O poder do intervalo de Interstimulus para a avaliação do processamento Temporal em roedores

Summary

Processamento temporal, um processo de preattentive, pode fundamentam os défices em alto nível dos processos cognitivos, incluindo atenção, comumente observada em transtornos neurocognitivos. Usando prepulse inibição como uma paradigma exemplar, apresentamos um protocolo para a manipulação de intervalo de interstimulus (ISI) para estabelecer a forma da função ISI para fornecer uma avaliação do processamento temporal.

Abstract

Déficits de processamento temporal têm sido implicados como uma potencial dimensão elemental de nível mais alto dos processos cognitivos, comumente observada em transtornos neurocognitivos. Apesar da popularização do prepulse inibição (PPI) nos últimos anos, muitos protocolos atuais promovem usando um % da medida de controle, impedindo desse modo a avaliação do processamento temporal. O presente estudo usado Cruz-modal PPI e gap prepulse inibição da (lacuna PPI) para demonstrar os benefícios da contratação de uma variedade de intervalos interstimulus (ISIs) para delimitar os efeitos de modalidade sensorial, exposição de psicoestimulantes e idade. Avaliação da modalidade sensorial, exposição de psicoestimulantes e idade revela a utilidade de uma abordagem variando o intervalo interstimulus (ISI) para estabelecer a forma da função ISI, incluindo aumentos (inflexões de curva mais acentuadas) ou diminui (achatamento da curva de resposta de amplitude) assustar em amplitude. Além disso, mudanças na inibição da resposta do pico, sugestiva de uma sensibilidade diferencial à manipulação do ISI, muitas vezes são reveladas. Assim, a manipulação sistemática de ISI proporciona uma oportunidade fundamental para avaliar o processamento temporal, que pode revelar os mecanismos neurais subjacentes envolvidos nos transtornos neurocognitivos.

Introduction

Déficits de processamento temporal tem sido implicados como um potencial mecanismo neural subjacente para alterações no nível mais alto processos cognitivos comumente observadas em transtornos neurocognitivos. Inibição prepulse (PPI) da resposta alarme auditivo (ASR) é um paradigma experimental translacional comumente usado para examinar os déficits de processamento temporal, revelando profundas alterações em transtornos neurocognitivos, tais como esquizofrenia,¹, desordem de hiperatividade do déficit de atenção² e HIV-1 associado neurocognitivos transtornos^3,4. Especificamente, avaliações de processamento temporal em modelos pré-clínicos de HIV-1 tem revelado a generalidade, a permanência relativa e sugeriu que o utilitário de diagnóstico de PPI do outro lado a maioria vida útil funcional^{3,4 dos animais ,5,6}.

Uso de uma abordagem variando o intervalo interstimulus (ISI; ou seja, o tempo entre o prepulse e o estímulo de alarme) na análise de data de modificação de reflexo de Sechenov em 1863⁷. Os estudos seminais de modificação de reflexo, uma medida de sensório-motor gating, empregou uma abordagem variando ISI para avaliar a resposta do flexor e audição em sapos^7,8, bem como respostas instintiva em seres humanos⁹. A primeira aplicação clínica do processo de modificação de reflexo avaliados sensibilidade visual em um homem com cegueira histérica¹⁰. Mais de um século após os primeiros relatos de modificação de reflexo, a abordagem de variados ISI foi popularizada através de uma série de papéis seminal^11,12,13. Apesar das diferenças inerentes nos estudos seminais sobre reflexo modificação (i.e., espécies, procedimentos experimentais, reflexos), estabeleceram uma relação temporal que era surpreendentemente similar entre as espécies.

Avaliação da inibição prepulse usando uma abordagem variando ISI, conforme detalhado no presente protocolo, tem várias vantagens sobre o popularizado por cento da abordagem de controle. Em primeiro lugar, a abordagem proporciona uma oportunidade para estabelecer a forma da função ISI, incluindo aumentos (inflexões de curva mais acentuadas) ou diminui (achatamento da curva de resposta de amplitude)^3,15 em amplitude de alarme, bem como desloca-se no ponto de pico de resposta inibição^3,5. Além disso, quando uma abordagem que ISI variação é empregado, resposta de alarme é um fenômeno relativamente estável¹, sugerindo a utilidade potencial da abordagem em estudos longitudinais, examinando a progressão de déficits neurocognitivos^{5 , 15}. finalmente, PPI fornece uma oportunidade crítica para entender os circuitos neurais subjacentes envolvidos no neurocognitivos distúrbios¹⁶.

Em nosso estudo, utilizamos dois paradigmas experimentais (Figura 1), incluindo a Cruz-modal PPI e inibição prepulse de lacuna (gap-PPI), para avaliar a utilidade de uma abordagem variando ISI para delinear os efeitos de modalidade sensorial, exposição de psicoestimulantes, e a idade. O paradigma experimental de PPI Cruz-modal utiliza a apresentação de um estímulo adicional (por exemplo, Tom, luz, sopro de ar) como um prestimulus discreto antes um estímulo acústico e surpreendente. Em contraste, no paradigma experimental da lacuna-PPI, a ausência de um plano de fundo (por exemplo, remoção de ruído de fundo, luz ou sopro de ar) serve como um prestimulus discreto. Aqui, descrevemos os dois paradigmas experimentais para a avaliação do processamento temporal, bem como abordagens estatísticas para a análise de PPI e lacuna-PPI. Dentro da discussão, nós comparamos as conclusões de um gostaria de chamar da variável abordagem ISI e o popularizado por cento da abordagem de controle.

Protocol

Todos os protocolos de animais foram revistos e aprovados pelo Comitê de uso da Universidade de Carolina Sul e cuidado Animal (número de garantia federal: D16-00028).

1. definição de parâmetros e calibração do aparelho de alarme

1. Configurar o sistema de resposta de alarme (ver Tabela de materiais) de acordo com as instruções do fabricante.
   1. Coloque a plataforma de alarme em um gabinete de 10 cm de espessura parede dupla isolação.
2. Calibre a sensibilidade de resposta usando o sistema de calibração de alarme.
3. Ligue o altifalante de alta frequência 30 cm acima do titular animal.
   1. Medir e calibrar o alto-falante usando um sonómetro, colocando o microfone do titular animal.
4. Apor uma luz de LED branca (lux 22) na parede em frente o animal titular.
   1. Medir a lux apresentada-se como um prepulse visual usando um medidor de luz.
5. Conecte um tubo de plástico semi-rígido (0,64 mm de diâmetro) de um ar comprimido tanque através de um regulador de companhia aérea.
   1. Como o tanque de ar 16 psi para a apresentação de prestimuli tátil.
   2. Use um medidor de nível de som para medir a quantidade de ruído sendo emitido pelo estímulo tátil no interior do tubo, 2,5 cm da extremidade do titular do animal. Se usando múltiplas câmaras, certifique-se de que todas as câmaras são calibradas na mesma maneira.
      Nota: Para impedir o estímulo tátil, sendo percebida como um estímulo acústico, o som do prepulse de sopro de ar deve ser menor ou igual ao segundo plano do ruído branco. Na confi guração do presente, o prepulse de sopro de ar emitido 70 dB (a) dentro do tubo, enquanto o ruído de fundo branco também foi definido a 70 dB (a).

2. criação de programas experimentais

1. Abra o software de sistema de resposta assustar (ver Tabela de materiais).
2. Clique em definições e seleccione Define o julgamento.
3. Defina um julgamento ASR somente pulso.
   Nota: O ASR somente pulso experimental é executado durante a sessão de habituação e 6 vezes no início de cada cruz-modal PPI e sessão de abertura-PPI para habituação.
   1. Digite um nome de julgamento. Aperte Enter.
   2. Registro de dados.
   3. Defina o analógico nível a 720.
   4. Defina o período de espera como 20 ms.
   5. Apresente o plano de fundo.
   6. Fim do julgamento.
   7. Bateu Accept para salvar o julgamento.
4. Clique em definições e seleccione Define o julgamento.
5. Crie seis definições de julgamento separadas para PPI acústico, incluindo um julgamento para cada ISI (ou seja, 0, 30, 50, 100, 200, 4000 ms).
   1. Crie uma definição de julgamento para os ms 0 ISI para acústica PPI.
      1. Digite um nome de julgamento. Aperte Enter.
      2. Registro de dados.
      3. Defina o analógico nível a 720.
      4. Atribua o comprimento de espera a 20 ms.
      5. Apresente o plano de fundo.
      6. Fim do julgamento.
      7. Bateu Accept para salvar o julgamento.
   2. Crie o restante julgamento definições para Ísis com um prestimulus e um estímulo (ou seja, 30, 50, 100, 200, 4000 ms).
      1. Digite um nome de julgamento. Aperte Enter.
      2. Defina o nível de analógico para 600 em 0 ms para introduzir o prestimulus.
      3. Atribua o comprimento esperar 20 ms para especificar o comprimento da prestimulus.
      4. Defina o nível de analógico para 440 em 20 ms para remover o prestimulus.
      5. Defina o período de espera depende do ISI.
         Nota: Definir o período de espera como: 10 ms as 30 ms ISI, 30 ms para as 50 ms ISI, 80 ms para as 100 ms ISI, 180 ms para os ISI, 200 ms e 3980 ms para os ms 4000 ISI. Espere apenas um comprimento está incluído para cada ISI.
      6. Registro de dados.
      7. Defina o analógico nível a 720.
      8. Atribua o comprimento de espera a 20 ms.
      9. Apresente o plano de fundo.
      10. Fim do julgamento.
      11. Bateu Accept para salvar o julgamento.
6. Clique em definições e seleccione Define o julgamento.
7. Crie seis definições de julgamento separadas para PPI visual ou tátil, incluindo um julgamento para cada ISI (ou seja, 0, 30, 50, 100, 200, 4000 ms).
   1. Crie uma definição de julgamento para os ms 0 ISI para PPI visual ou tátil.
      1. Digite um nome de julgamento. Aperte Enter.
      2. Registro de dados.
      3. Ligue o tátil.
      4. Defina o analógico nível para 720 e o comprimento de espera a 20 ms.
      5. Desligue o tátil.
      6. Apresente o plano de fundo.
      7. Fim do julgamento.
      8. Bateu Accept para salvar o julgamento.
   2. Crie o restante julgamento definições para Ísis com um prestimulus e um estímulo (ou seja, 30, 50, 100, 200, 4000 ms).
      Nota: Visual e tátil não podem ser executados simultaneamente por causa de limitações de software e hardware. A modalidade apresentada é dependente da entrada para o hardware (ou seja, se a luz está ligada ou o sopro de ar está ligado).
      1. Digite um nome de julgamento. Aperte Enter.
      2. Ative o tátil para introduzir o prestimulus.
         Nota: Nesta instância, tátil refere-se à modalidade (ou seja, qualquer visual ou sopro de ar) que é conectado ao hardware.
      3. Defina o comprimento de espera de 20 ms.
      4. Desligue o tátil para remover o prestimulus.
      5. Defina o nível analógico de 440 a 20 ms.
      6. Defina o período de espera depende do ISI.
         Nota: Definir o período de espera como: 10 ms as 30 ms ISI, 30 ms para as 50 ms ISI, 80 ms para as 100 ms ISI, 180 ms para os ISI, 200 ms e 3980 ms para os ms 4000 ISI.
      7. Registro de dados.
      8. Defina o analógico nível a 720.
      9. Atribua o comprimento de espera a 20 ms.
      10. Apresente o plano de fundo.
      11. Fim do julgamento.
      12. Bateu Accept para salvar o julgamento.
8. Clique em definições e seleccione Define o julgamento.
9. Crie seis definições de julgamento separadas para acústica lacuna-PPI, incluindo um julgamento para cada ISI (ou seja, 0, 30, 50, 100, 200, 4000 ms).
   1. Crie uma definição de julgamento para os ms 0 ISI para acústica lacuna-PPI.
      1. Digite um nome de julgamento. Aperte Enter.
      2. Registro de dados.
      3. Defina o analógico nível para 720 e o comprimento de espera a 20 ms.
      4. Apresente o plano de fundo.
      5. Fim do julgamento.
      6. Bateu Accept para salvar o julgamento.
   2. Crie o restante julgamento definições para Ísis com um prestimulus e um estímulo (ou seja, 30, 50, 100, 200, 4000 ms).
      1. Digite um nome de julgamento. Aperte Enter.
      2. Defina o nível analógico de 0 a 0 ms para introduzir o prestimulus.
      3. Atribua o comprimento esperar 20 ms para especificar o comprimento da prestimulus.
      4. Defina o nível de analógico para 440 em 20 ms para remover o prestimulus.
      5. Defina o período de espera depende do ISI.
         Nota: Definir o período de espera como: 10 ms as 30 ms ISI, 30 ms para as 50 ms ISI, 80 ms para as 100 ms ISI, 180 ms para os ISI, 200 ms e 3980 ms para os ms 4000 ISI.
      6. Registro de dados.
      7. Defina o analógico nível a 720.
      8. Atribua o comprimento de espera a 20 ms.
      9. Apresente o plano de fundo.
      10. Fim do julgamento.
      11. Sucesso aceitar para salvar o julgamento.
10. Clique em definições e seleccione Define o julgamento.
11. Crie definições de julgamento separadas 6 para o visual ou tátil lacuna-PPI, incluindo um julgamento para cada ISI (ou seja, 0, 30, 50, 100, 200, 4000 ms).
    1. Crie uma definição de julgamento para os ms 0 ISI para visual ou tátil lacuna-PPI.
       1. Digite um nome de julgamento. Aperte Enter.
       2. Ligue o tátil.
       3. Registro de dados.
       4. Defina o analógico nível para 720 e o comprimento de espera a 20 ms.
       5. Apresente o plano de fundo.
       6. Fim do julgamento.
       7. Bateu Accept para salvar o julgamento.
    2. Crie o restante julgamento definições para Ísis com um prestimulus e um estímulo (ou seja, 30, 50, 100, 200, 4000 ms).
       1. Digite um nome de julgamento. Aperte Enter.
       2. Ligue o tátil.
       3. Como o analógico nível 0 ms.
       4. Desligue o tátil.
       5. Defina o comprimento de espera de 20 ms.
       6. Ligue o tátil.
       7. Defina o analógico nível para 440.
       8. Defina o período de espera depende do ISI.
          Nota: Definir o período de espera como: 10 ms as 30 ms ISI, 30 ms para as 50 ms ISI, 80 ms para as 100 ms ISI, 180 ms para os ISI, 200 ms e 3980 ms para os ms 4000 ISI.
       9. Registro de dados.
       10. Defina o analógico nível a 720.
       11. Atribua o comprimento de espera a 20 ms.
       12. Apresente o plano de fundo.
       13. Fim do julgamento.
       14. Sucesso aceitar para salvar o julgamento.
12. Seleccione Definições e definir a sessão.
    1. Crie uma sessão de habituação.
       1. Defina o nível de analógico de fundo de 440, o número de amostras recordes de 200 as amostras por segundo para 2000, o período de aclimatação, a 5 min e as sequência de repetições de 36.
       2. Digite 10 na caixa de lista de intervalo intertrial (ITI).
       3. Clique em Adicionar e selecione o julgamento de ASR somente pulso.
       4. Clique em salvar para salvar a sessão de habituação.
13. Seleccione Definições e definir a sessão.
14. Defina a sessão para Cruz-Modal PPI.
    1. Defina o nível de analógico de fundo para 440, o número de amostras recordes de 200 amostras por segundo para 2000, o período de aclimatação, a 5 min e as repetições da sequência de 1.
    2. Defina a lista de intervalo intertrial (ITI).
       1. Digite 10 para as 5 primeiras caixas de lista ITI.
       2. Digite uma variável ITI (15-25 s) nas caixas de lista de seguida 72 ITI, representando os ensaios com um prestimulus.
    3. Clique em Adicionar.
       1. Selecione o julgamento de ASR somente pulso e carregá-lo 6 vezes para ensaios 1-6.
       2. Crie blocos de 6-julgamento para cada modalidade de prestimulus usando um design quadrado latino (tabela 1).
       3. Carregar os blocos 6-julgamento em um ABBA contrabalançado a ordem de apresentação (por exemplo, acústico, visual, visual, acústica, acústico, etc.) para Cruz-modal PPI.
          Nota: Cada tentativa deve ser carregada individualmente.
          Nota: Cada sessão PPI Cruz-modal inclui um total de 78 ensaios.
    4. Clique em salvar para salvar a sessão.
15. Seleccione Definições e definir a sessão.
    1. Defina a sessão para Gap-PPI.
       1. Defina o nível de analógico de fundo para 440, o número de amostras recordes de 200 amostras por segundo para 2000, o período de aclimatação, a 5 min e as repetições da sequência de 1.
       2. Defina a lista de intervalo intertrial (ITI).
          1. Digite 10 para as 5 primeiras caixas de lista ITI.
          2. Tipo uma variável ITI (15-25 s) para as próximo 36 caixas de listagem ITI, representando os ensaios com um prestimulus.
       3. Clique em carregar para carregar os julgamentos.
          1. Selecione o julgamento de ASR somente pulso e carregá-lo 6 vezes para ensaios 1-6.
          2. Crie blocos de 6-julgamento para cada modalidade de prestimulus usando um design quadrado latino (tabela 1).
       4. Clique em salvar para salvar a sessão.
          Nota: Cada sessão de abertura-PPI inclui um total de 42 testes. Cada sessão avalia uma modalidade sensorial.

3. protocolo estrutura

1. Use a cepa de ratos F344/N, a cepa de rato puras mais comuns, para as avaliações.
   Nota: Cruz-modal PPI e lacuna-PPI podem ser realizados em animais, em uma variedade de idades, de ambos os sexos e independentemente do status hormonal (i.e., ovariectomizadas, castrados, intacta). Detalhes sobre os animais utilizados nos dados representativos são apresentados os resultados representativos.
2. Lidar com os animais para permitir a aclimatação através de uma série de dias antes de começar a experimentação.
3. Randomize a ordem dos animais de experimentação, dependente de fatores o entre-dos sujeitos de interesse (por exemplo, o sexo biológico, tratamento).
4. Abra o software de sistema de resposta de alarme. Clique em executar. Selecione a sessão de interesse.
   Nota: apenas uma sessão é conduzida por dia e as sessões devem ser realizados em uma ordem sequencial (ou seja, habituação, Cruz-Modal PPI, Gap-PPI)
5. Um nome de arquivo de saída de entrada e clique em Okey.
6. Insira as informações de assunto, grupo e ID e clique em continuar.
7. Coloque o animal no aparelho de alarme usando um cerco animal que é mais apropriado para o tamanho do animal. Clique em Okey para iniciar a sessão.
8. Exporte dados para análise.
   1. Clique em relatórios | Concatenar dados. Carregar o arquivo de dados e clique em Adicionar. Clique em ASCII para salvar a saída de dados.

4. análise de dados

1. Calcule uma Max V. ajustado para cada julgamento subtraindo o Max V. de início o valor.
   Nota: O Max V. ajustado cria uma medida de amplitude de pico significa ASR.
2. Visualize graficamente os resultados para a sessão de habituação.
   1. Meios do grupo trama e erros-padrão da média para cada julgamento. Análises de regressão podem ser conduzidas e se encaixam com intervalos de confiança de 95%.
3. Visualize graficamente resultados para transversal Cruz-modal PPI e lacuna-PPI.
   1. Calcule valores médios para cada ISI, calculando a média entre os 6 ensaios individualmente para cada animal.
   2. Calcular e gráfico significa grupo e erros-padrão da média para cada ISI e a modalidade sensorial.
4. Analise estatisticamente Cruz-modal PPI e lacuna-PPI (opcional).
   Nota: Embora a abordagem estatística exata será dependente do delineamento experimental e pergunta de pesquisa de interesse, um design misturado repetidas medidas que ANOVA fornece uma abordagem adequada.

Results

Observou-se uma função não-monotônicas proeminente do ISI em cruz-modal PPI (figuras 2A, 3A, 4A) e gap-PPI (figuras 2B, 3B, 4B). Respostas de alarme da linha de base foram observadas na 0 e 4000 ms ISIs, incluídas como ensaios de referência dentro de uma sessão de teste. A importância do 4000 ms ISI não pode ser suavizada, como a mais se assemelha os testes de PPI (i.e., 30, 50, 100, 200 ms ISIs) em que o sujeito recebe ambos os estímulos prepuls...

Discussion

O presente protocolo descreve o poder da ISI diferentes para a avaliação do processamento temporal para estudos empregando projetos experimentais ou transversais ou longitudinais. Examinar os efeitos da modalidade sensorial, exposição de psicoestimulantes ou idade sobre a forma da função ISI demonstrou sua utilidade em revelar uma sensibilidade diferencial à manipulação do ISI (ou seja, mudanças no ponto de máxima inibição) ou um insensibilidade relativa à manipulação do ISI (i.e., mais nítida inflexão ...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Sistema de Resposta de Sobressalto SR-Lab	San Diego Instruments
	Industrial Acoustic Company
Sistema de Calibração de Sobressalto SR-Lab	Alto-falante
	Radio Shack	modelo #40-1278B
Medidor de Nível de Som	Bruel & amp Cilindro de perspex modelo Kjaer	#2203
	San Diego Instruments		Incluído com o sistema de resposta de sobressalto
SR-Lab Software do sistema de resposta de sobressalto SR-Lab	San Diego Instruments		incluído com o sistema de resposta de sobressalto SR-Lab
Medidor de luz	Sper Scientific, Ltd.	modelo #840006
Regulador de linha aérea	Craftsman	modelo #16023
SPSS Statistics 24	IBM		Usado para análises estatísticas (opcional)