对自由活动的清醒犬进行磁共振成像（MRI）是一种新兴方法，相较于使用物理或化学约束的成像方式具有多项优势。本方案介绍了一种经济高效的训练方法，最大限度减少在成本较高的MRI环境中进行的训练，从而扩大可用于犬类功能磁共振成像的研究对象群体。
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本文内容
摘要
摘要
我们介绍一种经济高效的犬类功能性磁共振成像（fMRI）训练方案，适用于高能量犬只，可用于获取功能性和结构性数据。该方法通过在多个不同环境中进行定位行为（stationing）的泛化训练，使犬只在清醒且无束缚状态下完成fMRI扫描，而无需在昂贵的MRI扫描环境中进行长时间训练，从而实现行为向真实MRI扫描环境的顺利迁移。此外，该方法将定位行为（如下巴托固定）的训练与对MRI环境的脱敏训练（如超过100分贝的扫描声音）相分离，后者通过专门的听觉暴露条件化训练会话完成。完整的训练与测试方案共耗时14小时，并实现了向新环境的即时迁移。我们还展示了来自视觉面孔处理和嗅觉辨别范式的犬类fMRI数据示例。
引言
对未束缚的清醒犬进行磁共振成像（MRI）是一种新兴方法，为研究犬脑的结构与功能提供了全新的途径。首次关于未束缚清醒犬磁共振成像数据采集的公开报道分别发表于2009年（结构成像）和2012年（功能成像）1,2。利用功能磁共振成像（fMRI）研究未束缚清醒犬脑功能具有多项优势。首先，数据采集方式与人类研究相似，因此结果在不同物种间的可推广性更强3。其次，无需使用麻醉，避免了任何不良的后续影响。第三，麻醉会改变脑活动状态，因此在无麻醉条件下能更准确地评估认知功能4。第四，尽管通过液体/食物剥夺和物理束缚可使研究人员对未麻醉动物（如啮齿类、鸟类和灵长类模型）进行研究，但这些动物的认知状态可能与其未被剥夺且自由活动的同类存在显著差异3。
目前，全球共有五个实验室正在对清醒状态下的狗进行扫描（美国亚特兰大；美国奥本；匈牙利布达佩斯；墨西哥克雷塔罗；奥地利维也纳），但尚无标准化的方法用于训练犬只主动接受磁共振成像（MRI）扫描5,6,7。所有训练方....
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方案
这些方法的伦理审批已由中国 Auburn 大学机构动物护理和使用委员会批准，所有方法均按照其指南和规定进行。对于听觉暴露，训练阶段的进展依据周数进行。在定位训练阶段，必须达到特定会话规定的性能标准（例如，下巴触靶持续至少十一秒），训导员方可将犬只推进到该训练阶段的下一节训练；否则，需重复该步骤。
1. 听觉暴露实验
注意：这些训练构成对磁共振成像（MRI）扫描仪噪声产生积极条件性情绪反应（CER）的被动暴露和主动经典反 conditioning；扫描仪噪声被确立为预示可获得玩具游戏或食物奖励的刺激。暴露训练每周进行一次，每次约持续10分钟。
- 被动暴露（PE）阶段是指让犬只在环境噪音为 40–70 分贝（dB）的条件下，被动接触磁共振成像（MRI）扫描仪发出的声音。将犬只运送至其熟悉的活动区域，使其在行走过程中通过便携式蓝牙音箱（参见材料表）以指定音量安静播放扫描仪声音。每周进行一次，共进行三次 PE 阶段，每次播放扫描声音 10 分钟（PE1 40–60 dB，PE2 65 dB，PE3 70 dB）。
- 主动暴露（AE）阶段采用标准的经典条件反射范式，于完成三次 PE 阶段后开始。将犬只运送至其熟悉的室内训练室，进行十次短延迟经典条件反射程序试验（参见图 2
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结果
每个阶段每次训练的平均重复次数见表1。完整的训练与测试方案共需14小时（平均13.55小时，范围为12-16小时），包含90个训练阶段（范围为87-93个阶段）。开放环境训练持续4.38小时（范围为3-5小时），模拟磁共振成像（MRI）训练持续5.4小时（范围为4.2-6.5小时），转移阶段共2.5小时，分为五次30分钟的训练。在转移阶段期间进行了第19级的维持训练，该时间已包含在上述总训练时间内。
.......| 训练阶段 | 标准 | 时长 | 训练重复次数（均值，标准误） |
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讨论
上述方案将固定位置（使用颏托）行为的训练与对磁共振成像（MRI）环境的脱敏过程分离开来。此外，该方案采用在多个不同地点进行固定位置行为泛化的程序，以促进该行为向真实MRI扫描环境的迁移；这种方法无需在昂贵的MRI扫描环境中进行大量训练即可实现。总体而言，训练与测试总共耗时14小时，并成功实现了向新环境的即时迁移。尽管目前尚难以在不同实验室之间进行有意义的方法学比较，但我们提出了一种针对高活力犬只的犬类功能磁共振成像（fMRI）训练方案，该方案具有成本效益高、实施便捷的优点。
关于本训练方案在其他训练者中的推广应用，尽管我们使用了专门培育并集中饲养的嗅探犬，但该方案也应适用于其他犬类群体。嗅探犬通常由美国野外竞技犬、狩猎测试犬和高地猎禽犬等犬种转化而来，这些犬天生精力旺盛，且具有较高的"驱动力"11。术语"驱动力"指犬只内在的工作动机，这一概念在描述最适合执行嗅探任务的犬只时被广泛使用，但其操作化定义和量化测量均存在困难；业内普遍偏好并选择那些大胆、兴奋、高能量的犬只，这类犬的基础唤醒水平（即兴奋性、焦虑.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
我们感谢犬类表现科学以及奥本大学心理学系和电气工程系 & 计算机工程。本研究由专业犬类训练师协会资助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 丙烯酸模拟射频线圈 | Menards | TU59018594 | 模拟射频（RF）线圈：8" 直径 × 4' 混凝土成型管。可制作四个模拟 RF 线圈；将成型管均切成四段，得到四个 8" 直径 × 1' 的模拟 RF 线圈。 |
| 敏捷性训练隧道 | J&J Dog Supplies | TT053 | 开放式敏捷性训练隧道 |
| 蓝牙音箱 | Sharkk | SP-SK896WTR-GRY | 便携式扫描音频播放设备：防水蓝牙音箱 Sharkk 2O IP67，适用于户外、泳池、海滩和淋浴环境的便携式无线音箱 |
| 纸板混凝土成型管 | Menards | TU10120014 | 固定式模拟 MRI 孔道：Sonotube 24" 直径 × 12' 标准壁厚防水混凝土成型管。可制作两个模拟孔道；将成型管对半切割，得到两个 24" 直径 × 6' 的孔道。 |
| Chuckit 球 | Chuckit! | 17030 | 玩具奖励：Chuckit! Ultra Ball |
| Decibel X | Skypaw | 分贝计手机应用程序 | |
| 体操垫 | 泡沫制下巴托架：将垫子沿长度方向对半切开，卷起后用热熔胶固定卷边。使用 X-ACTO 刀在中心位置切割出适合下巴的凹口，并在底部表面粘贴魔术贴。 | ||
| 折叠桌 | 3' × 6' 折叠桌 | ||
| 超细纤维汽车蜡涂抹垫 | Viking Car Care | 862400 | Viking Car Care 超细纤维涂抹垫 |
| Natural Balance 治疗香肠 | Natual Balance | 236020 | 食物奖励：例如，鸡肉配方犬用食品卷，3.5 磅装 |
| 胶合板 | 平台：将一段 2"×4"×6' 的木料固定在 3'×6' 的胶合板上。在胶合板表面用热熔胶粘贴体操垫以增加摩擦力。支撑架：将三个 4×4×4" 的木块以 45 度角斜切，并将其固定在三段 1"×4"×3' 的木料末端。共制作三个支撑架。 | ||
| 沙袋 | J&J Dog Supplies | AG155 | J&J 专业级沙袋 × 2 |
| 音响系统 | Pioneer Electrics | HTD645DV | 固定式扫描音频播放设备：Pioneer HTD645DV 5 碟 DVD 家庭影院系统，配备无线环绕扬声器。操作说明书。 |
| 毛巾 | 普通毛巾 |
参考文献
- Tóth, L., Gácsi, M., Miklósi, Á, Bogner, P., Repa, I. Awake dog brain magnetic resonance imaging. Journal of Veterinary Behavior. 4 (2), (2009).
- Berns, G. S., Brooks, A. M., Spivak, M. Functional MRI in awake unrestrained dogs. PLoS One. 7 (5), e38027(2012).
- Bunford, N., Andics, A....
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