Un programma di installazione a basso costo per audiometria comportamentale nei roditori

L'obiettivo generale di questa procedura è ottenere dati di inibizione da preimpulso del riflesso di startolo udittivo per identificare la soglia uditiva e una percezione soggettiva di tinnito nei roditori, utilizzando un apparato a basso costo. Questo viene realizzato innanzitutto acquisendo un insieme completo di dati comportamentali dall'animale sano. Successivamente, un danno uditivo viene indotto mediante un trauma acustico lieve e specifico per frequenza.

Il terzo passaggio consiste nell'ottenere gli stessi dati comportamentali nell'animale con ipoacusia. Successivamente, i dati vengono analizzati per misurare eventuali perdite uditive e una possibile percezione di tinnito. In definitiva, i risultati possono mostrare non solo variazioni della soglia uditiva, ma anche tinnito specifico per frequenza.

Le percezioni attraverso le misurazioni comportamentali delle risposte di startle verranno dimostrate nel corso della procedura da SA postdoc e Z ave, uno studente di dottorato nel mio laboratorio. Per prima cosa, è necessario assemblare un PC con l'equipaggiamento richiesto. Il costo totale di questa configurazione può essere di circa 3.500 euro, rispetto all'equipaggiamento standard che può costare tra i 15.000 e i 20.000 euro.

Questo include un convertitore DA collegato a una breakout box e a un amplificatore, una webcam a infrarossi e un software MATLAB che esegue un ambiente di sviluppo integrato. L'amplificatore è collegato a un altoparlante all'interno di una camera insonorizzata, che viene monitorata dalla webcam ed è dotata di una scheda sensore isolata, un sensore piezoelettrico e una camera per fissare il roditore all'interno dello spazio insonorizzato. È presente anche un microfono per il controllo del suono.

Indipendentemente dalla qualità dell'amplificatore e dell'altoparlante, il sistema deve essere calibrato con un amplificatore di misura per determinare la funzione di trasferimento in frequenza del sistema. Inoltre, il sistema deve essere adattato all'intervallo uditivo dell'animale in esame. Prelevare l'animale dalla sua gabbia di mantenimento e inserirlo testa in avanti nel suo tubo di contenimento.

Chiudere la porta, inserire il tubo nella camera sui supporti in gomma piuma e spegnere il sensore tutte le luci ambientali. Chiudere la porta della camera e attendere 15 minuti per consentire all'animale di abituarsi al sistema. Avviare il programma e definire i parametri per la stimolazione.

Gli stimoli consistono in toni puri con diverse frequenze. Gli stimoli di prova precedenti agli stimoli di start sono presentati a frequenze e intensità variabili. Prevedere cinque minuti di tempo di recupero tra i set di stimoli per un approccio non randomizzato, ad esempio mantenendo fisso un livello di stimolo di prova per tutte le frequenze testate.

Prima di analizzare i dati, rimuovere dal set di dati i tentativi non validi, come quelli in cui l'animale si è mosso prima dello stimolo di startle. La validazione dei singoli tentativi è molto importante poiché le risposte allo stimolo di startle tendono a essere molto più intense dopo che l'animale si è mosso. Tali risposte devono essere scartate.

Ora, ottenere l'ampiezza e la latenza della risposta di startle entro una finestra temporale dei primi 50 millisecondi dopo lo stimolo di startle; l'ampiezza della risposta è la distanza tra il primo massimo e il primo minimo della risposta. La latenza è il tempo tra l'inizio dello stimolo e l'insorgenza della risposta. La soglia uditiva si ottiene adattando una funzione di Boltzmann all'intero insieme di dati dell'ampiezza della risposta per una singola frequenza, ordinati in base all'intensità dello stimolo precedente dei singoli tentativi.

Il punto al 50% della funzione di Boltman indica la soglia uditiva per questa frequenza di stimolazione. Le risposte allo stimolo di startle puro, senza alcuno stimolo precedente, possono essere utilizzate come riferimento per calcoli successivi. Per traumatizzare l'udito dei roditori, anestetizzare prima l'animale iniettando tre millilitri per chilogrammo di anestetico per via sottocutanea, insieme a un bolo di atropina.

Attendere circa cinque minuti e verificare i suoi riflessi. Per mantenere l'anestesia durante le misurazioni, iniettare continuamente lo stesso volume di soluzione anestetica mediante una pompa per siringa. Nel corso di ogni ora nella camera, l'animale deve essere mantenuto al caldo con un tappetino riscaldante.

Per 75 minuti, sottoporre l'animale a un tono puro intenso per indurre un trauma acustico. Dopo aver atteso cinque giorni affinché l'animale si stabilizzi, generare un nuovo audiogramma; un periodo minimo di cinque giorni per lo sviluppo del tinnito è fondamentale per ottenere risultati affidabili. Nel primo paradigma soggettivo del tinnito, utilizzare i seguenti parametri per la stimolazione.

Impostare l'intensità del suono di startle a 105 decibel, SPL, e variare le frequenze da 1 a 16 kilohertz in singole ottave. Iniziare presentando un rumore bianco di fondo di 50 decibel, SPL, con o senza una pausa di 15 millisecondi. Se si utilizza un approccio non randomizzato, prevedere cinque minuti di recupero tra i diversi insiemi di stimoli.

L'utilizzo di diverse frequenze dello stimolo di start potrebbe fornire una stima approssimativa della frequenza del tinnito percepito. Nel secondo paradigma soggettivo del tinnito, utilizzare i seguenti parametri di stimolazione: un'intensità del suono di start di 105 decibel, SPL, con stimolo a doppio clic. Iniziare con un rumore filtrato con filtro passa-banda.

Sfondo di 50 decibel, SPL. Ancora una volta, se si utilizza un approccio non randomizzato, prevedere cinque minuti di recupero tra i diversi set di stimoli. Dopo aver rimosso dal dataset i trial non validi, eseguire i seguenti calcoli per ciascun trial rimanente.

Prima, nei primi 50 millisecondi. Dopo lo stimolo di startle, misurare l'ampiezza della risposta e la latenza della risposta. Secondo, normalizzare tutti i dati a un set di dati di riferimento.

Il dataset di riferimento è l'ampiezza della risposta allo stimolo acustico di startle senza alcuno stimolo pre-posto; la frequenza di test è determinata o dal tono puro o dalla frequenza centrale del rumore filtrato con banda passante. Calcolare la risposta media di ciascun riferimento. Successivamente normalizzare ogni ampiezza di risposta dividendo per il rispettivo valore di riferimento.

Ora, utilizzando il valore medio della condizione senza intervallo normalizzata, calcolare l'indice di inibizione del riflesso di prepotenza (PPI) per ciascuna condizione testata. A questo punto, è possibile calcolare la variazione percentuale del PPI dopo il trauma per ciascuna frequenza testata. Allo stesso modo, è possibile confrontare direttamente il PPI prima e dopo il trauma.

Utilizzando il paradigma descritto, le risposte di startle sono facili da generare e analizzare. La maggior parte delle prove è valida. Le prove non valide sono facili da riconoscere.

Sono indicati con quadrati rossi e sono esclusi dall'analisi. Un tipico cambiamento della soglia comportamentale registrato prima e dopo un trauma acustico a due chilohertz mostra una chiara perdita dell'udito a due chilohertz. Dopo aver indotto un trauma uditivo, le ampiezze di risposta normalizzate per stimolazioni, un'ottava al di sotto e un'ottava al di sopra della frequenza del trauma, sono state analizzate al di sotto della frequenza del trauma.

Non è stato riscontrato alcun cambiamento nel modello di risposta al di sopra della frequenza traumatica. L'effetto della pausa tra gli stimoli precoci è scomparso, indicando una percezione alterata a questa frequenza. Dopo aver visto questo video, si dovrebbe avere una buona comprensione di come ottenere ed elaborare i dati comportamentali relativi alla soglia uditiva e alla valutazione della percezione in roditori, utilizzando un apparato di startle a basso costo.