语音障碍衰弱老化和帕金森病。这些条件的影响,老鼠的超声波发声,也可以被用来研究这些语音障碍,他们的神经基础,和功能的恢复与行为干预的性质。
语音赤字是两种帕金森病(PD)和老化的常见并发症,它们可以显着减少的生活质量,影响交际能力的培养1,2有针对性的培训(语音/语音治疗)可以提高特定语音赤字,3,4虽然。行为干预的基本机制没有很好地理解。语音赤字和治疗系统的调查应考虑的因素很多,在人类,如年龄,家庭环境,年龄疾病发病后,疾病严重程度,和药物都难以控制。这里介绍的方法使用的发声的动物模型,允许基本感觉机制的变化有针对性的语音训练如何系统的研究。超声波的记录和分析,在本议定书中所列的程序,适用于任何啮齿类动物超声波发声的调查。
啮齿类动物的超声波发声正在成为一个有价值的模型,进行调查的行为的神经基础。5-8啮齿类动物和人类发声的价值进行符号,并通过修改egressive气流与喉收缩产生9,10因此,啮齿类动物发声可能是一个有用的模型来研究在感觉方面的声音赤字。此外,大鼠模型,使我们能够从有针对性的培训赤字研究恢复的神经生物学基础。
模型的PD我们使用长埃文斯大鼠(Charles River实验室国际公司),并诱发帕金森病的6 – 羟多巴胺(6 – OHDA)7微克到内侧前脑束,这会导致中度至严重变性突触前单方面输液纹状体神经元(详见Ciucci,2010)11,12为我们的衰老模型,我们使用的菲舍尔344/Brown挪威F1(国家老龄问题研究所)。
我们的主要方法是征求发声,揭露性经验的雄性大鼠性接受雌性大鼠。当男性对女性感兴趣,女性和男性继续发声。通过奖励复杂发声的食物或水,无论是复杂的发声和发声率可以增加(图1)。
超声波高于男性的家庭笼上的麦克风记录的发声。录制开始后,雌性大鼠被删除孤立的男性调用。发声可以查看实时培训或记录,并进行离线分析。通过记录和声学分析声乐训练之前和之后的发声,疾病和恢复训练的正常功能的影响进行评估。这种模式也让我们的大脑和神经肌肉系统的变化与所观察到的行为(声乐)改善。
超声波发声在大鼠衰老和疾病过程,如帕金森病,似乎是脆弱的。这些超声波发声行为模型提供了一个发声功能,包括陪因疾病和衰老的生理变化的赤字。此外,在超声波发声的声学变化很容易测量和量化。此外,超声波发声可以修改通过行为干预。因此,大鼠超声发声提供一个有用的模型来研究疾病的影响,延缓衰老,和治疗干预行为及相关的神经生物学机制。
我们的声乐训练方法,使用条件刺激(点击),以积极的钢筋(水或食物治疗的奖励)。点击奖励是用来加强对日益复杂的发声。我们定义为那些与那些是“扁平化”和维护一个单一的频率(图5A)的“颤音”(频率调制)组件(图5B),复杂的叫声。这个频率调制分量是很容易识别其正弦的外观。而50千赫发声可能完全正弦(图5B),是很常见,遇到更加复杂的部分原因是这个频率调制元件以及频率或大跳跃或一个简单的平面组件组成的50 kHz的发声。这些更复杂的发声组件之间的不到10毫秒的短暂休息,但被认为是一个单一的发声。虽然这些发声进一步的详细子分类可能脱机,14分类的所有50 kHz的发声包含复杂的调制频率的组件,以减少需要在线主观分类和减少钢筋变异。在你自己的实验室,它是非常重要的数据是如何分类和分析,根据研究设计,研究的目的是适当的选择。
使用此协议时,有很多因素要考虑。首先,尽管遗传同质性和程序的一致性,老鼠有一个培训的变量响应。有些老鼠自然发声,5比别人更多的还是暴露比女性更多的食品或水奖励的动机。我们对这种变化帐户的方式之一是通过检查个别大鼠基线发声后病变和培训后的发声的声学参数的变化。虽然没有在本议定书的讨论,我们也有行为的分析,以量化的女性,如延迟装载的兴趣。此外,根据个人老鼠的年龄和活动水平,钢丝上方可能需要在培训过程中,以防止逃逸的家庭笼上。尽管个体差异,我们已经成功地用于对多种菌株和年龄相对每一个人大鼠的基线,以改善发声本议定书。
老鼠敏感环境的变化,如气味,温度和人员,看似很小的。应作出努力,以避免香味,如乳液,护发产品和香水,个人护理产品。试图训练之前,个人必须舒适的交互和处理大鼠。此外,在人员或环境的任何不一致可能影响老鼠的发声响应。
由于老鼠是夜间活动的,他们应该保持在逆光周期,以便培训,在黑暗的周期部分地方,当他们是最活跃的。我们照亮我们的培训室红灯。此外,如果在训练过程中使用水的奖励,老鼠应该有水的准入限制。我们的老鼠是培训会议之前21小时限制的水。三个小时与水接触的是由我们的机构动物护理和使用委员会限制最少的一段时间内,使水在我们的行为研究有用的增援,没有提出实质性的妥协动物健康或福祉。老鼠在随机时间(10分钟至30分钟)训练后获得水和随后的三个小时内有其光周期的黑暗部分自由饮水。脱水迹象,应每天检查大鼠和称重,隔日,以确保有没有显着性(大于10%)的减肥。 A的食物限制是没有必要作为奖励,如果使用的食品治疗。黄柏具体大鼠市售,但我们已经找到了一个含糖谷物的小片,是一种有效的奖励。
如上所述,在发情期的雌性大鼠引起非性接受女性比男性更高的发声响应。通过维持大量的女性在殖民地,有一个高的可能性,至少有一名女将会在任何一天的发情期。然而,发情期也可以将药理学诱导雌性大鼠皮下注射0.1毫升无菌麻油48小时10微克β-雌二醇前培训,0.1毫升无菌麻油训练前4小时500微克的孕激素。此外,必须有性经验是天真的雌性大鼠的雄性大鼠前声乐训练。这是通过放置一个雌性大鼠,将参展性接受男性的家庭笼,直到男性的坐骑和射精的迹象(疾飞,前凸,耳摆动)。男性可能无法装入前几届会议期间,通过嗅探和/或追逐笼子周围的女性,女性可能被拆除后的男性显示在女性的兴趣。性经历是每天一次,为期两周。这段时间内还提供了一个机会,老鼠habituate实验者(S)和录音室。
这种方法的一个局限是主观确定的发声类型。此外,这一因素限制了数据收集的速度,每次调用必须是独立的检查和手动分类。相关,这是谁一直在发声鉴定训练的有经验的评价者的重要性。区域内和跨评价者的可靠性,应在自己的实验室评估。
总之,在啮齿类动物中的超声波发声使用在许多不同的模型来研究脑-行为之间的关系,包括情绪状态,奖励和上瘾,和疾病状态, 如自闭症,6,14-16这种新颖的方法是一种研究的内在机制,有针对性的治疗老化和帕金森病的声音出现赤字的声乐训练。这种方法已被应用到其他疾病模型影响通讯和语音的潜力。
The authors have nothing to disclose.
由美国国立卫生研究院(NIDCD,P30 – DC010754,T32 – DC009401)支持。
Name | Company | Catalogue number |
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Condenser ultrasound microphone CM16/CMPA | Avisoft Bioacoustics | 40011 |
UltraSoundGate 116Hb | Avisoft Bioacoustics | 41161 |
Avisoft-RECORDER | Avisoft Bioacoustics | 10201 |
Avisoft-SASLab Pro | Avisoft Bioacoustics | 10101 |