Strain Comparison in Rats Differentiates Strain-Specific from More General Correlates of Noise-Induced Hearing Loss and Tinnitus

Koch, L. Danielle; Gaese, Bernhard H.; Nowotny, Manuela

doi:10.1007/s10162-021-00822-2

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“…Both ABR thresholds and waveforms reflect strain differences [ 30 , 31 ]. For example, adult male (3–6 months old) Sprague-Dawley rats have a lower hearing threshold than Long-Evans rats (2–8 kHz).…”

Section: Planning the Experimentsmentioning

confidence: 99%

“…For example, adult male (3–6 months old) Sprague-Dawley rats have a lower hearing threshold than Long-Evans rats (2–8 kHz). Adult (8-week) female Sprague-Dawley and Wistar rats had lower hearing thresholds below 26 kHz than Long-Evans and Lister Hooded rats [ 30 ]. Differences were observed between Sprague-Dawley and Wistar rats in the amplitude of wave IV: Sprague-Dawley rats had a higher amplitude than Wistars.…”

Section: Planning the Experimentsmentioning

confidence: 99%

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Universal Recommendations on Planning and Performing the Auditory Brainstem Responses (ABR) with a Focus on Mice and Rats

Domarecka

Szczepek

2023

Audiology Research

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Translational audiology research aims to transfer basic research findings into practical clinical applications. While animal studies provide essential knowledge for translational research, there is an urgent need to improve the reproducibility of data derived from these studies. Sources of variability in animal research can be grouped into three areas: animal, equipment, and experimental. To increase standardization in animal research, we developed universal recommendations for designing and conducting studies using a standard audiological method: auditory brainstem response (ABR). The recommendations are domain-specific and are intended to guide the reader through the issues that are important when applying for ABR approval, preparing for, and conducting ABR experiments. Better experimental standardization, which is the goal of these guidelines, is expected to improve the understanding and interpretation of results, reduce the number of animals used in preclinical studies, and improve the translation of knowledge to the clinic.

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Section: Planning the Experimentsmentioning

confidence: 99%

Section: Planning the Experimentsmentioning

confidence: 99%

Universal Recommendations on Planning and Performing the Auditory Brainstem Responses (ABR) with a Focus on Mice and Rats

Domarecka

Szczepek

2023

Audiology Research

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“…In dieser Arbeit wird der Begriff Startle (kurz: ST) in verschiedenen Varianten anstelle von Schreck verwendet. Bei Säugetieren wird die ASR am effektivsten durch akustische Stimuli mit hoher Intensität (>80 dB SPL) und einer schnellen Anstiegsflanke ausgelöst (Davis, 1984;Pilz et al, 1987;Gómez-Nieto et al, 2020;Koch et al, 2022), wobei ein Breitbandrauschen (BBN = broad band noise) stärkere Antworten bewirkt als Reintonstimulationen (Gómez-Nieto et al, 2020). Diese Schreckreaktion wird als ein Abwehrmechanismus betrachtet, welcher bestehendes Verhalten unterbricht und das Individuum auf eine potenzielle Bedrohung vorbereitet (Koch, 1999;Gómez-Nieto et al, 2020).…”

Section: Die Akustisch Evozierte Schreckreaktionunclassified

“…Die Gap-PPI gilt als ein Maß für das zeitliche Auflösungsvermögen des Hörsystems und wird als Modell für Sprachverständnis angesehen (Weible et al, 2014). Darüber hinaus hat die Gap-PPI breite Anwendung im Nachweis von Tinnitus in Versuchstieren gefunden (Turner et al, 2006;Nowotny et al, 2011;Kiefer et al, 2015;Koch et al, 2022). Es konnte gezeigt werden, dass verschiedene Parameter, wie die Gap-Dauer oder die Flankendauer der BNS im Bereich der Gap, einen signifikanten Einfluss auf die Inhibitionswirkung einer Lücke haben (Hoffman und Wible, 1969;Leitner 1.…”

Section: Modulation Durch Präpulseunclassified

“…Jede positive Welle (peak = P) kann abhängig von ihrem zeitlichen Auftreten innerhalb der Wellenform einer bestimmten Generatorstation in der aufsteigenden Hörbahn zugeordnet werden (Jewett und Romano, 1972): kochleärer Input in Form von Hörnervenaktivität (P1), neuronale Aktivität des CN (P2), des oberen Olivenkomplexes (P3), des Lemniscus lateralis und IC (P4) und des Corpus geniculatum mediale (P5; Henry, 1979;Overbeck und Church, 1992). Bei dieser Methode werden die Schwellen häufig durch die Identifikation des Schalldruckpegels mit der ersten stimulusbezogenen Potenzialänderung bestimmt (Kiefer et al, 2022;Koch et al, 2022). Messungen von frühen akustisch evozierten Hirnstammpotenzialen haben eine weitreichende Verbreitung in verschiedenen Tiermodellen gefunden: (1) Ratten (z.B.…”

Section: Schwellenbestimmungunclassified

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Modulation der akustisch evozierten Schreckreaktion durch Präpulse und deren Anwendung zur Bestimmung reflexbasierter Unterscheidungsschwellen

Koch

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Eine überlebenswichtige Eigenschaft von Mensch und Tier ist es, sich bei Gefahr durch eine Schreckreaktion in Sicherheit zu bringen. Doch woran erkennt ein Organismus, in welcher Situation es „sinnvoll“ wäre, sich zu erschrecken und welche Eigenschaften sensorischer Stimuli tragen zu dem Gefahreneindruck bei? Bei plötzlich eintretenden, lauten auditorischen Reizen kann es zur Auslösung der akustischen Schreckreaktion kommen. Dies führt bei Menschen, aber auch bei kleineren Säugetieren zu einer reflexartigen Kontraktion der Nacken-, Gesichts- und Skelettmuskulatur. Die Erforschung der akustisch evozierten Schreckreaktion (ASR) dient dem besseren Verständnis der neurobiologischen Grundlagen sensorischer Verarbeitung. Modulationen der ASR mithilfe von Präpulsen (Präpulsinhibition) ermöglichen Einblicke in die Funktion der Kochlea, des Hörnervs, der Hirnstammstrukturen und anderer beteiligter Gehirnregionen. In dieser Arbeit wurden kurzzeitige Änderungen von Frequenz oder Intensität des akustischen Hintergrundes als neuartige Präpulse untersucht. Die Bedeutung verschiedener Reizparameter dieser Präpulse wurde in der vorliegenden Arbeit zum ersten Mal systematisch erforscht. Um zu prüfen, welche Präpulsstimulationen eine Inhibition der ASR auslösen können, wurde eine Reihe von Parametern umfassend getestet. In einem weiteren Schritt wurde analysiert, ob es mithilfe von gezielten Änderungen von Frequenz oder Intensität möglich sein könnte, Unterscheidungsschwellen, oder gar Hörschwellen von Versuchstieren zu bestimmen. Die Experimente zur Modulation der ASR wurden mit weiblichen Sprague Dawley-Ratten durchgeführt. Dabei wurde eine Vielzahl von Verhaltensparadigmen untersucht. Dazu zählten Präpulse mit unterschiedlichem Frequenzgehalt und variabler Dauer. Zusätzlich wurden neuartige Paradigmen etabliert, um die Fähigkeit zur Frequenz- und Intensitätsdiskriminierung zu untersuchen. Hierbei wurde der Frequenzgehalt oder die Intensität einer kontinuierlichen Hintergrundstimulation verändert, um eine Präpulswirkung zu erzeugen. Um die Möglichkeiten der Bestimmung von Hörschwellen mittels der Präpulsinhibition (PPI) zu ergründen, wurde die Intensität von Präpulsen systematisch verändert. Die so generierten Schwellenwerte wurden durch die Messung früher akustisch evozierter Hirnstammpotenziale verifiziert. Schließlich sollten, unter Zuhilfenahme der Signaldetektionstheorie, aus den erhobenen Daten diverse Schwellen bestimmt werden: Für die Intensitätsänderungen der Präpulse in Stille wurden Hörschwellen bestimmt, während bei Änderungen der Frequenz und Intensität Unterscheidungsschwellen bestimmt werden sollten. Mit steigender Größe eines Frequenzsprungs in einer kontinuierlichen Hintergrundstimulation war eine stärkere Inhibition der ASR feststellbar; ein Effekt, der stark von der Hintergrundfrequenz abhängig war. Bei einer Stimulation mit 8 kHz konnten signifikant höhere Inhibitionswerte erzielt werden als mit 16 kHz. Bei der Untersuchung des Zeitablaufs der Stimulation ergab sich, dass eine abgesetzte Stimulation mit einer Abweichung von 80 ms Dauer bis 50 ms vor dem Schreckreiz für die höchsten Inhibitionen sorgte. Die durch eine Intensitätsänderung einer kontinuierlichen Hintergrundstimulation ausgelöste PPI hing primär von der Größe und Richtung des Intensitätssprungs ab. Mit zunehmender Sprunggröße stiegen die Inhibitionswerte an. Eine Erhöhung der Hintergrundintensität um 10 dB hatte einen signifikanten Einfluss auf die Inhibitionswerte. Auch hier zeigte sich eine höhere Sensitivität in Form von höheren Inhibitionen für Stimuli mit einer Hintergrundfrequenz von 8 kHz als für alle anderen getesteten Hintergrundfrequenzen. Die Bestimmung von Hörschwellen mittels intensitätsabhängiger PPI wies im Vergleich mit den elektrophysiologisch bestimmten Hörschwellen ein heterogenes Bild mit starken individuellen Schwankungen auf: Bei etwa der Hälfte der Tiere waren die Hörschwellen beider Messungen sehr vergleichbar, bei den übrigen Tieren konnten mittels PPI für eine oder mehrere Frequenzen keine aussagekräftigen Hörschwellen erzielt werden. Die elektrophysiologisch bestimmten Hörschwellen waren am sensitivsten, während PPI-Stimulationen signifikant höher waren. Außerdem bewirkten PPI-Stimulationen mit Reintönen signifikant sensitivere Hörschwellen im Vergleich zu einem Schmalbandrauschen. Für die Bestimmung der Unterscheidungsschwellen von Frequenzänderungen konnte beobachtet werden, dass die Tiere auf Frequenzsprünge hin zu niedrigeren Frequenzen signifikant sensibler reagierten, als hin zu Aufwärtssprüngen (-1.2 bzw. +4.5%). Bei der Intensitätsunterscheidung hingegen konnte beobachtet werden, dass die Tiere signifikant sensitiver auf Intensitätserhöhungen als auf Erniedrigungen reagierten (-5.9 bzw. +2.7 dB). Zusammenfassend konnte in der vorliegenden Arbeit festgestellt werden, dass die PPI zur Bestimmung von absoluten Hörschwellen starken Schwankungen unterlag, sodass diese Methode nur eingeschränkt als Alternative zu operanter Konditionierung oder elektrophysiologischen Ableitungen in Frage kommt. Des Weiteren erzeugten bereits kleine Änderungen des Frequenzgehalts oder der Intensität einer Hintergrundstimulation eine robuste PPI. Somit können reflexbasierte Messungen mit überschwelligen Stimuli genutzt werden, um Unterscheidungsschwellen in Versuchstieren zu bestimmen. Diese Herangehensweise stellt also eine vielversprechende Methode dar, um Hörstörungen zu untersuchen, die nach einem Schalltrauma auftreten können. In einem nächsten Schritt könnte sie zur weiteren Charakterisierung von verstecktem Hörverlust beitragen.

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Time-dependent effects of acoustic trauma and tinnitus on extracellular levels of amino acids in the inferior colliculus of rats

Tan,

Smith,

Zheng

2024

Hearing Research

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Strain Comparison in Rats Differentiates Strain-Specific from More General Correlates of Noise-Induced Hearing Loss and Tinnitus

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Universal Recommendations on Planning and Performing the Auditory Brainstem Responses (ABR) with a Focus on Mice and Rats

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Modulation der akustisch evozierten Schreckreaktion durch Präpulse und deren Anwendung zur Bestimmung reflexbasierter Unterscheidungsschwellen

Time-dependent effects of acoustic trauma and tinnitus on extracellular levels of amino acids in the inferior colliculus of rats

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