Name: Pupilolie om auditieve sensatie bij cavias te beoordelen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-01-06T13:25:00.000+00:00
Duration: 9 min 25 s
Description: Leer pupillometrie om auditieve drempels bij cavia's te meten met een infraroodcamera. Deze niet-invasieve methode kwantificeert geluidsherkenning en helpt onderzoekers gehoorverlies effecten te begrijpen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit werk werd ondersteund door de NIH (R01DC017141), de Pennsylvania Lions Hearing Research Foundation en fondsen van de afdelingen Otolaryngologie en Neurobiologie, Universiteit van Pittsburgh.

De auteurs hebben geen belangenconflicten bekend te maken.

Dit protocol demonstreert het gebruik van pupillometrie als een niet-invasieve en betrouwbare methode om auditieve drempels bij passief luisterende dieren te schatten. Volgens het hier beschreven protocol werden de inschakelgeluidscategoriseringsdrempels bij normaal horende huisartsen geschat. Drempels geschat met behulp van pupillometrie bleken consistent te zijn met die verkregen met behulp van operante training62. In vergelijking met operante training was het pupillometrieprotocol echter relati...

Pupildiameter (PD) kan worden beïnvloed door een groot aantal factoren en de meting van PD die in de loop van de tijd verandert, staat bekend als pupillometrie. PD wordt gecontroleerd door de irissfincterspier (betrokken bij vernauwing) en de irisverwijderspier (betrokken bij verwijding). De vernauwingsspier wordt geïnnerveerd door het parasympathische systeem en omvat cholinerge projecties, terwijl de irisdilatator wordt geïnnerveerd door het sympathische systeem met noradrenerge en cholinerge projecties 1,2,3. De bekendste stimulus om PD-veranderingen te induceren is luminantie-vernauwing en verwijdingsreacties van de pupil kunnen worden geproduceerd door variaties in omgevingslichtintensiteit2. PD verandert ook als functie van brandpuntsafstand2. Het is echter al tientallen jaren bekend dat PD ook niet-luminantie-gerelateerde fluctuaties 4,5,6,7 vertoont. Veranderingen in interne mentale toestanden kunnen bijvoorbeeld voorbijgaande PD-veranderingen veroorzaken. De pupil verwijdt zich als reactie op emotioneel geladen prikkels of neemt toe met opwinding 4,5,8,9. Pupilverwijding kan ook verband houden met andere cognitieve mechanismen, zoals verhoogde mentale inspanning of aandacht10,11,12,13. Vanwege deze relatie tussen variaties in de grootte van de pupil en mentale toestanden, zijn PD-veranderingen onderzocht als een marker van klinische stoornissen zoals schizofrenie 14,15, angst 16,17,18, de ziekte van Parkinson 19,20 en de ziekte van Alzheimer 21 onder andere. Bij dieren volgen PD-veranderingen interne gedragstoestanden en zijn gecorreleerd met neuronale activiteitsniveaus in corticale gebieden22,23,24,25. De diameter van de pupil is ook een betrouwbare indicator gebleken voor de slaaptoestand bij muizen26. Deze PD-veranderingen met betrekking tot opwinding en de interne toestand treden meestal op op lange tijdschalen van de orde van enkele tientallen seconden.
In het domein van het gehooronderzoek, zowel bij normaal horenden als bij slechthorenden, zijn luisterinspanning en auditieve waarneming beoordeeld met behulp van pupillometrie. Deze studies omvatten meestal getrainde proefpersonen27,28,29,30 die verschillende soorten detectie- of herkenningstaken uitvoeren. Vanwege de bovengenoemde relatie tussen opwinding en PD, is aangetoond dat verhoogde taakbetrokkenheid en luisterinspanning gecorreleerd zijn met verhoogde pupilverwijdingsresponsen 30,31,32,33,34,35. Puplillometrie is dus gebruikt om aan te tonen dat verhoogde luisterinspanning wordt besteed aan het herkennen van spectraal gedegradeerde spraak bij normaal horende luisteraars29,36. Bij slechthorende luisteraars, zoals mensen met leeftijdsgebonden gehoorverlies 27,30,37,38,39,40,41 en gebruikers van cochleaire implantaten 42,43, namen de reacties van leerlingen ook toe met afnemende spraakverstaanbaarheid; Slechthorende luisteraars vertoonden echter een grotere pupilverwijding in gemakkelijkere luisteromstandigheden in vergelijking met normaal horende proefpersonen 27,30,37,38,39,40,41,42,43. Maar experimenten waarbij de luisteraar een herkenningstaak moet uitvoeren, zijn niet altijd mogelijk - bijvoorbeeld bij baby's of in sommige diermodellen. Niet-luminantiegerelateerde pupilreacties die worden opgeroepen door akoestische stimuli zouden dus een haalbare alternatieve methode kunnen zijn om auditieve detectie in deze gevallen te beoordelen44,45. Eerdere studies toonden een voorbijgaande en stimulus-gekoppelde pupilverwijding aan als onderdeel van de oriëntatiereflex46. Latere studies hebben het gebruik van stimulus-gekoppelde pupilverwijdingen aangetoond om frequentiegevoeligheidscurves af te leiden bij uilen47,48. Onlangs zijn deze methoden aangepast om de gevoeligheid van de pupilverwijdingsrespons bij menselijke zuigelingente beoordelen 48. Pupillometrie is een betrouwbare en niet-invasieve benadering gebleken om auditieve detectie- en discriminatiedrempels bij passief luisterende cavia's (huisartsen) te schatten door gebruik te maken van een breed scala aan eenvoudige (tonen) en complexe (GP-vocalisaties) stimuli49. Deze stimulusgerelateerde PD-veranderingen treden meestal op snellere tijdschalen van de orde van enkele seconden op en zijn gekoppeld aan stimulustiming. Hier wordt pupillometrie van stimulusgerelateerde PD-veranderingen voorgesteld als een methode om gedragseffecten van verschillende soorten gehoorstoornissen in diermodellen te bestuderen. In het bijzonder worden pupillometrieprotocollen voor gebruik bij huisartsen, een goed ingeburgerd diermodel van verschillende soorten auditieve pathologieën 50,51,52,53,54,55,56 (zie ook referentie 57 voor een uitputtende beoordeling) beschreven.
Hoewel deze techniek wordt gedemonstreerd bij normaal horende huisartsen, kunnen deze methoden gemakkelijk worden aangepast aan andere diermodellen en diermodellen van verschillende auditieve pathologieën. Belangrijk is dat pupillometrie kan worden gecombineerd met andere niet-invasieve metingen zoals EEG, evenals met invasieve elektrofysiologische opnames om de mechanismen te bestuderen die ten grondslag liggen aan mogelijke geluidsdetectie en perceptietekorten. Ten slotte kan deze benadering ook worden gebruikt om brede overeenkomsten tussen menselijke en dierlijke modellen vast te stellen.

<table><tbody><tr><td>Analoge uitvoerkaart</td><td>Measurement Computing Corporation, Norton, MA</td><td>PCI-DDA02/12</td><td></td></tr><tr><td>Anechoïsch schuim</td><td>Sonex One, Pinta Acoustic, Minneapolis, MN</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Condensatormicrofoon</td><td>Behringer, Willich, Duitsland</td><td>C-2</td><td></td></tr><tr><td>Free-field microfoon</td><td>Bruel &amp; Kjaer, Denemarken)&nbsp;</td><td>Type 4940&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Matlab</td><td>Mathworks, Inc., Natick, MA</td><td></td><td>2018a versie</td></tr><tr><td>Monoculaire camera op afstand en verlichtingssysteem</td><td>Arrington Research, Scottsdale, AZ</td><td>MCU902</td><td>Infrarood LED-array + camera met infraroodfilter</td></tr><tr><td>Multifunctioneel I/O-apparaat&nbsp;</td><td>National Instruments, Austin, TX</td><td>PCI-6229</td><td></td></tr><tr><td>Neurale interfaceprocessor</td><td>Ripple Neuro, Salt Lake City, UT</td><td>SCOUT</td><td></td></tr><tr><td>Piezo-elektrische bewegingssensor</td><td>SparkFun Electronics, Niwot, CO</td><td>SEN-10293</td><td></td></tr><tr><td>Pinched klep&nbsp;</td><td>Cole-Palmer Instrument Co., Vernon Hills, IL</td><td>EW98302-02</td><td></td></tr><tr><td>Programmeerbare verzwakker</td><td>Tucker-Davis Technologies, Alachua, FL</td><td>PA5</td><td></td></tr><tr><td>Siliconen buis</td><td>Cole-Parmer</td><td></td><td>~3 mm</td></tr><tr><td>Geluidsdempingskamer</td><td>IAC Acoustics</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Luidspreker full-range driver</td><td>Tang Band Speaker, Taipei, Taiwan</td><td>W4-1879</td><td></td></tr><tr><td>Stereoversterker</td><td>Tucker-Davis Technologies, Alachua, FL</td><td>SA1</td><td></td></tr><tr><td>Tabletop - CleanTop Optical</td><td>TMC vibration control / Ametek, Peabody, MA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Viewpoint software</td><td>ViewPoint, Arrington Research, Scottsdale, AZ</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

pupilolie om auditieve sensatie bij cavia's te beoordelen

Pupillometry to Assess Auditory Sensation in Guinea Pigs

Blootstelling aan lawaai is een belangrijke oorzaak van perceptief gehoorverlies. Diermodellen van lawaai-geïnduceerd gehoorverlies hebben mechanistisch inzicht gegenereerd in de onderliggende anatomische en fysiologische pathologieën van gehoorverlies. Het relateren van gedragstekorten waargenomen bij mensen met gehoorverlies aan gedragsstoornissen in diermodellen blijft echter een uitdaging. Hier wordt pupillometrie voorgesteld als een methode die de directe vergelijking van dierlijke en menselijke gedragsgegevens mogelijk maakt. De methode is gebaseerd op een aangepast oddball-paradigma - het onderwerp laten wennen aan de herhaalde presentatie van een stimulus en met tussenpozen een afwijkende stimulus presenteren die op een of andere parametrische manier varieert van de herhaalde stimulus. Het fundamentele uitgangspunt is dat als de verandering tussen de herhaalde en afwijkende stimulus door de proefpersoon wordt gedetecteerd, dit een pupilverwijdingsrespons zal veroorzaken die groter is dan die welke wordt opgewekt door de herhaalde stimulus. Deze aanpak wordt gedemonstreerd met behulp van een vocalisatiecategorisatietaak bij cavia's, een diermodel dat veel wordt gebruikt in auditief onderzoek, waaronder in gehoorverliesstudies. Door vocalisaties uit de ene vocalisatiecategorie als standaardstimuli te presenteren en een tweede categorie als oddball-stimuli ingebed in ruis bij verschillende signaal-ruisverhoudingen, wordt aangetoond dat de grootte van pupilverwijding als reactie op de oddball-categorie monotoon varieert met de signaal-ruisverhouding. Groeicurveanalyses kunnen vervolgens worden gebruikt om het tijdsverloop en de statistische significantie van deze pupilverwijdingsresponsen te karakteriseren. In dit protocol worden gedetailleerde procedures beschreven voor het wennen van cavia's aan de opstelling, het uitvoeren van pupillometrie en het evalueren / analyseren van gegevens. Hoewel deze techniek in dit protocol wordt gedemonstreerd bij normaal horende cavia's, kan de methode worden gebruikt om de sensorische effecten van verschillende vormen van gehoorverlies bij elke proefpersoon te beoordelen. Deze effecten kunnen dan worden gecorreleerd met gelijktijdige elektrofysiologische metingen en post-hoc anatomische observaties.

Pupillometrie werd uitgevoerd in drie mannelijke gepigmenteerde huisartsen, met een gewicht van ~ 600-1.000 g in de loop van de experimenten. Zoals beschreven in dit protocol, werd voor het schatten van categorisatiedrempels voor call-in-noise een oddball-paradigma gebruikt voor stimuluspresentatie. In het oddball-paradigma werden oproepen die tot één categorie (whines) behoorden ingebed in witte ruis bij een bepaalde SNR gebruikt als standaardstimuli (figuur 2A) en oproepen uit een andere categorie (wheeks) ingebed in w...

Pupillometrie, een eenvoudige en niet-invasieve techniek, wordt voorgesteld als een methode om gehoor-in-lawaai drempels te bepalen bij normaal horende dieren en diermodellen van verschillende auditieve pathologieën.

Pupilolie om auditieve sensatie bij cavia's te beoordelen

Noise exposure is a leading cause of sensorineural hearing loss. Animal models of noise-induced hearing loss have generated mechanistic insight into the ...

Pupillometrie kan worden gebruikt om complexe geluidsherkenningsdrempels te schatten en kan in combinatie met andere methoden worden gebruikt om de effecten van verschillende vormen van gehoorverlies op die drempels te bepalen. Deze techniek kan worden gebruikt om gegevens van dezelfde modaliteit van mensen en van ongetrainde dieren te karakteriseren. Het is relatief eenvoudig in te stellen en minimaal invasief.Gedrags- en perceptiemetingen zijn moeilijk te verkrijgen in diermodellen van gehoorverlies. Deze methode is een manier om complex geluidsherkenningsgedrag bij dieren te kwantificeren. Zoals we alle diergedragsexperimenten doen, is geduld de sleutel.Neem de tijd om het dier te laten wennen aan de experimentele opstelling. Houd experimentele sessies kort en houd het dier nauwlettend in de gaten. Om te beginnen monteer je een gekalibreerde luidspreker op de geluiddempende kamerwand op een gelijke hoogte als de positie waar het dier zal worden geplaatst.Voor vrije veldprikkelafgifte plaatst u het dier in de behuizing en zorgt u ervoor dat grote lichaamsbewegingen niet mogelijk zijn en bevestigt u de kop van het dier aan het stijve frame. Plaats een piëzo-elektrische sensor onde

pupillometry-to-assess-auditory-sensation-in-guinea-pigs

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

Deze video laat zien hoe operatief de cavia's endolymfatische kanaal belemmeren om endolymfatische hydrops te produceren.

Chirurgische Inductie van endolymphatic hydrops door Vernietiging van de endolymfatische Duct

Gewenning en prepulse remming van de schrik zijn de operationele maatregelen van de zintuiglijke gating. Sensory gating is verstoord bij schizofrenie, en enkele andere psychische stoornissen en neurodegeneratieve ziekten. We beschrijven hier een standaard protocol op korte termijn en lange termijn gewenning te beoordelen, alsook prepulse remming van akoestische schrikreacties bij ratten en muizen.

Gewenning en prepulse Remming van akoestische schrikreactie bij knaagdieren

Een snelle en goedkope methode voor de gedrags-bepaling van het horen van parameters zoals gehoordrempels, gehoorproblemen of fantoom perceptie (subjectieve tinnitus) wordt beschreven. Het gebruikt pre-puls remming van de akoestische schrikreactie en kan gemakkelijk worden geïmplementeerd in een personal computer met een programmeerbare AD / DA-omzetter en een piezo sensor.

Een Low Cost Setup voor Behavioral Audiometrie in Knaagdieren

This video demonstrates a method for recording auditory brainstem responses (ABRs) from rat pups. It outlines the steps for electrode placement, sound stimulus application, and signal processing analysis in the brainstem to assess neural responses.

Recording Auditory Brainstem Responses in a Rat Pup

Source: Lee, D., et. al. Modified Experimental Conditions for Noise-Induced Hearing Loss in Mice and Assessment of Hearing Function and Outer Hair Cell Damage. J. Vis. Exp. (2023)This video demonstrates the measurement of auditory brainstem response (ABR) in a mouse. Electrodes are placed on the head, behind the ear, and near the tail of an anesthetized mouse. Acoustic stimuli at various intensities are delivered, and electric signals generated are recorded as waveforms.

Measuring the Auditory Brainstem Response in Mice

Presenteren we een techniek gelokaliseerde beheer van drugs via de trans-tympanic route in het slakkenhuis. Drug bezorging via deze route zou niet interfereren met de anti-kanker werkzaamheid van het chemotherapeutische geneesmiddelen zoals cisplatine.

Trans-Tympanic Drug Delivery voor de behandeling van ototoxiciteit

Het doel van dit protocol is bedoeld als een dierlijk model van cochleaire implantatie, die kan worden gebruikt om aan te pakken van een veelheid van onderzoeksvragen. Mogelijke toepassingen zijn onder andere de evaluatie van farmaceutische interventies of elektrische stimulatie voor gunstige effecten op de hoorzitting drempels of elektrode impedances.

Cochleaire implantatie in de cavia

Hier presenteren we een protocol om een repliceerbaar geleidingsverlies inductie te creëren via chirurgische trommelvlies membraan punctie en verificatie door Otoscoop visualisatie en gedrags beoordeling door Clap Startle.

Eenvoudige chirurgische inductie van Conductief gehoorverlies met verificatie met behulp van Otoscope visualisatie en Gedragsclap Startle respons bij ratten

Dit artikel toont een extradurale benadering aan om de cavia endolymphatische zak uit te wissen en het endolymphatische kanaal te verwonden met een fijne pick om experimentele endolymphatische hydrops te induceren.

Een herziene chirurgische aanpak om endolymphatische hydrops in het cavia te induceren

Miniatuurvarkens (minivarkens) zijn een ideaal groot diermodel voor onderzoek naar cochleaire implantaten. Cochleaire implantatiechirurgie bij minivarkens kan worden gebruikt om het eerste bewijs te leveren van de veiligheid en potentiële prestaties van nieuwe elektrode-arrays en chirurgische benaderingen in een levend systeem dat vergelijkbaar is met mensen.

Het miniatuurvarken: een groot diermodel voor onderzoek naar cochleaire implantaten

Hier presenteren we een protocol voor een muismodel van lawaai-geïnduceerd gehoorverlies (NIHL). Om NIHL te induceren, ontwikkelden we een nieuw en eenvoudig apparaat met golfkarton, een rattenvangkooi en een luidspreker. Auditieve hersenstamrespons en immunofluorescentie beeldvorming werden gebruikt om respectievelijk de gehoorfunctie en de buitenste haarcelbeschadiging te beoordelen.

Gewijzigde experimentele omstandigheden voor lawaai-geïnduceerd gehoorverlies bij muizen en beoordeling van de gehoorfunctie en schade aan de buitenste haarcellen

Leer pupillometrie om auditieve drempels bij cavia's te meten met een infraroodcamera. Deze niet-invasieve methode kwantificeert geluidsherkenning en helpt onderzoekers gehoorverlies effecten te begrijpen.

Pupilolie om auditieve sensatie bij cavia's te beoordelen

Meer video's verkennen