שילוב הסעות-Box הדרכה עם אלקטרו Cortex הקלטה וגירוי ככלי לחקר תפיסה ולמידה

המטרה הכוללת של הניסוי הבא היא להעריך ולתפעל את פעולת המסה העצבית והנוירודינמיקה במהלך הלמידה. זה מושג על ידי השתלת מערכי אלקטרודות מרובות המאפשרים גירוי בו זמנית ספציפי לאתר ורישום של פעילות עצבית בקליפת המוח השמיעתית. כצעד שני מושתל, בעלי חיים מאומנים בקופסת מעבורת דו-תאית בפרדיגמת go no-go תוך רישום הפעילות העצבית המתמשכת בקליפת המוח השמיעתית ושימוש במיקרו גירוי תוך קליפת המוח להתנייה.

לאחר מכן, ניתוח התנהגות הלמידה ודפוסי הפעילות המרחבית-זמנית הקשורים ללמידה מבוצעים על בסיס ניסוי אחר ניסוי במצב לא מקוון. התוצאות מראות כיצד ניתן להשתמש במיקרו גירוי קליפת המוח הספציפי לאתר כדי לעורר דפוסי פעילות מרחביים-זמניים המאפשרים לאפיין מצבים קוגניטיביים סובייקטיביים פנימיים. לפיכך, שיטה זו מבססת קשרים בין דפוסי פעילות מעגלים בקליפת המוח לבין מצבי התנהגות נצפים של למידה ותפיסה.

הטכניקות המתוארות כאן מדגימות כי לא רק שניתן לקשר דפוסי פעילות קליפת המוח הבודדים למצבים התנהגותיים וקוגניטיביים מוגדרים, אלא שניתן גם לעורר באמצעות סימולציה חשמלית תפיסות מוגדרות שניתן לקשר להתנהגויות שונות. הרחבת ממצאים אלה היא לקראת פיתוח תחליף נוירו-תותב לתפקוד חושי אבוד. ניתן ליישם שיטה זו גם על מיני מכרסמים אחרים כמו חולדות ועכברים.

בדרך כלל, אנשים חדשים בשיטה זו יתקשו מכיוון שנדרשים ניסיון וסטנדרטים מפותחים בטיפול ואילוף בעלי חיים כדי להשיג תוצאות טובות מניסויי למידה אלה. ראשית, מכינים מערכי אלקטרודות רב-ערוציים מעוררים ולאחר מכן מושתלים בניתוח בקליפת השמיעה. על פי ההוראות בחלק הכתוב של הפרוטוקול, שאר ההליך מתחיל רק לאחר שבעלי החיים החלימו לחלוטין מהניתוח.

מערכי משטח אפידורליים עשויים מחוטי נירוסטה המסודרים במטריצה של שלוש על שש עם מרחק בין אלקטרודות של כ-600 מיקרון. חבר את ראש ה-tagampliifier לכבל ההקלטה. השתמש ברתמה של כבלים גמישים דקים עטופים ברשת מתכת כדי להגן על החיבור מפני נזק על ידי נשיכת בעלי חיים.

השתמש במגבר מקדים בתיבה המוגנת כדי להגדיל את יחס האות לרעש ומעבר הפס. סנן את האות בטווח התדרים הרצוי להקלטות פוטנציאל שדה מקומי. דגימת נתונים בתדר דגימה של יותר מקילו-הרץ אחד עם מסנן של 2 עד 300 הרץ להקלטות פוטנציאליות לפעולה, השתמש בתדר דגימה של לפחות 40 קילו-הרץ ובמסנן של 300 עד 4,000 הרץ.

כדי להתחיל את המבחן ההתנהגותי, השתמש בקופסת הסעות בתא מוגן אקוסטית וחשמלית. הקופסה מכילה שני תאים המופרדים על ידי מכשול. השתמש בגבהי משוכות המתאימים למינים ספציפיים מכיוון שגובה המשוכה משפיע על ההטיה ההתנהגותית של התגובה.

לאחר חיבור החיה לבדיקה לכבל ההקלטה והגירוי, הניחו בעדינות את החיה בתא האילוף ואפשרו לה להתרגל במשך שלוש דקות לפני תחילת האימון, רשמו את כל השינויים בתאים בשלב ההתרגלות. בדוק היטב את איכות ההקלטה לפני תחילת האימון. החל מסנן טרנספורמציה פורייה מהיר מקוון על האות כדי לקבוע את המשרעת של רעש 50 הרץ.

לבסוף, בדוק שוב את כל החיבורים בין מחבר הראש, המתאמים, שלבי הראש, רתמת הכבלים והמגברים. השתמש בממריץ רב-ערוצי כדי לספק מיקרו גירוי תוך קליפת המוח לאלקטרודות הגירוי לגירוי מותנה. העבירו את הגירוי המותנה ולאחר מכן העבירו את הגירוי הבלתי מותנה של הלם כף הרגל דרך רצפת הרשת, וודאו שעוצמת ההלם המועבר היא מרתיעה, אך לא כואבת.

כפי שניתן לראות כאן. הציגו ניסויים ריקים ללא גירוי בלתי מותנה וגירוי מצב המפוזרים בין הניסויים על מנת לתקן באמצעות התנהגות מעודנת. סווג שינוי תא לאחר הופעת הגירוי המותנה בחלון זמן קריטי של ארבע שניות כתגובת פגיעה.

אם תגובה מותנית אינה מתרחשת בתגובה לגירוי המותנה בחלון הזמן הקריטי, יש לספק מיד שוק חשמלי קל בכף הרגל למשך שש עד 10 שניות. מכיוון שגירוי לא מותנה מסווג זאת כהחמצה לניסויים שליליים בגירוי מותנה, שינוי תא בחלון הזמן הקריטי מסווג כתגובת אזעקת שווא. הפעל את הגירוי הלא מותנה עד 10 שניות מיד לאחר תגובה מותנית בלתי הולמת זו.

אין להפעיל את הגירוי הבלתי מותנה של הלם כף הרגל לאחר ניסויים שליליים בגירוי מותנה כאשר החיה נשארת בתא במהלך חלון הזמן הקריטי. סווג זאת כדחייה נכונה לאחר כל הניסוי הוא שליטה מלאה על המיקום היציב של מערך אלקטרודות הגירוי, מתן הרדמה כירורגית ולאחר מכן הפעלת זרם קתרטי חד קוטבי המועבר דרך כל תעלות הגירוי כדי להשיג מרבצי ברזל ברקמה במצב ההשתלה. קבע בזהירות את חביון הבריחה באינטרנט צעד חוזק הלם כף הרגל מוגבר אם חביון הבריחה ארוך משתי שניות.

לאחר 20 הניסויים הראשונים לניתוח נתוני האימון, חשב את שיעורי התגובה המותנית עבור גירוי מותנה חיובי וניסויים שליליים של גירוי מותנה כפי שמוצג בתרשים המסך שיעורי תגובה מותנים כפונקציה של סשן או בלוק ניסוי להערכת התקדמות האימון ודינמיקת הלמידה. לבסוף בצע ניתוח ראשוני עמוק על פי ההוראות בחלק הכתוב של הפרוטוקול. מדד רגישות עם ראשוני עמוק של יותר מאחד יכול לשמש כקריטריון הסף לתגובה להבחנה מוצלחת חביון במהלך גירויים מצבים ניסויים חיוביים משורטטים כאן עבור ניסויים בודדים לאורך כל מפגשי האימון, כל התגובות עם חביון מתחת לשניות תואמות לתגובות פגיעה מוצלחות.

היסטוגרמות של חביון תגובה הן דו-מודאליות המתאימות לתגובות HIIT בפחות משש שניות ותגובות בריחה בשש עד שמונה שניות. זוהי דוגמה טיפוסית לפוטנציאל מעורר חשמלית או EEP מבעל חיים בודד בממוצע על פני ניסויים חיוביים לגירוי מצב בפגישה אחת של אימון, ה-EEP מוצג לפני הסרת חפצי גירוי דופק בודד בשחור, ולאחר הסרת חפצים באדום. ניתן לראות את השיא השלילי הבולט המוקדם המכונה N שתיים אפס בהשהיה של 20 אלפיות השנייה.

איור זה מציג ניתוח נוסף של ההתפלגות המרחבית של משרעת N 2 אפס בתגובה לגירוי מצב חיובי באלקטרודת הגירוי הרוסטרלי בפאנל העליון, ולגירוי מצב שלילי באלקטרודת הגירוי של הקודל. בפאנל התחתון, זה חושף את הרזולוציה המרחבית של מצבים מעוררים ברחבי קליפת המוח השמיעתית. בעת ניסיון הליך זה, חשוב לזכור כי הארקת רצפת הרשת היא קריטית להשגת רישום אלקטרופיזיולוגי באיכות גבוהה, כמו גם אספקה נכונה של גירוי חשמלי לאחר הליך זה.

שיטות אחרות כמו מניפולציות אופטוגנטיות ופרמקולוגיות יכולות להיכלל בפרוטוקול על מנת לחקור סוגי תאים ספציפיים ומערכות משדרים במעגלים קליפת המוח במהלך תפיסה ולמידה. טכניקה זו סוללת את הדרך לחוקרים בתחום ממתאם גרידא לתיאור סיבתי יותר של תפקיד הדינמיקה העצבית בתפקודי למידה וזיכרון.