استهدف التدريب من الالفاظ بالموجات فوق الصوتية في الجرذان المسنين وباركنسونية
Summary
اضطرابات الصوت والمنهكة في الشيخوخة ومرض باركنسون. يمكن استخدام الالفاظ بالموجات فوق الصوتية من الفئران ، التي تضررت أيضا من هذه الشروط ، لدراسة هذه الاضطرابات الصوتية وركائز هذه العصبية ، وطبيعة وظيفية مع انتعاش التدخل السلوكي.
Abstract
العجز الصوتية هي المضاعفات الشائعة لمرض باركنسون على حد سواء (PD) والشيخوخة ، بل يمكن أن يقلل بشكل كبير نوعية الحياة التي تؤثر على قدرات الاتصالات 1 ، 2 التدريب المستهدفة (خطاب / علاج الصوت) يمكن أن تحسن العجز صوت معينة و 3 و 4 على الرغم من أن. ليست الآليات الكامنة وراء التدخلات السلوكية مفهومة جيدا. وينبغي التحقيق المنهجي للعجز صوت والعلاج تنظر العديد من العوامل التي يصعب التحكم في البشر ، مثل العمر والبيئة المنزلية ، عصر ما بعد ظهور المرض ، وشدة المرض ، والأدوية. الطريقة المعروضة هنا يستخدم نموذج حيواني من النطق الذي يسمح لدراسة منهجية لكيفية تغيير الآليات الكامنة الحسية مع التدريب الصوتي المستهدفة. بالموجات فوق الصوتية للتسجيل وتحليل الإجراءات المحددة في هذا البروتوكول تنطبق على أي تحقيق من الالفاظ القوارض بالموجات فوق الصوتية.
والالفاظ بالموجات فوق الصوتية من القوارض بدأت في الظهور بوصفها نموذجا قيما للتحقيق في ركائز العصبي للسلوك. 5-8 كلا القوارض والإنسان الالفاظ تحمل قيمة والسيميائي تنتجها بتعديل تدفق الهواء egressive مع انقباض الحنجرة 9 ، 10 وهكذا ، الالفاظ القوارض قد تكون نموذجا مفيدا لدراسة العجز صوت في سياق حسي. مزيد من نماذج الفئران تسمح لنا لدراسة الأسس العصبية للانتعاش من عجز في التدريب مع المستهدفين.
لأننا نستخدم نموذج PD الطويلة ايفانز الفئران (نهر تشارلز المختبرات الدولية ، وشركة) ، وتحريض من قبل باركنسونية التسريب من جانب واحد من 7 ميكروغرام من hydroxydopamine – 6 (6 – OHDA) في حزمة الدماغ المقدم الإنسية الذي يؤدي إلى تدهور شديد معتدلة من قبل المشبكي عصبونات الجسم المخطط (لمزيد من التفاصيل انظر Ciucci ، 2010) 11 ، 12 لنموذجنا الشيخوخة نستخدم 344/Brown فيشر النرويج F1 (المعهد الوطني للشيخوخة).
الأسلوب الرئيسي لدينا هو انتزاع الالفاظ لفضح الفئران الذكور جنسيا من ذوي الخبرة لإناث الفئران عن طريق الاتصال الجنسي تقبلا. عندما يصبح الذكر في الأنثى المهتمة ، تتم إزالة الإناث والذكور لا يزال نطق. التي يمكن زيادة الالفاظ المعقدة مجزية مع الطعام أو الماء ، فإن كلا من عدد من الالفاظ المعقدة ومعدل من الالفاظ (الشكل 1).
ميكروفون بالموجات فوق الصوتية التي شنت فوق قفص المنزل الذكر يسجل الالفاظ. يبدأ التسجيل بعد إزالة الفئران الإناث يدعو لعزل الذكور. يمكن الاطلاع على الالفاظ في الوقت الحقيقي للتدريب أو تسجيلها وتحليلها حاليا. من خلال تسجيل وتحليل سمعيا الالفاظ قبل وبعد التدريب صخبا ، يمكن تقييم الآثار المترتبة على المرض واستعادة وظيفة طبيعية مع التدريب. هذا النموذج يسمح لنا أيضا أن تتصل لوحظ السلوكية (الصوتية) التحسينات إلى تغييرات في الدماغ والجهاز العصبي العضلي.
Protocol
Discussion
الالفاظ بالموجات فوق الصوتية في الفئران ويبدو أن تكون عرضة لعمليات الشيخوخة والمرض ، مثل مرض باركنسون. هذه الالفاظ بالموجات فوق الصوتية يوفر النموذج السلوكي وظيفة الصوتية ، بما في ذلك العجز التي تصاحب التغيرات الفسيولوجية بسبب المرض والشيخوخة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم قياسها بسهولة التغييرات الصوتية في الالفاظ بالموجات فوق الصوتية وكميا. كذلك ، يمكن تعديل الالفاظ بالموجات فوق الصوتية من خلال التدخلات السلوكية. لذلك ، الموجات فوق الصوتية الالفاظ الفئران تقدم نموذجا مفيدا لدراسة تأثير المرض ، والشيخوخة ، والتدخلات العلاجية على حد سواء السلوك والآليات العصبية الكامنة.
أسلوبنا في التدريب صخبا يستخدم التحفيز مكيفة (نقرة) المقترنة التعزيز الإيجابي (مكافأة معالجة المياه أو الطعام). يستخدم فوق تليها مكافأة لتعزيز الالفاظ من التعقيد المتزايد. نحدد الالفاظ معقدة مثل تلك التي تحتوي على "زغردة" (تردد التضمين) العنصر (الشكل 5B) مقابل تلك التي هي "مسطح" والحفاظ على وتيرة واحدة (الشكل 5A). يتم تعريف هذا العنصر تردد بسهولة عن طريق التضمين مظهره الجيبية. في حين أن 50 كيلوهرتز الالفاظ قد يكون كليا الجيبية (الشكل 5B) ، فإنه من الشائع أن تواجه أكثر تعقيدا 50 كيلوهرتز الالفاظ التي تتكون جزئيا من هذا العنصر تردد التضمين ، وكذلك إما القفزات الكبيرة في وتيرة أو مكون قصيرة مسطحة. قد تكون هذه الالفاظ أكثر تعقيدا وفترات راحة قصيرة من أقل من 10 مللي ثانية بين المكونات ولكن يعتبر النطق واحد. على الرغم من مزيد من التفصيل الفرعي تصنيف هذه الالفاظ غير ممكن حاليا ، 14 نصنف كل الالفاظ 50 كيلوهرتز التي تحتوي على عنصر تردد التضمين معقدة لتقليل الحاجة للتصنيف موضوعي الانترنت وتقليل التقلبات التعزيز. في المختبر الخاص من المهم أن تختار كيف يتم تصنيف البيانات وتحليلها وفقا لتصميم الدراسة أن من الملائم لغرض الدراسة.
هناك العديد من العوامل في الاعتبار عند استخدام هذا البروتوكول. بادئ ذي بدء ، على الرغم من التجانس والاتساق الوراثية الإجرائية والفئران لديهم رد فعل متغير للتدريب. نطق بعض الفئران بطبيعة الحال أكثر من غيرها ، 5 أو بدافع من التعرض لمزيد من الإناث من قبل مكافأة طعام أو ماء. طريقة واحدة ونحن لهذا الاعتبار هو التغير من خلال دراسة تغيير في معالم الصوتية من الالفاظ الأساس الفئران الفردية لآفة المتعلقة بالوظائف والالفاظ في مرحلة ما بعد التدريب. على الرغم من عدم مناقشته في هذا البروتوكول ، لدينا أيضا المقايسات السلوكية لتحديد الفائدة في الأنثى ، مثل الكمون في التصاعد. بالإضافة إلى ذلك ، اعتمادا على السن ومستوى النشاط الفردي من الفئران ، قد تكون هناك حاجة إلى أعلى السلك على قفص المنزل خلال التدريب لمنعه من الهرب. على الرغم من تقلب الفردية ، وقد استخدمنا بنجاح هذا البروتوكول على مجموعة متنوعة من السلالات والأعمار لتحسين الالفاظ الأساس النسبي لكل فأر الفرد.
الفئران حساسة للتغيرات قد تبدو صغيرة في البيئة ، مثل الروائح ، ودرجة الحرارة ، والأفراد. وينبغي بذل جهد لتجنب رائحة منتجات العناية الشخصية ، مثل المستحضرات ، ومنتجات الشعر ، والعطور. قبل محاولة التدريب ، ويجب على الفرد أن تكون مريحة والتعامل معها التفاعل مع الفئران. وعلاوة على ذلك ، يجوز لأي تضارب في عدد الأفراد أو البيئة تؤثر في الاستجابة للفئران النطق.
لأن الفئران هي ليلى ، ينبغي أن تظل في دائرة الضوء انعكس على السماح للتدريب التي ستجري خلال الجزء المظلم من دورتهن عندما يكونون أكثر نشاطا. نحن لدينا تضيء الغرفة التدريب مع أضواء حمراء. بالإضافة إلى ذلك ، إذا تم استخدام المياه مكافأة أثناء التدريب ، وينبغي أن الفئران قد تقييد الحصول على المياه. الفئران لدينا هي مقيدة المياه لمدة 21 ساعة قبل موعد الدورة التدريبية. تم تحديد ثلاث ساعات من التعرض للمياه التي لدينا رعاية الحيوان المؤسسية واستخدام اللجنة لتكون أقل تقييدا الفترة الزمنية التي يسمح للمياه أن تكون مفيدة كتعزيز في دراساتنا السلوكية دون تقديم تنازلات كبيرة للصحة الحيوانية أو الرفاه. تعطى الفئران الحصول على المياه في أوقات عشوائية (10 دقيقة الى 30 دقيقة) بعد التدريب وبعد ذلك وحرية الوصول إلى المياه لمدة ثلاث ساعات خلال الجزء المظلم من دورتهن الخفيفة. ينبغي تفتيشها الجرذان في كل يوم بحثا عن علامات على الجفاف وزنه كل يوم أخرى لضمان عدم وجود نقص ملحوظ في الوزن (أكثر من 10 ٪). والتقييد الغذائي ليس من الضروري في حالة استخدام علاج الغذائي كمكافأة. يعامل محددة للفئران متاحة تجاريا ، ولكن علينا العثور على قطعة صغيرة من الحبوب السكرية ليكون مكافأة فعالة.
كما ذكر أعلاه ، إناث الفئران في شبق استثارة رد فعل النطق أعلى من الذكور من غير الإناث جنسيا تقبلا. من خلال الحفاظ على عدد كبير من الإناث في المستعمرة ، وهناك احتمال كبير أن فيوسوف تكون واحدة على الأقل في شبق النساء في أي يوم معين. ومع ذلك ، يمكن أيضا أن يتسبب شبق عقاقيري في إناث الفئران عن طريق حقن تحت الجلد 10 ميكروغرام من استراديول – β ساعة في 0.1 سم السمسم النفط قبل 48 العقيمة للتدريب يليها 500 ميكروغرام من هرمون البروجسترون في 0.1 سم زيت السمسم معقمة قبل 4 ساعات التدريب. بالإضافة إلى ذلك ، لا بد من الفئران الذكور التي السذاجة أن إناث الفئران عن طريق الاتصال الجنسي من ذوي الخبرة السابقة للتدريب الصوتية. ويتم تحقيق هذا عن طريق وضع الفئران الإناث التي يتم اظهار علامات التقبل الجنسي (الإندفاع ، قعس والأذن التلوي) في قفص المنزل الذكر حتى يتصاعد من الذكور وأنزل. قد لا تحميل الذكور خلال الدورات القليلة الأولى ، ويمكن إزالته بعد الأنثى الذكر لا تبدي اهتماما في الأنثى التي استنشاق و / أو مطاردة النساء حول القفص. ويتم ذلك عن طريق الاتصال الجنسي التي تعاني من مرة في اليوم لمدة أسبوعين. هذه الفترة الزمنية كما يوفر فرصة للفئران في روض للاختبارات (ق) وغرفة تسجيل.
واحد على سبيل الحصر ، وهذه الطريقة في تحديد ذاتية من نوع النطق. بالإضافة إلى ذلك ، هذا العامل يحد من سرعة جمع البيانات ، كما يجب أن تكون كل مكالمة فحص مستقل وتصنيفها يدويا. تتعلق هذه هي أهمية وجود المقيمون من ذوي الخبرة الذين تم تدريبهم باستمرار في تحديد النطق. وينبغي تقييم كل من الموثوقية والأقاليمية التصنيفات داخل المختبر الخاص بك.
باختصار ، يتم استخدام الالفاظ بالموجات فوق الصوتية في القوارض في نماذج مختلفة كثيرة لدراسة الدماغ والسلوك والعلاقات ، بما في ذلك الدول العاطفي ، والثواب والإدمان ، والحالات المرضية ، مثل مرض التوحد. 6،14-16 هذا الأسلوب الرواية هو وسيلة لدراسة الآليات الكامنة وراء استهداف تدريب الصوتية لعلاج العجز صوت في الشيخوخة ومرض باركنسون. هذا الأسلوب لديه القدرة على أن تطبق على نماذج من الأمراض الأخرى التي تؤثر على الاتصالات والصوت.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
بدعم من المعاهد الوطنية للصحة (NIDCD ، P30 – DC010754 ، T32 – DC009401).
Materials
| Name | Company | Catalogue number |
|---|---|---|
| Condenser ultrasound microphone CM16/CMPA | Avisoft Bioacoustics | 40011 |
| UltraSoundGate 116Hb | Avisoft Bioacoustics | 41161 |
| Avisoft-RECORDER | Avisoft Bioacoustics | 10201 |
| Avisoft-SASLab Pro | Avisoft Bioacoustics | 10101 |
References
- Fox, C. M., Morrison, C. E., Ramig, L. O., Sapir, S. Current perspectives on the Lee Silverman Voice Treatment (LSVT) for individuals with idiopathic Parkinson disease. Am J Speech Lang Pathol. 11, 111-123 (2002).
- Roy, N., Stemple, J., Merrill, R. M., Thomas, L. Epidemiology of voice disorders in the elderly: preliminary findings. Laryngoscope. 117, 628-633 (2007).
- Ramig, L. O., Sapir, S., Fox, C., Countryman, S. Changes in vocal loudness following intensive voice treatment (LSVT) in individuals with Parkinson’s disease: a comparison with untreated patients and normal age-matched controls. Mov. Disord. 16, 79-83 (2001).
- Sapir, S., Ramig, L. O., Fox, C. The Lee Silverman Voice Treatment® for voice, speech and other orofacial disorders in patients with Parkinson’s disease. Future Neurology. 1, 563-570 (2006).
- Panksepp, J., Burgdorf, J. 50-kHz chirping (laughter?) in response to conditioned and unconditioned tickle-induced reward in rats: effects of social housing and genetic variables. Behav. Brain Res. 115, 25-38 (2000).
- Scattoni, M. L., Gandhy, S. U., Ricceri, L., Crawley, J. N. Unusual repertoire of vocalizations in the BTBR T+tf/J mouse model of autism. PLoS One. 3, e3067-e3067 (2008).
- Wohr, M., Houx, B., Schwarting, R. K., Spruijt, B. Effects of experience and context on 50-kHz vocalizations in rats. Physiol. Behav. 93, 766-776 (2008).
- Lahvis, G. P., Alleva, E., Scattoni, M. L. Translating mouse vocalizations: prosody and frequency modulation. Genes Brain Behav. 10, 4-16 (2011).
- Brudzynski, S. M. Communication of adult rats by ultrasonic vocalization: biological, sociobiological, and neuroscience approaches. ILAR J. 50, 43-50 (2009).
- Johnson, A. M., Ciucci, M. R., Russell, J. A., Hammer, M. J., Connor, N. P. Ultrasonic output from the excised rat larynx. J. Acoust. Soc. Am. 128, EL75-EL79 (2010).
- Fulceri, F., Biagioni, F., Lenzi, P., Falleni, A., Gesi, M., Ruggieri, S., Fornai, F. Nigrostriatal damage with 6-OHDA: validation of routinely applied procedures. Ann N Y Acad Sci. 1074, 344-348 (2006).
- Ciucci, M. R., Vinney, L., Wahoske, E. J., Connor, N. P. A translational approach to vocalization deficits and neural recovery after behavioral treatment in Parkinson disease. J. Commun. Disord. 43, 319-326 (2010).
- Ciucci, M. R. Reduction of dopamine synaptic activity: degradation of 50-kHz ultrasonic vocalization in rats. Behav. Neurosci. 123, 328-336 (2009).
- Wright, J. M., Gourdon, J. C., Clarke, P. B. Identification of multiple call categories within the rich repertoire of adult rat 50-kHz ultrasonic vocalizations: effects of amphetamine and social context. Psychopharmacology (Berl). 211, 1-13 (2010).
- Burgdorf, J., Kroes, R. A., Beinfeld, M. C., Panksepp, J., Moskal, J. R. Uncovering the molecular basis of positive affect using rough-and-tumble play in rats: a role for insulin-like growth factor I. Neuroscience. 168, 769-777 (2010).
- Wöhr, M., Schwarting, R. K. Ultrasonic communication in rats: effects of morphine and naloxone on vocal and behavioral responses to playback of 50-kHz vocalizations. Pharmacol Biochem Behav. 94, 285-295 (2009).
