쥐의 행동 Audiometry를위한 저비용 설정

본 절차의 전반적인 목적은 저비용 장비를 사용하여 설치류의 청각 놀람 반응에 대한 행동학적 전펄스 억제 데이터를 얻음으로써 청력 역치와 주관적인 이명 인지를 확인하는 것입니다. 이를 위해 먼저 건강한 동물의 전체 행동 데이터를 수집한 다음, 가벼운 주파수 특이적 음향 외상을 통해 청각 장애를 유도합니다.

세 번째 단계는 청각 장애 동물로부터 동일한 행동 데이터를 얻는 것입니다. 그런 다음 데이터를 분석하여 청력 손실 정도와 가능한 이명 지각을 측정합니다. 궁극적으로, 결과는 청력 역치 변화뿐만 아니라 주파수 특이적 이명을 보여줄 수 있습니다.

놀람 반응의 행동 측정을 통한 지각 능력은 SA 박사후 연구원과 본 연구실의 박사 과정 학생인 Z ave가 시연할 절차를 통해 확인될 것입니다. 먼저, 필요한 장비가 갖춰진 PC를 조립해야 합니다. 이 설정의 총 비용은 약 3,500 euro로, 15,000에서 20,000 euro 사이인 표준 장비와 비교하여 저렴하게 구성할 수 있습니다.

여기에는 브레이크아웃 박스 및 증폭기에 연결된 DA 컨버터, 적외선 웹캠, 통합 개발 환경이 실행되는 MATLAB 소프트웨어가 포함됩니다. 증폭기는 방음실 내의 스피커에 연결되며, 웹캠으로 이를 모니터링합니다. 방음실에는 절연 센서 보드, 피에조 센서, 그리고 설치된 설치류를 고정하기 위한 챔버가 갖춰져 있습니다. 또한 소리 제어를 위한 마이크가 있습니다.

앰프와 스피커의 품질과 관계없이, 시스템의 주파수 전달 함수를 결정하기 위해 측정 앰프로 시스템을 보정해야 합니다. 또한, 시스템을 실험 동물의 청력 범위에 맞게 조정해야 합니다. 동물을 홈 케이지에서 꺼내어 고정 튜브에 머리부터 넣으십시오.

문을 닫고, 튜브를 폼 발이 있는 챔버 내에 배치하면 센서 스위치가 주변 조명을 모두 끕니다. 챔버 문을 닫고 동물이 설정에 적응할 수 있도록 15분 동안 기다립니다. 프로그램을 시작하고 자극을 위한 매개변수를 정의하십시오.

자극은 서로 다른 주파수의 순음으로 구성됩니다. 놀람 자극(startle stimuli) 전에 제시되는 테스트 자극은 다양한 주파수와 강도로 제공됩니다. 모든 테스트 주파수에 대해 하나의 테스트 자극 수준을 고정하는 것과 같은 비무작위 접근 방식의 경우, 자극 세트 사이에 5분간의 회복 시간을 둡니다.

데이터를 분석하기 전, 깜짝 자극(startle stimulus)이 시작되기 전에 동물이 움직인 시도와 같이 유효하지 않은 시도를 데이터 세트에서 제거하십시오. 개별 시도의 유효성 검사는 매우 중요한데, 이는 동물이 움직인 후에 나타나는 깜짝 자극에 대한 반응이 훨씬 더 강해지는 경향이 있기 때문입니다. 이러한 반응은 반드시 제외해야 합니다.

이제 놀람 자극 후 첫 50 milliseconds의 시간 창 내에서 놀람 반응의 진폭과 잠복기를 구합니다. 반응 진폭은 반응의 첫 번째 최댓값과 첫 번째 최솟값 사이의 거리입니다. 잠복기는 자극 시작부터 반응 시작까지의 시간입니다. 청각 역치는 단일 시행의 자극 전 강도 순으로 정렬된 한 주파수의 전체 반응 진폭 데이터 세트에 Boltzmann 함수를 피팅하여 구합니다.

볼츠만 함수(Boltzmann function)의 50% 지점은 해당 자극 주파수에 대한 청각 역치를 나타냅니다. 사전 자극 없이 순수 놀람 자극에 대한 반응은 이후 계산을 위한 기준점으로 사용할 수 있습니다. 설치류의 청각에 손상을 주기 위해, 먼저 동물에게 아트로핀(atropine) 볼루스를 포함하여 kg당 3 mL의 마취제를 피하 주사하여 마취시킵니다.

약 5분간 대기한 후 반사 반응을 확인하십시오. 측정 중 마취 상태를 유지하기 위해 시린지 펌프를 통해 동일한 부피의 마취액을 지속적으로 주입하십시오. 챔버 내에 머무는 매 시간 동안 히팅 패드를 사용하여 동물의 체온을 따뜻하게 유지해야 합니다.

동물에게 75분 동안 크고 순수한 톤을 들려주어 청각 외상을 유도합니다. 동물이 안정될 때까지 5일 동안 기다린 후, 새로운 오디오그램을 작성합니다. 신뢰할 수 있는 결과를 얻기 위해서는 이명 발달을 위해 최소 5일의 기간이 필수적입니다. 첫 번째 주관적 이명 패러다임에서는 자극을 위해 다음 파라미터를 사용하십시오.

놀람 반응 유발음의 강도를 105 decibels, SPL로 설정하고, 주파수를 1에서 16 kilohertz까지 1 oct 단위로 단계적으로 조정합니다. 우선 50 decibels, SPL의 백색 소음 배경음을 15 millisecond의 간격을 두거나 두지 않은 상태로 제시합니다. 비무작위 방식을 사용하는 경우, 서로 다른 자극 세트 사이에 5분간의 회복 시간을 둡니다.

다양한 놀람 자극 주파수를 사용하면 인지된 이명 주파수를 대략적으로 추정할 수 있습니다. 두 번째 주관적 이명 패러다임에서는 다음의 자극 파라미터를 사용하십시오: 더블 클릭 자극을 이용한 105 decibels SPL의 놀람 소리 강도입니다. 밴드 패스 필터링된 노이즈로 시작하십시오.

배경 소음은 50 dB SPL로 설정합니다. 다시 한번, 비무작위 접근 방식을 사용하는 경우, 서로 다른 자극 세트 사이에 5분의 회복 시간을 둡니다. 데이터 세트에서 유효하지 않은 시행을 제거한 후, 남은 각 시행에 대해 다음 계산을 수행합니다.

첫째, 놀람 자극 후 초기 50 milliseconds 동안 반응 진폭과 반응 잠복기를 측정합니다. 둘째, 모든 데이터를 기준 데이터 세트에 맞춰 정규화합니다.

기준 데이터셋은 사전 자극이 없는 상태에서 순음 놀람 자극에 대한 반응 진폭입니다. 테스트 주파수는 순음 또는 밴드 패스 필터링된 노이즈의 중심 주파수에 의해 결정됩니다. 각 기준값의 평균 반응을 계산하십시오. 그런 다음 각 반응 진폭을 해당 기준값으로 나누어 정규화하십시오.

이제 갭이 없는(no gap) 대조군의 정규화된 평균값을 사용하여, 각 테스트 조건의 PPI를 계산합니다. 이 단계에서 각 테스트 주파수에 대해 외상 후 PPI 변화율(%)을 계산할 수 있습니다. 마찬가지로, 외상 전후의 PPI를 직접 비교하는 것도 가능합니다.

설명된 패러다임을 사용하면 놀람 반응을 쉽게 생성하고 분석할 수 있습니다. 대부분의 시행은 유효합니다. 유효하지 않은 시행은 쉽게 식별할 수 있습니다.

이들은 빨간색 사각형으로 표시되었으며 분석에서 제외되었습니다. 2 kHz에서의 음향 외상 전후로 획득한 전형적인 행동 임계값 변화는 2 kHz에서 뚜렷한 청력 손실을 보여줍니다. 청각 외상을 유도한 후, 외상 주파수보다 한 옥타브 낮고 한 옥타브 높은 자극에 대한 정규화된 반응 진폭을 외상 주파수 아래에서 조사하였습니다.

외상 주파수 이상에서는 반응 패턴의 변화가 발견되지 않았습니다. 자극 전 간격의 효과가 사라진 것은 이 주파수에서 지각 오류가 발생했음을 나타냅니다. 이 영상을 시청하고 나면, 저비용 놀람 반응 장치를 사용하여 설치류의 청각 역치 및 지각 평가를 위한 행동 데이터를 획득하고 처리하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다.