אימון ממוקד של קולות Ultrasonic בחולדות ומעלה פרקינסון
Summary
הפרעות קוליות מתיש הזדקנות מחלת פרקינסון. קולות קולי של חולדות, מושפע גם בתנאים אלו, יכול לשמש כדי ללמוד הפרעות אלה קול, מצעים העצבית שלהם, את האופי של התאוששות תפקודית עם התערבות התנהגותית.
Abstract
גירעונות קוליות סיבוך נפוץ של מחלת פרקינסון הן (PD) והזדקנות: הם יכולים להפחית באופן משמעותי את איכות החיים על ידי השפעה יכולות תקשורת 1, 2 אימון ממוקד (דיבור / טיפול קול) יכול לשפר את הגירעונות קול ספציפי, 3, 4 אף. המנגנון הבסיסי של התערבויות התנהגותיות אינם מובנים היטב. חקירה שיטתית של גירעונות קול טיפול כדאי לשקול הרבה גורמים שקשה לשלוט בבני אדם, כגון גיל, סביבת הבית, בגיל שלאחר תחילת המחלה, חומרת המחלה, ותרופות. השיטה המוצגת כאן משתמשת במודל של בעלי חיים ניקוד המאפשר לימוד שיטתי של כמה הבסיסית הסנסורית מנגנוני השינוי עם הדרכה קולית ממוקדות. קולי הקלטה וניתוח להליכים המצוינים בפרוטוקול זה החלות על כל חקירה של קולות מכרסם קולי.
קולי קולות של מכרסמים הם מתעוררים כמודל ערך לחקור את מצעים עצביים של התנהגות. 5-8 שני מכרסם קולות אנושיים לשאת ערך סמיוטי ומיוצרים על ידי שינוי זרימת האוויר egressive עם מועקה בגרון. 9, 10 לפיכך, קולות מכרסמים יכול להיות מודל שימושי ללמוד גירעונות קול בהקשר הסנסורית. בנוסף, מודלים חולדה לאפשר לנו ללמוד את הבסיס הנוירוביולוגי של ההתאוששות מן הגירעונות עם הדרכה ממוקדת.
המודל פ"ד אנו משתמשים ארוך אוונס חולדות (צ'ארלס ריבר מעבדות International, Inc) ו להשרות פרקינסון על ידי עירוי חד צדדית של 7 מיקרוגרם של hydroxydopamine-6 (6 OHDA) לתוך הצרור המוח הקדמי המדיאלי הגורמת בינונית עד קשה של ניוון presynaptic נוירונים striatal (לפרטים ראה Ciucci, 2010). 11, 12 עבור דגם ההזדקנות שלנו אנו משתמשים 344/Brown פישר נורבגיה F1 (המכון הלאומי להזדקנות).
השיטה העיקרית שלנו קולות לעורר היא לחשוף חולדות זכרים בלתי מנוסים חולדות נקבות פתוח מבחינה מינית. כאשר הזכר הופך מעוניין הנקבה, הנקבה יוסר הזכר ממשיך להשמיע. על ידי קולות מורכבים מתגמל עם מזון או מים, הן את מספר קולות מורכבים שיעור קולות יכול להיות מוגברת (איור 1).
מיקרופון קולי רכוב מעל הכלוב בית של הזכר הרשומות קולות. הקלטת מתחילה אחרי הנקבה מוסר לבודד את שיחות גברים. קולות ניתן לצפות בזמן אמת לאימונים או נרשמו ונותחו מקוון. על ידי הקלטה אקוסטית ניתוח קולות לפני ואחרי אימון ווקאלית, ההשפעות של המחלה ושיקום התיפקוד הרגיל עם אימונים ניתן להעריך. מודל זה גם מאפשר לנו להתייחס ציין התנהגותיות (ווקאלי) שיפורים לשינויים במוח ובמערכת neuromuscular.
Protocol
Discussion
קולות Ultrasonic בחולדות להיראות פגיע תהליכי הזדקנות ומחלות, כגון מחלת פרקינסון. אלה קולות קולי לספק מודל התנהגות של פונקציה קולית, כולל גירעונות המלווים שינויים פיזיולוגיים עקב מחלה והזדקנות. בנוסף, שינויים אקוסטיים קולות קולי נמדדים בקלות לכימות. יתר על כן, קולי קולות יכול להיות שונה באמצעות התערבויות התנהגותיות. לכן, קולי קולות עכברוש לספק מודל שימושי ללמוד את ההשפעה של המחלה, ההזדקנות, התערבויות טיפוליות על התנהגות שני מנגנוני הנוירוביולוגי הבסיסית.
השיטה שלנו של אימון קולי משתמש גירוי מותנה (קליק) הקשורים חיזוק חיובי (גמול מים או אוכל לטפל). לחץ ואחריו פרס משמש כדי לחזק את קולות של מורכבות גדלה והולכת. אנו מגדירים קולות מורכבים כמו אלה המכילים "סלסול" (תדר מאופנן) רכיב (איור 5 ב) לעומת אלה "שטוח" ולשמור על תדר בודד (איור 5 א). רכיב זה תדר מאופנן מזוהה בקלות על ידי סינוסי המראה שלה. בעוד 50-kHz קולות ניתן סינוסי לחלוטין (איור 5 ב), מקובל המפגש המורכב יותר של 50 קילוהרץ קולות המורכבים בחלקו של רכיב זה תדר מאופנן, וכן גם קפיצות גדולות בתדירות או מרכיב שטוח קצר. אלה קולות מורכבים יותר יכול להיות הפסקות קצרות של פחות מ -10 אלפיות בין רכיבים אלא נחשבים ניקוד בודד. למרות נוסף מפורט תת סיווג של קולות אלה ניתן מקוון, 14 אנו מסווגים את כל 50-kHz קולות המכילות רכיב תדר מאופנן מורכב כדי להפחית את הצורך בסיווג סובייקטיבית באינטרנט ולצמצם את השתנות חיזוק. במעבדה שלך חשוב לבחור כיצד נתונים מסווג ונותחו על פי תכנון מחקר המתאימה לצורך המחקר.
ישנם גורמים רבים שיש לקחת בחשבון בעת שימוש בפרוטוקול זה. קודם כל, למרות ההומוגניות הגנטית ועקביות פרוצדורליים, חולדות יש תגובה משתנה לאימונים. חולדות חלק טבעי להשמיע יותר מאחרים, 5 או מונעים על ידי חשיפה יותר נשים מאשר על ידי גמול מזון או מים. אחת הדרכים שאנו אחראים השתנות זו היא על ידי בחינת השינוי פרמטרים אקוסטיים קולות מן ההתחלה חולדות "הפרט הנגע הפוסט שלהם שלאחר האימון קולות. אמנם לא דנו בפרוטוקול זה, יש לנו גם מבחני התנהגות לכמת עניין הנקבה, כגון חביון לעלות. בנוסף, בהתאם לגיל ורמת הפעילות של עכברוש יחיד, גבי חוט עשוי להיות נחוץ על הכלוב הביתה במהלך האימון כדי למנוע בריחה. למרות ההשתנות בודדים, השתמשנו בהצלחה בפרוטוקול זה על מגוון רחב של זנים וגילאים כדי לשפר את קולות יחסית הבסיס לכל חולדה של הפרט.
חולדות רגישים שינויים קטנים לכאורה בסביבה, כגון ריחות, טמפרטורה, וכוח אדם. המאמץ צריך להיעשות כדי למנוע ריחניים ומוצרי טיפוח אישי, כגון קרמים, מוצרי שיער, ובשמים. לפני שתנסה הדרכה, אדם חייב להיות נוח באינטראקציה עם וטיפול חולדות. יתר על כן, כל הסתירות אדם או הסביבה עלולים להשפיע על התגובה הניקוד של החולדות.
כי חולדות הן לילית, הם צריכים להיות כל הזמן על מחזור אור הפוך, כדי לאפשר הכשרה להתקיים במהלך החלק האפל של מחזור שלהם כאשר הם הפעילים ביותר. אנו להאיר חדר ההדרכה שלנו עם אורות אדומים. בנוסף, אם פרס המים משמש במהלך האימון, חולדות צריך גישה מוגבלת למים. חולדות שלנו הם מים מוגבלת ל 21 שעות לפני האימון. שלוש שעות של חשיפה המים נקבע על ידי טיפול בבעלי חיים מוסדיים שלנו השתמש ועדת להיות תקופה לפחות פעם מגבילים שאפשרו מים כדי להיות שימושי חיזוק במחקרים התנהגותיים שלנו מבלי להציג פשרה משמעותית על בריאות בעלי חיים או רווחתם. חולדות מקבלים גישה למים בזמנים אקראיים (10 דקות עד 30 דקות) לאחר האימון, ולאחר מכן יש גישה חופשית למים במשך שלוש שעות במהלך החלק האפל של מחזור אור שלהם. חולדות יש לבדוק כל יום סימנים של התייבשות שקל בכל יום אחר, כדי להבטיח שאין אובדן משמעותי (יותר מ 10%) משקל. מגבלה מזון אינו נחוץ אם באמצעות לטפל מזון כפרס. מטפלת ספציפית חולדות זמינים מסחרית, אבל מצאנו פיסה קטנה של דגני בוקר ממותקים להיות תגמול אפקטיבי.
כאמור, חולדות נקבות מיוחמות לתגובה ניקוד גבוה יותר מן הזכרים מאשר אי – מינית נקבות פתוח. על ידי שמירה על מספר גדול של נשים במושבה, קיימת סבירות גבוהה כילפחות נקבה אחת יהיו מיוחמות בכל יום נתון. עם זאת, ייחום ניתן גם המושרה פרמקולוגית על ידי הזרקה תת עורית 10 מיקרוגרם של β-estradiol ב 0.1 סטרילי סמ"ק שמן שומשום 48 שעות לפני האימון ואחריו 500 מיקרוגרם של פרוגסטרון 0.1 סמ"ק שמן שומשום סטרילי 4 שעות לפני אימון חולדות נקבות. בנוסף, חולדות זכרים כי הם תמימים כדי חולדות נקבות חייב להיות מנוסה מינית לפני אימון ווקאלית. מטרה זו מושגת על ידי הצבת חולדה נקבה כי הוא מציג סימנים של פתיחות מינית (מתרוצצות, האוזן לורדוסה נענוע) לכלוב בבית של הזכר עד mounts ו פולט הגבר. זכרים לא יכול לעלות במהלך הפגישות הראשונות והנקבה ניתן להסיר לאחר עניין הזכר מראה לנקבה על ידי רחרוח ו / או לרדוף אחרי הנקבה סביב הכלוב. התנסות מינית נעשית פעם אחת ביום למשך שבועיים. זו תקופת זמן מספקת גם הזדמנות עבור חולדות להרגיל את הניסוי (ים) וחדר הקלטה.
מגבלה אחת שיטה זו היא קביעה סובייקטיבית של סוג הניקוד. בנוסף, גורם זה מגביל את המהירות של איסוף נתונים, כמו כל שיחה יש לבחון באופן עצמאי מסווג באופן ידני. בהקשר זה את החשיבות של בעל מדרגים מנוסים אשר הוכשרו באופן עקבי בזיהוי הניקוד. אמינות שניהם התוך והבין rater יש לבחון בתוך המעבדה שלך.
לסיכום, קולי קולות במכרסמים משמשים מודלים שונים ללמוד מוח והתנהגות יחסים, כולל מצבים רגשיים, תגמול והתמכרות, ומדינות המחלה, כגון אוטיזם. 6,14-16 זו שיטה חדשה היא דרך ללמוד את המנגנונים הדרכה קולית ממוקדות לטיפול בגירעונות קול הזדקנות מחלת פרקינסון. שיטה זו יש את הפוטנציאל להיות מיושם על מודלים מחלה אחרים המשפיעים תקשורת קול.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
בתמיכת המכון הלאומי לבריאות (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).
