Détermination du comportement de la discrimination de la paire de stimuli acoustiques des stimuli auditifs et électrique en utilisant un conditionnement classique et de fréquence cardiaque approche

L’objectif global de cette procédure est d’identifier les régions de stimulation du noyau cochléaire et les modèles de stimulation neuronale, qui produisent des sensations de fréquence distinctes par l’animal. Tout d’abord, un dispositif de surveillance de la fréquence cardiaque implanté pour permettre de mesurer les réponses physiologiques de l’animal. Ensuite, une électrode neurale à travers laquelle la stimulation peut être délivrée au système auditif est implantée dans le noyau cochléaire.

Ensuite, l’animal est conditionné à détecter les différences de fréquence dans les tons présentés et à produire une réponse physiologique. Enfin, l’animal est testé pour la détection de différents emplacements et modèles de neurostimulation du système auditif. En fin de compte, on peut obtenir des résultats qui montrent quelles zones du noyau cochléaire sont les mieux adaptées à la stimulation pour les prothèses auditives et les modèles de stimulation.

Mieux adapté à une utilisation dans de tels appareils en identifiant les emplacements et les modèles de stimulation qui produisent constamment des sensations de fréquence distinctes. Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes, telles que la stimulation neuronale et l’enregistrement dans une préparation aiguë, est qu’il est possible d’identifier des cibles et des techniques de stimulation qui sont réellement distinguées et détectées par l’animal. Les implications de cette technique s’étendent à la thérapie pour le traitement de la surdité dans laquelle les implants cochléaires ne peuvent pas être utilisés en raison d’une cochlée compromise ou d’une lésion du nerf auditif.

Cette technique aidera à déterminer les stratégies de stimulation qui imitent le mieux le traitement acoustique normal. Trois à cinq jours après l’implantation de l’appareil de télémétrie de l’électrocardiogramme, commencez l’implantation des électrodes cérébrales en administrant d’abord un analgésique et un anesthésique. Une fois l’anesthésie confirmée, rasez la tête de l’animal et essuyez-le avec de l’alcool de gommage à la bétadine, puis de la bétadine.

Placez l’animal sur une assiette à thème homéologique. Soulevez et positionnez l’animal entre les barres d’oreille et faites glisser la première barre d’oreille dans l’oreille acoustique externe. Verrouillez la première barre d’oreille en place.

Faites ensuite glisser la deuxième barre d’oreille en position à l’aide d’une pince à dents de rat. Ouvrez la mâchoire de l’animal et accrochez les incisives supérieures sur le porte-dents. Une fois en position, faites glisser le cône nasal sur le nez pour commencer l’administration de fluor, qui se poursuivra pendant toute la durée de la chirurgie.

Après avoir exposé l’os pariétal, frottez la surface à l’aide d’une solution de peroxyde à 20 %. Sur un tampon de gaze, percez un trou d’environ deux millimètres carrés dans l’étendue latérale la plus latérale de l’os interpariétal. Rincez le trou à l’aide d’une solution saline stérile pour enlever tout os, poussière ou fragment d’os qui pourrait endommager l’électrode en travaillant au microscope, percez un petit trou dans l’os pariétal gauche et l’os interpariétal droit.

Ensuite, vissez une vis en acier chirurgical dans chaque trou, en laissant environ 0,5 millimètre entre la tête de chaque vis et le crâne. Fixez le haut-parleur de couplage à la barre d’oreille creuse gauche. Mettez le manipulateur d’électrodes en place au-dessus de l’ouverture avec un angle Cato rostral de 10 degrés.

Ensuite, à l’aide de la pointe d’une aiguille, faites une incision dans la dure-mère sur le plan sagittal. Insérez l’électrode manuellement à environ deux millimètres dans la surface du cerveau. Connectez les vis à la terre et aux points d’électrode de référence de l’étage de tête à haute impédance.

Assurez-vous que l’amplificateur est allumé. Ensuite, scellez la chambre d’enregistrement, commencez la distribution cyclique de bruit filtré passe-bande basse, moyenne et haute fréquence avec le taux de livraison maximal d’une rafale toutes les 200 millisecondes. Surveillez l’activité neuronale au niveau de chaque canal pour détecter les réponses au bruit. Présentation.

Continuez l’insertion de l’électrode jusqu’à ce que la distance totale insérée approche les huit millimètres ou jusqu’à ce que des réponses soient observées aux présentations de bruit. Si le noyau cochléaire a été atteint, les sites situés à l’extrémité de l’électrode devraient montrer des réponses principalement à des stimuli à haute fréquence. Continuez à insérer l’électrode jusqu’à ce que l’embout soit détecté.

Les réponses aux stimuli de basse fréquence ou à l’activité auditive cessent de se produire. Si l’activité cesse, l’électrode peut avoir traversé entièrement le noyau cochléaire et il peut être nécessaire de réviser le placement de l’électrode. Construisez une carte de réponse en amplitude fréquentielle des neurones aux sites d’électrodes en présentant les sons purs par paliers de fréquence sur la gamme de fréquences souhaitée à des amplitudes de un à 70 décibels avec 10 répétitions de chaque stimulus.

Pour protéger le tissu cérébral et l’électrode, appliquez une fine couche d’élastomère de silicium légèrement au-dessus des tiges d’électrode exposées, de sorte que l’élastomère s’écoule le long des tiges et recouvre à la fois les tiges et la surface exposée du cerveau. Pour fixer l’électrode en place, appliquez du ciment dentaire, connectez le fil de terre de l’électrode aux vis et appliquez d’autres ciments dentaires pour une plus grande résistance. Une fois que le ciment a durci, suturez l’incision autour de l’électrode, puis placez la cage domestique sur un coussin chauffant pendant 24 heures pour permettre à l’animal de récupérer.

Après avoir activé le dispositif de télémétrie, placez l’animal dans la chambre d’essai et laissez-le s’acclimater pendant cinq minutes avant de commencer le conditionnement. Pour effectuer la procédure de conditionnement, administrez de manière répétée un membre sélectionné au hasard de la paire de stimuli acoustiques en rafales de 250 millisecondes séparées par 250 millisecondes de silence pendant 80 à 170 secondes. Chaque présentation de stimulation doit avoir un temps de montée et de descente de 10 millisecondes.

Pour éviter qu’un clic ne soit perçu, commencez à alterner. Le deuxième membre du stimulus acoustique s’apparie avec le premier présentant chaque tonalité pendant 250 millisecondes, suivi d’un silence de 250 millisecondes. Après 9,5 secondes de la période de dix secondes de présentation des tons alternés, administrez un choc de pied de 0,5 milliseconde, puis cessez les présentations de tons pendant 30 secondes pour permettre à la fréquence cardiaque de se stabiliser.

Continuez ce processus jusqu’à ce que 48 cycles de la procédure aient été terminés. Pour garantir un nombre suffisant de répétitions de chaque paire de tons pour l’analyse, assurez-vous que chaque paire de tons est présentée au moins quatre fois. Après avoir fixé le câble de stimulation neuronale et activé le dispositif de télémétrie sous anesthésie à l’isoflurane, laissez l’animal récupérer et s’acclimater à la chambre d’essai pendant 10 minutes avant le test.

Afin de maintenir le conditionnement de la veille, délivrez une paire de stimuli acoustiques alternés comme décrit précédemment, suivie d’un choc du pied de 0,5 milliseconde. Après avoir laissé la fréquence cardiaque se stabiliser, délivrez à plusieurs reprises un membre sélectionné au hasard d’une paire de stimuli électriques en rafales de 250 millisecondes, séparées par 250 millisecondes de silence pendant 80 à 170 secondes. Ensuite, commencez à alterner le deuxième membre de la paire de stimulus électriques, le premier présentant chaque tonalité pendant 250 millisecondes, suivi d’un silence de 250 millisecondes pendant 10 secondes au total.

Répétez le cycle avec la prochaine paire de stimulation électrique sélectionnée au hasard jusqu’à ce qu’au moins 20 essais de chaque paire aient été effectués à des intervalles aléatoires. Insérez une paire de stimulus acoustiques pour maintenir le conditionnement. Une fois le test terminé, désactivez l’appareil de télémétrie, détachez le câble de stimulation et renvoyez l’animal à sa maison.

La réponse électrophysiologique d’une électrode correctement placée est illustrée ici. Chaque histogramme présente des données pour une fréquence à un site d’électrodes, et chaque colonne représente une période de temps de 25 millisecondes sur les deux tiges du réseau d’électrodes. Les réponses ne sont détectées à chaque site d’électrode individuel qu’en réponse à une bande de fréquences assez étroite, mais ces bandes étroites sont distribuées sur une large gamme de fréquences.

Une telle distribution est optimale car de nombreuses régions distinctes du cerveau associées à des fréquences peuvent être stimulées indépendamment. Idéalement, le placement des électrodes devrait conduire à ce que les réponses neuronales aux stimuli acoustiques soient détectées sur plusieurs canaux avec une amplitude sonore aussi faible que 10 décibels, comme cela apparaît dans cette réponse électrophysiologique au canal 10. La réponse électrophysiologique d’une électrode mal placée se produit aux extrémités de chaque tige du réseau d’électrodes, mais il y a peu de variation dans la fréquence du stimulus acoustique qui déclenche une activité à chaque site d’électrode.

Une telle implantation ne permet pas de stimuler une couche de fréquence distincte pour les tests de discrimination. Ici, les traces individuelles et les données proportionnelles de fréquence cardiaque moyenne sont montrées à partir de huit secondes avant et huit secondes après le début de la présentation d’un stimulus électrique alternatif. Ces données ont été recueillies lors de la septième séance de test et comprenaient 12 présentations de stimulus électriques.

Une diminution significative de la fréquence cardiaque se produit rapidement après l’introduction du deuxième stimulus neuronal, suivie d’une augmentation significative de la fréquence cardiaque, ce qui suggère que l’animal a détecté la différence entre le premier et le deuxième stimulus. Le degré d’erreur et la variance de la réponse sont indiqués dans le graphique de la moyenne proportionnelle plus l’erreur-type, et la signification de la baisse et de l’augmentation après la présentation du deuxième stimulus peut être vérifiée à l’aide d’intervalles de confiance à 95 %. Lors de cette procédure, il est important de se rappeler que tout stimulus extérieur que l’animal peut détecter peut entraîner des changements dans la fréquence cardiaque, ce qui augmente la variabilité des résultats. un environnement cohérent et bien isolé pour minimiser ces effets Après son développement. Cette technique ouvre la voie aux chercheurs dans le domaine de la bionique pour explorer de meilleures façons de stimuler électriquement le cerveau dans une variété de systèmes sensoriels afin de fournir des réponses comportementales pertinentes.