Summary
Sıçanlarda işitsel protez araştırma için klasik bir korku klima davranışsal paradigmanın uygulaması açıklanmıştır. Bu paradigma, her iki algılama belirlenmesi için mekanizması, ve bir sonuç ölçütü olarak kalp hızı kullanılarak farklı akustik ve elektrik uyaranlar arasında ayrımcılık sağlar.
Abstract
Akut hayvan hazırlıkları prospektif olarak işitsel beyin sapı implantlar 1-3 ve işitsel orta beyin implantları 4,5 gibi nöral işitme protezleri, içine elektrot tasarım ve entegrasyonu için stimülasyon teknikleri araştıran araştırmalarda kullanılmaktadır. Akut deneyler kronik implante ve uyanık hayvanların test, implantın etkinliği için ilk fikir vermek sağlar olurken duyumların psikofiziksel özelliklerini inceleyerek avantajı implante cihazlar 6,7 ile oluşturuldu.
Bu ödül bazlı edimsel koşullanma 6-8, klimalı kaçınma 9-11 veya klasik korku Klima 12 gibi çeşitli teknikler ilgili bir uyarı niteliği tespit davranışsal onay sağlamak için kullanılmaktadır. Bir teknik seçimi zamanı verimliliği (çoğunlukla kötü ödül tabanlı yaklaşımlar), bir çok test etme olanağı da dahil olmak üzere dengeleme yönü içeriruyaran (klimalı kaçınma sınırlı) aynı anda bağlıyor ve tekrarlanan uyaranlara (fizyolojik tedbirler istihdam edilen potansiyel bir kısıtlama) ölçüsü güvenilirlik.
Burada, klasik bir korku klima davranışsal yöntemi aynı anda bir uyarıcı tespiti ve iki uyaran arasındaki ayrım her iki test etmek için kullanılabilecek bazı sunulmuştur. Kalp hızı donma davranışı ya da diğer tür önlemler için kodlama zaman alıcı video için gereksinimi azaltır veya ortadan kaldırır korku tepkisi, bir ölçüsü olarak kullanılır (örneğin önlemler yakınsak kanıt dahil rağmen). Hayvanlar üç 2 saatlik klima oturumları, 48 canlandırma denemeleri sağlayarak her bu teknikleri kullanarak şartına edildi. Sonraki 48-deneme test oturumları sonra sunulan çift her uyaran algılama ve her bir çiftin üyesi uyaranlara arasında ayrımcılık testi test etmek için kullanıldı.
Bu davranış yöntem sunulmaktadırişitsel protez araştırma kendi kullanımı bağlamında. Elektrokardiogram telemetri cihazların implantasyon gösterilmiştir. Akustik uyaranlara sinirsel tepkilerin izlenmesi tarafından yönlendirilen Cochlear Nucleus, ve kronik kullanımı için yerine elektrodun fiksasyon beyin elektrotları sonraki implantasyonu aynı şekilde gösterilmiştir.
Protocol
1. Elektrokardiyogram Telemetri Cihazı İmplantasyonu
- Implantasyon cerrahisi başlamadan önce bir saat, post-operatif analjezi sağlamak için Carprofen (4 mg / kg sc) yönetmek.
- Derinliği daha iyi düzenleme izin ameliyat sırasında daha istikrarlı İsofluranın anestezi geçmeden önce tıraş ve ekleme kulak çubukları da dahil olmak üzere ilk hayvan hazırlık sağlamak için anestezi için Ketamin / Xylazine (10 mg / kg, ip: 70 mg / kg, Xy Ke) enjekte anestezi ve kısaltır ameliyat sonrası iyileşme.
- Anestezi başlangıcında, hayvanın gözlerine göz yağlayıcı uygulamak ve daha sonra karın göğüs ve boğaz tıraş. Antiseptik solüsyon takip, alkollü cilt hazırlığı takiben cerrahi fırçalayın kullanarak maruz kalan cildinizi silin. Isıtmak için bir ısı battaniye evde kafes yerleştirin.
- Sıcakkanlı bir plaka üzerinde yatay pozisyonda hayvan yerleştirin. Boğaz yükseltmek ve maruz boyun altına vatka takın.
- Burun-co yerleştirinne hayvanın burun üzerinde ve yerde koni düzeltmek (hacim / hacim oksijen, dakikada 2 L İzofluran% 1-3 teslim).
- Göğüs ve boğaz üzerinde cilt gerginliği oluşturmak için yarı uzatılmış konumda ön uzuvları Fix ve burun konisi ücretsiz kaymasını önlemek için burun.
- Hayvan rektum içine sıcakkanlı battaniye probu yerleştirin.
- Kaudal kas tabakası açığa kılıç şeklinde işlem 20 mm kadar uzanan deri bir ensizyon olun. Sonra eşleşen linea alba boyunca insizyon ve periton boşluğuna olun.
- Açıklığın rostral ucundan uzanan yol ile periton içine ECG telemetri cihazı yerleştirin ve periton açıklığın kaudal 15 mm dikiş.
- Sternohyoid kas açığa trakea örten boğazda bir ensizyon olun.
- Kaudal bakan rostral insizyon subkutan uzaya timsah kulak forseps yerleştirin ve bir subcut oluşturmak için kullanabilirsinizrostral gelen kaudal insizyon aneous tünel. Kavrama pozitif (kırmızı) forseps kurşun ve tünelden kurşun geri çekin.
- Forseps kullanarak sternohyoid kas kaldırın ve yerleştirme rostral kablo yaklaşık 1 mm'lik bir döngü bırakarak, dorsal sağ anterior mediasten doğru artı ucu ucuna takın. Bu göğüs boşluğundan ve altta yatan kas döngü üstünde uzanır kurşun dikin.
- Kılıç şeklinde dorsal duvarın maruz ve negatif kurşun maruz kalan yüzeyin ucunun dikiş.
- Yeterli bir EKG elde edilebilir sağlamak için implante cihazın sinyal kontrol edin.
- Periton boşluğuna aşırı kablo besleyin. Sütür periton duvar, linea alba ve karın cilt kapatıldı.
- Sütür boğaz cilt kapatıldı.
- İzofluran teslim durdurmayı ve spontan hareket görülürken kadar oksijen sunmaya devam ediyoruz.
- Hareketi bakıldığında, serbest bir ön ayaklarıd onun ev kafesine hayvan dönün. Yaklaşık yarısı kafesin ısı yastığı böylece evde kafes taşıyın. Bu kafesin sıcak ve soğuk alanları arasında hareket etmek, zaman mobil, hayvan sağlayacaktır. Ambulatuar kadar hayvan Monitör ve 24 saat için ısı battaniye ev kafes bırakın.
- 3-5 gün için Carprofen (4 mg / kg sc) her 24 saatte yönetin.
2. Beyin Elektrot İmplant
- Implantasyon başlamadan önce bir saat, post-operatif analjezi için Carprofen (4 mg / kg sc) yönetmek.
- Anestezi için Ketamin / Xylazine (10 mg / kg, ip: 70 mg / kg, Xy Ke) enjekte edilir.
- Anestezi başlama, gözü korumak için göz merhemi uygulanır ardından hayvanın başını tıraş. Betadin ardından, alkol takip betadin fırçalayın kullanarak maruz kalan deri, silin.
- Sıcakkanlı bir plaka üzerinde pozisyonda hayvan yerleştirin.
- Yaklaşık beklenen nihai konumunda Pozisyon bir oyuk kulak çubuğu,ve asansör ve kulak çubuğu, dış akustik meatus yer alır, böylece hayvan yerleştirin.
- Kontralateral dış akustik meatus içine ikinci oyuk kulak çubuğunu kaydırın.
- Rat-diş forseps kullanarak hayvanın çene açmak ve diş tutucu üzerinde üst kesici dişler kanca.
- Burun üzerinde burun konisi kaydırın ve İzofluran teslim başlaması (oksijen% 1-3 hacim / hacim). Hayvanlar artık bu anestezi ile ameliyat boyunca korunur.
- , Kafa derisi yaklaşık 1 orta hat sol mm ve lambda kaudal 2-3 mm rostral 3-4 mm kadar uzanan bir kesi olun.
- Parietal kemik ve interparietal kemik açığa kesiden yanal deri ve kas geri çekin. % 20 hidrojen peroksit çözeltisi ve bir gazlı kullanılarak maruz kalan kemik yüzeyine Ovma.
- Sol ve sağ parietal kemikler küçük bir delik delin ve hea arasında küçük (0,5 mm) boşluk bırakarak her deliğe bir cerrahi çelik vidasınıHer vida ve beceri d. Yüksek empedans headstage zemin ve referans elektrot noktalarına bu vidaların bağlayın.
- Interpariental kemiğin lateral-en ölçüde yaklaşık 2 mm kare bir delik delin. Herhangi bir kemik toz veya elektrot zarar verebilir kemik parçaları kaldırmak için steril serum fizyolojik kullanarak delik yıkayın.
- Sol içi boş kulak çubuğuna kaplin hoparlör takın.
- Bir iğne ucu kullanılarak, sagital düzlem üzerinde dura bir kesi yapmak.
- 10 ° açı ile caudorostral, açılış yukarıda yerine elektrot manipülatör getirin. Beynin yüzey içine elle elektrot yaklaşık 2 mm yerleştirin. Amplifikatörü açık olduğundan emin olun, sonra kayıt odasına kapatın.
- Düşük döngüsel teslimi (2-8 kHz), orta (16-24 kHz) ve yüksek (32 kHz-44kHz) frekans bant geçiren filtre gürültü başlar. Patlamaları teslim edilmesi gereken maksimum hız bir patlama her 200 ms. Bir sinir aktivitesini izlemekt Her kanal ses sunum yanıtları algılamak için.
- Ya toplam eklenen mesafe 8 mm yaklaşıyor kadar elektrodun yerleştirilmesi devam edin. 8 mm sınırı sinirsel tepkileri tespit edilmeden ulaşılması durumunda, çekilme ve başka bir yerleştirme için elektrot yeniden konumlandırmak. Koklear nükleus (CN) ulaşıldığında ise, elektrot ucunda siteleri öncelikle yüksek frekanslı uyaranlara tepkiler göstermesi gerektiğini. Elektrotlar ventral koklear nükleus (VCN), akustik uyarana cevap bulunuyorsanız aktivitede hızlı bir düşüş izlemektedir güçlü bir başlangıç bileşeni (1-5 ms) sahip olmalıdır.
- Elektrot uçları düşük frekanslı uyaran veya işitsel tahrikli aktivite ortaya çıkar (bu durumda, elektrot CN ile tamamen geçmiş olabilir ve bu elektrot düzeltmek için gerekli olabilir yanıtları algılamak kadar elektrot eklemek devam yerleştirme).
- Elektrot s nöronların frekans-genlik yanıtı haritası Constructites. Bu, her bir uyaran 10 tekrarlı genlikleri 1-70 dB istenilen frekans aralığı (tipik olarak 1-44 kHz veya 1-80 kHz) üzerinden sunulan ses elde edilir. CN eşlerken Bir uyaran her 300 ms teslim edilebilir. Haritası yeterli ise, elektrodun yerleştirilmesi tadil düşünün.
- , Elastomer Shanks ve ceket hem Shanks ve beynin maruz kalan yüzeyi aşağı akacak böyle biraz maruz elektrod saplar üzerinde silikon elastomer ince bir tabaka uygulayın.
- Elektrot etrafında protez çimento polimerin bir birinci tabaka geçerlidir. Çimento uygulama işleminde taşınan elektrotun riskini azaltmak için, minimal viskoz olmalıdır. Polimer parietal kemikler veya ekli kabloları vidalar dahil değildir emin olun. Tipik olarak 5-10 dakika sürer sertleştirmek için akrilik bekleyin.
- Paryetal kemiklerde vidaları headstage zemin ve referans tel ayırın. G, forseps kullanmakardiak defekt, sol parietal kemikte vida etrafında elektrot topraklama kablosu sarın.
- Protez çimento polimer ikinci katı sürün. Bu ikinci katmanı vida baş ve kafatası arasındaki boşluğa iki vida ve akış saklanması gerekir. Bunu yaparken, vidalar kafatasına akrilik ve elektrot yapacak. Sertleşmesine akrilik bekleyin.
- Elektrot konektöründen headstage çıkarın.
- Sıçan diş forseps kullanarak polimerin üzerinde polimer lateral cilt kaldırın ve maruz elektrot konnektörü çevresindeki deri kapatmak için bir purse-string sütür kullanın.
- Kafasını serbest, kulak çubukları çıkarın.
- Sona İsofluranın teslim ve spontan hareket görülürken kadar burun konisi ile oksijen sunmaya devam ediyoruz.
- Ev kafesine hayvan dönün. Yaklaşık yarısı kafesin ısı yastığı böylece evde kafes taşıyın. Bu bir sıcak ve soğuk alanları arasında hareket etmek, zaman mobil, hayvan sağlayacakkafes.
- Ambulatuar kadar hayvan izleyin. 24 saat ısı yastığı ev kafes bırakın.
- 3-5 gün için Carprofen (4 mg / kg sc) her 24 saatte yönetin.
3. Klima
- Test hayvan odasında yerleştirin.
- EKG telemetri cihazı etkinleştirin.
- Hayvan öncesinde Klima başlamadan beş dakika test odasına acclimatise izin verin. Bu işlem kalp hızı yüksek çıkıyor gibi kalp hızı, bir temel dönmek için izin verecektir.
- Klima yordamı gerçekleştirin:
- 80-170 s sessizliğin 250 ms 250 ms ile ayrılmış öbekler halinde tekrar tekrar akustik uyaran çiftinin rasgele seçilmiş üyesi sunun. Her uyaran sunum algısal ses frekans aralığını kapsar algılanması bir 'klik', önlemek için 10 ms yükselme ve düşme süresi olmalıdır.
- Ea sunmak, ilk önce akustik uyaran çiftinin ikinci üyesi alternatif başlanılmalı250 kanal sesi ms bir sessizlik 250 ms izledi.
- Sesi sunumu alternatif 10 s dönemin 9.5 s sonra, 0,5 ms ayak-şok (0.7 mA) yönetmek.
- Kalp hızı sabitlemek için izin 30 s sesi sunumlar kes.
- (3.4.1 itibaren) ton çifti teslim recommence. Ton çiftleri en iyi şekilde rastgele bir dizi sunulmalıdır, ve en az 12 ton çiftlerinin olduğunu Klima tüm frekans çiftleri genelleştirir ve kullanılan tonu frekansları özgü değildir sağlamak için kullanılmalıdır. Prosedürü (çalışma) 48 döngü bitene kadar bu işleme devam edin.
- EKG cihazı devre dışı bırakma ve eve kafesine hayvan dönün.
4. Test
- Isoflurane kullanılarak hayvan Anesthetise (1-3 oksijen bakımından% hacim / hacim).
- Maruz elektrot konnektörüne sinir uyarımı kablo takın.
- Test hayvan odasında yerleştirin.
- EKG telemetri cihazı etkinleştirin. </ Li>
- Hayvan öncesinde test başlamadan on dakika test odasına İsofluranın anestezi ve acclimatise kurtarmak için izin ver. Bu kalp hızı bir temel ve kısa anestezi etkisinden kurtarma geri dönmek için izin verecektir.
- Test prosedürü gerçekleştirin.
- 80-170s için sessizlik 250 ms 250 ms ile ayrılmış öbekler halinde tekrar tekrar bir sesli uyaran çiftinin rasgele seçilmiş üyesi sunun. Her uyaran sunum algısal ses frekans aralığını kapsar algılanması bir 'klik', önlemek için 10 ms yükselme ve düşme süresi olmalıdır.
- , Ilk önce akustik uyaran çiftinin ikinci üyesi değişen 250 için her tonunu sunan Commence ms sessizliğin 250 ms izledi.
- Sesi sunumu alternatif 10 s dönemin 9.5 s sonra, 0,5 ms ayak ürkütmek.
- Kalp hızı sabitlemek için izin 30 s sesi sunumlar kes.
- Bir rasgele sele teslim başlanılmalı80-170 s olmayan uyarım 250 ms ile ayrılmış stimülasyon 250 ms süre ile defalarca bir elektrik beyin stimülasyonu çifti, bir cted üyesi.
- Ilk önce uyaran çiftinin ikinci üyesi alternatif başlar, 250 için her uyaran sunmak ms 250 ms olmayan stimülasyon dönemi izler. 10 s için stimülasyon alternatif devam edin.
- Kalp hızı sabitlemek için izin 30 s için uyaran sunumlar kes.
- (4.6.5 ya da 4.6.1 dan itibaren) uyaran çifti teslim recommence. Stimulus çiftleri rastgele bir dizi sunulmalıdır, ve her uyaran çiftinin en az 20 çalışmalarda yeterli kalp hızı verileri net bir ortalama sonuç sağlamak için toplanan ve değişkenliği en aza indirmek sağlamak için teslim edilmelidir. Test oturumu boyunca akustik uyaranlar kullanılarak dağıtma çalışmaları nesli ameliyat esnasında meydana gelecek ihtimalini azaltır.
- Hayvan stimülasyon kablosunu çıkarın.
- EKG devi Deactivatece.
- Ev kafesine hayvan dönün.
5.. Temsilcisi Sonuçlar
Implantasyonu bir hafta sonra implante telemetri cihazı kullanılarak alınan bir numune EKG kayıtları Şekil 1'de gösterilmiştir. Böyle bir kayıt ile tipik olarak implante cihazlar elde edilen, ve cihazlar çözünür dikiş kas kabloları tutturmak için kullanılan olsa bile, altı ay aşan için kayıt için yeterli bir şekilde çalışmaya devam edilebilir. Şekil 2'de gösterildiği gibi sekiz ay kayıt ECG post-implantasyon üzerinde bir hayvan elde edildi.
Şekil 3 başarılı bir implantasyon yerini gösterir. Elektrot yerleştirme uyarılması ve dorsoventral yönü çok üzerinde kayda erişim sağlayan posteroventralinden koklear nükleus (PVCN) birçok elektrot siteleri vardır. Bu implantasyon için her elektrot arasında frekans-yanıtları Şekil 4 'de verilmiştir. Elektrotlar dağıtılmış edildiği PVCN uzun alanı kayıt ve geniş bir frekans aralığında 'tuned' uyarılması için erişilebilir hücresi grupları yol açar. Ayrıca, nüfus kendilerini dar ayarlı - onlar ses frekanslarının dar bir bant (Bakınız Şekil 5) sadece cevap.
Bunun aksine, zayıf bir yerleştirme Şekil 6'da gösterilmektedir. Bu durumda, elektrot çok mediale yerleştirilir ve PVCN nüfuz yeterince derinden takılı değildi. Şekil 7 'de gösterildiği gibi bir sonucu olarak, ucu yakınında, sadece gösteri yanıtları elektrot siteleri ses. Buna ek olarak, erişilebilir hücresi grupları ayarlanırlar için frekans aralığı çok sınırlıdır. Nüfus ayar kendileri (bkz. Şekil 8) dar, fakat hücre popülasyonlarının merkez frekansları kümelenmiş dağılımı farklı frekans bölgelerinde imkansız uyararak yapar.
_content "klimalı akustik uyaran sunumlar arasında değiştiği> Mevcut kalp hızı verileri. hesabı için bu değişkenliği, ham kalp atım hızı (KAH) veri uyaran münavebe (zaman 0) başlamış olduğunda gözlenen İK bir oranı olarak düzeldi. Şekil 9 çeşitli verileri gösterir formlarını akustik uyaranlara klima süreci hızlıdır. ilk klima oturumların ikinci yarısında başka bir hayvan elde İK sonuçlar bir örnek Şekil 10'da sunulmuştur. ilk klima oturum boyunca toplanan ve İK kuvvetli değişimler görülebilir Birkaç denemeler ile;. Şekiller 9 ve 10 halinde 7 HR değişim uyaran arda (3.4.1 ve 3.4.2 bakınız) başlamasından hemen sonra gözlenen hayvan ilk tekrarlanır ayırt etmek mümkün olduğu kanıt sağlar uyaran ve ikinci uyaran ilave edildi.Başlamadan testi seans sonra, hangi elektrikliical sinirsel uyaranların ziyade akustik uyaranlar tipik olarak teslim edilir, akustik uyaran sunumlar dahil Klima etkileri hala mevcut olduğunu teyit sağlar. Akustik uyaran sunum başlamadan tepki olarak İK genel bir değişim Şekil 11'de gösterildiği gibi akustik uyaranlara klimalı etkisi mevcut olduğunu doğruluyor. Benzer şekilde, Şekil 12 ilk test oturumda akustik sesi münavebe başlamasından yaklaşık ortalama İK oransal değişimi sunuyor. Şekil 9 ve 10 olduğu gibi, önceki ikinci uyaranın girmesinden sonra İK hızlı değişim aksine ikinci uyaranın giriş için nispeten istikrarlı bir İK iki ton arasında ayrımcılık yapıldığına dair kanıt sunmaktadır.
Buna karşın, algılama yokluğunda elektrik stimülasyonu başlamadan edildiği Şekil 13 görülebilir. Ortalama oransal İK chan 10 çalışma arasında ge algılama Şekil 11'de olduğu gibi, ortaya çıktığında tutarlı hızlı düşüş olduğuna dair bir belirti gözlenmiştir gösterir. Benzer şekilde, Şekil 14 kalp hızı tutarlı ve hızlı değişimin yokluğu teslim edilen iki elektriksel uyarılara ayrımcılık gerçekleşmesi için yeterince farklı olmadığını göstermektedir. Her iki alternatif döneminin başlangıcı (0 zamanını önce) öncesinde ve değişim başlar sonra, İK ortalama oransal değişim hiçbir değişim çizgisine yakın kalır.
Bir sinir uyaran çiftinin üyeleri ikisi arasında ayrımcılığın bir desen daha karakteristik Şekil 15 de gösterilmiştir. Kalp hızında azalma uyaran münavebe başlamasından sonra, kalp hızında önemli bir artış izledi hızla oluşur. Bu durumda kullanılan bu uyarıma strateji davranışsal ilgili yanıt üretiminde başarılı oldu.
"Src =" / files/ftp_upload/3598/3598fig1.jpg "/>
Şekil 1. Implante telemetri cihazı bir hafta implantasyon sonrası kullanılarak elde edilen EKG kaydı. Bu kayıt görülen sinyal bu cihazlar kullanılarak elde edilen kayıtların büyük ölçüde tipiktir.
Şekil 2. Bir EKG kayıt altı ay implantasyonu sonrası implante telemetri cihazı kullanılarak elde edilmiştir. Orada bu süre içinde kayıt altına sinyal ihmal edilebilecek ve bu sinyal hayvan kalp hızının hesaplanması için kesinlikle yeterli.
Şekil 3. Kombine X-ışını bilgisayarlı tomografi ve histolojik kesitler kullanarak başarılı bir elektrot yerleştirme A 3D rekonstrüksiyonu. Her iki elektrod saplar elektrotlar orien ile posteroventralinden koklear nükleus nüfuzyapısı yüz ted.
Şekil 4. Şekil 3, elektrot yerleştirilmesi ile kaydedilen elektrofizyolojik tepkilerin haritası. Her histogram bir akustik frekans tanıtımı yanıt olarak bir elektrot yerinde faaliyeti için verileri göstermektedir; her sütun bir 25 ms zaman dönemi temsil etmektedir. Elektrot dizisine iki saplar üzerine, yanıtlar, sadece bir frekans çok dar bant yanıt olarak, her bir elektrot yerinde tespit edilir, fakat bu dar bantlar frekanslarda çok geniş bir aralığı boyunca dağıtılmıştır. Beynin birçok farklı frekansta bağımsız olarak ilişkili bölgeleri uyarılmış edilebilir gibi bir dağılım, idealdir.
Şekil 5. 3 & duyuyorum Rakamlar sunulan implant gelen kanal 10 de elektrofizyolojik yanıtp; 4. İdeal olarak, elektrot yerleştirme, 10 dB gibi düşük ses genlik ile çeşitli kanallarda sezilirler akustik uyarana sinir yanıtları gitmelidir Bu örnekte olduğu gibi görünür.
Şekil 6.. Fakir bir elektrot yerleştirme 3B rekonstrüksiyonu. Elektrot caudorostral açısı doğru iken, çok medial oldu. Ayrıca, elektrot dorsal koklear nükleus içinde bulunan varlık elektrot ucu yakın sitelerinde çıkan, yeterince derin takılı değildi.
Şekil 7. Şekil 6'da gösterildiği gibi, elektrot yerleştirilmesi ile kaydedilen elektrofizyolojik tepkilerin haritası. Faaliyet elektrot dizisi her sapının ucunda meydana geliyor, fakat az bir değişiklik fre akustik uyaran da varher elektrot aktivite ortaya çıkarır frekans. Böyle bir implantasyon ayrımcılık test için ayrı frekans tabakasının uyarılması izin vermez.
Şekil 8. Elektrot yerleştirme, kanal 28 de elektrofizyolojik yanıt 6 & 7 Şekiller gösterilmektedir. Akustik uyaran çok başarılı implantasyon (Şekil 3) görülene başak frekans benzer aktivite güçlü patlamaları, üretmek. Eşik cevapları 20 dB sesleri tepki olarak tespit edilmeden de oldukça düşüktür. Dizinin diğer kanallardan güçlü tepkiler oluştu ve frekansları daha büyük farklılıklar olmasaydı bu kanal kesinlikle uyarılması için yeterli olacaktır.
Şekil 9. Ham kalp hızı Karşılaştırılması (A) verses bir hayvanda, in birinci havalandırma oturumu sırasında elde orantılıdır (B) veridir. 7 sunumlar karşılıklar gösterilmiştir. Çünkü sesi değişikliğe başlamadan önce kalp hızı başlayan değişimin, bireysel ham belirtildiği gibi yeterince artış izledi kalp hızında ilk damla değişim derecesi görünmüyor ham kalp hızı (±% 95 güven aralığı) ortalama izleri (A, alt). Kalp hızı, her eser için klimalı akustik uyaran sunum sırasında kalp hızı bölünür hangi kalp hızında veri oransal değişimi ortalama (B) sunulmuştur. Bu% 95 güven aralıkları kullanılarak yansıyan geç bir önemli bir artış ile klimalı uyaran sunum sonrasında istatistiksel olarak anlamlı bir düşüş gösterir. Bireysel orantılı kalp hızı izleri (B, alt) gösterilir.
Şekil 10. Orantılı kalp r ortalama önce ikinci ve üçüncü klima oturumları verileri birleştirerek, akustik uyaran sunum alternatif başlamasından sonra 8 s 8 s değişim yedik. Sunulan veriler iki klima seans, ilk klima oturumda dört ve ikinci üç içinde sunulan yedi çalışma içerir. Alternatif uyaran sunum, kalp hızında büyük bir ilk damla yanıt olarak kalp hızı geç bir artış izledi oluştu.
Şekil 11. 30 sessizlik döneminden sonra akustik uyaran sunum başlamasından sonra oransal kalp hızı değişimi 10 saniye önceden 10 sn ortalama. Deneme verileri ilk test oturumda alınan ve altı akustik uyaran sunumları içerir edildi. Kalp hızı net bir erken damla sunulan akustik uyaranlar arasında ayrımcılık kanıtlar sunmaktadır.
es/ftp_upload/3598/3598fig12.jpg "/>
Şekil 12. Öncesi ilk test oturumda alınan ve beş sesli uyarı sunumlar da akustik uyaran sunum, alternatif başlamasından sonra 8 s 8 s orantılı kalp hızı ortalama farklılık. Kalp hızı net bir erken damla sunulan akustik uyaranlar arasında ayrımcılık kanıtlar sunmaktadır.
Şekil 13. 10 s önce bir 30 sessizlik döneminden sonra elektriksel beyin stimülasyonu başladıktan sonra 10 saniye ile orantılı kalp hızı ortalama farklılık. Deneme veri birinci ve ikinci test çalışmasından alınan ve 18 elektrik stimülasyonu sunular, aynı uyarılması ayarlar kullanılarak tümünü içerir edildi. Stimülasyon başlayacağı zaman 0 özellikle proksimal kalp hızı, belirli herhangi bir düşüşün olmaması hayvan Stimul algılayamadı olduğunu göstermektedirbize.
Şekil 14. Önce elektriksel uyaran sunum (4.6.5 ve 4.6.6 bakınız), ilk test oturumda alınan ve 33 elektriksel uyarı sunumlar da dahil olmak üzere alternatif başlamasından sonra 8 s 8 s orantılı kalp hızı ortalama farklılık. Kalp hızı değişim tutarlı hiçbir desen değişen uyaranlara ayrımcılık gerçekleşmesi için yeterince farklı olduğunu göstermektedir yakın zaman 0, oluşur.
Şekil 15. Temsilcisi bireysel izleri örnekleri (A) ve önceki ikinci bir hayvanın yedinci test oturumunda alınan değişen elektriksel uyaran sunum, başladıktan sonra 8 s 8 s orantılı kalp hızı verileri (B, C), ortalama ve 12 elektriksel uyarı sunumlar da dahil olmak üzere. H önemli bir azalmaKalp hızında belirgin bir artış izledi ikinci nöral uyaranın giriş birinci ve ikinci uyaran arasındaki farkı hayvan tarafından tespit edilmiştir düşündüren yansıyan sonra R hızla oluşur. Yanıt hata ve varyans (B) 'de gösterildiği orantılı ortalama ± standart hata (SE) arsa görülebilir. İkinci uyaran sunumun ardından dip ve yükselişi önemi (C) gösterilen verilere uygulanan% 95 güven aralıkları kullanılarak doğrulanabilir. (C) de görüldüğü yanıtı Şekil 9, B bakınız tepkisi ile benzerdir.
Discussion
Teknikler böylece veri işleme için gerekli zamanı en aza araştırmacı, kısa eğitim süreleri ile hızla ayrımcılık görevleri bir dizi test ve önemli otomasyon için izin için gerekli araçları sağlamak olarak tanımlanmıştır. Uyaran sunum zamanlarında kalp hızı implante EKG, hesaplama (İK) değişiklik elde edilen verileri kullanarak otomatik hale getirilebilir. EKG işleme hataları (örneğin, kalp atışı, tek bir eksik olarak) kolaylıkla çok kısa bir süre için kalp hızı belirgin olarak taklit ederek büyük değişimlere neden olarak tanımlanan ve bu kolay hata algılama zaman yoğun manuel veri inceleme gereksinimini en aza indirir edilebilir .
ECG telemetri cihazı implantasyon için açıklanan yöntem, sürekli çok az ya da hiçbir müdahale ile kayıtlarında (Şekiller 1 ve 2'ye bakınız) üretir. Ancak, mediasten bölgede kurşun yerleştirme nispeten küçük varyasyonları yakındaki kas girişime yol açabilirs ve özellikle solunum ile ilişkili gürültü. Özellikle yerde potansiyel sütür sonra, implantasyon sürecinde potansiyel müşteri doğru yerleşim doğrulanıyor kurşun yerleştirme ince ayar girişimi en aza indirmek için olanak sağlar.
Koklear nükleus içine beyin implantasyonu süreci zordur. Olarak, daha önce 3 kullanılmıştır bant-geçişli filtrelenmiş birkaç frekans aralıklarını gürültü yerine bant ses seri sunular ile, elektrod bölgelerinde hücre popülasyonlarının yanıtları hızla az spesifik gürültü daha frekans-tepkisi bakımından oldukça görülebileceği yanıtı. Frekans ayarlı hücre popülasyonlarının yeterli sayıda ulaşılabilir olduğunda hızla tanımlamak için yeteneği elektriksel uyarı ayrımcılık test ediliyor araştırma önemlidir. Frekans dağılımı yetersiz elde edilirse, o zaman farklı frekans alanlarının uyarılması arasında karşılaştırma basitçe mümkün değildir. Bununla birlikte, daha uzun bir süreçfrekans-genlik yanıtı haritalama hücre popülasyonlarının tuning broadness ilgili detay sağlayan ve yerinde elektrot sabitleme önce yapılmalıdır için kritik kalır.
Davranışsal eğitim ve test olarak, olmayan bir uyaran (ya da sessiz) çalışmalar arasındaki dönemde, uyaranın başlangıcından önce, dahil ilk uyaranın başlangıcından yanıt muayene izin verir. Elektriksel sinir stimülasyonu kullanırken, uyaranın başlangıcından bir yanıt uyaranın basit tespiti için kanıt sağlar. Böylece, herhangi bir uyarıcı tepki başlangıçlı, ancak ikinci arda uyaran tanıtılır bir yanıt olduğu zaman, sadece ikinci uyaran tespit edilebilir çıkarılabilir. Böyle bir sessiz dönemi dahil olmadan, eski uyaran algılanmadığını belirlemek için bir yol olurdu.
Bu davranışsal test tekniğinin bir sınırlama ayak şokların yokluğunda neura sunumu sonra teslim olduğunuakustik uyaran verildiğinde l stimülasyon şartlı korku içinde özgünlük gelişmesine sebep olabilir, öyle ki korku sadece ifade edilmektedir. Yani, hayvan nöral stimülasyon özellikle duyusal etkileri bir ayak şok almayan ile ilişkili olduğunu öğrenebilirsiniz. Buna karşılık, sinir stimülasyon sunumdan sonra ayak şoklar vermesini sinir uyarıcı olabilecek herhangi bir ses gibi özellikleri farklı nöral uyaran kendisi, bir şartlı korku neden olabilir. Sinir stimülasyonu sonra bir ayak-şok hariç zaman elde edilen sonuçlar kesinlikle sinir uyarıcı şartlı korku akustik gelen sinirsel uyarılara genelleştirilmiş olan eski örneğinde olduğu gibi, sinir stimülasyonu sonra bir ayak-şok kullanarak çok ses gibi olmak için güçlü bir kanıt. Bununla birlikte, daha ziyade sinir uyarılması daha akustik spesifisite yakalanma riskini mevcuttur. Bant geçiren kullanımı akustik uyaran ziyade saf ses patlamaları, hangi eski gibi gürültü filtreiyi nöral stimülasyon algısal deneyim yansıtıyor olabilir, gelişmekte gibi özgüllük riskini azaltabilir. Bununla birlikte, bu tür bir prosedür ayrım görevleri etkileyecektir filtre bant-genişliği ek değişken tanıtır.
Bu davranış testleri için gerekli olan herhangi bir kronik sinir implantasyon, ilişkili ek bir sınırlandırma zamanla elektrot veya ilişkili sinir doku fonksiyon değişimdir. Sinir doku stimülasyonu sinirsel etkinlik 13 ve böyle elektroduna hücre kaybı 14 ve doğrudan beyin doku tepkisi olarak doku değişiklikleri geçici bastırılması hem de yol açabilir. 15
Implantasyon ve davranış testi için açıklanan yaklaşım algılama ve ayrımcılık akustik ve elektrik uyarılarının kısa eğitim ve deneme frekans kontrol uygulamak yeteneği hem de test etmek için bir araç sağlar. Bir sinyal kuv olarak HR değişim tekniğini kullanarakşartlandırılmış korku e sadece işitsel test uygulanır, ancak daha genel olarak uyarıcı bir süre boyunca kesikli sunulabilir ve hangi duyusal ayırt tespit arzu edildiği herhangi bir duyusal test etmek. olabilir
Disclosures
Dr Antonio Paolini Tucker Davis Teknolojileri ve NeuroNexus Soruşturmasının Avustralya distribütörü için Avustralya temsilcileri Bioengenesis Teknolojileri Pty Ltd bir Müdürüdür.
Acknowledgments
Bu araştırma için finansman Garnett Pasoları ve Rodney Williams Anıtı Vakfı ve La Trobe Üniversitesi tarafından sağlanmıştır.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| PowerLab |  ADInstruments |
ML880 | Records data received from the implanted TR40 transmitter |
| SmartCtrl controller card | Med Associates, Inc. | DIG-716B | Controls the behavioral test chamber, including foot shock |
| Modular behavioral test chamber | Med Associates, Inc. | ENV-009 | Test chamber size: 30.5cm x 39.4cm |
| Aversive stimulus generator | Med Associates, Inc. | ENV-410B | Delivers aversive foot-shock to metal-bar floor of the cage through a Solid State Scrambler unit |
| Programmable Attenuator | TDT | PA5 | Controls the amplitude of delivered acoustic signal to ensure stable amplitude across frequencies |
| Electrostatic speaker driver | TDT | ED1 | Drives the electrostatic speakers (EC1, ES1) |
| Free-field electrostatic speaker | TDT | ES1 | Sounds are presented using this speaker in the behavioral test chamber |
| Coupled electrostatic speaker | TDT | EC1 | Sounds are presented using this speaker during neural implant surgery |
| Stimulator Base Station | TDT | RX7 | Controls delivery of electrical neural stimulation (used with MS16) |
| Microstimulator | TDT | MS16 | Delivers multichannel electrical neural stimulation |
| Processing base station | TDT | RZ2 | Records neural activity during brain implantation (using PZ2 preamplifier) |
| Preamplifier | TDT | PZ2-256 | 256-channel high impedance preamplifier |
| Telemetry device receiver | Telemetry Research | TR162 | Receives digital signal from TR40, and converts to amplified analogue output |
| Implantable electrocardiogram telemetry device | Telemetry Research | TR40 | The implanted transmitter device, sampling at 2kHz |
| Multifunction Processor | Tucker-Davis Technologies | RX6 | Used to generate acoustic stimuli |
| Vertex Castavaria | Vertex Dental | Dental acrylic used to fix the electrode in place | |
| Kwik-Sil Adhesive, low viscosity | World Precision Instruments, Inc. | Silicon elastomer used to coat the electrode shanks | |
| Multichannel electrode | NeuroNexus Technologies | a2x16-10mm 100-500-413 | The 2-shank 32-channel extracellular electrode array used for implantation. The electrode sites have been activated to produce a coating of iridium oxide in preparation for stimulation. |
References
- Mauger, S. J., Shivdasani, M. N., Rathbone, G. D., Argent, R. E., Paolini, A. G. An in vivo investigation of first spike latencies in the inferior colliculus in response to multichannel penetrating auditory brainstem implant stimulation. Journal of Neural Engineering. 7, 036004-036004 (2010).
- Shivdasani, M. N., Mauger, S. J., Argent, R. E., Rathbone, G. D., Paolini, A. G. Inferior colliculus responses to dual-site intralamina stimulation in the ventral cochlear nucleus. J. Comp. Neurol. 518, 4226-4242 (2010).
- Shivdasani, M. N., Mauger, S. J., Rathbone, G. D., Paolini, A. G. Inferior colliculus responses to multichannel microstimulation of the ventral cochlear nucleus: Implications for auditory brain stem implants. Journal of Neurophysiology. 99, 1-13 (2007).
- Lenarz, M., Lim, H. H., Patrick, J. F., Anderson, D. J., Lenarz, T. Electrophysiological Validation of a Human Prototype Auditory Midbrain Implant in a Guinea Pig Model. JARO. 7, 383-398 (2006).
- Lim, H. H. Auditory Cortical Responses to Electrical Stimulation of the Inferior Colliculus: Implications for an Auditory Midbrain Implant. Journal of Neurophysiology. 96, 975-988 (2006).
- Otto, K. J., Rousche, P. J., Kipke, D. R. Microstimulation in auditory cortex provides a substrate for detailed behaviors. Hearing research. 210, 112-117 (2005).
- Gai, Y. Detection of Tones in Reproducible Noise Maskers by Rabbits and Comparison to Detection by Humans. JARO. 8, 522-538 (2007).
- Miller, C. A., Woodruff, K. E., Pfingst, B. E. Functional responses from guinea pigs with cochlear implants. I. Electrophysiological and psychophysical measures. Hearing Research. 92, 85-99 (1995).
- Beitel, R. E., Vollmer, M., Snyder, R. L., Schreiner, C. E., Leake, P. A. Behavioral and neurophysiological thresholds for electrical cochlear stimulation in the deaf cat. Audiology & Neurotology. 5, 31-38 (2000).
- Beitel, R. E., Snyder, R. L., Schreiner, C. E., Raggio, M. W., Leake, P. A. Electrical cochlear stimulation in the deaf cat: comparisons between psychophysical and central auditory neuronal thresholds. J. Neurophysiol. 83, 2145-2162 (2000).
- Vollmer, M., Beitel, R. E., Snyder, R. L. Auditory detection and discrimination in deaf cats: Psychophysical and neural thresholds for intracochlear electrical signals. Journal of Neurophysiology. 86, 2330-2343 (2001).
- LeDoux, J. E., Cicchetti, P., Xagoraris, A., Romanski, L. M. The lateral amygdaloid nucleus: sensory interface of the amygdala in fear conditioning. Journal of Neuroscience. 10, 1062-1069 (1990).
- McCreery, D. B., Yuen, T. G., Agnew, W. F., Bullara, L. A. A characterization of the effects on neuronal excitability due to prolonged microstimulation with chronically implanted microelectrodes. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 44, 931-939 (1997).
- Liu, X., McPhee, G., Seldon, H. L., Clark, G. M. Histological and physiological effects of the central auditory prosthesis: surface versus penetrating electrodes. Hearing Research. 114, 264-274 (1997).
- Polikov, V. S., Tresco, P. A., Reichert, W. M. Response of brain tissue to chronically implanted neural electrodes. Journal of Neuroscience Methods. 148, 1-18 (2005).
