Entrainment and its perturbation in the auditory cortex of the rat : phase and frequency modulations

Abstract

Tutkimuksen tavoitteena oli luoda oskillatorista tahdistamista rotan kuuloaivokuorella sekä valikoivasti häiritä sitä. Tahdistamista ei ole juuri lainkaan tutkittu aiemmin, joten tutkimuksessa yritettiin löytää uutta tietoa käyttäen ainutlaatuista kokeellista asetelmaa. Viisitoista rottaa nukutettiin uretaanilla ja niiltä mitattiin paikallisia kenttäpotentiaaleja (local field potentials,LFPs) kovakalvon päälle sijoitetun solun ulkopuolisen mikroelektrodin avulla. Neljässä pääkokeessa luotiin 2,5 Hz tahdistamista yhdeksän ärsykkeen äänijonoilla, missä tahdistamisäänen taajuus oli 4000 Hz ja häiritsevän äänen taajuus oli 4500 Hz. Häirintä oli aina kahdeksannessa äänessä, jonka vaihetta ja/tai taajuutta muutettiin. Tutkimuksessa testattiin myös tahdistamistaajuuden viiveen vaihtelua sekä esitettiin yksittäisten äänien kokeita. Tulosten analysoinnissa huomioitiin se, että rotta voi olla mittaamisen aikana joko niin sanotussa up & down tai kompleksissa tilassa, joista kompleksia tilaa tulisi suosia vasteiden eroavuuksien tarkastelussa.

Vaihehäirinnän tulokset osoittivat, että vaiheen pidentämisellä on tietty ero verrattuna vaiheen lyhentämiseen. Pidemmän vaiheen vaste muuttui negatiivisemmaksi kuin edeltävän tahdistavan äänen vaste noin 62-124 ms kohdalla ja nousi positiivisemmaksi noin 168-224 ms kohdalla. Taajuushäirintä puolestaan aiheutti positiivisempaa tasoa kuin edeltävän tahdistavan äänen vasteella noin 86-138 ms kohdalla, mikä osoittaa muutosten aikajanojen eroavan toisistaan. Kun vaihe- ja taajuushäirintä yhdistettiin, sekä pidempi että lyhyempi vaihehäirintä olivat positiivisempia kuin edeltävän tahdistavan äänen vaste noin 41-160 ms välillä. Pidempi vaihe aiheutti edelleen positiivisemman vasteen kuin lyhyempi vaihe erojen aikajanan ollessa noin 23-141 ms ja 252 ms eteenpäin. Taajuushäirinnän vaste säilyi vaikka tahdistamistaajuudessa oli viiveen vaihtelua, mikä osoittaa että ei ole väliä onko tahdistamisessa aina tietty kiinteä väliaika vai vaihteleeko aika puolisatunnaisesti. Tärkeä tulos oli myös se, että alussa eri äänet eivät poikenneet toisistaan eivätkä muuttuneet ensimmäisen yksittäisten äänien kokeen aikana. Eroja tuli vasta tahdistamiskokeen jälkeen, jolloin häiritsevään ääneen tuli positiivisempi vaste kuin tahdistavaan ääneen. Näiden tuloksien pohjalta ehdotetaan että tahdistaminen voi luoda muistijälkiä hermojärjestelmään, jopa niin että jälki voi olla vahvempi häiritsevälle ärsykkeelle.