السلوكية تحديد التمييز زوج من التحفيز السمعية الصوتية والمحفزات الكهربائية باستخدام تكييف الكلاسيكية والنهج ضربات القلب

الهدف العام من هذا الإجراء هو تحديد مناطق تحفيز النواة القوقعية وأنماط التحفيز العصبي التي تنتج أحاسيس ترددية يمكن للحيوان تمييزها. أولاً، يتم زرع أجهزة لمراقبة معدل ضربات القلب للسماح بقياس الاستجابات الفسيولوجية للحيوان. بعد ذلك، يتم زرع قطب عصبي في النواة القوقعية يمكن من خلاله إيصال التحفيز إلى النظام السمعي.

بعد ذلك، يتم تدريب الحيوان على اكتشاف الفروق في ترددات النغمات المقدمة وإحداث استجابة فسيولوجية. وأخيراً، يتم اختبار الحيوان للكشف عن مواقع وأنماط مختلفة من التحفيز العصبي للجهاز السمعي. وفي نهاية المطاف، يمكن الحصول على نتائج توضح أي مناطق في النواة القوقعية هي الأكثر ملاءمة للتحفيز من أجل الأطراف الاصطناعية السمعية وأنماط التحفيز.

تعد هذه الطريقة الأكثر ملاءمة للاستخدام في مثل هذه الأجهزة من خلال تحديد مواقع وأنماط التحفيز التي تنتج بشكل ثابت أحاسيس ترددية مميزة. وتتمثل الميزة الرئيسية لهذه التقنية مقارنة بالطرق الحالية، مثل التحفيز العصبي والتسجيل في التحضيرات الحادة، في إمكانية تحديد أهداف وتقنيات التحفيز التي يستطيع الحيوان تمييزها ورصدها فعلياً. وتمتد تطبيقات هذه التقنية إلى العلاجات المخصصة لعلاج الصمم في الحالات التي لا يمكن فيها استخدام الغرسات القوقعية، سواء كان ذلك نتيجة لتضرر القوقعة أو تلف العصب السمعي.

ستساعد هذه التقنية في تحديد استراتيجيات التحفيز التي تحاكي المعالجة الصوتية الطبيعية بشكل أفضل. بعد مرور ثلاثة إلى خمسة أيام من زراعة جهاز قياس تخطيط كهربائية القلب عن بُعد، ابدأ بزراعة أقطاب الدماغ من خلال إعطاء المسكنات والمخدر أولاً. وبمجرد التأكد من التخدير، قم بحلاقة رأس الحيوان ومسحه بكحول Betadine، ثم بمحلول Betadine.

ضع الحيوان على لوحة ذات درجة حرارة ثابتة (homeo themic plate). ارفع الحيوان وثبته بين قضبان الأذن، ثم أدخل قضيب الأذن الأول في القناة السمعية الخارجية. أحكم تثبيت قضيب الأذن الأول في مكانه.

بعد ذلك، قم بتمرير قضيب تثبيت الأذن الثاني إلى موضعه باستخدام ملقط أسنان الجرذ. افتح فك الحيوان وقم بتعليق القواطع العلوية فوق حامل الأسنان. وبمجرد استقراره في موضعه، مرر القمع الأنفي فوق الأنف لبدء إعطاء isof fluorine، والذي سيستمر طوال مدة الجراحة.

بعد كشف العظم الجداري، قم بتنظيف السطح باستخدام محلول بيروكسيد بتركيز 20%. وباستخدام وسادة شاش، احفر ثقباً بمساحة تقارب مليمترين مربعين في أقصى الامتداد الجانبي للعظم بين الجداري. قم بغسل الثقب باستخدام محلول ملحي معقم لإزالة أي غبار عظمي أو شظايا عظمية قد تتلف القطب الكهربائي. وتحت المجهر، احفر ثقباً صغيراً في العظم الجداري الأيسر والعظم بين الجداري الأيمن.

بعد ذلك، قم بربط برغي من الفولاذ الجراحي في كل ثقب، مع ترك مسافة 0.5 مليمتر تقريباً بين رأس كل برغي والجمجمة. قم بتثبيت مكبر صوت الاقتران بالقضيب الأذني المجوف الأيسر. ضع مناور القطب الكهربائي في مكانه فوق الفتحة بزاوية منقارية (rostral) قدرها 10 درجات.

بعد ذلك، وباستخدام سن إبرة، قم بعمل شق في الجافية على المستوى السهمي. أدخل القطب الكهربائي يدويًا لمسافة مليمتريْن تقريبًا داخل سطح الدماغ. صِل البراغي بنقاط القطب الأرضي والقطب المرجعي في مرحلة الرأس ذات الممانعة العالية.

تأكد من تشغيل المضخم. ثم أحكم إغلاق غرفة التسجيل، وابدأ في التقديم الدوري لضوضاء مفلترة بنطاق تمرير منخفض ومتوسط وعالي التردد، بمعدل تقديم أقصى يبلغ دفعة واحدة كل 200 milliseconds. راقب النشاط العصبي في كل قناة للكشف عن الاستجابات للضوضاء. العرض.

استمر في إدخال القطب الكهربائي حتى تقترب مسافة الإدخال الكلية من ثمانية مليمترات أو حتى تظهر استجابات لتقديمات الضوضاء. إذا تم الوصول إلى النواة القوقعية، فيجب أن تُظهر المواقع الموجودة عند طرف القطب الكهربائي استجابات أساساً للمنبهات عالية التردد. استمر في إدخال القطب الكهربائي حتى يقوم الطرف بالكشف.

تتوقف الاستجابات للمنبهات ذات التردد المنخفض أو النشاط السمعي المحفز. وفي حال توقف النشاط، فقد يكون القطب الكهربائي قد مر بالكامل عبر النواة القوقعية، وقد يكون من الضروري مراجعة موضع القطب. قم بإنشاء خريطة استجابة للتردد والسعة للخلايا العصبية عند مواقع الأقطاب الكهربائية عن طريق تقديم نغمات نقية في خطوات ترددية عبر نطاق التردد المطلوب بسعات تتراوح من 1 إلى 70 ديسيبل مع 10 تكرارات لكل منبه.

لحماية أنسجة الدماغ والقطب الكهربائي، ضع طبقة رقيقة من مطاط السيليكون فوق سيقان القطب المكشوفة قليلاً، بحيث يتدفق المطاط لأسفل السيقان ويغطي كلًا من السيقان وسطح الدماغ المكشوف. ولتثبيت القطب الكهربائي في مكانه، ضع إسمنت الأسنان، وقم بتوصيل سلك التأريض الخاص بالقطب بالبراغي، ثم ضع المزيد من إسمنت الأسنان لزيادة القوة. وبمجرد أن يتصلب الإسمنت، قم بخياطة الشق الجراحي حول القطب الكهربائي، ثم ضع القفص المنزلي على وسادة تدفئة لمدة 24 ساعة للسماح للحيوان بالتعافي.

بعد تفعيل جهاز القياس عن بُعد، ضع الحيوان في غرفة الاختبار واتركه ليتأقلم لمدة خمس دقائق قبل البدء في عملية الإشراط. ولتنفيذ إجراء الإشراط، قم بتقديم أحد أعضاء زوج المثيرات الصوتية المختار عشوائيًا بشكل متكرر في نبضات مدتها 250 millisecond تفصل بينها فترات صمت مدتها 250 millisecond لمدة تتراوح من 80 إلى 170 seconds. ويجب أن يكون لكل عرض تحفيزي زمن صعود وهبوط قدره 10 milliseconds.

لتجنب إدراك صوت النقرة، ابدأ بالتبديل. قدّم العضو الثاني من زوج المحفز الصوتي مع الأول، مع عرض كل نغمة لمدة 250 milliseconds، يتبعها صمت لمدة 250 millisecond. بعد مرور 9.5 seconds من فترة تقديم النغمات المتبادلة البالغة عشر ثوانٍ، قم بإعطاء صدمة كهربائية للقدم لمدة 0.5 millisecond، ثم أوقف تقديم النغمات لمدة 30 seconds للسماح لمعدل ضربات القلب بالاستقرار.

استمر في هذه العملية حتى يتم إكمال 48 دورة من الإجراء. ولضمان تكرار كل زوج من النغمات بشكل كافٍ للتحليل، تأكد من تقديم كل زوج من النغمات أربع مرات على الأقل. بعد توصيل كابل التحفيز العصبي وتفعيل جهاز القياس عن بُعد تحت تخدير isoflurane، اترك الحيوان ليتعافى ويتكيف مع غرفة الاختبار لمدة 10 دقائق قبل بدء الاختبار.

من أجل الحفاظ على إشراط اليوم السابق، قم بتقديم زوج من المثيرات الصوتية المتبادلة كما تم وصفه سابقاً، يليه صدمة قدم مدتها 0.5 millisecond. بعد السماح لمعدل ضربات القلب بالاستقرار، قم بتقديم عضو واحد تم اختياره عشوائياً من زوج المثيرات الكهربائية بشكل متكرر في دفقات مدتها 250 millisecond، تفصل بينها فترات صمت مدتها 250 milliseconds لمدة تتراوح من 80 إلى 170 seconds. ثم ابدأ بتبديل العضو الثاني من زوج المثيرات الكهربائية مع الأول، مع تقديم كل نغمة لمدة 250 milliseconds، يتبعها صمت لمدة 250 millisecond لمدة إجمالية قدرها 10 seconds.

كرر الدورة مع زوج التحفيز الكهربائي التالي الذي يتم اختياره عشوائياً حتى يتم تقديم 20 تجربة على الأقل لكل زوج في فترات زمنية عشوائية. أدخل زوجاً من المحفزات الصوتية للحفاظ على الإشراط. عند اكتمال الاختبار، قم بإلغاء تنشيط جهاز القياس عن بُعد، وافصل كابل التحفيز، وأعد الحيوان إلى قفصه.

يظهر هنا الاستجابة الكهرومغناطيسية لقطب كهربائي تم وضعه بشكل صحيح. يعرض كل مخطط مدرج بيانات لتردد واحد عند موقع قطب واحد، ويمثل كل عمود فترة زمنية قدرها 25 millisecond على كلا ساقي مصفوفة القطب الكهربائي. يتم اكتشاف الاستجابات عند كل موقع قطب كهربائي فردي فقط استجابةً لنطاق ضيق جداً من الترددات، ولكن هذه النطاقات الضيقة موزعة عبر نطاق واسع من الترددات.

يعد هذا التوزيع مثاليًا حيث يمكن تحفيز العديد من المناطق المتميزة في الدماغ المرتبطة بترددات مختلفة بشكل مستقل. ومن الناحية المثالية، يجب أن تؤدي مواضع الأقطاب الكهربائية إلى اكتشاف استجابات عصبية للمثير الصوتي عبر عدة قنوات بجهارة صوت تصل إلى 10 decibels، كما يظهر في هذه الاستجابة الفيزيولوجية الكهربائية في القناة 10. ويظهر هنا الاستجابة الفيزيولوجية الكهربائية عبر قطب كهربائي وضع بشكل غير دقيق؛ حيث يحدث النشاط عند أطراف كل ساق من مصفوفة الأقطاب الكهربائية، ولكن يوجد تباين ضئيل في تردد المثير الصوتي الذي يستثير النشاط في كل موقع من مواقع الأقطاب الكهربائية.

لا يتيح هذا الزرع تحفيز طبقة ترددات متميزة لاختبار التمييز. تظهر هنا البيانات الخاصة بالمسارات الفردية ومتوسط معدل ضربات القلب التناسبي من ثماني ثوانٍ قبل ثماني ثوانٍ بعد بدء تقديم محفز كهربائي متبادل. تم جمع هذه البيانات خلال جلسة الاختبار السابعة وشملت 12 مرة من تقديم المحفز الكهربائي.

يحدث انخفاض ملحوظ في معدل ضربات القلب بسرعة بعد تقديم المحفز العصبي الثاني، يليه ارتفاع ملحوظ في معدل ضربات القلب، مما يشير إلى أن الحيوان قد اكتشف الفرق بين المحفز الأول والثاني. وتظهر درجة الخطأ وتباين الاستجابة في مخطط المتوسط النسبي مضافاً إليه الخطأ المعياري، ويمكن التحقق من دلالة الانخفاض والارتفاع التاليين لعرض المحفز الثاني باستخدام فترات الثقة 95%؛ وأثناء محاولة تنفيذ هذا الإجراء، من المهم تذكر أن أي محفزات خارجية يمكن للحيوان اكتشافها قد تؤدي إلى تغيرات في معدل ضربات القلب، مما يزيد من التباين في النتائج، لذا يجب إجراء الاختبار والتدريب في بيئة متسقة ومعزولة جيداً لتقليل هذه التأثيرات. وتفتح هذه التقنية بعد تطويرها الطريق للباحثين في مجال الإلكترونيات الحيوية لاستكشاف طرق أفضل لتحفيز الدماغ كهربائياً في مجموعة متنوعة من الأنظمة الحسية لتقديم استجابات ذات صلة سلوكياً.