고전 컨디셔닝 및 하트 속도 접근법을 사용 청각 음향과 전기 자극의 자극 페어 차별의 행동 결정

이 절차의 전반적인 목표는 달팽이관 핵의 자극 영역과 동물이 구별할 수 있는 주파수 감각을 생성하는 신경 자극 패턴을 식별하는 것입니다. 먼저, 동물의 생리적 반응을 측정할 수 있도록 이식된 심박수 모니터링 장치. 다음으로, 청각 기관에 자극이 전달될 수 있는 신경 전극이 달팽이관 핵에 이식됩니다.

그런 다음 동물은 제시된 음색의 주파수 차이를 감지하고 생리적 반응을 일으키도록 조건화됩니다. 마지막으로, 동물은 청각 시스템의 신경 자극의 다양한 위치와 패턴을 감지하기 위해 테스트됩니다. 궁극적으로, 달팽이관 핵의 어느 영역이 청각 보철물 및 자극 패턴에 대한 자극에 가장 적합한지를 보여주는 결과를 얻을 수 있습니다.

이러한 장치에 사용하기에 가장 적합한데, 이는 뚜렷한 주파수 감각을 일관되게 생성하는 자극의 위치와 패턴을 식별함으로써 가능합니다. 신경 자극 및 급성 제제에서의 기록과 같은 기존 방법에 비해 이 기술의 주요 장점은 동물이 실제로 구별하고 감지하는 자극 대상과 기술을 식별할 수 있다는 것입니다. 이 기술의 의미는 달팽이관 손상이나 청각 신경 손상으로 인해 인공와우를 사용할 수 없는 난청 치료를 위한 치료로 확장됩니다.

이 기술은 정상적인 음향 처리를 가장 잘 모방하는 자극 전략을 결정하는 데 도움이 됩니다. 심전도 원격 측정 장치 이식 후 3-5일 후에 먼저 진통제와 마취제를 투여하여 뇌 전극 이식을 시작합니다. 마취가 확인되면 동물의 머리를 면도하고 베타딘 스크럽 알코올로 닦은 다음 베타딘으로 닦습니다.

동물을 호메오 테마 접시에 놓습니다. 이어바 사이에 동물을 들어 올려 놓고 첫 번째 이어바를 외부 음향 안테나에 밀어 넣습니다. 첫 번째 이어바를 제자리에 잠급니다.

그런 다음 쥐 이빨 집게를 사용하여 두 번째 이어바를 제자리에 밀어 넣습니다. 동물의 턱을 열고 윗니를 치아 홀더에 걸십시오. 일단 제자리에 놓이면 콧방울을 코 위로 밀어 불소 전달을 시작하며, 이는 수술 기간 동안 계속됩니다.

두정골을 노출시킨 후 20% 과산화물 용액을 사용하여 표면을 문지릅니다. 거즈 패드에 두정골의 가장 측면에 약 2mm 정사각형의 구멍을 뚫습니다. 멸균 식염수를 사용하여 전극을 손상시킬 수 있는 뼈, 먼지 또는 뼈 조각을 제거하고 현미경으로 작동하고 왼쪽 두정골과 오른쪽 두정골에 작은 구멍을 뚫습니다.

그런 다음 각 나사의 머리와 두개골 사이에 약 0.5mm를 남겨두고 각 구멍에 수술용 강철 나사를 조입니다. 커플링 스피커를 왼쪽 속이 빈 이어바에 부착합니다. 전극 매니퓰레이터를 Cato 회전 각도 10도로 개구부 위의 제자리에 놓습니다.

그런 다음 바늘 끝을 사용하여 시상면의 경막을 절개합니다. 전극을 뇌 표면에 약 2mm 정도 수동으로 삽입하십시오. 나사를 고임피던스 헤드 스테이지의 접지 및 기준 전극 지점에 연결합니다.

앰프가 켜져 있는지 확인하십시오. 그런 다음 녹음 챔버를 밀봉하고 200 밀리 초마다 한 버스트의 최대 전달 속도로 낮은 중간 범위 및 고주파 대역 통과 필터링 된 노이즈의 주기적 전달을 시작합니다. 각 채널의 신경 활동을 모니터링하여 잡음에 대한 반응을 감지합니다. 프레젠테이션.

총 삽입 거리가 8mm에 근접하거나 잡음 표시에 대한 응답이 나타날 때까지 전극을 계속 삽입하십시오. 달팽이관 핵에 도달한 경우, 전극 끝의 부위는 주로 고주파 자극에 대한 반응을 보여야 합니다. 팁이 감지될 때까지 전극을 계속 삽입하십시오.

저주파 자극이나 청각적 주도 활동에 대한 반응이 더 이상 발생하지 않습니다. 활성이 중단되면 전극이 달팽이관 핵을 완전히 통과했을 수 있으며 전극 배치를 수정해야 할 수 있습니다. 각 자극을 10회 반복하여 1에서 70데시벨의 진폭으로 원하는 주파수 범위에 걸쳐 주파수 단계로 순수한 톤을 표시하여 전극 부위에서 뉴런의 주파수 진폭 응답 맵을 구성합니다.

뇌 조직과 전극을 보호하기 위해 노출된 전극 섕크보다 약간 위에 실리콘 엘라스토머의 얇은 층을 적용하여 엘라스토머가 섕크를 따라 흘러내려 섕크와 노출된 뇌 표면을 모두 코팅하도록 합니다. 전극을 제자리에 고정하려면 치과용 시멘트를 바르고 전극 접지선을 나사에 연결한 다음 더 큰 강도를 위해 치과용 시멘트를 추가로 바르십시오. 시멘트가 굳으면 전극 주위의 절개 부위를 봉합한 다음 동물이 회복할 수 있도록 가정용 케이지를 24시간 동안 가열 패드에 놓습니다.

원격 측정 장치를 활성화한 후 동물을 실험실에 넣고 5분 동안 적응시킨 후 컨디셔닝을 시작합니다. 조건화 절차를 수행하려면 80초에서 170초 동안 250밀리초의 침묵으로 분리된 250밀리초 버스트에서 무작위로 선택된 음향 자극 쌍의 구성원 하나를 반복적으로 전달합니다. 각 자극 프레젠테이션은 10밀리초의 상승 및 하강 시간을 가져야 합니다.

클릭이 감지되지 않도록 하려면 번갈아 가며 시작하십시오. 음향 자극의 두 번째 구성원은 첫 번째 구성원과 쌍을 이루어 250밀리초 동안 각 톤을 표시한 다음 250밀리초 동안 침묵을 나타냅니다. 10초 동안 교대로 톤을 제시하는 기간 중 9.5초 후에 0.5밀리초의 발 충격을 가한 다음 심박수가 안정될 때까지 30초 동안 톤 표시를 중단합니다.

절차의 48주기가 완료될 때까지 이 프로세스를 계속합니다. 분석을 위해 각 톤 쌍이 충분히 반복되도록 하려면 각 톤 쌍이 4번 이상 제공되는지 확인합니다. 신경 자극 케이블을 연결하고 이소플루란 마취 상태에서 원격 측정 장치를 활성화한 후 실험 전 10분 동안 동물이 회복하고 테스트 챔버에 적응할 수 있도록 합니다.

전날의 컨디셔닝을 유지하려면 앞에서 설명한 대로 교대로 음향 자극 쌍을 전달한 다음 0.5밀리초의 발 충격을 가합니다. 심박수가 안정화되도록 한 후, 무작위로 선택된 전기 자극 쌍의 구성원 하나를 80초에서 170초 동안 250밀리초의 침묵으로 분리하여 250밀리초 버스트로 반복적으로 전달합니다. 그런 다음 전기 자극 쌍의 두 번째 멤버를 번갈아 가며 첫 번째 멤버가 250밀리초 동안 각 톤을 제시한 다음 총 10초 동안 250밀리초 동안 침묵을 유지합니다.

무작위로 선택된 다음 전기 자극 쌍으로 각 쌍의 최소 20번의 시도가 무작위 간격으로 전달될 때까지 주기를 반복합니다. 컨디셔닝을 유지하기 위해 음향 자극 쌍을 삽입합니다. 테스트가 완료되면 원격 측정 장치를 비활성화하고 자극 케이블을 분리한 다음 동물을 집으로 돌려보냅니다.

여기에 표시된 것은 올바르게 배치된 전극의 전기생리학적 반응입니다. 각 히스토그램은 하나의 전극 위치에서 하나의 주파수에 대한 데이터를 표시하며, 각 열은 전극 어레이의 두 생크에서 25밀리초의 기간을 나타냅니다. 응답은 매우 좁은 주파수 대역에 대한 반응으로만 각 개별 전극 부위에서 감지되지만 이러한 좁은 대역은 광범위한 주파수에 걸쳐 분포되어 있습니다.

이러한 분포는 뇌의 많은 고유한 주파수 관련 영역이 독립적으로 자극될 수 있기 때문에 최적입니다. 이상적으로, 전극 배치는 채널 10에서 이 전기생리학적 반응에서 나타나는 것처럼 10데시벨의 낮은 소리 진폭을 가진 여러 채널에서 감지되는 음향 자극에 대한 신경 반응으로 이어져야 합니다. 여기에 표시된 것은 잘못 배치된 전극 활동에 대한 전기생리학적 반응이 전극 어레이의 각 생크 끝에서 발생하지만 각 전극 위치에서 활성을 유도하는 음향 자극 주파수에는 거의 변화가 없다는 것입니다.

이러한 주입은 변별성 테스트를 위해 뚜렷한 주파수 층의 자극을 가능하게 하지 않습니다. 여기서, 개별 추적 및 평균 심박수 비례 데이터는 교대 전기 자극 제시가 시작되기 8초 전부터 8초 후까지 표시됩니다. 이 데이터는 7번째 테스트 세션에서 수집되었으며 12개의 전기 자극 프리젠테이션이 포함되었습니다.

두 번째 신경 자극이 도입된 후 심박수가 급격히 감소한 후 심박수가 크게 증가하는데, 이는 동물이 첫 번째 자극과 두 번째 자극의 차이를 감지했음을 시사합니다. 응답의 오류 및 분산 정도는 비례 평균과 표준 오차 플롯에 표시되며, 두 번째 자극 제시 후 하락 및 상승의 유의성은 95% 신뢰 구간을 사용하여 확인할 수 있습니다.이 절차를 시도하는 동안 동물이 감지할 수 있는 외부 자극은 심박수의 변화로 이어질 수 있으므로 결과의 변동성이 증가할 수 있음을 기억하는 것이 중요합니다. 테스트 및 컨디셔닝을 수행해야 합니다. 개발 후 이러한 영향을 최소화하기 위해 일관되고 잘 격리된 환경. 이 기술은 생체 공학 분야의 연구자들이 다양한 감각 시스템에서 뇌를 전기적으로 자극하여 행동적으로 관련된 반응을 제공하는 더 나은 방법을 탐구할 수 있는 길을 열어줍니다.