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Neuroscience

La puissance de l’intervalle Interstimulus pour l’évaluation du traitement temporel chez les rongeurs

Published: April 19, 2019 doi: 10.3791/58659
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1
1Program in Behavioral Neuroscience, Department of Psychology, University of South Carolina

Summary

Traitement temporel, un processus de preattentive, pourrait expliquer des déficits dans les processus cognitifs plus haut niveau, y compris attention, fréquemment observée dans les troubles neurocognitifs. À l’aide d’inhibition pré-décharge comme un paradigme exemplar, nous présentons un protocole permettant de manipuler l’intervalle interstimulus (ISI) d’établir la forme de la fonction ISI pour fournir une évaluation du traitement temporel.

Abstract

Traitement temporel des déficits ont été impliqués comme une dimension potentielle élémentaire de niveau supérieures processus cognitifs, fréquemment observées dans les troubles neurocognitifs. Malgré la vulgarisation de pré-décharge inhibition (PPI) ces dernières années, de nombreux protocoles courants promouvoir à l’aide d’un pour cent de mesure de contrôle, empêchant ainsi l’évaluation du traitement temporel. La présente étude a utilisé cross-modal PPI et écart reflexe d’inhibition (gap-IPP) pour démontrer les avantages d’employer une gamme des intervalles interstimulus (ISIs) pour délimiter les effets de la modalité sensorielle, l’exposition psychostimulant et l’âge. Évaluation de la modalité sensorielle, l’exposition de psychostimulants et âge révèle l’utilité d’une approche variant l’intervalle interstimulu (ISI) afin d’établir la forme de la fonction ISI, y compris les augmentations (inflexions plus nettes de la courbe) ou diminue (aplatissement de la courbe de réponse amplitude) surprendre en amplitude. En outre, des changements dans l’inhibition de réponse max., évocateur d’une sensibilité différentielle à la manipulation de l’ISI, sont souvent révélés. Ainsi, la manipulation systématique de l’ISI offre une occasion cruciale pour évaluer le traitement temporel, qui peut-être révéler les mécanismes neurones sous-jacents impliqués dans les troubles neurocognitifs.

Introduction

Traitement temporel des déficits ont été impliqués comme un mécanisme neuronal sous-jacent potentiel d’altérations des processus cognitifs fréquemment observées dans les troubles neurocognitifs. Reflexe inhibition (PPI) de la réaction de sursaut auditif (ASR) est un paradigme expérimental translationnel couramment utilisé pour examiner le traitement temporel des déficits, révélant de profondes altérations neurocognitives troubles comme la schizophrénie1, hyperactivité avec déficit de l’attention trouble2 et les VIH-1 associées neurocognitives troubles3,4. En particulier, quotes-parts de traitement temporel dans les modèles précliniques de VIH-1 ont révélé la généralité, la relative permanence et suggéré l’utilitaire de diagnostic d’IPP dans la majorité des durée de vie fonctionnelle3,4 animaux la ,5,6.

Utilisation d’une approche variable intervalle interstimulus (ISI ; c'est-à-dire, le temps entre la préimpulsion et le stimulus de sursaut) dans l’analyse des dates de modification réflexe vers Sechenov 18637. Les études séminales de modification réflexe, une mesure de sensorimotrice Gate, employé une approche variant ISI pour évaluer la réponse des fléchisseurs et audition en grenouilles7,8, ainsi que les réponses réflexe chez les humains9. La première application clinique de la procédure de modification de réflexe évalué la sensibilité visuelle chez un homme avec la cécité hystérique10. Plus d’un siècle après les premiers rapports de modification réflexe, l’approche de différents ISI a été popularisé à travers une série de papiers séminal11,12,13. Malgré les différences inhérentes dans les études séminales sur modification réflexe (c'est-à-dire les espèces, les procédures expérimentales, réflexes), ils ont établi une relation temporelle qui était frappante entre les espèces.

Évaluation de l’inhibition pré-décharge en utilisant une approche variant ISI, comme détaillé dans le présent protocole, a plusieurs avantages sur le pourcentage popularisé d’approche du contrôle. Tout d’abord, la démarche offre l’occasion d’établir la forme de la fonction ISI, y compris les augmentations (inflexions plus nettes de la courbe) ou diminue (aplatissement de la courbe de réponse amplitude)3,15 , amplitude du sursaut, ainsi que se déplace dans le point de pic de réponse inhibition3,5. En outre, lorsqu’une approche que variable ISI est employée, sursaut est un phénomène relativement stable1, ce qui suggère l’utilité potentielle de l’approche dans des études longitudinales, examinant la progression de déficits neurocognitifs5 , 15. enfin, le PPI fournit une occasion cruciale pour comprendre les circuits neuronaux sous-jacents impliqués dans neurocognitive troubles16.

Dans notre étude, nous avons utilisé deux paradigmes expérimentaux (Figure 1), y compris les cross-modal PPI et inhibition pré-décharge gap (gap-PPI), pour évaluer l’utilité d’une approche variant ISI pour délimiter les effets de la modalité sensorielle, l’exposition psychostimulant, et l’âge. Le modèle expérimental de cross-modal PPI utilise la présentation d’un stimulus supplémentaire (par exemple, ton, lumière, bouffée d’air) comme un prestimulus discret avant un stimulus acoustique surprenant. En contraste, dans le paradigme expérimental de gap-PPI, l’absence d’un contexte (par exemple, suppression du bruit de fond, lumière ou bouffée d’air) sert un prestimulus discret. Nous décrivons ici les deux paradigmes expérimentaux pour l’évaluation du traitement temporel, ainsi que des méthodes statistiques pour l’analyse du PPI et gap-PPI. Dans la discussion, nous avons comparé les conclusions On tirerait de la variable approche ISI et le pourcentage popularisé d’approche du contrôle.

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Protocol

Tous les protocoles d’animaux ont été examinés et approuvés par le Comité de l’urbanisme à l’Université de Caroline du Sud et animalier (numéro d’assurance fédérale : D16-00028).

1. définir les paramètres et l’étalonnage de l’appareil de sursaut

  1. Mettre en place le système de réaction de sursaut (voir Table des matières) selon les instructions du fabricant.
    1. Joindre la plate-forme sursaut dans une armoire de 10 cm d’épaisseur à double paroi d’isolation.
  2. Calibrer la sensibilité de la réponse en utilisant le système de calibration de sursaut.
  3. Fixer le haut-parleur hautes fréquences 30 cm au-dessus de la titulaire de l’animaux.
    1. Mesurer et calibrer le haut-parleur à l’aide d’un sonomètre en plaçant le micro à l’intérieur de la titulaire de l’animaux.
  4. Apposer une lumière LED blanche (lux 22) sur le mur en face de la titulaire de l’animaux.
    1. Mesurer le lux présentée comme une préimpulsion visuelle à l’aide d’un luxmètre.
  5. Raccorder un tube de plastique semi-rigide (0,64 mm de diamètre) pour un air comprimé réservoir via un régulateur de la compagnie aérienne.
    1. La valeur du réservoir d’air 16 lb/po2 pour la présentation de prestimuli tactile.
    2. Utiliser un sonomètre pour mesurer la quantité de bruit émis par le stimulus tactile à l’intérieur du tube, 2,5 cm de l’extrémité du porte-animaux. Si vous utilisez plusieurs chambres, vérifiez que toutes les chambres sont calibrés de la même manière.
      Remarque : Pour éviter que le stimulus tactile étant perçu comme un stimulus sonore, le son de la préimpulsion de bouffée d’air doit être inférieure ou égale à l’arrière-plan de bruit blanc. Dans la configuration actuelle, la préimpulsion de bouffée d’air émise 70 DB (a) à l’intérieur du tube et le bruit de fond blanc a également été mis à 70 DB (a).

2. la création de programmes expérimentaux

  1. Ouvrez le logiciel de système de réponse Startle (voir Table des matières).
  2. Définitions cliquez et sélectionnez définit le procès.
  3. Définir un procès ASR impulsion uniquement.
    Remarque : L’ASR seule impulsion du procès est exécuté lors de la session de l’accoutumance et 6 fois au début de chaque PPI cross-modal et session d’écart-PPI de l’accoutumance.
    1. Tapez un nom du procès. Appuyez sur entrée.
    2. Enregistrer des données.
    3. Affectez l’analogique niveau 720.
    4. Définir la durée d’attente comme 20 ms.
    5. Introduire à fond.
    6. Fin du procès.
    7. Appuyez sur accepter pour enregistrer le procès.
  4. Définitions cliquez et sélectionnez définit le procès.
  5. Créer six des définitions distinctes de procès de PPI acoustique, y compris un essai pour chaque ISI (c'est-à-dire, 0, 30, 50, 100, 200, ms 4000).
    1. Créer une définition du procès pour les 0 ms ISI pour PPI acoustique.
      1. Tapez un nom du procès. Appuyez sur entrée.
      2. Enregistrer des données.
      3. Affectez l’analogique niveau 720.
      4. Affecter la durée d’attente à 20 ms.
      5. Introduire à fond.
      6. Fin du procès.
      7. Appuyez sur accepter pour enregistrer le procès.
    2. Créer le restant des définitions du procès pour ISIs avec un prestimulus et un stimulus (c'est-à-dire, 30, 50, 100, 200, ms 4000).
      1. Tapez un nom du procès. Appuyez sur entrée.
      2. Réglez le niveau de l’analogique sur 600 à 0 ms d’introduire le prestimulus.
      3. Affecter la longueur de l’attendre à 20 ms pour spécifier la longueur de la prestimulus.
      4. Réglez le niveau de l’analogique sur 440 à 20 ms pour enlever la prestimulus.
      5. Définir la longueur attendre dépendent de l’ISI.
        Remarque : Définir la durée d’attente comme : 10 ms pour les 30 ms ISI, 30 ms pour les 50 ms ISI, 80 ms pour les 100 ms IIS, ms 180 pour les ms 200 ISI et 3980 ms pour les ms 4000 ISI. Attendez qu’une seule longueur est incluse pour chaque ISI.
      6. Enregistrer des données.
      7. Affectez l’analogique niveau 720.
      8. Affecter la durée d’attente à 20 ms.
      9. Introduire à fond.
      10. Fin du procès.
      11. Appuyez sur accepter pour enregistrer le procès.
  6. Définitions cliquez et sélectionnez définit le procès.
  7. Créer six des définitions distinctes de première instance de PPI visuel ou tactile, y compris un essai pour chaque ISI (c'est-à-dire, 0, 30, 50, 100, 200, ms 4000).
    1. Créer une définition du procès pour les 0 ms ISI pour PPI visuel ou tactile.
      1. Tapez un nom du procès. Appuyez sur entrée.
      2. Enregistrer des données.
      3. Allumez le Tactile.
      4. Définissez l’analogique niveau au 720 et la durée d’attente à 20 ms.
      5. Désactiver le Tactile.
      6. Introduire à fond.
      7. Fin du procès.
      8. Appuyez sur accepter pour enregistrer le procès.
    2. Créer le restant des définitions du procès pour ISIs avec un prestimulus et un stimulus (c'est-à-dire, 30, 50, 100, 200, ms 4000).
      Remarque : Visuel et tactile ne peut pas être exécuté en même temps en raison de limitations logicielles et matérielles. La modalité présentée dépend de l’entrée dans le matériel (c'est-à-dire, si la lumière est connectée ou la bouffée d’air est connectée).
      1. Tapez un nom du procès. Appuyez sur entrée.
      2. Allumez le Tactile d’introduire le prestimulus.
        Remarque : Dans ce cas, tactile se réfère à la modalité (c'est-à-dire, soit visual ou bouffée d’air) qui est connecté au matériel.
      3. Régler la durée d’attente à 20 ms.
      4. Désactiver le Tactile pour enlever la prestimulus.
      5. Réglez le niveau analogique sur 440 à 20 ms.
      6. Définir la longueur attendre dépendent de l’ISI.
        Remarque : Définir la durée d’attente comme : 10 ms pour les 30 ms ISI, 30 ms pour les 50 ms ISI, 80 ms pour les 100 ms IIS, ms 180 pour les ms 200 ISI et 3980 ms pour les ms 4000 ISI.
      7. Enregistrer des données.
      8. Affectez l’analogique niveau 720.
      9. Affecter la durée d’attente à 20 ms.
      10. Introduire à fond.
      11. Fin du procès.
      12. Appuyez sur accepter pour enregistrer le procès.
  8. Définitions cliquez et sélectionnez définit le procès.
  9. Créer six des définitions distinctes du procès pour gap-PPI acoustique, y compris un essai pour chaque ISI (c'est-à-dire, 0, 30, 50, 100, 200, ms 4000).
    1. Créer une définition du procès pour les 0 ms ISI pour gap-PPI acoustique.
      1. Tapez un nom du procès. Appuyez sur entrée.
      2. Enregistrer des données.
      3. Définissez l’analogique niveau au 720 et la durée d’attente à 20 ms.
      4. Introduire à fond.
      5. Fin du procès.
      6. Appuyez sur accepter pour enregistrer le procès.
    2. Créer le restant des définitions du procès pour ISIs avec un prestimulus et un stimulus (c'est-à-dire, 30, 50, 100, 200, ms 4000).
      1. Tapez un nom du procès. Appuyez sur entrée.
      2. Définissez le niveau analogique 0 à 0 ms d’introduire le prestimulus.
      3. Affecter la longueur de l’attendre à 20 ms pour spécifier la longueur de la prestimulus.
      4. Réglez le niveau de l’analogique sur 440 à 20 ms pour enlever la prestimulus.
      5. Définir la longueur attendre dépendent de l’ISI.
        Remarque : Définir la durée d’attente comme : 10 ms pour les 30 ms ISI, 30 ms pour les 50 ms ISI, 80 ms pour les 100 ms IIS, ms 180 pour les ms 200 ISI et 3980 ms pour les ms 4000 ISI.
      6. Enregistrer des données.
      7. Affectez l’analogique niveau 720.
      8. Affecter la durée d’attente à 20 ms.
      9. Introduire à fond.
      10. Fin du procès.
      11. Hit accepter pour gagner le procès.
  10. Définitions cliquez et sélectionnez définit le procès.
  11. Créer six définitions du procès distinctes pour le visuel ou tactile gap-PPI, y compris un essai pour chaque ISI (c'est-à-dire, 0, 30, 50, 100, 200, ms 4000).
    1. Créer une définition du procès pour les 0 ms ISI pour gap-PPI visuel ou tactile.
      1. Tapez un nom du procès. Appuyez sur entrée.
      2. Allumez le Tactile.
      3. Enregistrer des données.
      4. Définissez l’analogique niveau au 720 et la durée d’attente à 20 ms.
      5. Introduire à fond.
      6. Fin du procès.
      7. Appuyez sur accepter pour enregistrer le procès.
    2. Créer le restant des définitions du procès pour ISIs avec un prestimulus et un stimulus (c'est-à-dire, 30, 50, 100, 200, ms 4000).
      1. Tapez un nom du procès. Appuyez sur entrée.
      2. Allumez le Tactile.
      3. Affectez l’analogique niveau 0 ms.
      4. Désactiver le Tactile.
      5. Régler la durée d’attente à 20 ms.
      6. Allumez le Tactile.
      7. Affectez l’analogique niveau 440.
      8. Définir la longueur attendre dépendent de l’ISI.
        Remarque : Définir la durée d’attente comme : 10 ms pour les 30 ms ISI, 30 ms pour les 50 ms ISI, 80 ms pour les 100 ms IIS, ms 180 pour les ms 200 ISI et 3980 ms pour les ms 4000 ISI.
      9. Enregistrer des données.
      10. Affectez l’analogique niveau 720.
      11. Affecter la durée d’attente à 20 ms.
      12. Introduire à fond.
      13. Fin du procès.
      14. Hit accepter pour gagner le procès.
  12. Définitions de sélectionner et définir la Session.
    1. Créer une session de l’accoutumance.
      1. Définissez le niveau d’analogique fond à 440, le nombre d’échantillons Record à 200 échantillons par seconde pour 2000, la période d’acclimatation à 5 min et les répétitions de la séquence à 36.
      2. Tapez 10 dans la zone de liste épreuves intervalle (ITI).
      3. Cliquez sur ajouter, puis sélectionnez le procès de ASR impulsion uniquement.
      4. Cliquez sur enregistrer pour enregistrer la session de l’accoutumance.
  13. Définitions de sélectionner et définir la Session.
  14. Définir la session pour Cross-Modal PPI.
    1. Définissez le niveau d’analogique fond à 440, le nombre d’échantillons Record à 200 échantillons par seconde pour 2000, la période d’acclimatation à 5 min et les répétitions de la séquence 1.
    2. Définir la liste des épreuves intervalle (ITI).
      1. Tapez 10 dans les 5 premières zones de liste ITI.
      2. Tapez une variable ITI (15-25 s) dans les zones de liste ensuite 72 ITI, représentant des essais avec un prestimulus.
    3. Cliquez sur ajouter.
      1. Sélectionnez le procès de ASR impulsion seule et charger 6 fois pour essais 1-6.
      2. Créer des blocs de 6-procès pour chaque modalité prestimulus utilisant un design carré Latin (tableau 1).
      3. Charge les blocs 6-trial dans un ABBA contrebalancé l’ordre de présentation (p. ex., acoustique, visual, visual, acoustique, acoustique, etc.) pour cross-modal PPI.
        Remarque : Chaque essai doit être chargé individuellement.
        Remarque : Chaque séance PPI cross-modal comprend un total de 78 essais.
    4. Cliquez sur enregistrer pour enregistrer la session.
  15. Définitions de sélectionner et définir la Session.
    1. Définir la session pour Gap-PPI.
      1. Définissez le niveau d’analogique fond à 440, le nombre d’échantillons Record à 200 échantillons par seconde pour 2000, la période d’acclimatation à 5 min et les répétitions de la séquence 1.
      2. Définir la liste des épreuves intervalle (ITI).
        1. Tapez 10 dans les 5 premières zones de liste ITI.
        2. Tapez une variable ITI (15-25 s) dans les zones de liste ensuite 36 ITI, représentant des essais avec un prestimulus.
      3. Cliquez sur charger pour charger les essais.
        1. Sélectionnez le procès de ASR impulsion seule et charger 6 fois pour essais 1-6.
        2. Créer des blocs de 6-procès pour chaque modalité prestimulus utilisant un design carré Latin (tableau 1).
      4. Cliquez sur enregistrer pour enregistrer la session.
        Remarque : Chaque séance de gap-IPP comprend un total de 42 essais. Chaque session évalue une modalité sensorielle.

3. protocole Structure

  1. Utiliser la souche de rat F344/N, la souche de rat consanguin plus courante, pour les évaluations.
    Remarque : Cross-modal PPI et gap-IPP peuvent être effectuées chez les animaux à différents âges, des deux sexes et indépendamment de l’état hormonal (c.-à-d. ovariectomisées, castrés, intact). Les détails concernant les animaux utilisés dans les données représentatives sont présentés dans les résultats représentatifs.
  2. Manipuler les animaux permettant l’acclimatation à travers une série de jours avant de commencer l’expérimentation.
  3. Randomiser l’ordre des animaux d’expérimentation dépendante de facteurs de l’entre-sujets d’intérêt (p. ex., le sexe biologique, traitement).
  4. Ouvrez le logiciel de système de réaction de sursaut. Cliquez sur exécuter. Sélectionnez la session d’intérêt.
    Remarque: qu’une seule session est effectuée par jour et les séances doivent être effectués dans un ordre séquentiel (c'est-à-dire, accoutumance, Cross-Modal PPI, Gap-PPI)
  5. Entrez un nom de fichier de sortie, puis cliquez sur OK.
  6. Entrer les informations d’objet, groupe et ID et cliquez sur continuer.
  7. Placer l’animal dans l’appareil de sursaut utilisant une clôture animale qui est plus adaptée à la taille de l’animal. Cliquez sur OK pour démarrer la session.
  8. Exporter des données pour analyse.
    1. Cliquez sur rapports | Concaténer les données. Chargez le fichier de données et cliquez sur ajouter. Cliquez sur ASCII pour enregistrer la sortie de données.

4. analyse des données

  1. Calculez un Max de V. ajusté pour chaque essai en soustrayant le Max de V. de la valeur de départ.
    Remarque : Le Max de V. ajusté crée automatiquement une mesure d’une amplitude maximale moyenne ASR.
  2. Visualiser graphiquement résultats pour la session de l’accoutumance.
    1. Tracer des moyens du groupe et erreurs-types de la moyenne pour chaque essai. Les analyses de régression peuvent être effectuées et correspondent aux intervalles de confiance de 95 %.
  3. Visualiser graphiquement résultats pour transversale cross-modal PPI et gap-PPI.
    1. Calculer les valeurs moyennes pour chaque ISI en faisant la moyenne sur les 6 essais individuellement pour chaque animal.
    2. Calculer et graphique groupe moyens et erreurs-types de la moyenne pour chaque ISI et modalité sensorielle.
  4. Analyser statistiquement les cross-modal PPI et gap-PPI (facultatif).
    Remarque : Bien que l’approche statistique précise sera dépendant de la conception expérimentale et la question de recherche d’intérêt, un mixte de conception renouvelée ANOVA fournit une approche appropriée des mesures.

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Representative Results

Une fonction importante de ISI non monotone a été observée chez cross-modal PPI (Figures 2 a, 3 a, 4 a) et d’écart-PPI (Figures 2 b, 3 b, 4 b). Réactions de sursaut de base ont été observées à la valeur 0 et 4000 ms ISIs, comprises comme des essais de référence dans une séance d’essais. L’importance du 4000 ms ISI ne peut être sous-estimée, car elle ressemble le plus à des essais de test PPI (c'est-à-dire, 30, 50, 100, 200 ms ISIs) que le sujet reçoit les deux stimuli reflexe et surprenantes. Toutefois, aucune diminution significative ASR n’est observée aux ms 4000 ISI à cause de l’intervalle de temps important entre le stimulus reflexe et surprenant. Soit l’addition (c.-à-d., cross-modal PPI) ou suppression (c.-à-d., écart-IPP) d’un prestimulus discret a produit une inhibition robuste à 30, 50, 100 et 200 ms ISIs ; inhibition qui dépendait d’une modalité sensorielle, l’exposition psychostimulant ou l’âge. La puissance de l’approche de l’ISI est révélée par l’examen de ces effets sur les variations de la fonction ISI (c.-à-d., des inflexions plus nettes de la courbe de l’ISI, aplatissement de la courbe de l’ISI et les déplacements dans le point de l’inhibition maximale).

L’utilité d’une approche variant de l’ISI pour délimiter les effets de la modalité sensorielle en cross-modal PPI sont illustrées à la Figure 2 a (F344/N contrôle entre 8 et 10 mois d’âge, n= 20). En raison de limitations matérielles et logicielles, seulement deux modalités prestimulus peuvent être évaluées à la fois. Après accoutumance, des stimuli pré-décharge acoustiques et visuelles simultanées ont servi à étudier PPI. Ensuite, concurrentes acoustiques et tactiles des stimuli reflexe ont servi à évaluer l’IPP. Données pour PPI acoustique sont présentées du paradigme expérimental dont la présentation simultanée des prestimuli sonores et visuels (p. ex., le contexte visuel). Un changement important dans le point de l’inhibition maximale dépend de la modalité sensorielle, ce qui suggère une différence de sensibilité à la manipulation de l’ISI. Plus précisément, l’inhibition maximale est observée à l’ISI suite à la présentation d’un discret prestimulus acoustique, aux 50 ms ISI suite à la présentation d’un prestimulus visuel discret et aux ms 200 ISI suite à la présentation d’un discret de 30 ms prestimulus tactile. En outre, une fonction ISI plus plate, signe d’une insensibilité relative à la manipulation de l’ISI, est observée suite à la présentation d’un prestimulus acoustique par rapport à un prestimulus visuel ou tactile. Une ANOVA a été menée afin d’analyser statistiquement les données, confirmant nos observations et révélant une interaction de x ISI modalité prestimulus significative des mesures répétées [F(10 190) = 22.8, pGG0,001, ηp2= 0.546] avec une composante linéaire linéaire importante [F(1,19) = 36,1, p0,001, ηp2= 0,655]. En particulier, l’interaction représente une grande proportion de la variance dans le modèle, en témoigne par des mesures de ηp2.

Suite à une expérience de l’animal avec chaque prestimulus cross-modal IPP, écart-PPI a été évaluée la généralisabilité des effets de la modalité sensorielle. Acoustique gap-PPI, visual gap-PPI et tactile gap-PPI ont été chacune menées séparément. Figure 2 b montre la généralisation de la variation de l’ISI pour délimiter les effets de la modalité sensorielle. Un changement important dans le point de l’inhibition maximale, ce qui suggère une différence de sensibilité à la manipulation de l’ISI, a été observé dans tactile gap-PPI (c'est-à-dire, 30 ms) par rapport à gap-PPI acoustique et visuelle gap-PPI (c.-à-d. 50 ms). En outre, une insensibilité relative à la manipulation de l’ISI, témoigne d’une fonction ISI relativement plate a été observée dans tactile gap-PPI et visual gap-IPP par rapport à gap-PPI acoustique. Comme dans cross-modal PPI, une interaction de x ISI importante modalité prestimulus [F(10 190) = 17,6, pGG0,001, ηp2= 0,481] avec une composante linéaire quadratique éminente [F(1,19) = 58,5, 0,001 p, Ηp2= 0,755] a été révélé ; un effet qui représente encore une fois, une proportion significative de la variance.

À l’issue du cross-modal PPI et gap-PPI, animaux à plusieurs reprises oralement autogérés méthylphénidate (MPH). Une évaluation après le test de cross-modal PPI avec simultanées prestimuli acoustiques et visuelles et acoustique gap-PPI ont été effectuées à environ 14 mois après 22 à 27 jours d’exposition de la mi/h. Les fonctions ISI pré-test et post-test pour PPI acoustique sont illustrées à la Figure 3 a. Plus particulièrement, lors de l’évaluation après le test, un aplatissement relative de la fonction ISI est observé, suggérant une insensibilité relative à la manipulation de ISI par rapport à l’évaluation pré-test. En outre, un changement important dans le point de l’inhibition maximale se révèle, avec une inhibition à l’ISI de 30 ms au cours de l’évaluation pré-test et les 100 ms iIs lors de l’évaluation après le test, ce qui suggère une différence de sensibilité à la manipulation de l’ISI. Une ANOVA à mesures répétées ont confirmé ces observations, révélant une interaction de x ISI session test significatif [F(5,95) = 7.4, pGG≤0.003, ηp2= 0,280] avec un important composant de linéaire quadratique [F (1,19) = 10,6, p≤0.004, ηp2= 0,358].

Après l’évaluation après le test PPI cross-modal, écart-PPI acoustique a été réalisée pour évaluer la possibilité de généraliser les effets de l’exposition de psychostimulants sur traitement temporel. Figure 3 b illustre la généralisation de la variation de l’ISI pour délimiter les effets d’une exposition psychostimulant. Le point de l’inhibition maximale atteignait les 50 ms iIs lors de l’évaluation de pré-test et post-test. Toutefois, une fonction beaucoup plus plate de ISI a été observée après exposition mi/h. Une ANOVA à mesures répétées ont confirmé ces observations, révélant une interaction de x ISI session test significatif [F (5, 95) = 3,6, pGG≤0.013, ηp2= 0.159] avec une composante linéaire cubique éminente [F (1,19) = 9.1, p ≤0.007, ηp2= 0,325].

La forme de la fonction ISI offre aussi l’occasion d’évaluer le développement du traitement temporel à travers l’âge. Dans une étude longitudinale (contrôles F344/N, mâles : n= 20, femelles : n= 17), cross-modal PPI avec simultanées prestimuli acoustiques et visuels a été réalisée chaque soixante jours à jour après la naissance (DP) 30 à 150 de PD. Le développement du traitement temporel en PPI visuelle est illustré dans la Figure 4 a. Au sein du PPI visuel, le point de l’inhibition maximale à tous les âges est à l’ISI de 50 ms. Toutefois, une inflexion plus nette de la fonction ISI est observée à travers l’âge, suggérant une netteté perceptive qui se produit avec le développement. Une ANOVA de mesures répétées, avec le sexe comme facteur inter-sujets et âge, ISI et procès comme facteurs intra-sujets, a confirmé ces observations révélant une interaction de x ISI d’âge importante [F(10 350) = 12,6, pGG0,001, η p2= 0,265] avec une composante linéaire quadratique éminente [F(1,35) = 32,6, p0,001, ηp2= 0,482] et un important ISI x interaction sexe [F(5 175) = 4,0, pGG≤0.014, η p 2= 0,104] avec une composante quadratique éminente [F(1,35) = 5.2, p≤0.028, ηp2= 0,130].

À chaque âge, écart-PPI acoustique a été réalisée après cross-modal PPI. L’expérience qu'a eu un animal ont un impact direct sur ses réponses, ce qui nécessite l’utilisation d’un dispositif expérimental séquentiel (c.-à-d., toujours tenue de cross-modal PPI avant gap-PPI). Figure 4 b montre le développement du traitement temporel, évaluée à l’aide acoustique gap-PPI. À PD 30, une insensibilité relative à la manipulation de l’ISI a été observée, attestée par une fonction plus plate de ISI, par rapport à PD 90 ou PD 150. Observations de la plus forte fonction ISI à PD 150 suggèrent une netteté perceptive qui se produit dans l’ensemble de développement. En outre, un changement important dans le point de l’inhibition maximale se révèle, avec inhibition maximale se produisant à l’ISI à PD 30 de 30 ms et les 50 ms ISI à 90 PD et PD 150, ce qui suggère une différence de sensibilité à la manipulation de l’ISI. Statistiquement, l’observation d’une interaction de x ISI d’âge importante [F(10 350) = 10.4, pGG0,001, ηp2= 0.230] avec une composante linéaire quadratique éminente [F(1,35) = 70,5, p0,001, η p2= 0,668] et un ISI x interaction sexe [F(5 175) = 3,8, pGG≤0.010, ηp2= 0,097] avec une composante quadratique éminente [F(1,35) = 11.0, p≤0. 002, ηp 2= 0.184240] confirme nos observations.

Figure 1
Figure 1 : Préimpulsion Inhibition paradigmes expérimentaux. A) animaux présentent un sursaut auditif de référence lorsqu’un stimulus acoustique sursaut est présenté. B) pendant l’inhibition pré-décharge cross-modal (PPI), la présentation d’un prestimulus discret (c.-à-d., la tonalité acoustique, lumière, bouffée d’air) de 30 à 500 ms16 avant une acoustique faire sursauter le stimulus, produit robuste inhibition. C) pendant l’inhibition pré-décharge gap (gap-IPP), la suppression d’un prestimulus discret (écart en bruit de fond, lumière ou bouffée d’air) de 30 à 200 ms17 avant un stimulus acoustique sursaut produit robuste inhibition. L’image est une adaptation du Maze ingénieurs18. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 2
Figure 2 : évaluation transversale de traitement temporel : modalité sensorielle. A) analyse représentative de l’effet de la modalité sensorielle sur la fonction intervalle interstimulus (ISI) dans l’inhibition pré-décharge cross-modal (PPI). B) analyse représentative de l’effet de la modalité sensorielle sur ISI inhibition pré-décharge gap (gap-IPP). Résultats du contrôle de McLaurin et al. 6 sont ré-analysés de façon novatrice pour évaluer l’effet de la modalité sensorielle. Données sont présentées sous forme de moyenne ± écart-type de la moyenne. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 3
Figure 3 : évaluation transversale de traitement temporel : exposition Psychostimulant. A) analyse représentative de l’effet de l’exposition de psychostimulants (pré-test et post-test) sur la fonction intervalle interstimulus (ISI) dans l’inhibition pré-décharge acoustique (PPI). B) analyse représentative de l’effet de l’exposition de psychostimulants sur ISI inhibition pré-décharge acoustique gap (gap-IPP). Résultats du contrôle de McLaurin et al. 6 sont ré-analysés de manière originale comme le composant avant le test pour l’exposition de psychostimulant. Données sont présentées sous forme de moyenne ± écart-type de la moyenne. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 4
Figure 4 : évaluation longitudinale du traitement temporel. A) analyse représentative de l’effet de l’âge sur la fonction intervalle interstimulus (ISI) inhibition pré-décharge visual (PPI). B) analyse représentative de l’effet de l’âge sur la fonction ISI inhibition pré-décharge acoustique gap (gap-IPP). Données sont présentées sous forme de moyenne ± écart-type de la moyenne. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Bloc du procès Intervalle interstimulus
1 0 30 50 100 200 4000
2 30 50 100 200 4000 0
3 50 100 200 4000 0 30
4 100 200 4000 0 30 50
5 200 4000 0 30 50 100
6 4000 0 30 50 100 200

Tableau 1 : Protocole expérimental Latin Square

Modalité sensorielle Cross-Modal PPI Gap-PPI
Auditif 85,7 (2.0) 25,0 (4.3)
Visual 72,6 (2.7) 52,8 (5.3)
Tactile 73.2 (3.0) -3,6 (8,5)
Exposition de psychostimulant Cross-Modal PPI Gap-PPI
Évaluation avant le test 85,7 (2.0) 25,0 (4.3)
Post-test évaluation 90,5 (1.3) 52,6 (4,5)
Age Cross-Modal PPI Gap-PPI
PD 30 51.3 (3,7) 29,7 (4.4)
PD 90 73,8 (2.2) 39,6 (5,7)
PD 150 66.3 (2.9) 45,0 (3.9)

Tableau 2 : Pourcentage de contrôle

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Discussion

Le présent protocole décrit la puissance de ISI divers pour l’évaluation du traitement temporel des études utilisant des modèles expérimentaux soit transversales ou longitudinales. Examiner les effets de la modalité sensorielle, l’exposition psychostimulant ou l’âge sur la forme de la fonction ISI a démontré son utilité en révélant une sensibilité différentielle à la manipulation de l’ISI (c.-à-d., les déplacements dans le point de l’inhibition maximale) ou une une insensibilité relative à la manipulation de l’ISI (c.-à-d., des inflexions plus nettes de la courbe de l’ISI, aplatissement de la courbe de l’ISI). Utilisation de deux paradigmes expérimentaux, y compris les cross-modal PPI et gap-PPI, démontre que l’utilité de l’ISI est indépendante de l’addition (c.-à-d., cross-modal PPI) ou la suppression (c.-à-d., écart-IPP) d’un prestimulus discret.

Considérations de critique de la conception expérimentale pour l’achèvement du cross-modal PPI et gap-PPI sont incluses dans le protocole. Tout d’abord, un modèle expérimental de carré Latin est mis en place pour la présentation d’ISIs dans des blocs de 6-trial, tenant compte de la variation due à l’ordre de présentation de l’ISI. Deuxièmement, l’utilisation de deux essais de contrôle, y compris le 0 et 4000 ms ISIs, fournit les essais de contrôle de référence au sein de la session de test. L’utilisation de l’ISI à 4000 ms est particulièrement critique, car il ressemble mieux à l’autre (c'est-à-dire, 30, 50, 100, 200) prepulse + impulsion des essais, mais sans l’attente d’une inhibition significative. Troisièmement, un contrepoids (c.-à-d., ABBA) expérimental est utilisée dans cross-modal PPI pour tenir compte de la mesure répétée des modalités sensorielles dans une session de test. Enfin, l’inclusion d’un ITI variable pendant la préimpulsion + impulsion essais empêche un animal attend et préparer ainsi pour, le début d’un procès. Ainsi, la mise en œuvre d’un nombre global d’ISIs conformément à un modèle expérimental approprié permet la détermination des fonctions de réponse relativement précise et définie ; traitement des fonctions qui fournissent une occasion cruciale pour évaluer la construction du temporel.

Méthodologie décrite dans le présent protocole contraste autres protocoles contemporaines pour l’analyse du PPI, qui ont popularisé une approche qui utilise couramment un seul ISI19,20. L’approche vulgarisée est couramment analysé à l’aide du pourcentage d’inhibition, calculé comme suit : 100 x {[(startle response amplitude during control trials)-(startle réponse en amplitude au cours de la préimpulsion + impulsion essais)] / {faire sursauter réponse en amplitude au cours essais de contrôle)}. Deux oppositions majeures des protocoles contemporains, y compris l’exclusion de l’évaluation du traitement temporel et analyses statistiques inappropriées, sont évoquées à son tour.

Pourcentage d’inhibition a été calculé pour les 100 ms ISI au sein des données représentatives pour démontrer les limites de l’approche vulgarisée (tableau 2). Par exemple, les résultats pour l’évaluation de l’écart-PPI acoustique et tactile gap-PPI suggèrent que les animaux ne pas s’afficher toute inhibition significative. Examen de la Figure 2, utilisant une approche variant ISI, cependant, révèle que les animaux n’ont pas manqué d’inhiber, mais affichent un changement significatif dans le point de l’inhibition maximale (c'est-à-dire 50 ms en acoustique gap-PPI, 30 ms tactiles gap-IPP) . Plus particulièrement, cependant, utilisation du pourcentage d’inhibition exclut l’utilisation de modèles expérimentaux longitudinaux pour évaluer l’évolution du traitement temporel en fonction de l’âge, un phénomène bien connu14,21. Ainsi, comme un pourcentage quelconque mesure de contrôle, pourcentage d’inhibition ne parvient pas à lever l’ambiguïté sur modifications en PPI de modifications en sursaut de base excluant l’évaluation du traitement temporel.

Malgré l’apparente simplicité de l’approche vulgarisée, les conclusions tirées des analyses statistiques s’impose avec une extrême prudence. Hypothèses de l’analyse de variance (c.-à-d., la normalité de la distribution d’échantillonnage des moyens, homogénéité de variance de l’erreur, l’indépendance des erreurs, l’absence de valeurs aberrantes22) pourraient ne pas être atteint avec données pourcentage déterminé subjectivement23 . Plus précisément, la variance de l’erreur pour les données de pourcentage ne sont pas distribuées normalement24, mais au contraire sont mieux décrites par un Poisson ou une distribution bimodale25. Bien au contraire une ANOVA à mesures répétées fournit une méthode fiable et valide pour l’analyse statistique de la fonction de l’ISI. Toutefois, il est vital de compte pour la violation potentielle de sphéricité, une hypothèse présente uniquement dans les modèles impliquant des mesures répétées, soit à l’aide prévue contrastes orthogonaux ou le facteur de correction post hoc serre-Geisser df 26 (pGG).

Utilisation d’une approche variant ISI, cependant, n’est pas sans limitation. Tout d’abord, les limites matérielles et logicielles permettent seulement deux modalités prestimulus à évaluer à la fois. Notamment, une différence de sensibilité à la manipulation du contexte (c'est-à-dire simultanées visuels ou tactiles stimulation acoustique IPP) a été signalé auparavant de rats Long-Evans14 et le VIH-1 Tg animaux6. Deuxièmement, par rapport à l’approche vulgarisée, il y a un temps expérimental une plus grande pour l’approche de l’ISI (c'est-à-dire environ 30 minutes pour cross-modal PPI ; ~ 20 minutes de gap-PPI).

Ainsi, une approche variant ISI fournit une méthode expérimentale pour l’évaluation du traitement temporel. En plus de forces susmentionnées de l’approche, le circuit neuronal série médiation PPI a été bien établi27,28, permettant l’évaluation des modifications des circuits neuronaux dans les troubles neurocognitifs. En outre, cross-modal PPI et gap-PPI peuvent servir comme un outil de dépistage des troubles neurocognitifs (p. ex., main4,5,,6). Utilisation de l’approche ISI variable, donc, peut potentiellement avoir une utilité clinique translationnelle pour troubles neurocognitifs.

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Disclosures

Aucun des auteurs ont des conflits d’intérêts à déclarer.

Acknowledgments

Ce travail a été soutenu en partie par des subventions du NIH (National Institute on Drug Abuse, DA013137 ; National Institute of Child Health et HD043680 de développement humain ; National Institute of Mental Health, MH106392 ; Institut national des maladies neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux, NS100624) et le programme de formation interdisciplinaire de recherche pris en charge par l’University of South Carolina comportementale-Biomedical programme d’Interface. Dr Landhing Moran est actuellement responsable scientifique du centre de NIDA pour réseau d’essais cliniques.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
SR-Lab Startle Response System San Diego Instruments
Isolation Cabinet Industrial Acoustic Company
SR-Lab Startle Calibration System San Diego Instruments
High-Frequency Loudspeaker Radio Shack model #40-1278B
Sound Level Meter Bruel & Kjaer model #2203
Perspex Cylinder San Diego Instruments Included with the SR-Lab Startle Response System
SR-Lab Startle Response System Software San Diego Instruments Included with the SR-Lab Startle Response System
Light Meter Sper Scientific, Ltd. model #840006
Airline Regulator Craftsman model #16023
SPSS Statistics 24 IBM Used for Statistical Analyses (Optional)

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References

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Neurosciences numéro 146 Inhibition pré-décharge traitement temporel Neuroscience Rat intervalle Interstimulus troubles neurocognitifs
La puissance de l’intervalle Interstimulus pour l’évaluation du traitement temporel chez les rongeurs
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McLaurin, K. A., Moran, L. M., Li, H., Booze, R. M., Mactutus, C. F. The Power of Interstimulus Interval for the Assessment of Temporal Processing in Rodents. J. Vis. Exp. (146), e58659, doi:10.3791/58659 (2019).

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