Yaşlı ve Parkinson Sıçanlar Ultrasonik seslenmelere Hedefe Yönelik Eğitim

Bu prosedürün genel amacı, sıçanların ultrasonik vokalizasyonlarının (USV) sayısını ve karmaşıklığını artırmak üzere eğitilmesidir. Bu süreç, öncelikle bazal vokalizasyonların kaydedilmesiyle gerçekleştirilir. Bir sonraki adım ise pozitif pekiştirme yoluyla hedeflenen vokalizasyonlar için eğitim vermektir.

Eğitimden sonra, eğitim sonrası vokalizasyonlar kaydedilir. Prosedürün son adımı, bazal vokalizasyonlar ile eğitim sonrası vokalizasyonların akustik analizi ve karşılaştırılmasıdır. Nihayetinde, sonuçlar elde edilebilir.

Bu durum, bant genişliği, tepe frekansı ve süre gibi akustik parametrelerdeki artışlar aracılığıyla eğitimin ultrasonik vokalizasyonların sayısını ve karmaşıklığını artırdığını göstermektedir. Bu yöntem, vokal egzersizin temel nöral mekanizmaları nasıl modüle ettiği gibi iletişim bozuklukları alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Ayrıca bu yöntem, Parkinson hastalığı ve yaşlanma ile ilişkili kranial duyusal motor eksikliklere dair içgörü sağlayabilir.

Bu yöntem, davranışsal bir gösterge olarak ultrasonik vokalizasyonların kullanıldığı diğer hastalık modellerine ve durumlarına da uygulanabilir. Vokalizasyon eğitimini Emerald Dahl ve laboratuvarımın üyelerinden Jamie Shire gerçekleştirecektir. Ultrasonik izlemeye başlamak için Avis Soft Recorder yazılımını yükleyin; kayıtların manuel olarak başlatılıp durdurulabilmesi için tetikleyici kısmından "permanent unlimited" seçeneğini belirleyin. Ardından, yakalanan ses dosyalarının kaydedileceği yeri kök dizin içerisinde tanımlayın.

En yüksek vokalizasyon frekansını yakalamak için örnekleme hızı en az 200,000 hertz olmalıdır. Bu parametreler ayarlandıktan sonra, erkeğin ev kafesinin üst kısmını çıkarın ve kafesi doğrudan mikrofonun altına yerleştirin. Ardından, lordoz, kulak oynatma ve hızlı ileri-geri hareketlerin varlığına bakarak östrus dönemindeki cinsel olarak alıcı bir dişi sıçan belirleyin.

Reseptif dişiyi, denek erkek sıçanın ev kafesine yerleştirin. Erkek sıçan; koklama, kovalama veya üzerine çıkma yoluyla dişiye ilgi gösterdiğinde, dişiyi kafesten çıkarın ve erkeğin vokalleşmelerini bir ila iki dakika boyunca kaydedin. Ultrasonik vokalleşmeleri, gerçek zamanlı spektrogramı izleyerek görsel olarak takip edin.

Eğer erkek rat ses çıkarmıyorsa, vokalizasyonu uyarmak için dişi ratı hemen ve kısa süreliğine erkeğin kafesine geri döndürün. Başlamak için, eğitim odasına tek bir erkek rat getirin. Diğer tüm erkekler, eğitim seanslarına kadar bitişik bir odada tutulmalıdır.

Suyun bir ödül olarak kullanılmasını kolaylaştırmak için sıçanın su erişimi önceden kısıtlanmalıdır. Eğitim sırasında, Avis soft recorder'ı daha önce gösterildiği gibi kurun. Ardından, ana kafesi mikrofonun altına yerleştirin.

Erkek fare konumlandığında, kafese reseptif bir dişi sıçan yerleştirin. Erkek fare dişiye ilgi gösterdiğinde dişiyi çıkarın ve hedef vokalizasyonları izleyin. Başlangıçta, herhangi bir 50 kilohertz frekans modülasyonlu çağrı ödüllendirilir.

Bir kaleme basarak ve aynı anda kısa süreliğine bir su şişesi veya yiyecek sunarak ödülü verin. Eğitim ilerledikçe, yalnızca artan karmaşıklıktaki çağrı dizileri, örneğin hızlı ardışık beş veya 10 çağrılık diziler pekiştirilmelidir. 30 pekiştirme verilene kadar eğitime devam edin.

Bazal ve eğitim sonrası kayıtların analiz edilmesi genellikle beş ila 10 dakika sürer. İlk olarak, orijinal ses dosyasının bir arşivini oluşturun ve ultrasonik vokalizasyonların altındaki gürültü frekanslarını temizlemek için bir çalışma kopyası üzerinde düzenlemeler yapın. Ses dosyalarını 25 kilohertz değerinde yüksek geçiren filtrelemek için AVI Soft SaaS Lab Pro'nun toplu işlem modunu kullanın.

SaaS Lab Pro'nun otomatik element tespit özelliğini kullanmak için gereken gürültü eşiğini belirlemek amacıyla bir ses dosyası açın ve bir spektrogram oluşturun. FFT uzunluğunu 512, çerçeve boyutunu %75 ve zamansal örtüşmeyi %93,75 olarak ayarlayın. Spektrogramdan silinen gürültülerin dalga formundan da kaldırılabilmesi için dalga formu düzenlemeyi etkinleştirin. Otomatik parametre ölçümlerini burada gösterildiği gibi kurun.

Ölçülecek üç parametre element süresi, tepe frekansı ve tepe genliğidir. Ölçüm konumunda, maksimum genliği ve tüm elementin minimum ve maksimum parametresini etkinleştiren bölümü seçin. Element ayırımı altında, otomatik tek eşik değerini ve eşik değerini göster seçeneğini belirleyin.

Spektrogramda çağrı veya gürültü bulunmayan bir alan bulunuz. Bu, arka plan gürültüsüdür. Eşiği, arka plan gürültüsünün hemen üzerine ayarlayınız.

Spektrogramın üzerindeki güç spektrumu penceresinde bulunan siyah çizgi ayarlanarak, önceki adımda belirlenen eşiğin desibel seviyesi buradan bulunabilir. "Reddedilecek genlik şu değerden küçük olsun" (rejective amplitude is less than value) seçeneğini eşiğin bir desibel altına ayarlayın. Bu iki değer artık analiz edilen tüm ses dosyaları için kullanılmalıdır.

Tüm kayıt ayarlarının aynı olduğu varsayılarak, vokalizasyonları etiketlemek için daha önce belirlenen otomatik eşiği ve önceden gösterilen aynı ayarları kullanarak bir spektrogram oluşturun. Aşağıdaki kriterleri karşılayan ve vokalizasyon olarak yanlış tanımlanmış her türlü gürültüyü manuel olarak silin: birincisi, vokalizasyon olarak yanlış tanımlanmış olanlar; ikincisi, vokalizasyonun başlangıcının ve/veya sonunun ayırt edilmesini etkileyenler; üçüncüsü ise vokalizasyondaki en yüksek veya en düşük frekans olarak yanlış tanımlanmış olanlar (bunlar sırasıyla üst ve alt kırmızı çizgilerle belirtilmiştir).

Bazı durumlarda, bir vokalizasyon, hareket sırasındaki altlık sesi gibi çevre gürültülerinden ayrılamayabilir. Bu çağrı doğru şekilde analiz edilemez ve tüm vokalizasyonlar tanımlandıktan sonra silinmelidir; spektrogramın silinen bölümleri ses dosyasından kalıcı olarak silinmelidir. Ses dosyasında kalıcı etiketler oluşturmak için araçlar açılır menüsünden "spektrogram bölümlerini dalga formundan kaldır" (remove spectrogram sections from waveform) seçeneğini belirleyerek silme işlemini gerçekleştirin.

Otomatik parametre ölçüm kurulum penceresini açın ve element ayrımı bölümündeki düzenle düğmesine hem görsel hem de sözlü olarak tıklayın. Her bir etiketli vokalizasyonu, kategorisini belirlemek için inceleyin ve önceden tanımlanmış metin modüllerini kullanarak uygun etiketi atayın. Analizimizde kullandığımız kategoriler basit frekans, modüle ve harmoniktir.

Spektrogramı kapatın, ses dosyasını kaydedin ve analiz edilecek bir sonraki ses dosyasıyla devam edin. Tüm ses dosyalarındaki vokalizasyonlar tanımlandıktan sonra, tüm dosyaların akustik parametrelerini otomatik olarak ölçmek için toplu işlem aracını kullanın. Toplu işlem iletişim kutusundaki açılır menüden otomatik parametre ölçümlerini seçin.

Seçili klasördeki tüm dosyaları işle onay kutusunu seçin. Ardından klasör düğmesine tıklayın ve ses dosyalarının kaydedildiği klasörü seçin. Başlat'a tıklayın; her dosya, en son kullanılan ayarlara göre otomatik olarak analiz edilecektir.

Otomatik parametre ölçüm kurulumu iletişim kutusunda, ölçümler DDE parametreleri eğik çizgi günlük dosyası ayar komutu kullanılarak tanımlanabilen bir metin dosyasına kaydedilecektir. Bu metin dosyası daha sonra istatistiksel analiz için bir Programa aktarılabilir. Bu Grafikler, seans başına vokalizasyon sayısının ve dakika başına vokalizasyon hızının altı haftalık eğitim süresi boyunca arttığını göstermektedir.

Kullandığımız 50 kilohertz vokalizasyonların üç kategorisinin her birine ait temsili vokalizasyonlar burada soldan sağa doğru görülmektedir. Bunlar basit frekans, modüle ve armonik vokalizasyonlardır. Bu örnekte, aynı sıçandan alınan frekans modüle vokalizasyonlar Parkinsonizm indüksiyonu öncesinde, Parkinsonizm indüksiyonu sonrasında ve vokalizasyon eğitiminden sonra gösterilmiştir.

Panel A'daki bazal vokalizasyonla karşılaştırıldığında, Panel B'deki Parkinsonizm durumundaki vokalizasyon, bant genişliğinde, sürede ve yoğunlukta bir azalma göstermektedir. Panel C'de gösterilen eğitim sonrası vokalizasyon; süre, yoğunluk, bant genişliği ve frekans modülasyonunun vokalizasyon eğitimi sonrası bazal seviyelere nasıl döndüğünü kanıtlamaktadır. Bu videoyu izledikten sonra, sıçanların ultrasonik vokalizasyonlarının nasıl eğitileceği, kaydedileceği ve analiz edileceği konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız.