Conversión del sonido al tacto

Los titíes comunes son de vital importancia para la mejora de los implantes cocleares eléctricos y el desarrollo de nuevos tipos de implantes cocleares. Los monos tienen una cóclea más grande que la mayoría de los roedores, lo que hace que la comparación y la extrapolación de la resolución de frecuencia a los humanos sea mucho más directa. Los animales se comunican usando una variedad de sonidos y dependen de la comunicación vocal para su comportamiento social. Además, el sistema inmunitario de los primates no humanos está mucho más relacionado con el sistema inmunitario humano, lo que permite sacar conclusiones más adecuadas sobre la manipulación terapéutica génica en humanos. Crédito: Charis Drummer/Deutsches Primatenzentrum

Según las estimaciones de la Organización Mundial de la Salud (OMS), más del 5 % de la población mundial padece pérdida de audición y sordera, causadas principalmente por la pérdida de células ciliadas en el oído. Para el tratamiento futuro, los investigadores se están centrando en la optogenética, un método de ingeniería genética que esperan haga que las células nerviosas auditivas de los pacientes sean sensibles a la luz.

Los implantes cocleares ópticos desarrollados en el campus de Gtinga, que convierten las ondas de sonido en luz en lugar de electricidad, podrían proporcionar un espectro de sonido mucho más diferenciado y, por lo tanto, permitir una impresión auditiva mucho más cercana a la audición natural que con los implantes cocleares actuales. Sin embargo, antes de que puedan comenzar los ensayos clínicos en pacientes, son necesarias pruebas en animales, incluidos los monos.

Un equipo de investigadores dirigido por Marcus Jeschke en el German Primate CenterLeibniz Institute for Primate Research (DPZ) y en el Instituto de Neurociencia Auditiva dirigido por Tobias Moser en el University Medical Center ha adoptado un nuevo enfoque. Han desarrollado un programa de entrenamiento auditivo automatizado que los monos tití pueden realizar en su entorno familiar de forma voluntaria. El equipo logró que los primates no humanos completen una serie de pruebas en las que escuchan diferentes sonidos y luego los relacionan con los estímulos visuales apropiados previamente aprendidos haciendo clic en una pantalla táctil. Esto permite a los científicos rastrear qué sonidos pueden escuchar y discriminar los animales. Los propios monos deciden si participan en una prueba de audición, cuándo y durante cuánto tiempo. La investigación se publicó en Nature Communications.

Los titíes comunes se comunican mediante una variedad de sonidos, incluidos chirridos, silbidos y trinos. Su extenso repertorio de sonidos los convierte en un modelo animal importante para estudiar el sistema auditivo y tratar la pérdida auditiva. Después de las pruebas en roedores y antes de su aplicación en humanos, un esfuerzo de investigación tan complejo como el desarrollo de un implante coclear óptico también debe verificar la eficacia y seguridad en primates no humanos que son más similares a los humanos.

En este sentido, los investigadores de la DPZ están prestando especial atención al bienestar animal y, en consecuencia, a la mejora de los métodos experimentales. En el programa de entrenamiento desarrollado en la DPZ, cada mono tití puede realizar las pruebas de audición en su entorno familiar en el animalario en compañía de su compañero social. Para ello, se cuelga de la jaula un dispositivo creado en el Campus de Göttingen. Los animales se introducen gradualmente primero en el dispositivo en sí, luego en la interacción con el dispositivo y finalmente en las tareas. Al hacerlo, los investigadores aprovechan la curiosidad natural de los animales, que inspeccionan nuevos objetos con una actitud abierta. Los animales son entrenados para interactuar con una pantalla táctil por medio de refuerzo positivo, en el que el comportamiento correcto o la solución correcta de una tarea es recompensada con una oferta de una golosina.

«Pudimos entrenar comunes titíes para experimentos de comportamiento en los que asociaron un sonido específico de la especie y un sonido artificial a dos imágenes diferentes. Luego reemplazamos los estímulos acústicos por otros estímulos acústicos para probar si los animales pueden abstraerse de lo que han aprendido hasta ahora. Esto también tuvo éxito .» explica Jorge Cabrera Moreno, uno de los primeros autores. Antonino Calapai agrega que «en estudios anteriores, se había demostrado que los monos pueden resolver tareas visuales difíciles, pero fallan en el dominio auditivo incluso con tareas aparentemente simples. Por ejemplo, los babuinos logran ubicar comida basándose en señales visuales pero no auditivas». La capacidad de los titíes comunes para realizar tareas acústicas tan bien los convierte en animales modelo ideales para la investigación del sistema auditivo.

Conectado a la jaula, este dispositivo de entrenamiento permite el entrenamiento auditivo automático sin supervisión y las pruebas de los titíes comunes directamente en su propia jaula. El túnel de malla permite probar un animal a la vez. Crédito: Karin Tilch/Deutsches Primatenzentrum

Inicialmente, los animales aprenden que pueden recibir recompensas al tocar la pantalla, mientras los investigadores siguen monitoreándolos a través de una transmisión de video. Más tarde, el entrenamiento se ejecuta de forma totalmente automática. Cada animal se entrena de acuerdo con su velocidad de aprendizaje individual en muchas etapas finamente ajustadas. La programación asegura que a cada animal se le presenten tareas que es capaz de resolver. Solo si esto funciona de manera confiable, se introduce al animal a la siguiente tarea, más complicada. El nivel de aprendizaje respectivo de los animales se almacena, de modo que un animal siempre puede comenzar de nuevo en el nivel respectivo alcanzado después de los descansos. De esta forma, el entrenamiento también puede contribuir al bienestar mental de los animales a través de la ocupación cognitiva. Los animales siempre deciden por sí mismos si interactúan con el dispositivo, cuándo y por cuánto tiempo.

«Nuestros resultados mostraron que los titíes comunes siguieron participando en los experimentos de comportamiento psicoacústico con una alta participación incluso cuando el dispositivo era muy familiar». a ellos». Los animales podrían permanecer en su entorno familiar y en compañía de sus interlocutores sociales. «Con este método, una persona puede entrenar a varios animales en paralelo y los resultados son de tan alta calidad que podremos utilizar este método de entrenamiento y prueba para nuestra investigación sobre implantes cocleares ópticos en el futuro», concluye el líder del estudio, Marcus Jeschke. .

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Mejor audición con implantes cocleares ópticos Más información: A. Calapai et al, Entrenamiento auditivo flexible, psicofísica y enriquecimiento de titíes comunes con un sistema automatizado basado en pantalla táctil , Comunicaciones de la naturaleza (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-29185-9 Información de la revista: Nature Communications

Proporcionado por The German Primate Center Cita: Converting sound to touch (2022, marzo 28) obtenido el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-03-converting-sound-to-touch.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.