A الإعداد منخفضة التكلفة لقياس قوة السمع السلوكية في القوارض

الهدف العام من هذا الإجراء هو الحصول على بيانات سلوكية لتثبيط النبضات التمهيدية لاستجابة الفزع السمعي لتحديد عتبة السمع وإدراك الطنين الذاتي في القوارض باستخدام إعداد منخفض التكلفة. يتم تحقيق ذلك أولاً من خلال الحصول على مجموعة كاملة من البيانات السلوكية للحيوان السليم، ثم يلي ذلك تحفيز ضعف السمع عن طريق صدمة صوتية خفيفة محددة التردد.

تتمثل الخطوة الثالثة في الحصول على نفس البيانات السلوكية من الحيوان الذي يعاني من ضعف السمع. ثم يتم تحليل هذه البيانات لقياس أي فقدان في السمع وإدراك محتمل للطنين. وفي نهاية المطاف، يمكن للنتائج أن تظهر ليس فقط التغيرات في عتبة السمع، بل وأيضاً الطنين المرتبط بترددات محددة.

يتم استخلاص التصورات من خلال القياسات السلوكية للاستجابات الجفلية؛ وسيتم توضيح الإجراء بالتشاور مع باحث ما بعد الدكتوراه SA وطالب الدكتوراه Z في مختبري. أولاً، يجب تجميع جهاز كمبيوتر مجهز بالمعدات اللازمة. تبلغ التكلفة الإجمالية لهذا الإعداد حوالي 3,500 يورو، مقارنة بالمعدات القياسية التي قد تتراوح تكلفتها بين 15,000 و 20,000 يورو.

يتضمن ذلك محولًا رقمياً-تناظرياً (DA converter) متصلاً بصندوق توزيع ومضخم صوت، وكاميرا ويب تعمل بالأشعة تحت الحمراء، وبرنامج MATLAB الذي يشغل بيئة تطوير متكاملة. يتصل مضخم الصوت بمكبر صوت موجود داخل غرفة عازلة للصوت، يتم مراقبتها بواسطة كاميرا الويب وهي مجهزة بلوحة مستشعرات معزولة، ومستشعر بيزو (piazzo sensor)، وغرفة لتثبيت القارض داخل الغرفة العازلة للصوت. كما يوجد ميكروفون للتحكم في الصوت.

بغض النظر عن جودة المضخم ومكبر الصوت، يجب معايرة النظام باستخدام مضخم قياس لتحديد دالة نقل التردد الخاصة بالنظام. علاوة على ذلك، يجب تكييف النظام ليتناسب مع المدى السمعي للحيوان الخاضع للتجربة. انقل الحيوان من قفصه المنزلي وضعه بحيث يكون رأسه أولاً داخل أنبوب التثبيت.

أغلق الباب، ثم ضع الأنبوب في الغرفة على القواعد الرغوية، وسيقوم مفتاح الاستشعار بإطفاء أي أضواء محيطة. أغلق باب الغرفة وانتظر لمدة 15 دقيقة للسماح للحيوان بالتكيف مع الإعدادات. ابدأ البرنامج وحدد معاملات التحفيز.

تتكون المحفزات من نغمات نقية بترددات مختلفة. تُقدم محفزات الاختبار التي تسبق محفزات الجفلة بترددات وشدات متفاوتة. يُسمح بفترة استشفاء لمدة خمس دقائق بين مجموعات المحفزات في حالة النهج غير العشوائي، كما هو الحال عند تثبيت مستوى محفز اختبار واحد لجميع الترددات المختبرة.

قبل تحليل البيانات، قم بإزالة التجارب غير الصالحة من مجموعة البيانات، مثل التجارب التي تحرك فيها الحيوان قبل تقديم محفز الجفلة. يُعد التحقق من صحة التجارب الفردية أمراً بالغ الأهمية لأن الاستجابات لمحفز الجفلة تميل إلى أن تكون أقوى بكثير بعد تحرك الحيوان، لذا يجب استبعاد مثل هذه الاستجابات.

الآن، يتم الحصول على سعة وزمن وصول استجابة الفزع ضمن نافذة زمنية قدرها أول 50 milliseconds بعد محفز الفزع؛ حيث تمثل سعة الاستجابة المسافة بين أولماكسيموم (maximum) وأول مينيموم (minimum) للاستجابة. أما زمن الوصول فهو الوقت المنقضي من بداية المحفز حتى بدء الاستجابة. ويتم الحصول على عتبة السمع عن طريق ملاءمة دالة بولتزمان (boltman function) لمجموعة بيانات سعة الاستجابة الكاملة لتردد واحد مرتبة حسب شدة ما قبل المحفز للتجارب الفردية.

تشير نقطة الـ 50% من دالة بولتزمان إلى عتبة السمع لهذا التردد التحفيزي. ويمكن استخدام الاستجابات لمحفز الفزع النقي بدون أي تحفيز مسبق كمرجع للحسابات اللاحقة. ولإحداث صدمة سمعية للقوارض، قم أولاً بتخدير الحيوان عن طريق حقن ثلاثة ملليلتر لكل كيلوغرام من المخدر تحت الجلد، بما في ذلك جرعة دفعة واحدة من الأتروبين.

انتظر لمدة خمس دقائق تقريبًا ثم افحص ردود أفعاله. وللحفاظ على التخدير أثناء القياسات، قم بحقن نفس الحجم من محلول التخدير باستمرار باستخدام مضخة حقن. وطوال كل ساعة يقضيها الحيوان في الغرفة، يجب الحفاظ على دفئه باستخدام وسادة تدفئة.

قم بتعريض الحيوان لنغمة نقية صاخبة لمدة 75 دقيقة لاستحثاث صدمة صوتية. بعد الانتظار لمدة خمسة أيام لاستقرار حالة الحيوان، قم بإجراء تخطيط سمعي جديد، حيث يعد مرور خمسة أيام كحد أدنى لتطور الطنين أمراً بالغ الأهمية للحصول على نتائج موثوقة. في نموذج الطنين الذاتي الأول، استخدم المعايير التالية للتحفيز.

اضبط شدة صوت الجفل على 105 decibels، SPL، وقم بتغيير الترددات من 1 إلى 16 kilohertz في خطوات فردية. ابدأ بتقديم خلفية من الضوضاء البيضاء بشدة 50 decibels، SPL، سواء بوجود فجوة زمنية مدتها 15 millisecond أو بدونها. في حال استخدام نهج غير عشوائي، اسمح بفترة استشفاء مدتها خمس دقائق بين مجموعات المحفزات المختلفة.

سيعطي استخدام ترددات مختلفة لمحفزات الجفل تقديرًا تقريبيًا لتردد الطنين المدرك. في النموذج الثاني للطنين الذاتي، استخدم معاملات التحفيز التالية: شدة صوت جفل تبلغ 105 decibels، SPL مع محفز نقرة مزدوجة. ابدأ بضوضاء مفلترة بنطاق تمرير.

خلفية تبلغ 50 dB من مستوى ضغط الصوت (SPL). ومرة أخرى، في حال استخدام نهج غير عشوائي، اسمح بفترة استشفاء لمدة خمس دقائق بين مجموعات المحفزات المختلفة. بعد إزالة أي تجارب غير صالحة من مجموعة البيانات، قم بإجراء الحسابات التالية لكل تجربة متبقية.

أولاً، خلال أول 50 ملي ثانية بعد محفز الجفل، قم بقياس سعة الاستجابة وفترة كمون الاستجابة. ثانياً، قم بتنميط جميع البيانات بناءً على مجموعة بيانات مرجعية.

تمثل مجموعة البيانات المرجعية سعة الاستجابة لمحفز جفلة بنغمة نقية دون أي محفز مسبق، ويتم تحديد تردد الاختبار إما عن طريق النغمة النقية أو التردد المركزي للضوضاء المفلترة بنطاق تمرير. احسب متوسط الاستجابة لكل مرجع، ثم قم بتطبيع كل سعة استجابة عن طريق قسمتها على المرجع الخاص بها.

الآن، وباستخدام القيمة المتوسطة لحالة "بلا فجوة" (no gap) المعيرة، احسب تثبيط الجهد المسبق (PPI) لكل حالة تم اختبارها. وفي هذه المرحلة، يمكن حساب نسبة التغير في الـ PPI بعد الإصابة مئويًا لكل تردد تم اختباره. وبالمثل، يمكن إجراء مقارنة مباشرة للـ PPI قبل الإصابة وبعدها.

باستخدام النموذج الموصوف، يمكن توليد استجابات الجفل وتحليلها بسهولة. وتعتبر غالبية التجارب صالحة، كما يسهل التعرف على التجارب غير الصالحة.

تم تمييزها بمربعات حمراء واستُبعدت من التحليل. يُظهر التغيير النموذجي في عتبة السلوك المكتسب قبل وبعد الصدمة الصوتية عند تردد 2 kHz فقدانًا واضحًا للسمع عند تردد 2 kHz. بعد إحداث صدمة سمعية، تم فحص سعات الاستجابة المعيارية للتحفيزات التي تقل عن تردد الصدمة بمقدار أوكتاف واحد والتي تزيد عنه بمقدار أوكتاف واحد، وذلك تحت تردد الصدمة.

لم يتم العثور على أي تغيير في نمط الاستجابة فوق تردد الصدمة. واختفى تأثير الفجوة بين المحفزات الأولية، مما يشير إلى وجود خلل في الإدراك عند هذا التردد. بعد مشاهدة هذا الفيديو، سيكون لديك فهم جيد لكيفية الحصول على البيانات السلوكية لعتبة السمع ومعالجتها، وكيفية تقييم الحاجة إلى الإدراك في القوارض باستخدام إعداد بسيط ومنخفض التكلفة لاستجابة الجفل.