Determinazione del comportamento della discriminazione Coppia stimolo acustico stimoli uditivi e elettrica utilizzando un condizionamento classico e alla frequenza cardiaca approccio

L'obiettivo generale di questa procedura è identificare le regioni per la stimolazione del nucleo cocleare e i modelli di stimolazione neurale, che producono sensazioni di frequenza distinguibili dall'animale. In primo luogo, un dispositivo di monitoraggio della frequenza cardiaca impiantato per consentire la misurazione delle risposte fisiologiche dell'animale. Successivamente, un elettrodo neurale attraverso il quale la stimolazione può essere erogata al sistema uditivo viene impiantato nel nucleo cocleare.

Quindi l'animale è condizionato a rilevare le differenze di frequenza nei toni presentati e produrre una risposta fisiologica. Infine, l'animale viene testato per il rilevamento di diverse posizioni e modelli di neurostimolazione del sistema uditivo. In definitiva, è possibile ottenere risultati che mostrano quali aree del nucleo cocleare sono più adatte alla stimolazione per protesi uditive e modelli di stimolazione.

Più adatto per l'uso in tali dispositivi attraverso l'identificazione di posizioni e modelli di stimolazione che producono costantemente sensazioni di frequenza distinte. Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti, come la stimolazione neurale e la registrazione in una preparazione acuta, è che è possibile identificare i bersagli e le tecniche di stimolazione che sono effettivamente distinti e rilevati dall'animale. Le implicazioni di questa tecnica si estendono alla terapia per il trattamento della sordità in cui gli impianti cocleari non possono essere utilizzati a causa di una compromissione della cocleare o di un danno al nervo uditivo.

Questa tecnica aiuterà a determinare le strategie di stimolazione che meglio imitano la normale elaborazione acustica. Da tre a cinque giorni dopo l'impianto del dispositivo di telemetria per elettrocardiogramma, iniziare l'impianto di elettrodi cerebrali somministrando prima analgesia e anestetico. Una volta confermata l'anestesia, radere la testa dell'animale e strofinare con l'alcol scrub Betadine, quindi con Betadine.

Posizionare l'animale su un piatto omeotematico. Sollevare e posizionare l'animale tra le barre auricolari e far scorrere la prima barra auricolare nell'atu acustico esterno. Bloccare la prima barra auricolare in posizione.

Quindi far scorrere la seconda barra auricolare in posizione utilizzando una pinza per denti di ratto. Aprire la mascella dell'animale e agganciare gli incisivi superiori al portadente. Una volta in posizione, far scorrere il cono sul naso per iniziare l'erogazione di fluoro, che continuerà per tutta la durata dell'intervento.

Dopo aver esposto l'osso parietale, strofinare la superficie con una soluzione di perossido al 20%. Su una garza, praticare un foro di circa due millimetri quadrati nella massima estensione laterale dell'osso interparietale. Sciacquare il foro con soluzione fisiologica sterile per rimuovere eventuali ossa, polvere o frammenti ossei che potrebbero danneggiare l'elettrodo lavorando al microscopio, praticare un piccolo foro nell'osso parietale sinistro e nell'osso interparietale destro.

Quindi, avvitare una vite di acciaio chirurgico in ciascun foro, lasciando circa 0,5 millimetri tra la testa di ciascuna vite e il cranio. Fissare l'altoparlante di accoppiamento alla barra auricolare cava sinistra. Portare il manipolatore di elettrodi in posizione sopra l'apertura con un angolo rostrale Cato di 10 gradi.

Quindi, utilizzando la punta di un ago, praticare un'incisione nella dura madre sul piano sagittale. Inserire manualmente l'elettrodo a circa due millimetri nella superficie del cervello. Collegare le viti alla massa e i punti dell'elettrodo di riferimento dello stadio di testa ad alta impedenza.

Assicurarsi che l'amplificatore sia acceso. Quindi sigillare la camera di registrazione, iniziare l'erogazione ciclica del rumore filtrato passa-banda a bassa, media e alta frequenza con la velocità di erogazione massima di un burst ogni 200 millisecondi. Monitora l'attività neurale in ogni canale per rilevare le risposte al rumore. Presentazione.

Continuare l'inserimento dell'elettrodo fino a quando la distanza totale inserita non si avvicina a otto millimetri o fino a quando non si osservano risposte alle presentazioni di rumore. Se il nucleo cocleare è stato raggiunto, i siti sulla punta dell'elettrodo dovrebbero mostrare risposte principalmente a stimoli ad alta frequenza. Continuare a inserire l'elettrodo fino a quando la punta non viene rilevata.

Le risposte a stimoli a bassa frequenza o all'attività guidata dall'udito cessano di verificarsi. Se l'attività cessa, l'elettrodo potrebbe essere passato interamente attraverso il nucleo cocleare e potrebbe essere necessario rivedere il posizionamento dell'elettrodo. Costruisci una mappa di risposta dell'ampiezza di frequenza dei neuroni nei siti degli elettrodi presentando toni puri in passi di frequenza attraverso la gamma di frequenza desiderata ad ampiezze da uno a 70 decibel con 10 ripetizioni di ogni stimolo.

Per proteggere il tessuto cerebrale e l'elettrodo, applicare un sottile strato di elastomero di silicio leggermente sopra i gambi degli elettrodi esposti, in modo che l'elastomero scorra lungo i gambi e ricopra sia i gambi che la superficie esposta del cervello. Per fissare l'elettrodo in posizione, applicare del cemento dentale, collegare il filo di terra dell'elettrodo alle viti e applicare ulteriore cemento dentale per una maggiore resistenza. Una volta che il cemento si è indurito, sutura l'incisione attorno all'elettrodo, quindi posiziona la gabbia domestica su un termoforo per 24 ore per consentire all'animale di riprendersi.

Dopo aver attivato il dispositivo di telemetria, posizionare l'animale nella camera di prova e lasciarlo acclimatare per cinque minuti prima di iniziare il condizionamento. Per eseguire la procedura di condizionamento, erogare ripetutamente un membro selezionato casualmente della coppia di stimoli acustici in raffiche di 250 millisecondi separate da 250 millisecondi di silenzio per 80-170 secondi. Ogni presentazione di stimolazione deve avere un tempo di salita e discesa di 10 millisecondi.

Per evitare che un clic venga percepito, inizia ad alternare. Il secondo membro dello stimolo acustico si accoppia con il primo che presenta ogni tono per 250 millisecondi, seguito da un silenzio di 250 millisecondi. Dopo 9,5 secondi del periodo di dieci secondi di presentazione del tono alternato, somministrare una scossa del piede di 0,5 millisecondi, quindi interrompere le presentazioni del tono per 30 secondi per consentire alla frequenza cardiaca di stabilizzarsi.

Continuare questo processo fino al completamento di 48 cicli della procedura. Per garantire un numero sufficiente di ripetizioni di ciascuna coppia di toni per l'analisi, assicurarsi che ogni coppia di toni sia presentata almeno quattro volte. Dopo aver collegato il cavo di stimolazione neurale e attivato il dispositivo di telemetria in anestesia con isoflurano, lasciare che l'animale si riprenda e si acclimati alla camera di prova per 10 minuti prima del test.

Al fine di mantenere il condizionamento del giorno precedente, erogare una coppia di stimoli acustici alternati come descritto in precedenza, seguita da una scossa del piede di 0,5 millisecondi. Dopo aver permesso alla frequenza cardiaca di stabilizzarsi, eroga ripetutamente un membro selezionato casualmente di una coppia di stimoli elettrici in raffiche di 250 millisecondi, separate da 250 millisecondi di silenzio per 80-170 secondi. Quindi inizia ad alternare il secondo membro della coppia di stimolo elettrico con il primo che presenta ogni tono per 250 millisecondi, seguito da un silenzio di 250 millisecondi per 10 secondi in totale.

Ripetere il ciclo con la successiva coppia di stimolazione elettrica selezionata casualmente fino a quando non sono state erogate almeno 20 prove di ciascuna coppia a intervalli casuali. Inserire una coppia di stimoli acustici per mantenere il condizionamento. Al termine del test, disattivare il dispositivo di telemetria, staccare il cavo di stimolazione e riportare l'animale a casa.

Qui è mostrata la risposta elettrofisiologica di un elettrodo posizionato correttamente. Ogni istogramma presenta i dati per una frequenza in un sito di elettrodi e ogni colonna rappresenta un periodo di tempo di 25 millisecondi su entrambi i gambi dell'array di elettrodi. Le risposte vengono rilevate in ogni singolo sito dell'elettrodo solo in risposta a una banda di frequenze piuttosto ristretta, ma queste bande strette sono distribuite su un'ampia gamma di frequenze.

Tale distribuzione è ottimale in quanto molte regioni distinte del cervello associate alla frequenza possono essere stimolate in modo indipendente. Idealmente, il posizionamento degli elettrodi dovrebbe portare a risposte neurali allo stimolo acustico rilevate su diversi canali con un'ampiezza del suono di soli 10 decibel, come appare in questa risposta elettrofisiologica al canale 10. Qui viene mostrata la risposta elettrofisiologica attraverso un elettrodo mal posizionato che l'attività si verifica alle estremità di ciascun gambo dell'array di elettrodi, ma c'è poca variazione nella frequenza dello stimolo acustico che suscita attività in ciascun sito dell'elettrodo.

Tale impianto non consente la stimolazione di un livello di frequenza distinto per i test di discriminazione. Qui, i singoli tracciati e i dati proporzionali alla frequenza cardiaca media vengono mostrati da otto secondi prima a otto secondi dopo l'inizio della presentazione dello stimolo elettrico alternato. Questi dati sono stati raccolti durante la settima sessione di test e includevano 12 presentazioni di stimoli elettrici.

Una diminuzione significativa della frequenza cardiaca si verifica rapidamente dopo l'introduzione del secondo stimolo neurale, seguita da un aumento significativo della frequenza cardiaca, suggerendo che l'animale ha rilevato la differenza tra il primo e il secondo stimolo. Il grado di errore e la varianza della risposta sono mostrati nel grafico della media proporzionale più l'errore standard e il significato del calo e dell'aumento dopo la presentazione del secondo stimolo possono essere verificati utilizzando intervalli di confidenza del 95% Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare che qualsiasi stimolo esterno che l'animale può rilevare può portare a cambiamenti nella frequenza cardiaca aumentando la variabilità nei risultati che i test e il condizionamento devono essere eseguiti in un ambiente coerente e ben isolato per ridurre al minimo questi effetti Dopo il suo sviluppo. Questa tecnica apre la strada ai ricercatori nel campo della bionica per esplorare modi migliori per stimolare elettricamente il cervello in una varietà di sistemi sensoriali per fornire risposte rilevanti dal punto di vista comportamentale.