Algı ve Öğrenme Eğitim bir aracı olarak Elektrofizyolojik Cortex Kayıt ve Stimülasyon ile Servisi-Box Eğitim Kombine

Aşağıdaki deneyin genel amacı, öğrenme sırasında nöral kütle hareketini ve nörodinamiği değerlendirmek ve manipüle etmektir. Bu, ilk olarak, işitsel kortekste nöronal aktivitenin bölgeye özgü eşzamanlı stimülasyonuna ve kaydedilmesine izin veren çoklu elektrot dizilerinin implante edilmesiyle elde edilir. İmplante edilen ikinci bir adım olarak, hayvanlar, işitsel kortekste devam eden nöronal aktiviteyi kaydederken ve koşullandırma için intrakortikal mikro stimülasyon kullanırken, gitme paradigmasında iki bölmeli bir mekik kutusunda eğitilir.

Daha sonra, öğrenme davranışının ve öğrenmeyle ilgili uzay-zamansal aktivite kalıplarının analizi, çevrimdışı olarak deneme bazında deneme bazında gerçekleştirilir. Sonuçlar, bölgeye özgü kortikal mikro stimülasyonun, iç öznel bilişsel durumları karakterize etmeye izin veren uzay-zamansal aktivite modellerini uyandırmak için nasıl kullanılabileceğini göstermektedir. Bu nedenle, bu yöntem kortikal devre aktivite paternleri ile gözlemlenen davranışsal öğrenme ve algı durumları arasında bağlantılar kurar.

Burada açıklanan teknikler, bireysel kortikal aktivite kalıplarını yalnızca tanımlanmış davranışsal ve bilişsel durumlarla ilişkilendirmenin mümkün olmadığını, aynı zamanda farklı davranışlarla ilişkilendirilebilecek elektriksel simülasyon tanımlı algıları uyandırmanın da mümkün olduğunu göstermektedir. Bu bulguların genişlemesi, kayıp duyusal fonksiyon için nöroprotez ikamesinin geliştirilmesine yöneliktir. Bu yöntem, sıçanlar ve fareler gibi diğer kemirgen türlerine de uygulanabilir.

Genel olarak, bu yönteme yeni olan bireyler mücadele edeceklerdir çünkü bu öğrenme deneylerinden iyi sonuçlar elde etmek için hayvanların ele alınması ve eğitiminde deneyim ve iyi gelişmiş standartlar gereklidir. İlk olarak, uyarıcı çok kanallı elektrot dizileri hazırlanır ve daha sonra cerrahi olarak işitsel kortekse implante edilir. Protokolün yazılı kısmında yer alan talimatlara göre, prosedürün geri kalanı ancak hayvanlar ameliyattan tamamen iyileştikten sonra başlar.

Epidural yüzey dizileri, yaklaşık 600 mikronluk bir elektrot arası mesafeye sahip üçe altı matris halinde düzenlenmiş paslanmaz çelik telden yapılmıştır. Kafa aşamasını takın amplifier kayıt kablosuna. Bağlantıyı hayvanları ısırmaktan kaynaklanan hasarlardan korumak için metal bir ağ ile sarılmış ince esnek kablolardan oluşan bir kablo demeti kullanın.

Sinyal-gürültü oranını ve bant geçişini artırmak için korumalı kutuda bir ön amplifikatör kullanın. Yerel alan potansiyeli kayıtları için sinyali istenen frekans aralığında filtreleyin. İki ila 300 hertz filtre ile bir kilohertz'den fazla örnekleme frekansında örnek veri Aksiyon potansiyeli kayıtları için en az 40 kilohertz örnekleme frekansı ve 300 ila 4.000 hertz filtre kullanın.

Davranış testine başlamak için, akustik ve elektrik korumalı bir odada bir mekik kutusu kullanın. Kutu, bir engelle ayrılmış iki bölme içerir. Engelin yüksekliği yanıtın davranışsal yanlılığını etkilediğinden, belirli türler için uygun engel yüksekliklerini kullanın.

Test edilecek hayvanı kayıt ve stimülasyon kablosuna bağladıktan sonra, hayvanı nazikçe eğitim odasına yerleştirin ve bir seans başlamadan önce üç dakika alışmasına izin verin, alışkanlık aşamasındaki tüm bölme değişikliklerini kaydedin. Eğitime başlamadan önce kaydın kalitesini dikkatlice kontrol edin. 50 hertz gürültünün genliğini belirlemek için sinyale çevrimiçi hızlı bir Fourier dönüşümü filtresi uygulayın.

Son olarak, kafa konektörü, adaptörler, kafa aşamaları, kablo demeti ve amplifikatörler arasındaki tüm bağlantıları iki kez kontrol edin. Koşullu stimülasyon için stimülasyon elektrotlarına intrakortikal mikro stimülasyon sağlamak için çok kanallı bir stimülatör kullanın. Koşullu uyaranı verin ve ardından ayak şoku koşulsuz uyaranı ızgara zemininden geçirin, verilen şokun gücünün caydırıcı olduğundan, ancak acı verici olmadığından emin olun.

Burada görüldüğü gibi. İnce davranışlarla düzeltmek için denemeler arasına serpiştirilmiş koşulsuz uyaran ve koşul uyaranı olmadan boş denemeler sunun. Koşullu uyaranların başlamasından sonra dört saniyelik kritik bir zaman penceresi içinde bir bölme değişikliğini bir isabet tepkisi olarak sınıflandırın.

Kritik zaman penceresi içinde koşullu uyarana yanıt olarak koşullu bir reaksiyon meydana gelmezse, hemen altı ila 10 saniye boyunca hafif bir ayak şoku verin. Koşulsuz uyaran bunu koşullu uyaran negatif denemeleri için bir eksiklik olarak sınıflandırdığından, kritik zaman penceresi içindeki bir bölme değişikliği yanlış alarm yanıtı olarak sınıflandırılır. Bu uygunsuz koşullu yanıttan hemen sonra koşulsuz uyaranı 10 saniyeye kadar uygulayın.

Hayvan kritik zaman penceresi boyunca kompartımanda kaldığında koşullu uyaran negatif denemelerinden sonra ayak şoku koşulsuz uyaranı uygulamayın. Tüm deney, stimülasyon elektrot dizisinin stabil pozisyonu için tam kontrol sağlandıktan sonra, cerrahi anestezi sağlandıktan ve daha sonra implantasyon pozisyonunda dokuda demir birikintileri elde etmek için tüm stimülasyon kanallarından verilen monopolar katartik akım uygulandıktan sonra bunu doğru reddetme olarak sınıflandırın. Kaçış gecikmeleri iki saniyeden uzunsa, çevrimiçi kaçış gecikmelerini dikkatlice belirleyin, artan ayak şoku gücü adımı.

Eğitim verilerini analiz etmek için ilk 20 denemeden sonra, eğitim ilerlemesini ve öğrenme dinamiklerini değerlendirmek için oturumun veya deneme bloğunun bir fonksiyonu olarak koşullu uyaran oranlarını ekranda gösterildiği gibi koşullu uyaran pozitif ve koşullu uyaran negatif denemeleri için koşullu reaksiyon hızlarını hesaplayın. Son olarak, protokolün yazılı kısmındaki talimatlara göre derin asal analiz yapın. Derin asal değeri birden fazla olan bir duyarlılık indeksi, başarılı ayrımcılık için eşik kriteri olarak kullanılabilir Durum uyaranları pozitif denemeler sırasındaki yanıt gecikmeleri, bireysel denemeler için burada çizilmiştir Tüm eğitim oturumlarında, gecikme süreleri saniyenin altında olan tüm yanıtlar, başarılı isabet yanıtlarına karşılık gelir.

Yanıt gecikme sürelerinin histogramları, altı saniyeden daha kısa sürede HIIT yanıtlarına karşılık gelen ve altı ila sekiz saniyede kaçış yanıtlarına karşılık gelen iki modludur. Bu, tek bir eğitim oturumunda durum uyaranı pozitif denemeleri boyunca ortalaması alınan tek bir hayvandan elektriksel olarak uyarılmış bir potansiyelin veya EEP'nin tipik bir örneğidir, EEP, tek nabız uyaran artefaktlarının çıkarılmasından önce siyah renkte ve artefaktların çıkarılmasından sonra kırmızı renkte gösterilir. N iki sıfır olarak bilinen erken belirgin negatif zirve, 20 milisaniyelik bir gecikmede görülebilir.

Bu şekil, üst paneldeki rostral stimülasyon elektrodundaki pozitif bir durum uyaranına ve coddle stimülasyon elektrodundaki negatif bir durum uyaranına yanıt olarak N iki sıfır genliğinin uzamsal dağılımlarının daha fazla analizini göstermektedir. Alt panelde bu, işitsel korteks boyunca uyarılan durumların uzamsal çözünürlüğünü ortaya çıkarır. Bu prosedürü denerken, şebeke tabanının topraklanmasının, yüksek kaliteli elektrofizyolojik kayıt elde etmek ve aynı zamanda bu prosedürü takiben uygun bir elektrik stimülasyonu sağlamak için kritik öneme sahip olduğunu hatırlamak önemlidir.

Optogenetik ve farmakolojik manipülasyonlar gibi diğer yöntemler, algılama ve öğrenme sırasında kortikal devredeki spesifik hücre tiplerini ve verici sistemlerini araştırmak için protokole dahil edilebilir. Bu teknik, alandaki araştırmacılar için, öğrenme ve hafıza işlevleri için nöronal dinamiklerin rolünün sadece ilişkili bir tanımından daha nedensel bir tanımına kadar yol açmaktadır.