קביעת ההתנהגות של אפליה Stimulus זוג אקוסטית שמיעתית גירויים חשמליים באמצעות התניה קלאסית ואת קצב הלב גישה

המטרה הכוללת של הליך זה היא לזהות אזורים לעירור של הגרעין הקוכלארי ותבניות של עירור עצבי, אשר מייצרות תחושות תדר שניתן להבחין ביניהן על ידי בעל החיים. ראשית, מושתלים מכשירים לניטור קצב הלב כדי לאפשר מדידה של התגובות הפיזיולוגיות של בעל החיים. לאחר מכן, מושתלת אלקטרודה עצבית, דרכה ניתן להעביר עירור למערכת השמיעה, אל תוך הגרעין הקוכלארי.

לאחר מכן, בעל החיים עובר התניה לזיהוי הבדלי תדרים בצלילים המושמעים ולהפגנת תגובה פיזיולוגית. לבסוף, נבדק בעל החיים ליכולתו לזהות מיקומים ותבניות שונות של גירוי עצבי של מערכת השמיעה. בסופו של דבר, ניתן לקבל תוצאות המראות אילו אזורים בגרעין הקוכלארי מתאימים ביותר לגירוי לצורך פרוטזות שמיעה ותבניות גירוי.

מתאים ביותר לשימוש במכשירים כאלה באמצעות זיהוי מיקומים ותבניות של גירוי המייצרים באופן עקבי תחושות תדר מובחנות. היתרון המרכזי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות, כגון גירוי והקלטה עצבית בהכנה אקוטית, הוא האפשרות לזהות מטרות וטכניקות גירוי אשר אכן מובחנות ומזוהות על ידי בעל החיים. ההשלכות של טכניקה זו משתרעות עד לטיפול בחירשות במקרים בהם לא ניתן להשתמש בשתלי קוכלאה, בין אם כתוצאה מקוכלאה פגועה או נזק לעצב השמיעתי.

טכניקה זו תסייע בקביעת אסטרטגיות גירוי המחקות באופן המיטבי עיבוד אקוסטית נורמלי. שלושה עד חמישה ימים לאחר השתלת מכשיר טלמטריה לאלקטרוקרדיוגרמה, התחילו בהשתלת אלקטרודות במוח על ידי מתן אנלגזיה ואנהסטזיה תחילה. לאחר אישור ההרדמה, גלחו את ראש בעל החיים ונגבו עם אלכוהול Betadine scrub, ולאחר מכן עם Betadine.

הניחו את בעל החיים על פלטת חימום שומרת חום (homeo themic plate). הרימו ומקמו את בעל החיים בין מוטות האוזניים והחליקו את מוט האוזניים הראשון אל תוך התעלת השמיעה החיצונית. נעלו את מוט האוזניים הראשון במקומו.

לאחר מכן, החלק את מוט האוזן השני למקומו באמצעות פינצטת שיני חולדה. פתח את לסונה של בעל החיים והסב את השיניים החותכות העליונות מעל מחזיק השיניים. ברגע שהן במקום, החלק את קונו האף מעל האף כדי להתחיל בהגשת isof fluorine, אשר תימשך לאורך כל הניתוח.

לאחר חשיפת עצם הפריאטלית (parietal bone), קרצפו את הפני השטח באמצעות תמיסת peroxide בריכוז 20%. על גבי רפידת גזה, קדחו חור של כ-שני מילימטרים רבוע בקצה הלטרלי ביותר של עצם האינטר-פריאטלית (inter parietal bone). שטפו את החור באמצעות סליין סטרילי כדי להסיר שאריות עצם, אבקה או רסיסי עצם שעלולים לפגוע באלקטרודה. בעבודה תחת מיקרוסקופ, קדחו חור קטן בעצם הפריאטלית השמאלית ובעצם האינטר-פריאטלית הימנית.

בשלב הבא, הברגו בורג פלדת נירוסטה כירורגית לתוך כל חור, כך שיישאר רווח של כ-0.5 millimeters בין ראש כל בורג לגולגולת. חברו את הרמקול המצמד (coupling speaker) למוט האוזן החל השמאלי. מקמו את המניפולטור של האלקטרודה מעל הפתח בזווית Rostral של 10 מעלות.

לאחר מכן, באמצעות קצה מחט, בצעו חתך בקשרה (dura) במישור הסגיטלי. הכניסו את האלקטרודה ידנית לעומק של כ-2 mm לתוך פני השטח של המוח. חברו את הברגים לנקודות ההארקה והרפרנס של שלב הראש (head stage) בעל העכבה הגבוהה.

וודאו שהמגבר דלוק. לאחר מכן, אטמו את תא ההקלטה והתחילו בהגשה מחזורית של רעש מסונן בטווח תדרים נמוך, בינוני וגבוה, בקצב הגשה מקסימלי של פרץ אחד כל 200 milliseconds. עקבו אחר הפעילות העצבית בכל ערוץ כדי לזהות תגובות לרעש. הצגה.

המשך בהחדרת האלקטרודה עד שהמרחק הכולל שהוחדר מתקרב לשמונה מילימטרים או עד שניתן להבחין בתגובות להצגת רעש. אם הגעת לנרכיאה הקוכלארית (cochlear nucleus), נקודות בקצה האלקטרודה אמורות להראות תגובות בעיקר לגירויים בתדר גבוה. המשך להחדיר את האלקטרודה עד שהקצה יגלה תגובה.

התגובות לגירויים בתדר נמוך או לפעילות המונעת משמיעה מפסיקות להתרחש. אם הפעילות פסקת, ייתכן שהאלקטרודה עברה לחלוטין דרך הגרעין הקוכלארי (cochlear nucleus) וייתכן שיהיה צורך לתקן את מיקום האלקטרודה. בצעו מיפוי תגובת תדר-אמפליטודה של הנוירונים באתרי האלקטרודה על ידי הצגת טונים טהורים במדרגות תדר לאורך טווח התדרים הרצוי, בעוצמות של 1 עד 70 דציבלים עם 10 חזרות של כל גירוי.

כדי להגן על רקמת המוח ועל האלקטרודה, יש למרוח שכבה דקה של אלסטומר סיליקון מעט מעל גבי השאפטים (shanks) החשופים של האלקטרודה, כך שהאלסטומר יזרום מטה לאורך השאפטים ויצפה הן את השאפטים והן את פני השטח החשופים של המוח. כדי לקבע את האלקטרודה במקומה, יש למרוח מלט דנטלי, לחבר את חוט ההארקה של האלקטרודה לברגים ולמרוח מלט דנטלי נוסף לחיזוק. לאחר שהמלט התקשה, יש לתפור את החתך מסביב לאלקטרודה, ולאחר מכן להניח את כלוב הבית על פד חימום למשך 24 שעות כדי לאפשר לבעל החיים להחלים.

לאחר הפעלת מכשיר הטלמטריה, הניחו את בעל החיים בתא הבדיקה ואפשרו לו להסתגל במשך חמש דקות לפני תחילת ההתנייה. כדי לבצע את הליך ההתנייה, הגישו באופן חוזר את אחד האיברים שנבחרו אקראית מזוג הגירויים האקוסטיים במקצבים של 250 millisecond, המופרדים על ידי 250 millisecond של שתיקה, למשך 80 עד 170 שניות. לכל הצגת גירוי חייב להיות זמן עלייה וירידה של 10 millisecond.

כדי למנוע תפיסה של נקישה, התחילו בהחלפה. את האיבר השני של זוג הגירויים האקוסטיים עם הראשון, כאשר כל צליל מוצג למשך 250 milliseconds, ולאחריו שתיקה של 250 milliseconds. לאחר 9.5 seconds מתוך תקופה של ten second של הצגת צלילים לסירוגין, ניתן הלם חשמלי לכף הרגל למשך 0.5 millisecond, ולאחר מכן הפסיקו את הצגת הצלילים למשך 30 seconds כדי לאפשר לדופק להתייצב.

המשיכו בתהליך זה עד להשלמת 48 מחזורים של הפרוצדורה. כדי להבטיח מספר חזרות מספיק של כל זוג צלילים לצורך ניתוח, ודאו שכל זוג צלילים מוצג לפחות ארבע פעמים. לאחר חיבור כבל הגירוי העצבי והפעלת מכשיר הטלמטריה תחת הרדמה באיזופלורן, אפשרו לבעל החיים להתאושש ולהתרגל לתא הבדיקה במשך 10 דקות לפני תחילת הבדיקה.

על מנת לשמר את ההתניה מהיום הקודם, הגישו זוג גירויים אקוסטיים לסירוגין כפי שתואר בעבר, ולאחריהם הלם חשמלי ברגל למשך 0.5 millisecond. לאחר מתן זמן לדופק להתייצב, הגישו רכיב אחד שנבחר באופן אקראי מתוך זוג גירויים חשמליים באופן חוזר, בפעימות של 250 millisecond, המופרדות על ידי 250 millisecond של שתיקה, למשך 80 עד 170 שניות. לאחר מכן, התחילו להגיש לסירוגין את הרכיב השני של זוג הגירויים החשמליים עם הרכיב הראשון, תוך הצגת כל צליל למשך 250 millisecond, ולאחריו שתיקה של 250 millisecond, למשך 10 שניות בסך הכל.

חזור על המחזור עם זוג הגירויים החשמליים הבא שנבחר באופן אקראי, עד שיועברו לפחות 20 ניסיונות עבור כל זוג במרווחי זמן אקראיים. שלב זוג גירויים אקוסטיים כדי לשמר את ההתניה. עם סיום הבדיקה, בטל את פעולת מכשיר הטלמטריה, נתק את כבל הגירוי והחזר את בעל החיים לכלובו.

מוצגת כאן התגובה האלקטרופיזיולוגית של אלקטרודה שהוצבה כראוי. כל היסטוגרמה מציגה נתונים עבור תדר אחד באתר אלקטרודה אחד, וכל עמודה מייצגת פרק זמן של 25 millisecond בשני השנקים של מערך האלקטרודות. תגובות מזוהות בכל אתר אלקטרודה בודד רק בתגובה לפס תדרים צר למדי, אך פסי תדרים צרים אלו מפוזרים על פני טווח תדרים רחב.

התפלגות כזו היא אופטימלית מכיוון שניתן לעורר באופן עצמאי אזורים שונים במוח הקשורים לתדרים שונים. באופן אידיאלי, מיקומי האלקטרודות צריכים להוביל לגילוי תגובות עצביות לגירוי אקוסטי במספר ערוצים, גם בעוצמת קול נמוכה של 10 decibels, כפי שמופיע בתגובה אלקטרופיזיולוגית זו בערוץ 10. מוצגת כאן תגובה אלקטרופיזיולוגית של אלקטרודה שמוקמה באופן לקוי; פעילות מתרחשת בקצותיו של כל shank במערך האלקטרודות, אך קיים שינוי מועט בתדר הגירוי האקוסטי המעורר פעילות בכל אחד מאתרי האלקטרודות.

השתלה כזו אינה מאפשרת גירוי של שכבת תדר נפרדת לצורך בדיקות הבחנה. כאן מוצגים עקבות בודדים ונתונים של קצב לב ממוצע פרופורציונלי משמונה שניות לפני ועד שמונה שניות אחרי תחילת הצגת גירויים חשמליים לסירוגין. נתונים אלה נאספו במהלך מפגש הבדיקה השביעי וכללו 12 הצגות של גירויים חשמליים.

ירידה משמעותית בקצב הלב מתרחשת במהירות לאחר הצגת הגירוי העצבי השני, ולאחריה עלייה משמעותית בקצב הלב, מה שמעיד על כך שהחיה זיהתה את ההבדל בין הגירוי הראשון לשני. מידת השגיאה והשונות בתגובה מוצגות בגרף של הממוצע הפרופורציונלי בתוספת השגיאה הסטנדרטית, וניתן לאמת את המובהקות של הירידה והעלייה בעקבות הצגת הגירוי השני באמצעות רווחי סמך של 95%. בעת ביצוע פרוצדורה זו, חשוב לזכור שכל גירוי חיצוני שהחיה מסוגלת לזהות עלול להוביל לשינויים בקצב הלב ולהגביר את השונות בתוצאות; יש לבצע את הבדיקות וההתנייה בסביבה עקבית ומבודדת היטב כדי למזער השפעות אלו. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סוללת את הדרך לחוקרים בתחום הביוניקה לבחון דרכים טובות יותר לגירוי חשמלי של המוח במגוון מערכות חושיות כדי להפיק תגובות רלוונטיות מבחינה התנהגותית.