Conocimiento Bóveda 3/63 - G.TEC BCI & Neurotecnología Escuela de Primavera 2024 - Día 5
Exploración del procesamiento auditivo del delfín mular
usando EEG de 16 canales de 'alta densidad'
Matt Schalles, Universidad de Aurora (EE.UU.)
<Imagen del Resumen >

Gráfico de Conceptos & Resumen usando Claude 3 Opus | Chat GPT4 | Llama 3:

graph LR classDef hearing fill:#f9d4d4, font-weight:bold, font-size:14px classDef echolocation fill:#d4f9d4, font-weight:bold, font-size:14px classDef brain fill:#d4d4f9, font-weight:bold, font-size:14px classDef research fill:#f9f9d4, font-weight:bold, font-size:14px classDef methods fill:#f9d4f9, font-weight:bold, font-size:14px classDef results fill:#d4f9f9, font-weight:bold, font-size:14px A["Matt Schalles"] --> B["Amplio rango auditivo,
supera a los humanos. 1"] A --> C["Ecolocación: clics, ecos
para navegación. 2"] B --> D["Sensibles a frecuencias
altas de ecolocación. 3"] A --> E["Más área de superficie,
pliegues que los humanos. 4"] A --> F["Grabaciones invasivas de los años 60-70
mapearon la corteza auditiva. 5"] A --> G["EEG no invasivo de los años 80:
potenciales evocados auditivos más fuertes en la línea media. 6"] A --> H["Pocos estudios previos
cuando el conferenciante se unió. 7"] A --> I["Recintos oceánicos, sonidos bajo el agua,
EEG en la cabeza. 8"] A --> J["Restricción de cabeza con 'placa de mordida'
durante EEG. 9"] A --> K["Grabaciones fuera del agua sobre
esteras con 'teléfono de mandíbula'. 10"] A --> L["Electrodos de copa de oro,
ventosas de silicona. 11"] A --> M["Carcasa del amplificador a prueba de salpicaduras,
conexiones de montaje en panel. 12"] A --> N["Cables de electrodos largos de 20-30m
hasta el muelle. 13"] A --> O["Poca estandarización, exploración
de técnicas empíricamente. 14"] O --> P["Referencia similar a mastoides mejor
relación señal-ruido. 15"] O --> Q["Cientos a miles
de repeticiones de pruebas. 16"] O --> R["Tasas más rápidas redujeron
amplitud, preservaron AEPs. 17"] O --> S["La habituación disminuyó la magnitud
de AEP a lo largo de las pruebas. 18"] O --> T["Reversión de polaridad de AEP
coincide con estudios rusos. 19"] O --> U["Referencia promedio más limpia
que única/filtración. 20"] O --> V["Grabaciones sumergidas atenuadas
vs. en aire. 21"] V --> W["'Placa de mordida superficial'
orificio nasal/electrodos en aire. 22"] A --> X["Paradigma de rareza: atención,
tonos estándar/desviados/objetivo. 23"] X --> Y["Delfines responden a
objetivo, ignoran otros. 24"] X --> Z["AEPs más grandes para
desviados que estándares. 25"] Z --> AA["Preliminar: magnitud de AEP
varía con atención. 26"] A --> AB["AEPs de delfines más ruidosos,
técnicas mejoran calidad. 27"] AB --> AC["En aire limpio pero
no natural, sumergido viceversa. 28"] A --> AD["Registradores EEG portátiles
para comportamientos naturales. 29"] A --> AE["Esfuerzo de investigación colaborativa
entre organizaciones, entrenadores. 30"] class A,H,O research class B,C,D hearing class E brain class F,G,I,J,K,L,M,N,P,Q,R,S,T,U,V,W,AB,AC,AD methods class X,Y,Z,AA results class AE echolocation

Resumen:

1.- Los delfines tienen un rango auditivo muy amplio de hasta 150 kHz, superando con creces a los humanos, que utilizan para la ecolocación y navegación.

2.- Los delfines emiten clics fuertes y de banda ancha desde su frente y escuchan ecos a través de sus mandíbulas para construir una representación acústica de su entorno.

3.- La audición de los delfines es más sensible a las altas frecuencias utilizadas para la ecolocación. Su sistema auditivo está adaptado a su entorno submarino.

4.- Los cerebros de los delfines tienen más área de superficie y pliegues corticales que los cerebros humanos. La anatomía cerebral y las opciones de colocación de electrodos difieren entre especies.

5.- La investigación temprana sobre el procesamiento auditivo de los delfines en los años 60-70 involucró grabaciones intracraneales invasivas que identificaron respuestas auditivas y mapearon la corteza auditiva.

6.- El primer estudio detallado de EEG no invasivo en delfines publicado en los años 80 encontró los potenciales evocados auditivos (AEPs) más fuertes en los electrodos de la línea media.

7.- Cuando el conferenciante se unió al proyecto de EEG en delfines en 2018, solo había unos pocos estudios previos de grabaciones no invasivas e invasivas.

8.- Los delfines fueron probados en recintos oceánicos con redes. Se reprodujeron sonidos bajo el agua mientras los electrodos registraban EEG desde la superficie de la cabeza del delfín.

9.- Los delfines fueron posicionados en una "placa de mordida" para mantener sus cabezas quietas en relación con la fuente de sonido durante las grabaciones de EEG.

10.- También se realizaron grabaciones fuera del agua con delfines temporalmente varados sobre esteras. Los sonidos se reproducían a través de un "teléfono de mandíbula" para pruebas en el aire.

11.- El conferenciante utilizó electrodos de copa de oro alojados en ventosas de silicona para aislar los sitios de grabación del agua salada circundante.

12.- El amplificador de EEG de 16 canales estaba montado en una carcasa a prueba de salpicaduras con conexiones de electrodos de montaje en panel para protegerlo en el entorno oceánico.

13.- Se necesitaban cables de electrodos largos de 20-30 metros para conectar los delfines al equipo de grabación en el muelle.

14.- Había poca estandarización de métodos de grabación en estudios previos de EEG en delfines, por lo que el conferenciante exploró diferentes técnicas empíricamente.

15.- El conferenciante encontró que una referencia similar a mastoides detrás de la oreja proporcionaba la mejor relación señal-ruido para AEPs en comparación con otras ubicaciones.

16.- Se necesitaban más repeticiones de estímulos para obtener AEPs claros de delfines en comparación con estudios en humanos. Cientos a unos pocos miles de pruebas eran típicas.

17.- Tasas de presentación de estímulos más rápidas de 2-8 estímulos por segundo redujeron la amplitud pero preservaron el patrón de los AEPs de delfines.

18.- Se observó habituación, con la magnitud de AEP disminuyendo después de que los delfines escucharan los mismos estímulos en muchos bloques de pruebas.

19.- Los AEPs de delfines mostraron una reversión de polaridad entre los electrodos anteriores y posteriores, como se informó previamente en los primeros estudios rusos.

20.- Una referencia promedio en todos los 16 electrodos proporcionó una señal de AEP más limpia que una referencia de mastoides única o filtrado de paso bajo fuerte.

21.- Los AEPs de delfines grabados con el animal completamente sumergido fueron atenuados en comparación con las grabaciones en el aire, probablemente debido a efectos de derivación de agua salada.

22.- Una configuración de "placa de mordida superficial" con el orificio nasal y los electrodos de EEG en el aire pero la mandíbula inferior bajo el agua permitió grabaciones más claras.

23.- El conferenciante se propuso estudiar la atención auditiva en delfines utilizando un paradigma de rareza con estímulos de tonos estándar, desviados y objetivo.

24.- Los delfines fueron entrenados para responder cuando escuchaban un tono objetivo más fuerte e ignorar tonos de fondo más suaves de tono bajo y alto.

25.- Los AEPs de delfines tendían a ser mayores en magnitud para los tonos desviados en comparación con los tonos estándar en la tarea de rareza.

26.- Resultados preliminares de un delfín sugirieron que la magnitud de AEP era mayor al atender a desviados pero menor al ignorarlos.

27.- Los AEPs de delfines son más ruidosos y más desafiantes de grabar que el EEG humano, pero múltiples técnicas pueden ayudar a mejorar la calidad de la señal.

28.- Las grabaciones en el aire son más limpias pero no naturales. Las grabaciones completamente sumergidas son naturales pero propensas a derivaciones de agua salada. Se necesita un compromiso.

29.- Otros investigadores han comenzado a desarrollar registradores EEG portátiles para mamíferos acuáticos para permitir la grabación de actividad cerebral durante comportamientos naturales.

30.- Esta investigación de EEG en delfines fue un esfuerzo colaborativo que involucró organizaciones gubernamentales, militares, académicas y sin fines de lucro, así como entrenadores de animales.

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