Name: 고전 컨디셔닝 및 하트 속도 접근법을 사용 청각 음향과 전기 자극의 자극 페어 차별의 행동 결정 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-06-06T12:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 50 s
Description: 학습하세요 콕레어 핵 자극 영역과 패턴을 식별하는 고전 컨디셔닝 및 심박수 측정 기법을 통해 청각 보철 연구에서 동물이 구별 가능한 주파수 감각을 생성하는 방법을 탐색하세요.

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본 연구에 대한 자금 지원은 가넷 패스와 로드니 윌리엄스 기념 재단과 라 Trobe 대학에 의해 제공되었다.

<ol><li>Mauger, S. J., Shivdasani, M. N., Rathbone, G. D., Argent, R. E., Paolini, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+in+vivo+investigation+of+first+spike+latencies+in+the+inferior+colliculus+in+response+to+multichannel+penetrating+auditory+brainstem+implant+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neural+Engineering%22%5BJournal%5D)">An in vivo investigation of first spike latencies in the inferior colliculus in response to multichannel penetrating auditory brainstem implant stimulation.</a> Journal of Neural Engineering. 7, 036004-036004 (2010).</li>
<li>Shivdasani, M. N., Mauger, S. J., Argent, R. E., Rathbone, G. D., Paolini, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inferior+colliculus+responses+to+dual-site+intralamina+stimulation+in+the+ventral+cochlear+nucleus%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Comp.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Inferior colliculus responses to dual-site intralamina stimulation in the ventral cochlear nucleus.</a> J. Comp. Neurol. 518, 4226-4242 (2010).</li>
<li>Shivdasani, M. N., Mauger, S. J., Rathbone, G. D., Paolini, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inferior+colliculus+responses+to+multichannel+microstimulation+of+the+ventral+cochlear+nucleus%3A+Implications+for+auditory+brain+stem+implants%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Inferior colliculus responses to multichannel microstimulation of the ventral cochlear nucleus: Implications for auditory brain stem implants.</a> Journal of Neurophysiology. 99, 1-13 (2007).</li>
<li>Lenarz, M., Lim, H. H., Patrick, J. F., Anderson, D. J., Lenarz, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrophysiological+Validation+of+a+Human+Prototype+Auditory+Midbrain+Implant+in+a+Guinea+Pig+Model%5BTitle%5D)+AND+%22JARO%22%5BJournal%5D)">Electrophysiological Validation of a Human Prototype Auditory Midbrain Implant in a Guinea Pig Model.</a> JARO. 7, 383-398 (2006).</li>
<li>Lim, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Auditory+Cortical+Responses+to+Electrical+Stimulation+of+the+Inferior+Colliculus%3A+Implications+for+an+Auditory+Midbrain+Implant%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Auditory Cortical Responses to Electrical Stimulation of the Inferior Colliculus: Implications for an Auditory Midbrain Implant.</a> Journal of Neurophysiology. 96, 975-988 (2006).</li>
<li>Otto, K. J., Rousche, P. J., Kipke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microstimulation+in+auditory+cortex+provides+a+substrate+for+detailed+behaviors%5BTitle%5D)+AND+%22Hearing+research%22%5BJournal%5D)">Microstimulation in auditory cortex provides a substrate for detailed behaviors.</a> Hearing research. 210, 112-117 (2005).</li>
<li>Gai, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+of+Tones+in+Reproducible+Noise+Maskers+by+Rabbits+and+Comparison+to+Detection+by+Humans%5BTitle%5D)+AND+%22JARO%22%5BJournal%5D)">Detection of Tones in Reproducible Noise Maskers by Rabbits and Comparison to Detection by Humans.</a> JARO. 8, 522-538 (2007).</li>
<li>Miller, C. A., Woodruff, K. E., Pfingst, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+responses+from+guinea+pigs+with+cochlear+implants.+I.+Electrophysiological+and+psychophysical+measures%5BTitle%5D)+AND+%22Hearing+Research%22%5BJournal%5D)">Functional responses from guinea pigs with cochlear implants. I. Electrophysiological and psychophysical measures.</a> Hearing Research. 92, 85-99 (1995).</li>
<li>Beitel, R. E., Vollmer, M., Snyder, R. L., Schreiner, C. E., Leake, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavioral+and+neurophysiological+thresholds+for+electrical+cochlear+stimulation+in+the+deaf+cat%5BTitle%5D)+AND+%22Audiology+%26+Neurotology%22%5BJournal%5D)">Behavioral and neurophysiological thresholds for electrical cochlear stimulation in the deaf cat.</a> Audiology & Neurotology. 5, 31-38 (2000).</li>
<li>Beitel, R. E., Snyder, R. L., Schreiner, C. E., Raggio, M. W., Leake, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+cochlear+stimulation+in+the+deaf+cat%3A+comparisons+between+psychophysical+and+central+auditory+neuronal+thresholds%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Electrical cochlear stimulation in the deaf cat: comparisons between psychophysical and central auditory neuronal thresholds.</a> J. Neurophysiol. 83, 2145-2162 (2000).</li>
<li>Vollmer, M., Beitel, R. E., Snyder, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Auditory+detection+and+discrimination+in+deaf+cats%3A+Psychophysical+and+neural+thresholds+for+intracochlear+electrical+signals%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Auditory detection and discrimination in deaf cats: Psychophysical and neural thresholds for intracochlear electrical signals.</a> Journal of Neurophysiology. 86, 2330-2343 (2001).</li>
<li>LeDoux, J. E., Cicchetti, P., Xagoraris, A., Romanski, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+lateral+amygdaloid+nucleus%3A+sensory+interface+of+the+amygdala+in+fear+conditioning%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">The lateral amygdaloid nucleus: sensory interface of the amygdala in fear conditioning.</a> Journal of Neuroscience. 10, 1062-1069 (1990).</li>
<li>McCreery, D. B., Yuen, T. G., Agnew, W. F., Bullara, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+characterization+of+the+effects+on+neuronal+excitability+due+to+prolonged+microstimulation+with+chronically+implanted+microelectrodes%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">A characterization of the effects on neuronal excitability due to prolonged microstimulation with chronically implanted microelectrodes.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 44, 931-939 (1997).</li>
<li>Liu, X., McPhee, G., Seldon, H. L., Clark, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Histological+and+physiological+effects+of+the+central+auditory+prosthesis%3A+surface+versus+penetrating+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Hearing+Research%22%5BJournal%5D)">Histological and physiological effects of the central auditory prosthesis: surface versus penetrating electrodes.</a> Hearing Research. 114, 264-274 (1997).</li>
<li>Polikov, V. S., Tresco, P. A., Reichert, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Response+of+brain+tissue+to+chronically+implanted+neural+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Response of brain tissue to chronically implanted neural electrodes.</a> Journal of Neuroscience Methods. 148, 1-18 (2005).</li>
</ol>

박사 안토니오 Paolini 터커 데이비스 기술 및 NeuroNexus 프로브의 호주 유통 업체에 대한 호주의 대표입니다 Bioengenesis 기술 PTY 주식 회사의 이사입니다.

기술은 따라서 데이터 처리에 필요한 연구 시간을 최소화, 짧은 교육 시간과 함께 급속히 차별 업무의 범위를 테스트하고 실질적인 자동화를위한 허용을위한 수단을 제공 여기에 설명했다. 자극 프리젠 테이션의 시간에 마음 요금의 이식 ECG, 계산 (HR) 변화로부터 얻은 데이터를 사용하면 자동화 할 수 있습니다. ECG 처리에 오류가 (예 : 하트 비트 단일가 누락 등) 쉽게 그들이 매우 짧은 기간 동안 심장 속도 겉보기에 spuriously 큰 변화를 생산할 것으로 판별과 같은 쉬운 오류 감지 시간 집약적인 수동 데이터 검토를위한 요구 사항을 최소화하실 수 있습니다 . ECG의 텔레 메 트리 장치의 주입에 대해 설명한 기술은 지속적으로 거의 또는 전혀 간섭과 레코딩을 (그림 1 &amp; 2 참조) 생산하고 있습니다. 그러나 폐종격부 지역에서 선두의 위치에 상대적으로 작은 변화들은 인근의 근육으로부터 간섭을 일으킬 수s와 특별한 호흡 - 관련 소음. 특히 장소에서 리드를 suturing 후, 주입 과정에서 리드의 정확한 위치를 확인하는 것은 납 배치의 미세 조정이 간섭을 최소화 할 수 있습니다. 와우각 핵으로 뇌 이식의 과정은 어렵습니다. 이전과 같이 3 사용되었습니다 대역 통과 필터링 여러 주파수 범위의 소음이 아닌 광대역 소음 시리얼 프레 젠 테이션을 사용하여 전극 사이트에서 세포 집단의 응답을 빠르게 덜 구체적인 소음보다 주파수 응답의 측면에서 오히려 검토하실 수 있습니다 응답. 주파수 조정 세포 인구의 충분한 범위가 액세스할 수있는 경우 신속하게 식별하는 능력은 전기 자극 차별이 테스트되고있는 연구에 중요합니다. 주파수 분배 부족 취득되면, 그때 별개의 주파수 영역의 자극 사이의 비교는 단순히 불가능합니다. 그럼에도 불구하고, 긴 과정주파수 - 진폭으로 반응 매핑은 세포 인구의 튜닝의 넓음에 관한 세부 사항을 제공하고 위치에 전극을 고정하기 전에 수행되어야 중요 남아있다. 행동 훈련과 테스트에서 비 자극 (또는 자동) 시련 간의 기간, 자극 발병 이전의 포함은 초기 자극 증상에 대한 응답이 검사 수 있습니다. 전기 신경 자극을 사용하는 경우, 자극 증상에 대한 반응은 자극의 단순한 검색에 대한 증거를 제공합니다. 그러므로, 아무런 자극 발병 응답하지만, 두 번째 교대를 자극 도입 반응이 없는데, 그것은 오직 후자 자극을 감지할 수있는 추론 수 있습니다. 이러한 침묵 기간의 포함없이 전 자극이 감지되지 않았음을 확인하는 방법은 없을 것입니다. 이 행동 테스팅 기법의 한계는 피트 충격의 부재가 neura의 프레 젠 테이션 후 전달되는 것입니다음향 자극이 제시되었을 때 난 자극이 갖추어진 공포의 특이성의 발전으로 이어질 수있다 같은 그 공포에만 표시됩니다. 즉, 동물은 신경 자극의 특정 관능 효과가 발 충격을받지 못하고과 관련된 것을 배울 수 있습니다. 반대로 신경 자극의 프레 젠 테이션 이후 피트의 충격을 전달하는 신경 자극이 미칠 수있는 소리와 같은 속성의 뚜렷한 신경 자극 자체의 시설 공포로 이어질 수 있습니다. 신경 자극 후 푸트 충격을 제외했을 때 얻은 결과는 확실히 신경 자극이 갖추어진 공포가 음향에서 신경 자극으로 일반화하고있다 전자의 경우와 같이 신경 자극 후 푸트 충격을 사용하는 것보다 소리 같은 것에 대해 강한 증거를 제공합니다. 그럼에도 불구하고, 오히려 신경 자극보다 음향에 특이성을 개발의 위험이 존재합니다. 대역의 사용은 음향 자극보다는 순수한 톤 무너지면 어떤의 전으로 소음을 필터링더 신경 자극의 지각 경험을 반영하는 개발 같은 특이성의 위험을 줄일 수 있습니다. 그러나 이러한 절차는 차별 작업에 영향을줍니다 필터의 대역 너비의 추가 변수를 소개합니다. 그러한 행동 테스트에 필요한 같은 만성 신경 이식, 연관된 추가적인 제한은 시간이 지남에 전극이나 관련 신경 조직 기능의 변화입니다. 신경 조직의 자극은 신경 활동 13 같은 전극에 대한 셀 손실 14 직접 뇌 세포 반응과 같은 조직 변화의 임시 억제 양쪽으로 이어질 수 있습니다. 15 이식 및 행동 테스트에 설명된 접근 방식은 감지 및 차별 음향 및 전기 자극에 대한 간단한 교육과, 그리고 시험 주파수 통제를 발휘하는 능력을 모두 테스트하는 방법을 제공합니다. measur으로 HR의 변화를 이용하는 기법에어컨 공포의 전자뿐만 아니라 청각 검사에 적용되고 있지만,보다 일반적인 자극에 어떤 불연속 기간 동안 제시 수 있고있는 감각 차별의 검출이 원하는되는 모든 감각 테스트합니다. 수

<table border="1"><tbody><tr><td> 이름 </td><td> 회사 </td><td> 모델 </td><td> 댓글 </td></tr><tr><td> PowerLab </td><td> ADInstruments </td><td> ML880 </td><td> 기록 데이터는 이식 TR40 송신기로부터받은 </td></tr><tr><td> SmartCtrl 컨트롤러 카드 </td><td> 메드 어소 시에이츠 </td><td> 쫄지마-716B </td><td> 발을 충격을 포함한 행동 실험실을 제어 </td></tr><tr><td> 모듈형 행동 실험실 </td><td> 메드 어소 시에이츠 </td><td> 유럽​​ 표준안-009 </td><td> 테스트 챔버 크기 : 30.5cm X 39.4cm </td></tr><tr><td> Aversive의 자극 발생기 </td><td> 메드 어소 시에이츠 </td><td> 유럽​​ 표준안-410B </td><td> 고체 변환기 장치를 통해 새장 금속 막대 바닥에 aversive 피트 충격 제공 </td></tr><tr><td> 프로그램 가능한 감쇠기 </td><td> 가열 치사 시간 </td><td> PA5 </td><td> ampl 제어주파수에 걸쳐 안정적인 진폭을 보장하기 위해 제공되는 음향 신호의 itude </td></tr><tr><td> 정전기 스피커 드라이버 </td><td> 가열 치사 시간 </td><td> ED1 </td><td> 정전기 스피커 (EC1, ES1)을 드라이브 </td></tr><tr><td> 자유 분야 정전기 스피커 </td><td> 가열 치사 시간 </td><td> ES1 </td><td> 소리는 행동 실험실에서이 스피커를 사용하여 제공됩니다 </td></tr><tr><td> 결합 정전 스피커 </td><td> 가열 치사 시간 </td><td> EC1 </td><td> 소리는 신경 임플란트 수술 중에이 스피커를 사용하여 제공됩니다 </td></tr><tr><td> 자극기 기지국 </td><td> 가열 치사 시간 </td><td> RX7 </td><td> 전기 신경 자극을 컨트롤 배달 (MS16와 함께 사용) </td></tr><tr><td> Microstimulator </td><td> 가열 치사 시간 </td><td> MS16 </td><td> 다채널 전기 신경 자극을 제공 </td></tr><tr><td> 처리 기지국 </td><td> 가열 치사 시간 </td><td> RZ2 </td><td> 뇌 이식하는 동안 레코드 신경 활동 (PZ2 preamplifier를 사용하여) </td></tr><tr><td> Preamplifier </td><td> 가열 치사 시간 </td><td> PZ2-256 </td><td> 256 채널 하이 임피던스 preamplifier </td></tr><tr><td> 텔레 메 트리 장치 수신기 </td><td> 텔레 메 트리 조사 </td><td> TR162 </td><td> TR40에서 디지털 신호를 수신하고 증폭된 아날로그 출력으로 변환 </td></tr><tr><td> Implantable 심전도를 원격 측정 장치 </td><td> 텔레 메 트리 조사 </td><td> TR40 </td><td> 2kHz에서 샘플링 이식 송신기 장치, </td></tr><tr><td> 다기능 프로세서 </td><td> 터커 데이비스 기술 (가열 치사 시간) </td><td> RX6 </td><td> 음향 자극을 생성하는 데 사용 </td></tr><tr><td> 꼭지점 Castavaria </td><td> 꼭지점 치과 </td><td></td><td> 장소에 전극을 고쳐 주곤 치과 아크릴 </td></tr><tr><td> Kwik-실, 접착제, 낮은 점도 </td><td> 세계 정밀 계측기 </td><td></td><td> 실리콘 엘라스토머는 코트 전극 정강이를하는 데 사용 </td></tr><tr><td> 멀티채널 전극 </td><td> NeuroNexus </td><td> a2x16-10mm 100-500-413 </td><td> 2 - 생크 32 채널 세포외 전극 배열은 주입에 사용. 전극 사이트는 자극에 대한 준비 이리듐 산화물의 피막을 만들어 활성화되었습니다. </td></tr></tbody></table>

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

Behavioral Determination of Stimulus Pair Discrimination of Auditory Acoustic and Electrical Stimuli Using a Classical Conditioning and Heart-rate Approach

급성 동물의 준비 prospectively 같은 청각 brainstem 임플란트 1-3과 청각 midbrain 이식 4,5와 같은 신경 과적 보철,로 전극 설계 및 통합을위한 자극 기법을 조사하는 연구에 사용되었습니다. 급성 실험은 만성 이식과 깨어있는 동물을 테스트하고, 보형물의 효과에 초기 통찰력을 줄 수 있지만 제공하는 감각의 psychophysical 속성을 검사의 장점은 이식 장치에게 6,7를 사용하여 유도된. 이러한 보상 기반 operant 에어컨 6-8, 조건 회피 9-11, 또는 고전적인 공포 컨디셔닝 12 같은 몇몇 기술은 관련 자극 속성의 감지 동작 확인을 제공하는 데 사용되었습니다. 기술의 선택은 시간 효율성 (종종 가난한 보상 기반 접근법의 경우)의 복수를 테스트하는 기능을 포함하여 균형 측면을 포함자극이 (에어컨 회피에 한함) 동시에 특성 및 반복 자극 (생리적 조치가 등장하고 잠재적인 제약)의 측정 신뢰성. 여기, 고전 공포 컨디셔닝 동작 방법은 동시 자극의 감지, 두 자극 사이의 차별을 모두 테스트하는 데 사용할 수있는 제공됩니다. 심장 박동을 정지 동작 또는 기타 이러한 조치에 따라 코딩 시간이 많이 걸리는 비디오 요구 사항을 감소 또는 제거 공포 반응의 척도로 사용됩니다 (예 : 조치 수렴 증거를 제공하기 위해 포함 수 있습니다.) 동물의 세 2 시간 에어컨 세션, 48 경기 부양 시도를 제공하는 각에서 이러한 기술을 사용하는 조건되었다. 후속 48-시범 테스트 세션 후 제시 쌍의 각 자극의 감지 및 각 쌍의 회원 자극 간의 테스트 차별에 대해 테스트하는 데 사용되었다. 이 행동 방법에 표시됩니다청각 보철 연구에서의 활용의 맥락. 심전도를 원격 측정 장치의 주입이 나타납니다. 음향 자극에 신경 반응의 모니터링으로 보이는 달팽이 핵, 그리고 만성 사용을위한 장소로 전극의 고정으로 뇌 전극의 후속 주입도 마찬가지로 표시됩니다.

쥐에서 청각 보철 연구를위한 고전적인 공포 컨디셔닝 행동 패러다임의 응용 프로그램이 설명되어 있습니다. 이 패러다임은 모두 탐지 식별을위한 메커니즘 및 결과 조치로 심장 속도를 사용하여 서로 다른 음향 및 전기 자극 사이에 차별을 제공합니다.

신경망 통합을 위한 전극 설계 및 자극 기술을 전망적으로 조사하는 연구에 급성 동물 준비물이 사용되어 왔습니다...

이 실험 절차의 전반적인 목표는 와우핵(cochlear nucleus)의 자극 부위와 동물이 구분할 수 있는 주파수 감각을 생성하는 신경 자극 패턴을 확인하는 것입니다. 먼저, 동물의 생리적 반응을 측정할 수 있도록 심박수 모니터링 장치를 삽입합니다. 그다음, 청각 시스템에 자극을 전달할 수 있는 신경 전극을 와우핵에 삽입합니다.그 다음, 동물은 제시된 톤의 주파수 차이를 감지하고 생리학적 반응을 나타내도록 조건화됩니다. 마지막으로, 청각 시스템의 서로 다른 신경 자극 위치와 패턴에 대한 감지 능력을 테스트합니다. 최종적으로, 와우핵의 어느 영역이 청각 보조 장치 및 자극 패턴을 위한 자극에 가장 적합한지 보여주는 결과를 얻을 수 있습니다.일관되게 뚜렷한 주파수 감각을 생성하는 자극 위치와 패턴을 식별함으로써 이러한 장치에 사용하기에 가장 적합합니다. 급성 준비 상태에서의 신경 자극 및 기록과 같은 기존 방법과 비교하여 이 기술의 주요 장점은 동물이 실제로 구별하고 감지할 수 있는 자극 표적과 기술을 식별할 수 있다는 점입니다. 이 기술의 시사점은 와우 손상이나 청신경 손상으로 인해 인공 와우를 사용할 수 없는 청각 장애의 치료법으로 확대됩니다.이 기술은 정상적인 음향 처리 과정을 가장 잘 모방하는 자극 전략을 결정하는 데 도움이 됩니다. 심전도 텔레메트리 장치 삽입 3~5일 후, 먼저 진통제와 마취제를 투여하여 뇌 전극 삽입을 시작합니다. 마취가 확인되면 동물의 머리를 삭모하고 베타딘 스크럽 알코올로 닦아낸 후, 베타딘으로 닦습니다.동물을 항온 플레이트 위에 놓습니다. 동물을 들어 올려 이어 바(ear bar) 사이에 위치시키고, 첫 번째 이어 바를 외이도(external acoustic meatus) 안으로 밀어 넣습니다. 첫 번째 이어 바를 고정합니다.그 다음 쥐 치아 포셉을 사용하여 두 번째 귀 고정바(ear bar)를 위치에 맞게 밀어 넣습니다. 동물의 턱을 벌리고 상악 절치(upper incisors)를 치아 홀더에 겁니다. 위치가 잡히면 노즈 콘(nose cone)을 코 위로 밀어 넣어 isof fluorine 공급을 시작하며, 이는 수술이 끝날 때까지 계속됩니다.두정골을 노출시킨 후, 20% 과산화수소 용액을 사용하여 표면을 닦아냅니다. 거즈 패드 위에서 두정골 사이의 가장 외측 부분에 약 2mm² 크기의 구멍을 뚫습니다. 멸균 식염수로 구멍을 세척하여 전극에 손상을 줄 수 있는 뼈 가루나 뼈 파편을 제거합니다. 현미경 하에서 좌측 두정골과 우측 두정골 사이에 작은 구멍을 뚫습니다.다음으로, 각 구멍에 외과용 스테인리스 스크류를 조여 넣되, 각 스크류의 머리와 두개골 사이에 약 0.5 millimeters의 간격을 둡니다. 커플링 스피커를 왼쪽 중공 이어바(hollow ear bar)에 부착합니다. 전극 조작기를 개구부 위 적절한 위치로 가져오며, 이때 관상 방향(rostral angle)의 각도는 10 degrees로 설정합니다.그런 다음 바늘 끝을 사용하여 시상면의 경막에 절개를 가합니다. 전극을 뇌 표면으로 약 2mm 정도 수동으로 삽입합니다. 나사를 고임피던스 헤드 스테이지의 접지 및 기준 전극 지점에 연결합니다.앰프의 전원이 켜져 있는지 확인하십시오. 그런 다음 기록 챔버를 밀봉하고, 최대 전달 속도를 200 밀리초당 1회 버스트로 하여 저역, 중역 및 고역 대역 통과 필터링된 노이즈의 주기적 전달을 시작하십시오. 각 채널의 신경 활동을 모니터링하여 노이즈에 대한 반응을 감지하십시오. 제시.전체 삽입 거리가 8mm에 도달하거나 소음 자극에 대한 반응이 나타날 때까지 전극 삽입을 계속하십시오. 와우핵(cochlear nucleus)에 도달했다면, 전극 팁의 부위에서 주로 고주파 자극에 대한 반응이 나타나야 합니다. 전극 팁에서 감지가 이루어질 때까지 삽입을 계속하십시오.저주파 자극에 대한 반응 또는 청각 유도 활동이 더 이상 나타나지 않습니다. 활동이 중단된 경우, 전극이 와우핵을 완전히 통과했을 가능성이 있으며 전극 배치를 수정해야 할 수도 있습니다. 원하는 주파수 범위에 걸쳐 주파수 단계별로 순음을 제시하고, 각 자극을 10회 반복하며 1에서 70데시벨의 진폭으로 전극 위치에 있는 뉴런의 주파수 진폭 반응 지도를 작성하십시오.뇌 조직과 전극을 보호하기 위해, 실리콘 엘라스토머 얇은 층을 노출된 전극 샹크(shank)의 약간 윗부분에 도포하여 엘라스토머가 샹크를 따라 흘러내려 샹크와 뇌의 노출된 표면 모두를 코팅하도록 합니다. 전극을 고정하기 위해 치과용 시멘트를 도포하고, 전극 접지선을 나사에 연결한 후 강도를 높이기 위해 치과용 시멘트를 추가로 도포합니다. 시멘트가 굳으면 전극 주변의 절개 부위를 봉합한 다음, 동물이 회복될 수 있도록 홈 케이지를 가열 패드 위에 24시간 동안 둡니다.텔레메트리 장치를 활성화한 후, 동물을 테스트 챔버에 넣고 조건 형성을 시작하기 전 5분 동안 적응시킵니다. 조건 형성 절차를 수행하려면, 무작위로 선택된 음향 자극 쌍 중 하나를 250ms의 무음 간격을 두고 250ms의 버스트 형태로 80~170초 동안 반복적으로 제공합니다. 각 자극 제시의 상승 및 하강 시간은 10ms여야 합니다.클릭 소리가 인식되는 것을 방지하기 위해 교차 제시를 시작합니다. 음향 자극 쌍의 두 번째 구성 요소를 첫 번째와 교차하여 각 톤을 250 milliseconds 동안 제시하고, 이어서 250 milliseconds의 무음을 둡니다. 10초의 교차 톤 제시 기간 중 9.5초가 지난 시점에 0.5 millisecond의 발 쇼크를 가한 후, 심박수가 안정될 수 있도록 30초 동안 톤 제시를 중단합니다.이 과정을 총 48회 반복할 때까지 계속하십시오. 분석을 위해 각 성조 쌍이 충분히 반복되도록, 각 성조 쌍이 최소 4회 이상 제시되도록 하십시오. 이소플루레인 마취 하에 신경 자극 케이블을 부착하고 텔레메트리 장치를 활성화한 후, 테스트 시작 전 동물이 회복하고 테스트 챔버에 적응할 수 있도록 10분간 대기하십시오.전날의 조건 형성을 유지하기 위해, 앞서 설명한 대로 교대 음향 자극 쌍을 제공하고 이어서 0.5 millisecond의 족부 충격을 가합니다. 심박수가 안정될 때까지 기다린 후, 전기 자극 쌍 중 무작위로 선택된 하나의 구성 요소를 250 millisecond 간격의 버스트 형태로 반복적으로 제공하며, 각 버스트 사이에는 250 millisecond의 무음 구간을 두어 80에서 170초 동안 진행합니다. 그런 다음 전기 자극 쌍의 두 번째 구성 요소를 첫 번째 구성 요소와 교대로 제공하기 시작하며, 각 톤을 250 millisecond 동안 제시하고 이어서 250 millisecond의 무음 구간을 두어 총 10초 동안 수행합니다.각 쌍당 최소 20회의 시행이 무작위 간격으로 제공될 때까지, 무작위로 선택된 다음 전기 자극 쌍으로 이 사이클을 반복합니다. 조건화를 유지하기 위해 음향 자극 쌍을 삽입합니다. 테스트가 완료되면 텔레메트리 장치를 비활성화하고 자극 케이블을 분리한 후 동물을 홈 케이지로 돌려보냅니다.정확하게 배치된 전극의 전기생리학적 반응을 보여줍니다. 각 히스토그램은 하나의 전극 부위에서 하나의 주파수에 대한 데이터를 나타내며, 각 열은 전극 어레이의 양쪽 섕크(shank)에서 25 millisecond의 시간 간격을 나타냅니다. 반응은 매우 좁은 범위의 주파수 대역에서만 각 개별 전극 부위에서 검출되지만, 이러한 좁은 대역들은 넓은 주파수 범위에 걸쳐 분포되어 있습니다.뇌의 많은 서로 다른 주파수 관련 영역을 독립적으로 자극할 수 있으므로 이러한 분포가 최적입니다. 이상적으로는, 채널 10의 전기생리학적 반응에서 나타나는 것과 같이 10 decibels 정도로 낮은 소리 진폭에서도 음향 자극에 대한 신경 반응이 여러 채널에서 검출될 수 있도록 전극을 배치해야 합니다. 여기 제시된 것은 전극 배치가 잘못되었을 때의 전기생리학적 반응으로, 전극 어레이의 각 섕크(shank) 끝단에서 활동이 일어나지만, 각 전극 부위에서 활동을 유발하는 음향 자극 주파수의 변화는 거의 없습니다.이러한 이식으로는 변별 테스트를 위한 별도의 주파수 층 자극이 불가능합니다. 여기서는 교차 전기 자극 제시 시작 전 8초부터 시작 후 8초까지의 개별 트레이스와 평균 심박수 비례 데이터가 표시되어 있습니다. 이 데이터는 7번째 테스트 세션 동안 수집되었으며, 12회의 전기 자극 제시를 포함합니다.두 번째 신경 자극을 가한 직후 심박수가 급격히 유의미하게 감소하며, 이어서 심박수가 유의미하게 상승하는데, 이는 동물이 첫 번째 자극과 두 번째 자극의 차이를 감지했음을 시사합니다. 응답의 오차 정도와 분산은 평균 및 표준 오차 비례 도표에 나타나 있으며, 두 번째 자극 제시 후 나타나는 하강 및 상승의 유의성은 95% 신뢰 구간을 통해 확인할 수 있습니다. 이 절차를 수행할 때, 동물이 감지할 수 있는 외부 자극은 심박수 변화를 유도하여 결과의 변동성을 높일 수 있음을 유념하는 것이 중요합니다. 이러한 영향을 최소화하기 위해 테스트와 조건화는 일관되고 잘 격리된 환경에서 수행되어야 합니다. 개발된 이 기술은 바이오닉스 분야의 연구자들이 다양한 감각 계통에서 행동적으로 유의미한 반응을 유도하기 위해 뇌를 전기적으로 자극하는 더 나은 방법을 탐구할 수 있는 길을 열어줍니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Neuroscience

신경과학

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