Pupilolie om auditieve sensatie bij cavia's te beoordelen

Pupillometrie kan worden gebruikt om complexe geluidsherkenningsdrempels te schatten en kan in combinatie met andere methoden worden gebruikt om de effecten van verschillende vormen van gehoorverlies op die drempels te bepalen. Deze techniek kan worden gebruikt om gegevens van dezelfde modaliteit van mensen en van ongetrainde dieren te karakteriseren. Het is relatief eenvoudig in te stellen en minimaal invasief.

Gedrags- en perceptiemetingen zijn moeilijk te verkrijgen in diermodellen van gehoorverlies. Deze methode is een manier om complex geluidsherkenningsgedrag bij dieren te kwantificeren. Zoals we alle diergedragsexperimenten doen, is geduld de sleutel.

Neem de tijd om het dier te laten wennen aan de experimentele opstelling. Houd experimentele sessies kort en houd het dier nauwlettend in de gaten. Om te beginnen monteer je een gekalibreerde luidspreker op de geluiddempende kamerwand op een gelijke hoogte als de positie waar het dier zal worden geplaatst.

Voor vrije veldprikkelafgifte plaatst u het dier in de behuizing en zorgt u ervoor dat grote lichaamsbewegingen niet mogelijk zijn en bevestigt u de kop van het dier aan het stijve frame. Plaats een piëzo-elektrische sensor onder de behuizing om bewegingen van dieren te detecteren en te registreren. Plaats vervolgens de pupilbeeldcamera op een afstand van 25 centimeter van het oog van de proefpersoon.

Om de luchtpuf in te stellen, gebruikt u een houder die aan het tafelblad is bevestigd om een pipetpunt op ongeveer 15 centimeter voor de snuit van het dier te plaatsen. Sluit een siliconen buis van ongeveer drie millimeter diameter aan op de pipetpunt en sluit de buis aan op een gereguleerde luchtcilinder. Houd de luchtdruk van de cilinder tussen 20 en 25 psi.

En laat de buis door een knijpventiel gaan om de timing en duur van de luchtpuf te regelen, met behulp van een computergestuurd relais. Verlicht het oog met een infrarood LED-array op ongeveer 10 centimeter afstand. Gebruik witte LED-verlichting met een intensiteit van ongeveer 2000 candela’s per vierkante meter om het afgebeelde oog te verlichten en de basislijnpupildiameter op ongeveer 3,5 millimeter te brengen.

Open de pupilacquisitiesoftware en verkrijg de video van de pupil met behulp van een camera met een 16 millimeterlens met een ruimtelijke resolutie van een visuele hoek van 0,15 graden en een infraroodfilter geplaatst op een afstand van 25 centimeter van het afgebeelde oog. Zorg ervoor dat het oog gecentreerd is in het afgebeelde gebied. Regel het diafragma en de scherpstelling van de camera en het IR-niveau totdat de omtrek van de afgebeelde pupil scherp is.

Definieer in de leerlingacquisitiesoftware het interessegebied van de pupil door met de muis een rechthoekig gebied te selecteren. Gebruik vervolgens het bedieningspaneel om de helderheid en het contrast van de verkregen video aan te passen. Stel de scandichtheid in op vijf en pas de drempel zodanig aan dat de ellips nauw aansluit bij de omtrek van de pupil in de video.

Met behulp van de neurale interfaceprocessorsoftware kunt u het analoge signaal van de pupildiameter of PD-spoor, het spanningsspoor van de piëzo-elektrische sensor die beweging registreert, de stimulusaflevertijden en de luchtpufafgiftetijden verkrijgen en opslaan. Selecteer acht verschillende exemplaren van caviavocalisaties van vergelijkbare lengte uit twee verschillende categorieën vocalisaties. Bijvoorbeeld piepende oproepen en zeuroproepen.

De ene categorie zal dienen als standaard stimuli en de andere categorie zal dienen als de oddball of afwijkende stimuli. Om een seconde lange standaard en afwijkende stimuli ingebed in ruis te genereren bij verschillende signaal-ruisverhouding of SNR-niveaus, voegt u witte ruis van gelijke lengte toe aan de oproepen. Het bereik van SNR’s dat in dit experiment is bemonsterd, ligt tussen min 24 en plus 40 decibel.

Bereid voor elke sessie een pseudorandom-stimuluspresentatiereeks voor die standaardstimuli bevat die groter zijn dan 90% van de tijd. Zorg ervoor dat er tussen afwijkende prikkels minstens 20 tot 40 proeven met standaard prikkels zitten. Gebruik een vaste stimulusintensiteit voor alle stimuluspresentaties.

Presenteer de prikkels met een hoge temporele regelmaat. Om de betrokkenheid van het dier bij de stimuli te behouden en gewenning te minimaliseren, kunt u optioneel een korte luchtpuf geven na de afwijkende stimulus. Zorg ervoor dat het begin van de luchtpuf voldoende gescheiden is van de stimulusduur, zodat stimulus pupilverwijdingsreacties oproept.

Bereik een piek voordat luchtpuf door knipperartefacten wordt geïnduceerd. Voer de code pupil_avg_JOVE_m uit en selecteer het gegevensbestand van één sessie in het pop-upvenster om bewegingsdetectie en proefuitsluiting voor elke sessie uit te voeren. Voer vervolgens dezelfde code uit en selecteer alle gegevensbestanden die moeten worden geanalyseerd in het pop-upvenster.

Om oogknipperartefacten te verwijderen, de gegevens vooraf te verwerken en de gemiddelde pupilverwijding voor elke stimulus tijdens sessies te verkrijgen. Gemiddelde van de door stimulus opgewekte veranderingen in de pupildiameter voor elke stimulusconditie over sessies binnen elk dier en vervolgens over dieren om de gemiddelde pupilverwijdingsrespons op elke stimulusconditie te genereren. Verticaal alle uitgangen van de code pupil_avg_JOVE.

m of alle sessiedieren, SNR’s en verzwakkingen om een matrix te construeren met de kolommen, dier-ID, SNR, geluidsniveau en pupildiameterwaarden. Plot voor elke SNR de gewichten die overeenkomen met de interceptie om de resultaten te visualiseren. Doe hetzelfde voor lineaire en kwadratische termen.

Plaats alle sessiegewijze percentages van proeven met significante pupilveranderingen in elke cel van een celarray waar de cellen zijn gerangschikt van lagere naar hogere SNR. Gebruik de code pupil_threshold_estimate_JOVE_m om de oproep in de geluidscategorisatiedrempel te schatten. De gemiddelde pupilrespons van drie dieren is in deze figuur weergegeven.

De gemiddelde pupilreacties op standaard zeurprikkels worden weergegeven door de blauwe lijn en arcering komt overeen met plus minus één standaardfout van het gemiddelde. Grijze lijnen en arcering komen overeen met gemiddelde en plus minus één standaardfout van gemiddelde pupilreacties die worden opgeroepen door afwijkende wheet-stimuli. De grijstintintensiteit komt overeen met de SNR.

Groene lijn en arcering komen overeen met het gemiddelde pupilspoor bij drempel SNR. De rode verticale lijn komt overeen met het begin van de stimulus. De oranje verticale lijn komt overeen met het begin van de luchtpuf en de groenblauwe stippellijnen komen overeen met het GCA-venster.

De psychometrische functie die past bij het percentage onderzoeken met significante veranderingen in de pupildiameter veroorzaakt door de afwijkende stimulus als functie van SNR wordt in deze figuur weergegeven. Snorharen komen overeen met plus minus één standaardfout van het gemiddelde. Merk op dat 50% van het maximum wordt bereikt bij ongeveer min 20 decibel SNR.

De verkregen gegevens van hoge kwaliteit, is het belangrijk om het dier goed te laten wennen aan de experimentele opstelling en constante eliminatieomstandigheden te handhaven. Houd de experimentsessie kort om de bewoning van dieren aan de afwijkende stimuli te minimaliseren. EEG, of elektrofysiologische opnames in combinatie met pupillometrie zouden extra inzicht genereren in de neurale tekorten, onderliggende call-in-noise categorisatietekorten bij slechthorende dieren.