Moc interwału międzybodźcowego w ocenie przetwarzania czasowego u gryzoni
19 kwietnia 2019
Przetwarzanie czasowe, proces preatentywny, może leżeć u podstaw deficytów w procesach poznawczych wyższego poziomu, w tym uwagi, często obserwowanych w zaburzeniach neuropoznawczych. Wykorzystując hamowanie prepulsów jako wzorcowy paradygmat, przedstawiamy protokół manipulowania interwałem międzybodźcowym (ISI) w celu ustalenia kształtu funkcji ISI w celu zapewnienia oceny przetwarzania czasowego.
Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie neuronauki poprzez scharakteryzowanie zaburzeń neuropoznawczych i ich progresji w ciągu życia za pomocą ocen przekrojowych i podłużnych. Główną zaletą tej techniki jest to, że wykorzystuje ona systematyczną manipulację ISI, aby zapewnić krytyczną okazję do oceny przetwarzania czasowego. Implikacje tej techniki rozciągają się na ocenę zmian obwodów nerwowych w zaburzeniach neuropoznawczych, ponieważ szeregowy obwód neuronalny pośredniczący w PPI został dobrze poznany.
Aby rozpocząć tę procedurę, otwórz oprogramowanie systemowe Startle Response, zdefiniuj próbę ASR tylko z impulsem, wybierając Definicje, a następnie Zdefiniuj próbę. Wpisz nazwę wersji próbnej, naciśnij Enter i nagraj dane. Ustaw poziom analogowy na 720.
Zdefiniuj długość oczekiwania jako 20 milisekund i wprowadź tło. Zakończ okres próbny i naciśnij Akceptuj, aby go zapisać. Aby utworzyć 30-milisekundową definicję próby dla akustycznego PPI, wybierz Definicje, a następnie Zdefiniuj próbę.
Wpisz nazwę wersji próbnej i naciśnij Enter. Ustaw poziom analogowy na 600 przy zerowej milisekundzie, aby wprowadzić bodziec wstępny. Przypisz długość oczekiwania do 20 milisekund, aby określić długość bodźca wstępnego.
Następnie ustaw poziom analogowy na 440 przy 20 milisekundach, aby usunąć bodziec wstępny. Zdefiniuj długość oczekiwania w zależności od ISI i określ dane rekordu. Ustaw poziom analogowy na 720 i przypisz długość oczekiwania do 20 milisekund.
Następnie wprowadź tło, a następnie zakończ wersję próbną i naciśnij Akceptuj, aby zapisać wersję próbną. Następnie utwórz 30-milisekundową definicję dla szczeliny akustycznej PPI. Definicje selekcji, jedna, Zdefiniuj próbę.
Wpisz nazwę wersji próbnej i naciśnij Enter. Ustaw poziom analogowy na zero przy zerowej milisekundzie, aby wprowadzić bodziec wstępny. Przypisz długość oczekiwania do 20 milisekund, aby określić długość bodźca wstępnego.
Następnie ustaw poziom analogowy na 440 przy 20 milisekundach, aby usunąć bodziec wstępny. Następnie zdefiniuj długość oczekiwania zależną od ISI, a następnie określ dane rekordu. Ustaw poziom analogowy na 720.
Przypisz długość oczekiwania do 20 milisekund i wprowadź tło. Zakończ okres próbny, naciśnij przycisk Akceptuj, aby zapisać wersję próbną. Aby utworzyć sesję habituacji, wybierz Definicje i Zdefiniuj sesję.
Ustaw liczbę próbek zapisu na 200, próbki na sekundę na 2 000, poziom analogowy tła na 440, okres aklimatyzacji na 5 minut, a liczbę powtórzeń sekwencji na 36. Wpisz 10 w polu Lista ITI. Następnie kliknij przycisk Dodaj i wybierz wersję próbną Pulse Only ASR.
Kliknij przycisk Zapisz, aby zapisać sesję przyzwyczajenia. Następnie zdefiniuj sesję dla międzymodalnego PPI, wybierając Definicje i Zdefiniuj sesję. Ustaw liczbę próbek zapisu na 200, próbki na sekundę na 2 000, okres aklimatyzacji na pięć minut, poziom analogowy tła na 440, a liczbę powtórzeń sekwencji na jeden.
Następnie zdefiniuj listę ITI, wpisując 10 w pierwszych pięciu polach listy ITI. Wpisz wartości ITI w następnych 72 polach listy ITI, reprezentujących próby z bodźcem wstępnym. Następnie kliknij przycisk Dodaj, wybierz wersję próbną Pulse Only ASR i załaduj ją sześć razy dla prób od pierwszej do sześciu.
Załaduj sześć bloków próbnych w przeciwrównoważnej kolejności prezentacji A-B-B-A, aby uzyskać międzymodalny PPI. Następnie kliknij przycisk Zapisz, aby zapisać sesję. Następnie zdefiniuj sesję dla gap PPI, wybierając Definicje i Zdefiniuj sesję.
Ustaw liczbę próbek zapisu na 200, próbki na sekundę na 2 000, okres aklimatyzacji na pięć minut, poziom analogowy tła na 440, a liczbę powtórzeń sekwencji na jeden. Aby zdefiniować listę ITI, wpisz 10 w pierwszych pięciu polach Lista ITI. Wpisz wartości ITI w kolejnych 72 polach listy ITI, reprezentujących próby z bodźcem wstępnym.
Następnie wybierz wersję próbną Pulse Only ASR i dodaj ją sześć razy dla prób od pierwszej do sześciu. Utwórz sześć bloków próbnych dla każdej modalności przed bodźcem, korzystając z projektu kwadratu łacińskiego i zapisz sesję. W tej procedurze należy obchodzić się ze zwierzętami tak, aby umożliwić im aklimatyzację przez kilka dni przed rozpoczęciem eksperymentów.
Otwórz oprogramowanie systemowe Startle Response. Kliknij Uruchom i wybierz sesję, która Cię interesuje. Następnie wprowadź nazwę pliku wyjściowego i kliknij przycisk OK. Wprowadź informacje o temacie, grupie i identyfikatorze, a następnie kliknij przycisk Kontynuuj.
Umieść zwierzę w aparacie do odstraszania, używając wybiegu dla zwierząt, który jest najbardziej odpowiedni do wielkości zwierzęcia. Kliknij przycisk OK, aby rozpocząć sesję. Po zakończeniu wyeksportuj dane do analizy, klikając pozycję Raporty, a następnie pozycję Połącz dane.
Załaduj plik danych i kliknij przycisk Dodaj. Następnie kliknij ASCII, aby zapisać dane wyjściowe. Użyteczność podejścia różnicującego ISI w celu określenia skutków modalności sensorycznej i międzymodalnego PPI zilustrowano tutaj.
Wyraźne przesunięcie w punkcie maksymalnego hamowania zależy od modalności sensorycznej, co sugeruje różną wrażliwość na manipulację ISI. W szczególności maksymalne hamowanie obserwuje się w 30-milisekundowym ISI po prezentacji dyskretnego akustycznego bodźca wstępnego, w 50-milisekundowym ISI po prezentacji dyskretnego wstępnego bodźca wzrokowego i przy 200-milisekundowym ISI po prezentacji dyskretnego bodźca wstępnego dotykowego. Na podstawie doświadczeń zwierzęcia z każdym bodźcem wstępnym w międzymodalnym PPI, oceniono możliwość uogólnienia efektów modalności sensorycznej w PPI z luką.
Rysunek ten pokazuje możliwość uogólnienia różnicowania ISI w celu nakreślenia efektów modalności sensorycznej. Wyraźne przesunięcie w punkcie maksymalnego hamowania, sugerujące różnicową wrażliwość na manipulację ISI, zaobserwowano w PPI w szczelinie dotykowej w stosunku do PPI w szczelinie akustycznej i PPI w szczelinie wizualnej. Użyteczność podejścia różnicującego ISI w celu określenia skutków psychostymulantu w intermodalnym IPP zilustrowano tutaj.
W ocenie po teście obserwuje się przede wszystkim względne spłaszczenie funkcji ISI, co sugeruje względną niewrażliwość na manipulację ISI w porównaniu z oceną przedtestową. Dodatkowo, ujawnia się również wyraźne przesunięcie w punkcie maksymalnego hamowania, co potwierdza zróżnicowaną wrażliwość na manipulację ISI. W szczególności maksymalne hamowanie obserwuje się przy 30-milisekundowym ISI podczas oceny przed testem i przy 100-milisekundowym ISI podczas oceny po teście.
Następnie oceniono możliwość uogólnienia zróżnicowanego podejścia ISI w celu określenia skutków ekspozycji na psychostymulanty w PPI z luką słuchową. W ocenie po teście zaobserwowano znacznie bardziej płaską funkcję ISI w porównaniu z oceną przed testem, co sugeruje względną niewrażliwość na manipulację ISI. Rozwój przetwarzania czasowego można ocenić za pomocą podłużnego projektu eksperymentalnego.
Rozwój przetwarzania czasowego w wizualnym PPI jest zilustrowany tutaj. Punkt maksymalnego hamowania we wszystkich grupach wiekowych przypada na 50-milisekundowy ISI, jednak ostrzejsze przegięcie funkcji ISI obserwuje się wraz z wiekiem, co sugeruje wyostrzenie percepcji, które następuje wraz z rozwojem. Następnie oceniono możliwość uogólnienia zróżnicowanego podejścia ISI w celu zbadania rozwoju przetwarzania czasowego w PPI luki słuchowej.
W 30. dobie po urodzeniu zaobserwowano niewrażliwość na manipulację ISI, o czym świadczy bardziej płaska funkcja ISI w stosunku do PD90 lub PD150. Próbując wykonać tę procedurę, ważne jest, aby wdrożyć krytyczne rozważania dotyczące projektu eksperymentalnego, w tym projekt eksperymentalny z kwadratem łacińskim do prezentacji ISI, dwie próby kontrolne, w tym ISI o zerowej i 4 000 milisekund oraz zmienny ITI. Po tej procedurze można przeprowadzić inne oceny neurokognitywne, w tym zadanie instrumentalne wykrywania sygnału i oceny neuroanatomiczne, w celu dalszej oceny deficytów przetwarzania czasowego i leżących u ich podstaw mechanizmów neuronalnych.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
To badanie bada przetwarzanie czasowe i jego rolę w zaburzeniach neurokognitywnych, wykorzystując hamowanie prepulse (PPI) jako paradygmat eksperymentalny. Poprzez manipulowanie interwałami pomiędzy bodźcami (ISI), protokół ocenia przetwarzanie czasowe, które jest często zaburzone w defikatach poznawczych związanych z uwagą.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauki
- Zaburzenia poznawcze
- Neuronauki behawioralne
Tło
- Procesy poznawcze wyższego rzędu mogą być ugruntowane na przetwarzaniu czasowym.
- Deficyty uwagi są często obserwowane w zaburzeniach neurokognitywnych.
- Hamowanie prepulse (PPI) jest dobrze ugruntowaną techniką eksperymentalną.
Cel badania
- Ocenić podatność na przetwarzanie czasowe w zaburzeniach neurokognitywnych.
- Zbadać, jak modalności sensoryczne wpływają na PPI w różnych interwałach ISI.
Stosowane metody
- Badanie wykorzystuje system reakcji przestraszenia do manipulacji ISI podczas prób PPI.
- Obejmują definiowanie wielu typów prób i sesji dla różnych ISI oraz rejestrowanie odpowiedzi.
- Systematyczne manipulacje warunkami przed bodźcem są wykorzystywane w okresach przyzwyczajania.
Główne wyniki
- Wyniki wskazują na różne wrażliwości na manipulacje ISI w różnych modalnościach sensorycznych.
- Maksymalne hamowanie występuje w różnych ISI w zależności od modalności sensorycznej (akustyczna, wzrokowa, dotykowa).
- Zauważalne zmiany w odpowiedzi PPI sugerują wgląd w zmiany w neurokrążeniu.
Wnioski
- Badanie pokazuje użyteczność systematycznej manipulacji ISI do oceny przetwarzania czasowego.
- Poprawia zrozumienie mechanizmów zaburzeń neurokognitywnych związanych z uwagą.
- Wyniki sugerują implikacje dla przyszłych badań nad modalnościami sensorycznymi i ocenami poznawczymi.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
Systematic manipulation of interstimulus interval (ISI) in rodent prepulse inhibition (PPI) assays enables precise assessment of temporal processing, a critical dimension in neurocognitive disorder research. This approach enhances predictive confidence in identifying neurocircuitry alterations and supports translational continuity from discovery to preclinical models. Integrating ISI-based temporal processing metrics informs risk-adjusted portfolio decisions in CNS drug discovery.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of temporal processing as a mechanistic contributor to neurocognitive phenotypes.
- Supports functional target validation by linking sensory modality effects to neurocircuitry alterations.
- Facilitates predictive de-risking of candidate targets implicated in cognitive disorders.
Screening & Assay Development
- Establishes validated, quantitative readouts for temporal processing deficits across sensory modalities.
- Standardizes assay conditions for reproducibility and cross-study comparability.
- Prepares robust platforms for compound screening targeting temporal processing pathways.
Translational & Preclinical Research
- Aligns rodent temporal processing metrics with disease-relevant endpoints in neurocognitive disorder models.
- Enables longitudinal assessment of neurocircuitry function across developmental stages and interventions.
- Supports translational biomarker development for CNS portfolio advancement.
Pipeline & Workflow Integration
ISI-based PPI assays position temporal processing evaluation at the intersection of early discovery, lead identification, and preclinical validation in CNS pipelines.
- Discovery Biology: Provides quantitative hypothesis testing for temporal processing mechanisms underlying cognitive deficits.
- Screening: Delivers reproducible, modality-specific inhibition curves for compound evaluation.
- Analytics: Generates ISI-dependent response profiles enabling statistical comparison across conditions and cohorts.
- Translational Research: Bridges preclinical findings to clinical biomarker strategies in neurocognitive disorders.
- Enterprise Reuse: Offers a scalable, adaptable platform for diverse CNS research programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target and pathway selection for cognitive disorder programs.
- Operational Value: Drives assay standardization, reproducibility, and scalability across research sites.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions by quantifying temporal processing as a functional endpoint.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of CNS assets based on mechanistic clarity.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral neuroscience and neurocircuitry analysis.
- Demands specialized startle response instrumentation and data acquisition systems.
- Necessitates rigorous cross-team standardization of ISI protocols and data analysis pipelines.
- Adaptable to multiple sensory modalities and developmental stages with protocol adjustments.
- Dependent on robust experimental design, including counterbalancing and appropriate controls.
