruche13, du pic14, de la mouette15, des oiseaux plongeurs16, du pinson zèbre17, des rapaces diurnes18, des canaris19, de trois espèces dehiboux 5,20,21,22 et de poulet23. Compte tenu des près de quatre décennies qui se sont écoulées depuis la dernière caractérisation approfondie du poulet ABR, de nombreux équipements et techniques précédemment utilisés ont changé. Les enseignements tirés d’études menées dans d’autres modèles aviaires peuvent aider à développer une méthodologie ABR moderne du poulet tout en servant de comparaison avec l’ABR du poulet. Cet article décrira la configuration expérimentale et la conception permettant l’enregistrement ABR chez les poulets nouveau-nés qui pourraient également être appliqués aux stades embryonnaires de développement et à d’autres modèles de petits rongeurs et d’oiseaux. De plus, étant donné le développement précoce du poulet, des manipulations du développement peuvent être effectuées sans élevage extensif. Les manipulations d’un embryon en développement peuvent être évaluées quelques heures seulement après l’éclosion de l’animal avec des capacités auditives presque matures.
Les expériences décrites ici ont été approuvées par les comités institutionnels de soins et d’utilisation des animaux (IACUC) de l’Université Northwestern et menées conformément au National Institutes of Health Guide for the Care and Use of Laboratory Animals.
1. Élevage de poulet
2. Préparation de médicaments
3. Injection de drogues et préparation des animaux
4. Placement des électrodes
5. Enregistrement ABR
6. Acquisition de données
7. Euthanasie et fin de l’expérience
Enregistrements ABR représentatifs pour les poussins nouveau-nés
Les résultats représentatifs et de population suivants proviennent d’enregistrements ABR effectués chez 43 animaux. En réponse à un stimulus de clic supra-seuil (75 dBSPL), trois pics positifs ont été systématiquement observés chez tous les nouveau-nés. Ces pics se sont produits dans les 6 ms suivant l’apparition du stimulus. Rarement, un quatrième pic a également été observé à ~6 ms. Alors que l’identification des pics ABR chez les oiseaux variait d’un animal à l’autre (voir la discussion), les pics ont été étiquetés et identifiés comme des vagues I à IV en chiffres romains. Une forme d’onde ABR représentative avec des pics marqués est illustrée à la figure 1A (trace supérieure). La figure 1B montre la fonction latence-intensité pour les ondes I et III étiquetées dans la trace représentative. La latence de crête de l’onde I a augmenté d’environ 0,3 ms pour chaque diminution de 20 dB de l’intensité du stimulus. En moyenne, les vagues I-III se sont produites à 1,50 ms (±0,02 ms), 3,00 ms (±0,06 ms) et 4,13 ms (±0,09 ms) à 75 dBSPL, respectivement (Figure 1C). Les vagues I et III se présentent toujours comme un pic singulier. Occasionnellement, pour la vague II, plusieurs petits pics ont été observés entre 2,5 et 3,2 ms. Chaque pic avait un creux correspondant, et l’amplitude de crête à creux de l’onde I - le plus grand de tous les pics - était en moyenne de 7 μV et approchait une amplitude maximale de 11 μV à 75 dB SPL.
En plus de la plus grande amplitude, l’onde I du poussin ABR présentait la moindre variabilité de la latence de crête chez les animaux. Par conséquent, ce pic a été utilisé pour estimer la sensibilité du seuil auditif. Les seuils ABR ont été définis comme l’intensité de stimulus la plus faible qui a provoqué un pic de forme d’onde identifiable et reproductible. Cela a été déterminé subjectivement par l’expérimentateur et recoupé par un deuxième expérimentateur pour l’accord de seuil. Les pics étaient mieux définis et plus faciles à identifier lors de l’utilisation de stimuli de clic, mais les sursauts de tonalité généraient également des pics définis et identifiables qui variaient en fonction de la fréquence du stimulus et de ses paramètres (Figure 1D, n = 4 poussins). Le seuil ABR évoqué par clic était inférieur au seuil évoqué par sursaut de tonalité, à l’exception de 1000 Hz. Les seuils variaient entre 10 et 30 dBSPL pour les stimuli de clic. Les APR évoqués par clic qui ne montraient pas de pics identifiables >30 dBSPL étaient souvent le résultat du délogement du spéculum du conduit auditif en raison du mouvement des animaux.
La diminution de la température corporelle augmente les latences ABR
La vitesse de l’activité neuronale - mesurée par l’occurrence maximale d’une amplitude de forme d’onde (c.-à-d. latence) - est connue pour diminuer à des températures corporelles plus basses36,37. Ce phénomène a été observé chez les APR de poulet nouveau-né en utilisant un stimulus de clic de 75 dBSPL. Une trace représentative est illustrée à la figure 2A. Lorsque la température corporelle a diminué à partir de 39 ° C, la latence des pics ABR s’est produite plus tard dans le temps, malgré le même niveau d’intensité du stimulus. La figure 2B montre la latence des ondes I et III en fonction de températures corporelles plus basses pour la trace représentative. Il y avait une forte corrélation (R2 = 0,89) entre la baisse de la température corporelle et l’apparition de la latence maximale de la vague I (figure 2C, n = 5 poussins). Ces résultats démontrent la nécessité de maintenir une température corporelle proche de la normale pendant les enregistrements ABR. Si la température corporelle proche de la normale n’est pas maintenue, les fonctions d’intensité de latence et les mesures d’amplitude de l’ABR sont très variables et souvent inexactes.
Différences de latence et d’amplitude chez les premiers nouveau-nés
La recherche a montré que l’activité neuronale liée au début de l’audition chez le poussin est proche de la maturation à la fin de l’âge embryonnaire8. Cependant, pour un sous-ensemble de nouveau-nés très précoces (<3 h après l’éclosion), nous avons observé un décalage de latence maximale des formes d’onde ABR (n = 4) en réponse à un stimulus de clic SPL de 75 dB ou les potentiels évoqués n’étaient pas identifiables (n = 2 poussins). Chez 2 jeunes nouveau-nés, aucun ABR de tonalité n’a pu être déclenché et les seuils de clic ont été élevés de 50 dBSPL. Cela pourrait être dû à un problème de conduction où il y a encore du liquide dans le conduit auditif / cavité de l’oreille moyenne de l’animal, ou à un composant neuronal sous-développé. Des études sur les mammifères ont rapporté des changements de seuil de 50 dB chez les nouveau-nés38,39. Les animaux représentatifs utilisés ici étaient âgés de >3 h, ce qui coïncidait également avec le temps nécessaire au séchage des plumes. La figure 3A montre les APR enregistrés chez les jeunes (P1, <3 h) et les nouveau-nés plus âgés (P2). Pour l’analyse, seuls 3 jeunes nouveau-nés ont présenté les trois pics ABR. Les latences de forme d’onde de crête ont été significativement prolongées et les amplitudes de forme d’onde ont été légèrement réduites par rapport aux nouveau-nés plus âgés (figure 3B-C, respectivement).
Placement de l’électrode de référence et enregistrements ABR à deux canaux
Dans la figure 4, le placement de l’électrode de référence a été modifié entre 2 emplacements différents, mais a tout de même donné lieu à des enregistrements ABR comparables. Une comparaison entre 75 traces de clic dBSPL chez le même animal avec les deux placements d’électrodes de référence a montré des différences minimes dans les amplitudes de forme d’onde de crête à creux et les latences de forme d’onde de crête (Figure 4A). Le placement des mastoïdes était méthodologiquement similaire aux expériences ABR sur les mammifères qui placent l’électrode de référence sur la mastoïde ou le pavillon. L’utilisation d’un placement du cou pour l’électrode de référence serait bénéfique si une manipulation ou une intervention chirurgicale était effectuée sur l’une ou l’autre oreille. Fait intéressant, l’amplitude du pic de la vague II pour le placement mastoïdien (trace rouge) s’est produite 1 ms après le pic de la vague II pour le placement du cou (trace noire). Ce décalage horaire reflète probablement le(s) site(s) de génération neuronale ABR par rapport au placement de l’électrode.
À l’aide d’une configuration à deux canaux, une électrode d’enregistrement active (placement du haut de la tête) et deux électrodes de référence (placements mastoïdiens) ont été utilisées pour obtenir des APR pour les oreilles gauche et droite (figure 4B). Les réponses entre les deux oreilles étaient similaires, avec des changements mineurs dans les amplitudes de crête probablement dus au positionnement des écouteurs. La latence de l’oreille gauche et de l’oreille droite étant équivalente, elle a soutenu le fonctionnement tout aussi sain des deux oreilles et des hémisphères du tronc cérébral chez le poulet nouveau-né. Le montage d’enregistrement à deux canaux pourrait également être utilisé pour les ARN binauraux, mais des considérations supplémentaires seraient nécessaires pour ces enregistrements.

Figure 1 : Enregistrements représentatifs de poussins nouveau-nés à des stimuli évoqués par des clics et des tonalités. (A) Enregistrements ABR représentatifs d’un poussin nouveau-né (P2) en fonction de différents niveaux d’intensité de stimulus. Trois à quatre pics positifs en microvolts (μV) peuvent être identifiés dans les 6 ms suivant le début du stimulus (temps = 0 ms). Les ondes ont été identifiées à l’aide de chiffres romains. Les amplitudes de crête à creux diminuent à des niveaux d’intensité de stimulus plus faibles. (B) Fonctions latence-intensité des ondes I et III pour la trace représentative indiquée au point (A). Seuls ces pics ont été analysés, car la vague II n’a généralement pas été observée à des intensités <45 dBSPL. (C) Latence des formes d’onde de crête ABR évoquées par clic (n = 43 poussins). Les barres d’erreur désignent l’erreur-type de la moyenne (SEM). (D) Moyenne des ABR (traces noires) évoquées par tonalité pour quatre poussins nouveau-nés à trois fréquences différentes. Traces rouges = erreur type des stimuli moyens (SEM) = 75 dBSPL. Dans cette figure et les suivantes, les barres d’erreur désignent le SEM, et l’oreille droite était l’oreille de stimulation. (exception pour la figure 4B où les deux oreilles ont été stimulées). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2: Effet de la température corporelle sur les enregistrements ABR. (A) Enregistrements ABR représentatifs d’un poussin nouveau-né (P2) en fonction de la température corporelle. Pour les températures corporelles plus basses, les latences de forme d’onde maximale ont augmenté tandis que les amplitudes de crête à creux sont restées relativement inchangées. (B) Fonction latence-température des ondes I et III pour les traces représentatives indiquées en (A). (C) Données démographiques montrant la relation entre la latence et les changements de température pour 5 poussins (p < 0,01, R2 = 0,89). Une tendance similaire a été observée pour les vagues II et III (données non présentées). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : Différences liées à l’âge sur les enregistrements ABR. (A) Enregistrements ABR représentatifs (chevauchement) d’un poussin nouveau-né représentatif à P2 (trace noire) et P1 (<3 h après l’éclosion, trace rouge). (B) Latences de forme d’onde maximale pour les ondes I, II et III en fonction de l’âge. Les latences des vagues I à III étaient significativement différentes d’un âge à l’autre (P < 0,05, n = 6 poussins). (C) Amplitudes de forme d’onde de crête à creux des ondes I, II et III en fonction de l’âge. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : Placement de l’électrode et enregistrements ABR à deux canaux : (A) Enregistrements ABR représentatifs (superposés) du même poussin nouveau-né (P2) avec l’électrode de référence placée dans le cou (trace noire) ou mastoïde (trace rouge). L’électrode active a été placée à la ligne médiane du crâne pour les deux montages d’enregistrement d’électrodes. La latence des ondes I et III, et l’amplitude des ondes I et III sont presque identiques dans les deux conditions. La latence de l’onde II est plus précoce et l’amplitude est plus grande pour l’électrode placée dans le tissu du cou. (B) Enregistrement à deux canaux tout en stimulant séquentiellement les oreilles droite et gauche. Enregistrements ABR représentatifs (superposés) du même poussin nouveau-né (P2) avec les électrodes de référence placées dans la mastoïde de l’oreille gauche (traces bleues) et de l’oreille droite (traces rouges) à trois niveaux d’intensité différents. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Tableau supplémentaire : Table d’étalonnage de l’éclosion de poulet. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce tableau.
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Nous avons utilisé des techniques standard de réponse auditive du tronc cérébral (ABR) et les avons appliquées à des poulets nouveau-nés, un modèle aviaire précoce pour la fonction auditive. Le protocole décrit en détail les techniques de préparation animale et d’acquisition ABR, avec des étapes qui pourraient se traduire par d’autres modèles aviaires ou rongeurs.
Ce travail est soutenu par le NIH/NIDCD R01 DC017167
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