Enkel kirurgisk induktion av konduktiv hörselnedsättning med verifiering med otoscope visualisering och beteendemässiga CLAP skrämsel respons i råtta
Summary
Här presenterar vi ett protokoll för att etablera en replikerbar konduktiv hörselnedsättning induktion via kirurgiska tympanic membran punktering och verifiering av otoskop visualisering och beteendemässiga bedömning av klappa startle.
Abstract
Konduktiv hörselnedsättning (CHL) är en utbredd hörselnedsättning hos människor. Målet med protokollet är att beskriva ett enkelt kirurgiskt ingrepp för att inducera CHL på gnagare. Protokollet visar CHL av tympanic membran punktering. Verifiering av CHL kirurgi var genom otoskop undersökning och beteendemässiga bedömning av klappa skrämma svar, både Replikerbar och pålitlig, och är enkla metoder för att demonstrera hörselnedsättning har inträffat. Den enkla CHL förfarande är fördelaktigt på grund av dess reproducerbarhet och flexibilitet till olika sysselsätt i hörselnedsättning forskning. Begränsningarna av inducerande CHL genom en kirurgisk metod är förknippade med inlärningskurvan att utföra kirurgiska ingrepp och förtroende för audiologiska undersökning. Inducera en hörselnedsättning av CHL tillåter en att lätt studera neurala manifestationer och beteendemässiga resultat av hörselnedsättning.
Introduction
Förekomsten av hörselnedsättning hos barn och vuxna är cirka 19,5%1 respektive 15,2%2 . Emellertid, cirka 39,3% av alla nyfödda med en onormal hörsel screening får inte avhjälpande behandling som rapporterats av Centers for Disease Control3. Hörselnedsättning är ett allmänt studerat tillstånd, och gnagare är en robust modell för att studera normal hörsel och hörsel relaterade störningar4,5,6,7,8,9 ,10,11,12,13,14,15. Hörsel störningar såsom konduktiv hörselnedsättning (CHL) leder till en ökning av den kortsiktiga synaptiska depressionen i hörselbarken4, vilket resulterar i grundare psykometriska sluttningar i samband med frekvensmodulering detektions trösklar 5. konduktiv hörselnedsättning modeller av kirurgiskt avlägsnande/förskjutning av Malleus, tympanic membran (TM) punktering eller Öronpropp är lätt anställda och möjliggöra en snabb induktion av hörselnedsättning modell5,14 ,15,16,17,18. Målet med det nuvarande protokollet och metoden är att demonstrera en enkel och reproducerbar CHL-modell på gnagare.
Det nuvarande protokollet är billigt (≈ USD $300 med alla verktyg), och lätt kan ändras till olika forskningsaktiviteter. Råttan har haft detaljerade bedömningar av mellanörat anatomi19,20,21,22,23, kirurgiska metoder24, modeller i otitis media25, 26,27 och TM punkteringförnyelse 16,17,18,28,29,30, vilket gör det till en idealisk modell för att studera Hörselnedsättning. Här, en enkel CHL induktion förfarande beskrivs med verifiering av otoskop och beteendemässiga bedömning med klappa skrämsel respons i råtta, som sedan kan användas för att utforska ytterligare följdtillstånd av hörselnedsättning. CHL-proceduren induceras av kirurgisk punktering av TM. Verifiering av CHL förfarande utförs av otoskop visualisering för att avgöra frånvaro av TM. Beteendemässig bedömning utförs av en hög decibel (dB) Ljudtrycksnivå (SPL) hand-CLAP. Denna metod har tillämpats tidigare i en mängd gnagare. Det är lätt att replikera, producerar robusta psykometriska skillnader och förändringar i neurala fysiologiska svar4,5,16,17,18.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi beskriver en enkel kirurgisk induktion av CHL med verifiering med otoskop visualisering och beteendemässiga klappa skrämsel respons i råtta. Här visar vi metoden på råtta och tidigare denna metod har tillämpats på gerbiler och möss. Metoden kan lätt antas till andra gnagare. Induktion av CHL tillåter studiet av en subtil form av hörselnedsättning som manifesteras i auditiva kortikala förändringar och psykofysiska beteendemässiga fynd4,5,</…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöddes delvis av Hong Kongs forskningsanslag rådet, tidiga karriärprogram, projekt #21201217 till C. L., för projektet Brain Mapping guidad elektrofysiologi med tillämpningar i hörsel och bullerforskning. Vi tackar Posgrado en Ciencias Biomédicas, Instituto de Neurobiología vid Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT) México för Graduate Fellowship 578458 till FAM Manno.
Materials
| Latex, polyvinyl or nitrile gloves | AMMEX | Use unpowdered gloves 8-mil | |
| Micro spring scissors (see Fig. 1b) | RWD Life Science | S11035-08 | 8.0 cm total length, with 3.5mm cutting edge, or similar micro forceps. Standard tweezers with spring action will suffice |
| Otoscope mini 3000 | HEINE | D-008.70.120M | Standard LED otoscope will suffice |
| Rat or mouse | JAX labs | Any small rodent | |
| Small rodent cage | Tecniplast | 1284L | Need two cages to separate CHL rodent from hearing rodent. If rodent are in direct contact with one-another, they will startle each other. Cage dimensions 365 x 207 x 140 mm, floor area: 530 cm2/82.15 in2 |
References
- Shargorodsky, J., Curhan, S. G., Curhan, G. C., Eavey, R. Change in prevalence of hearing loss in US adolescents. The Journal of the American Medical Association. 304 (7), 772-778 (2010).
- Lucas, J. W., Schiller, J. S., Benson, V. Summary health statistics for U.S. adults: National health interview survey, 2001. National Center for Health Statistics. Vital and health statistics. 10 (218), 1-134 (2004).
- Gaffney, M., Green, D. R., Gaffney, C. Newborn hearing screening and follow-up: Aare children receiving recommended services?. Public Health Reports. 125 (2), 199-207 (2010).
- Xu, H., Kotak, V. C., Sanes, D. H. Conductive hearing loss disrupts synaptic and spike adaptation in developing auditory cortex. The Journal of Neuroscience. 27 (35), 9417-9426 (2007).
- Buran, B. N., et al. A sensitive period for the impact of hearing loss on auditory perception. The Journal of Neuroscience. 34 (6), 2276-2284 (2014).
- Finck, A., Sofouglu, M. Auditory sensitivity of the Mongolian gerbil. The Journal of Auditory Research. 6, 313-319 (1966).
- Finck, A. Auditory sensitivity of the Mongolian Gerbil (Merionesunguiculatus). The Journal of the Acoustical Society of America. 41 (60), 1579 (1967).
- Finck, A., Schneck, C. D., Hartman, A. F. Development of auditory function in the Mongolian gerbil. The Journal of the Acoustical Society of America. 46 (1A), 107 (1969).
- Ryan, A. Hearing sensitivity of the Mongolian gerbil, Meriones Unguiculatis. The Journal of the Acoustical Society of America. 59, 1222-1226 (1976).
- Dallos, P., Harris, D., Ozdamar, O., Ryan, A. Behavioral, compound action potential, and single unit thresholds: relationship in normal and abnormal ears. The Journal of the Acoustical Society of America. 64 (1), 151-157 (1978).
- Kelly, J. B., Potash, M. Directional responses to sounds in young gerbils (Meriones unguiculatus. Journal of Comparative Psychology. 100 (1), 37-45 (1986).
- Heffner, H. E., Koay, G., Heffner, R. S. Behavioral assessment of hearing in mice–conditioned suppression. Current Protocols in Neuroscience. , (2006).
- Heffner, R. S., Koay, G., Heffner, H. E. Audiograms of five species of rodents: implications for the evolution of hearing and the perception of pitch. Hearing Research. 157 (1-2), 138-152 (2001).
- Lupo, E. J., Koka, K., Thornton, J. L., Tollin, D. J. The effects of experimentally induced conductive hearing loss on spectral and temporal aspects of sound transmission through the ear. Hearing Research. 272 (1-2), 30-41 (2011).
- Liberman, M. C., Liberman, L. D., Maison, S. F. Chronic conductive hearing loss leads to cochlear degeneration. PLoS One. 10 (11), e0142341 (2015).
- Tucci, D. L., Cant, N. B., Durham, D. Conductive hearing loss results in a decrease in central auditory system activity in the young gerbil. Laryngoscope. 109, 1359-1371 (1999).
- Tucci, D. L., Cant, N. B., Durham, D. Effects of conductive hearing loss on gerbil central auditory system activity in silence. Hearing Research. 155, 124-132 (2001).
- Cook, R. D., Hung, T. Y., Miller, R. L., Smith, D. W., Tucci, D. L. Effects of conductive hearing loss on auditory nerve activity in gerbil. Hearing Research. 164, 127-137 (2002).
- Albuquerque, A. A., Rossato, M., Oliveira, J. A., Hyppolito, M. A. Understanding the anatomy of ears from guinea pigs and rats and its use in basic otologic research. Brazilian Journal of Otorhinolaryngology. 75, 43-49 (2009).
- Li, P., Gao, K., Ding, D., Salvi, R. Characteristic anatomical structures of rat temporal bone. Journal of Otology. 10, 118-124 (2015).
- Judkins, R. F., Li, H. Surgical anatomy of the rat middle ear. Otolaryngology-Head and Neck Surgery. 117, 438-447 (1997).
- Hellström, S., Salén, B., Stenfors, L. E. Anatomy of the rat middle ear. A study under the dissection microscope. Acta Anatomica (Basel). 112, 346-352 (1982).
- Albiin, N., Hellström, S., Salén, B., Stenfors, L. E., Wirell, S. The vascular supply of the rat tympanic membrane. The Anatomical Record. 212, 17-22 (1985).
- Li, P., Ding, D., Gao, K., Salvi, R. Standardized surgical approaches to ear surgery in rats. Journal of Otology. 10, 72-77 (2015).
- Johansson, U., Hellström, S., Anniko, M. Round window membrane in serous and purulent otitis media. Structural study in the rat. Annals of Otology, Rhinology & Laryngology. 102, 227-235 (1993).
- Magnuson, K., Hellström, S. Early structural changes in the rat tympanic membrane during pneumococcal otitis media. European Archives of Oto-Rhino-Laryngology. 251, 393-398 (1994).
- Hellström, S., Salén, B., Stenfors, L. E. The site of initial production and transport of effusion materials in otitis media serosa. A study on rat middle ear cavity. Acta Oto-Laryngologica. 93, 435-440 (1982).
- Shen, Y., et al. Scaffolds for tympanic membrane regeneration in rats. Tissue Engineering Part A. 19, 657-668 (2013).
- Wang, A. Y., et al. Rat model of chronic tympanic membrane perforation: Ventilation tube with mitomycin C and dexamethasone. International Journal of PediatricOtorhinolaryngology. 80, 61-68 (2016).
- Stenfeldt, K., Johansson, C., Hellström, S. The collagen structure of the tympanic membrane: collagen types I, II, and III in the healthy tympanic membrane, during healing of a perforation, and during infection. Archives of Otolaryngology–Head & Neck Surgery. 132, 293-298 (2006).
- Zhao, H., et al. Temporary conductive hearing loss in early life impairs spatial memory of rats in adulthood. Brain and Behavior. 8, e01004 (2018).
