Determinação do Comportamento da Discriminação do estímulo acústico Par de estímulos auditivos e elétrica usando um condicionamento clássico e da freqüência cardíaca abordagem

O objetivo geral deste procedimento é identificar regiões de estimulação do núcleo coclear e padrões de estimulação neural, que produzem sensações de frequência distinguíveis pelo animal. Primeiro, um dispositivo de monitoramento de frequência cardíaca implantado para permitir a medição das respostas fisiológicas do animal. Em seguida, um eletrodo neural através do qual a estimulação pode ser fornecida ao sistema auditivo é implantado no núcleo coclear.

Em seguida, o animal é condicionado a detectar diferenças de frequência nos tons apresentados e produzir uma resposta fisiológica. Por fim, o animal é testado para a detecção de diferentes locais e padrões de neuroestimulação do sistema auditivo. Em última análise, podem ser obtidos resultados que mostrem quais áreas do núcleo coclear são mais adequadas para estimulação de próteses auditivas e padrões de estimulação.

Mais adequado para uso em tais dispositivos por meio da identificação de locais e padrões de estimulação que produzem consistentemente sensações de frequência distintas. A principal vantagem desta técnica em relação aos métodos existentes, como a estimulação neural e o registo numa preparação aguda, é que é possível identificar alvos e técnicas de estimulação que são realmente distinguidos e detetados pelo animal. As implicações dessa técnica se estendem à terapia para o tratamento da surdez, na qual os implantes cocleares não podem ser usados como resultado de um comprometimento da cóclea ou dano ao nervo auditivo.

Essa técnica ajudará a determinar as estratégias de estimulação que melhor imitam o processamento acústico normal. Três a cinco dias após a implantação do dispositivo de telemetria do eletrocardiograma, inicie o implante do eletrodo cerebral administrando primeiro analgesia e anestésico. Uma vez confirmada a anestesia, raspe a cabeça do animal e limpe com álcool Betadine e, em seguida, Betadine.

Coloque o animal em um prato temático homeo. Levante e posicione o animal entre as barras auriculares e deslize a primeira barra auricular no tubo acústico externo. Trave a primeira barra de orelha no lugar.

Em seguida, deslize a segunda barra de orelha para a posição usando uma pinça de dente de rato. Abra a mandíbula do animal e prenda os incisivos superiores sobre o porta-dentes. Uma vez na posição, deslize o cone do nariz sobre o nariz para iniciar a entrega de isof flúor, que continuará durante a cirurgia.

Depois de expor o osso parietal, esfregue a superfície com solução de peróxido a 20%. Em uma gaze, faça um furo de aproximadamente dois milímetros quadrados na extensão lateral do osso interparietal. Lave o orifício usando solução salina estéril para remover qualquer osso, poeira ou fragmentos ósseos que possam danificar o eletrodo trabalhando sob um microscópio, faça um pequeno orifício no osso parietal esquerdo e no osso interparietal direito.

Em seguida, aparafuse um parafuso de aço cirúrgico em cada orifício, deixando cerca de 0,5 milímetros entre a cabeça de cada parafuso e o crânio. Conecte o alto-falante de acoplamento à barra de ouvido oca esquerda. Coloque o manipulador de eletrodo no lugar acima da abertura com um ângulo rostral Cato de 10 graus.

Em seguida, usando a ponta de uma agulha, faça uma incisão na dura-máter no plano sagital. Insira o eletrodo manualmente aproximadamente dois milímetros na superfície do cérebro. Conecte os parafusos ao terra e aos pontos de eletrodo de referência do cabeçote de alta impedância.

Certifique-se de que o amplificador está ligado. Em seguida, sele a câmara de gravação, inicie a entrega cíclica de ruído filtrado de passagem de banda de baixa faixa média e alta frequência com a taxa máxima de entrega de uma rajada a cada 200 milissegundos. Monitore a atividade neural em cada canal para detectar respostas ao ruído. Apresentação.

Continue a inserção do eletrodo até que a distância total inserida se aproxime de oito milímetros ou até que as respostas sejam vistas às apresentações de ruído. Se o núcleo coclear foi alcançado, os locais na ponta do eletrodo devem mostrar respostas principalmente a estímulos de alta frequência. Continue inserindo o eletrodo até que a ponta detecte.

As respostas a estímulos de baixa frequência ou atividade auditiva deixam de ocorrer. Se a atividade cessar, o eletrodo pode ter passado inteiramente pelo núcleo coclear e pode ser necessário revisar o posicionamento do eletrodo. Construa um mapa de resposta de amplitude de frequência dos neurônios nos locais dos eletrodos, apresentando tons puros em etapas de frequência em toda a faixa de frequência desejada em amplitudes de um a 70 decibéis com 10 repetições de cada estímulo.

Para proteger o tecido cerebral e o eletrodo, aplique uma fina camada de elastômero de silicone ligeiramente acima das hastes expostas do eletrodo, de modo que o elastômero flua pelas hastes e cubra as hastes e a superfície exposta do cérebro. Para fixar o eletrodo no lugar, aplique cimento dentário, conecte o fio terra do eletrodo aos parafusos e aplique mais cimento dental para maior resistência. Depois que o cimento endurecer, suture a incisão ao redor do eletrodo e coloque a gaiola doméstica em uma almofada de aquecimento por 24 horas para permitir que o animal se recupere.

Depois de ativar o dispositivo de telemetria, coloque o animal na câmara de teste e deixe-o se aclimatar por cinco minutos antes de iniciar o condicionamento. Para realizar o procedimento de condicionamento, entregue um membro selecionado aleatoriamente do par de estímulos acústicos repetidamente em rajadas de 250 milissegundos separadas por 250 milissegundos de silêncio por 80 a 170 segundos. Cada apresentação de estimulação deve ter um tempo de subida e descida de 10 milissegundos.

Para evitar que um clique seja percebido, comece a alternar. O segundo membro do estímulo acústico emparelha com o primeiro apresentando cada tom por 250 milissegundos, seguido por um silêncio de 250 milissegundos. Após 9,5 segundos do período de dez segundos de apresentação de tom alternado, administre um choque de 0,5 milissegundo no pé e, em seguida, interrompa as apresentações de tom por 30 segundos para permitir que a frequência cardíaca se estabilize.

Continue este processo até que 48 ciclos do procedimento tenham sido concluídos. Para garantir repetições suficientes de cada par de tons para análise, certifique-se de que cada par de tons seja apresentado pelo menos quatro vezes. Depois de conectar o cabo de estimulação neural e ativar o dispositivo de telemetria sob anestesia com isoflurano, permitir que o animal se recupere e se acostume à câmara de teste por 10 minutos antes do teste.

Para manter o condicionamento do dia anterior, aplique um par de estímulos acústicos alternados conforme descrito anteriormente, seguido por um choque no pé de 0,5 milissegundo. Depois de permitir que a frequência cardíaca se estabilize, forneça um membro selecionado aleatoriamente de um par de estímulos elétricos repetidamente em rajadas de 250 milissegundos, separados por 250 milissegundos de silêncio por 80 a 170 segundos. Em seguida, comece alternando o segundo membro do par de estímulos elétricos com o primeiro apresentando cada tom por 250 milissegundos, seguido por um silêncio de 250 milissegundos por 10 segundos no total.

Repita o ciclo com o próximo par de estimulação elétrica selecionado aleatoriamente até que pelo menos 20 tentativas de cada par tenham sido realizadas em intervalos aleatórios. Insira um par de estímulos acústicos para manter o condicionamento. Quando o teste estiver concluído, desative o dispositivo de telemetria, desconecte o cabo de estimulação e devolva o animal à sua casa.

Aqui é mostrada a resposta eletrofisiológica de um eletrodo colocado corretamente. Cada histograma apresenta dados para uma frequência em um local de eletrodo e cada coluna representa um período de tempo de 25 milissegundos em ambas as hastes do feixe de eletrodos. As respostas são detectadas em cada local de eletrodo individual apenas em resposta a uma banda bastante estreita de frequências, mas essas bandas estreitas são distribuídas em uma ampla faixa de frequências.

Essa distribuição é ótima, pois muitas regiões distintas do cérebro associadas à frequência podem ser estimuladas independentemente. Idealmente, a colocação de eletrodos deve levar à detecção de respostas neurais ao estímulo acústico em vários canais com amplitude sonora tão baixa quanto 10 decibéis, como aparece nesta resposta eletrofisiológica no Canal 10. Aqui é mostrada a resposta eletrofisiológica em um eletrodo mal posicionado, a atividade ocorre nas pontas de cada haste do feixe de eletrodos, mas há pouca variação na frequência do estímulo acústico que provoca atividade em cada local do eletrodo.

Tal implantação não permite a estimulação de uma camada de frequência distinta para testes de discriminação. Aqui, os traços individuais e os dados proporcionais da frequência cardíaca média são mostrados de oito segundos antes a oito segundos após o início da apresentação do estímulo elétrico alternado. Esses dados foram coletados durante a sétima sessão de testes e incluíram 12 apresentações de estímulos elétricos.

Uma diminuição significativa na frequência cardíaca ocorre rapidamente após a introdução do segundo estímulo neural, seguida por um aumento significativo na frequência cardíaca, sugerindo que o animal detectou a diferença entre o primeiro e o segundo estímulo. O grau de erro e variância da resposta é mostrado no gráfico de média proporcional mais erro padrão, e a significância da queda e aumento após a apresentação do segundo estímulo pode ser verificada usando intervalos de confiança de 95% Ao tentar este procedimento, é importante lembrar que qualquer estímulo externo que o animal possa detectar pode levar a alterações na frequência cardíaca, aumentando a variabilidade nos resultados que o teste e o condicionamento devem ser realizados em um ambiente consistente e bem isolado para minimizar esses efeitos após seu desenvolvimento. Essa técnica abre caminho para pesquisadores no campo da biônica explorarem melhores maneiras de estimular eletricamente o cérebro em uma variedade de sistemas sensoriais para fornecer respostas relevantes para o comportamento.