Waiting
登录处理中...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Træning hunde til vågen, uhæmmet funktionel magnetisk resonans imaging

Published: October 13, 2019 doi: 10.3791/60192
Automatic Translation
*1, *2, *1,3,4,5, *1,3,4,5
1Department of Psychology, Auburn University, 2Canine Performance Sciences Program, College of Veterinary Medicine, Auburn University, 3AU MRI Research Center, Department of Electrical & Computer Engineering, Auburn University, 4Alabama Advanced Imaging Consortium, 5Center for Neuroscience, Auburn University
* These authors contributed equally

Summary

Magnetisk resonans imaging (MRI) på uhæmmet vågen hunde er en ny metode med flere fordele i forhold til billeddannelse med fysisk eller kemisk tilbageholdenhed. Denne protokol introducerer en omkostningseffektiv træningsmetode, der minimerer træningen i MRI-miljøet, som kan være dyrt, og maksimerer den emne pulje, der er tilgængelig for canine functional MRI.

Abstract

Vi præsenterer en canine funktionel magnetisk resonans imaging (fMRI) uddannelse protokol, der kan gøres på en omkostningseffektivmåde, med høj-energi hunde, for erhvervelse af funktionelle og strukturelle data. Denne metode til træning hunde til vågen, uhæmmet fMRI beskæftiger en generalisering procedure for stationering i flere forskellige steder for at lette overførsel af stationering adfærd til den virkelige MRI scannings miljø; Det gør det uden behov for omfattende uddannelsestid i MRI-scannings miljøet, som kan være dyrt. Yderligere, denne metode opdeler uddannelsen af en stationering (dvs. hage hvile) opførsel fra desensibilisering til MRI miljø (dvs., 100 + decibel Scan audio), sidstnævnte opnået under dedikerede auditive eksponering conditioning sessioner. Den komplette Trænings-og testprotokol krævede 14 timer og resulterede i øjeblikkelig overførsel til nye lokaliteter. Vi præsenterer også eksempler på Canine fMRI data, der er erhvervet fra visuel ansigtsbehandling og olfaktoriske diskrimination paradigmer.

Introduction

Magnetisk resonans imaging (MRI) udført på uhæmmet vågen hunde er en ny metode, hvilket skaber en frisk måde at undersøge funktion og struktur i hunden hjernen. De første offentliggjorte regnskaber for hr. image erhvervelse fra uhæmmede vågne hunde blev offentliggjort i 2009 (strukturel) og 2012 (funktionel)1,2. Der er flere fordele ved funktionel magnetisk resonans imaging (fMRI) for at studere hjernens funktion i uhæmmet vågen hunde. For det første er dataindsamlingen den samme som for mennesker og derfor lettere at generaliserbare på tværs af arter3. For det andet er der ikke behov for anæstesi, fjerne eventuelle uønskede eftervirkninger. For det tredje, hjerneaktivitet er ændret ved anæstesi og dermed kognitiv funktion kan bedre vurderes uden anæstesi4. For det fjerde, mens væske/fødevaremangel og fysisk tilbageholdenhed giver forskerne mulighed for at sonde ikke-sederede dyr (f. eks. gnaver, aviær og primat modeller), kan disse dyr være i meget forskellige kognitive tilstande fra deres ikke-berøvet og uhæmmede modparter 3.

I øjeblikket er der fem laboratorier rundt om i verden, der scanner vågen hunde (Atlanta, USA; Auburn, USA; Budapest, Ungarn; Querétaro, Mexico; Wien, Østrig), og der er ingen standardiseret metode til træning af hunde til forsætligt at gennemgå en MRI-scanning5,6,7. Alle uddannelsesmetoder deler det fælles mål om at træne hunde til at forblive stadig i længere tid, hvilket er nødvendigt for kvalitet hjernescanninger. Mens alle metoder arbejde via principperne om forstærkning læring, hvordan præcis det er implementeret varierer, og vi kender endnu ikke virkningen af denne varians på resultaterne. Derfor, hvis en foreslået uddannelse metode er accepteret og kommer til at blive udbredt, det kan reducere en vis mængde af uønsket varians i dataene. I denne artikel fokuserer vi på Trænings metoden til stationering i MRI-scanneren. MR-scanning er dyrt, og den foreslåede metode, vi udviklede har til formål at være omkostningseffektiv og dermed generaliserbart til undervisere rundt om i verden uden regelmæssig adgang til en MRI-scanner til træning.

Metoden består af to hovedkomponenter: uddannelse og afprøvning. Uddannelsen består af to faser. Fase et er træning hunden til Chin Target (dvs. Station) i et åbent miljø og fase to er træning hunden til Station i en mock MRI. Desensibilisering til MRI sker i hele Trænings faserne, under separate, dedikerede auditive eksponerings sessioner. Test består af stationering i en bærbar mock MRI, i fem forskellige test steder. Nytten af denne testfase er at generalisere stationering adfærd, lette overførsel til den virkelige MRI miljø. Den samlede protokol er opsummeret i figur 1.

Figure 1
Figur 1: protokol tidslinje. Protokollen tidslinje er opdelt i to komponenter, uddannelse og afprøvning. Uddannelsen er yderligere opdelt i to faser, åbent miljø og mock MRI. Separate auditive eksponerings sessioner forekommer under træningen. Testning består af stationering i en bærbar mock MRI, i fem forskellige overførings steder (T1-T5). Når hunden har generaliseret stationering adfærd til kriterium i fem særskilte overførsel steder, hunden er klar til dataindsamling i den virkelige MRI miljø. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Afhængigt af fasen, træning og test tager 25 til 75 minutter om ugen, pr hund: 1 10-minutters auditiv eksponering session og to eller flere 5 til 30-minutters stationering sessioner. Denne protokol kan fuldføres om 25 uger. Under overførsel test, hunde udføre flere anfald af en 5-minutters ubevægelig ned/ophold og hage hvile i en bærbar mock MRI (boring, radiofrekvens spole, 90 + dB lyd, øre polstring) i fem forskellige steder. Overførselssessioner forekommer en gang om ugen i 30-60 minutter, over fem på hinanden følgende uger. Under Mr test, hunde udføre flere anfald af den endelige stationering adfærd under en 60-minutters session af strukturel og funktionel dataindsamling i en reel MRI scanner.

Gennem træning og testning, en hage hvile er den opførsel af fokus. En hage hvile er hunden rører hans hage til et objekts overflade efter nogle cue til målet (dvs. hvile hans hage) til denne overflade. At cue til Target kan være fysisk (f. eks gestus, lokke), verbal (f. eks, talte ord "hvile"), eller et objekt (f. eks adgang til hagen resten selv). Flydende præstation af hage målretning adfærd er afgørende for at begrænse hovedet bevægelse. I denne protokol, hage resten adfærd er konditioneret, vedligeholdt, og generaliseret at forekomme i flere sammenhænge (forskellige hvile apparater, i flere steder) med stigende mål varighed (op til fem minutter). Derudover træner betingelser og opretholder en stærk præstation af adfærd ned og ophold, samt god stimulus kontrol over frigivelsen cue "Okay," den konditionerede forstærker og adfærdsmæssige begivenhed markør "Klik", og det løbende signal (KGS) "god" 8. i løbet af protokollen indføres der flere stimuli og apparater på bestemte stadier og for bestemte intervaller. Disse materialer er nemt og billigt indkøbes. Du kan finde udførlige oplysninger i tabellen over materialer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Etisk godkendelse for disse metoder blev indhentet fra Auburn University institutionelle Animal Care og brug udvalg og alle metoder blev udført i overensstemmelse med deres retningslinjer og forskrifter. Ved auditiv eksponering er progression gennem sessionerne baseret på ugenummeret. For stationering sessioner, en specifik session-specificeret præstations kriterium (f. eks, mindst elleve-anden varighed af Chin målretning), skal være opfyldt, før træneren kan fremme hunden til næste session i denne uddannelse fase. Ellers gentages dette trin.

1. auditive eksponerings sessioner

Bemærk: disse sessioner udgør passiv eksponering og aktiv klassisk kontra konditionering af en positiv konditioneret følelsesmæssig respons (CER) til MRI-scanner støj; scanneren støj er etableret som en stimulus forudsige adgang til legetøj spil eller mad belønninger. Eksponerings sessioner forekommer en gang om ugen i ca. 10 minutter.

  1. Passive eksponerings sessioner (PE) er omgivende, 40-70 decibel (dB) eksponering for MRI-scanner lyde. Transport hunden til en velkendt øvelse område og lad hunden til at gå rundt, mens lydafspilning er roligt hørbar på sessionen-specificeret lydstyrke gennem en bærbar Bluetooth-Højttaler (Se tabel over materialer). Udfør tre PE-sessioner på 10 min. afspilning af scanner støj én gang om ugen i tre uger (PE1 40-60 dB, pe2 65 db, PE3 70 dB).
  2. Aktive eksponering (AE) sessioner udnytter en standard klassiske conditioning paradigme og udføres efter de tre PE sessioner. Transporter hunden til et velkendt indendørs træningslokale, og Kør gennem ti forsøg med den klassiske konditionerings procedure med kort forsinkelse (Se figur 2).
    1. Afspil Scan lyd på den sessions specificerede lydstyrke for 10 s.
    2. Efter 10 s er gået, engagere sig i 20 s af Toy-Play (eller kontinuerlig mad belønning) med hunden, mens scanneren støj er stadig hørbar.
    3. Efter 20 s af spil, hente legetøjet fra hunden og pause støjen. Vent med hunden (i stilhed, hund uden legetøj/mad) for 10 s.
    4. Efter denne forsinkelse, starte næste prøveversion. Gennemføre ti forsøg pr. session.
    5. Lydstyrken forøges trinvist i løbet af sessioner. Udfør en AE-session én gang om ugen i tolv uger (AE1 45 dB, ae2 50 db, AE3 55 dB, AE4 60 dB, AE5 65 dB, AE6 70 dB, ae7 75 dB, AE8 80 dB, AE9 85 DB , AE10 90 dB, ae11 100 dB, AE12 > 100 dB).

Figure 2
Figur 2: aktiv eksponering. Aktiv eksponering (AE) er en klassisk konditionerings procedure med kort forsinkelse. 10 s CS (dvs. Scan audio præsenteret af sig selv), 20 s CS + US (dvs., Ball og Scan audio præsenteret sammen), 10 s forsinkelse (ingen bold, ingen scanning lyd). Efter denne forsinkelse starter forsøget forfra. Der er ti forsøg pr. session, med trinvis forøgelse af antallet af sessioner. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Bemærk: Indsaml følgende lyd: MRI-skannings baseline, Shim, Localizer (Scout), MPRAGE, GRE Field, EPI, Multiband EPI, DTI, og løs DTI, ved hjælp af fx en smartphones lydoptagelsesapp gennem den åbne dør af en 3T MRI-pakke under fantom scanninger. Bestem lydstyrkeniveauet for lydafspilning under træningssessioner via en decibel meter telefon app.

2. stationering sessioner

Bemærk: disse sessioner er inddelt i to faser: åbent miljø og mock MRI. Efter hage-til-objekt målet er lært, varigheder øges på en percentil tidsplan på 10% stigninger. Da nye elementer og udstyr tilføjes i Trænings sammenhæng, er visse kriterier for opførsel (f. eks. varighed) midlertidigt afslappede:
1) i stationering sessioner træner træneren en næse-touch adfærd til et foldet håndklæde og derefter en hage hvile på et foldet håndklæde. At hage resten opførsel er generaliseret at forekomme i en skum hage hvile og gradvist bygget til en 5 minutters varighed.
2) samtidig, robust ned og ophold adfærd er bygget og vedligeholdt.
3) disse adfærd er derefter konditioneret til at forekomme i et lukket rum (dvs., tunnel) og ved en 3 ' elevation.
4) hunden akklimeres derefter til hoved kabinettet (mock Human ekstremitet RF Coil).
5) øre polstring introduceres, og Scan audio er (re) introduceret i forbindelse med stationering opførsel.
Hunden vil i sidste ende være i stand til at udføre en robust hage hvile med hoved og krop omsluttet af en 3 ' elevation, med øre polstring og scanne lyd spille på 90 + decibel (dB), i mindst 5 min anfald. På forstærkning-nogle hunde er i sagens natur mere motiveret af mad, mens andre er mere motiveret af leg eller ros9. I "Klik-så-Treat" (C/T), T betyder ikke nødvendigvis mad godbidder, snarere det refererer til belønnings proceduren, uanset hvad der kan være for den pågældende hund på det pågældende Stadium i sin uddannelse. Selv om mad belønninger egner sig til højere satser og stiller gentagelser af adfærd, uanset hunden foretrækker kan bruges i første omgang, selv om det er high-motion Play (f. eks bold, slæbebåd). Som hagen Target adfærd bliver mere modstandsdygtig mod distraktion og varighed, overgang til at bruge mad belønninger. Til sidst, legetøj leg kan oplagt nemlig længe-varighed eller lænket anfald i hage rest arbejdsindsats.

  1. Fase 1-åbent miljø
    1. Oplad clickeren. Byg en forening mellem "tic-TOC" af clicker og hundens primære belønning (f. eks. mad), mens du fanger opmærksomheden. Udføre hurtige gentagelser af C/T-hændelser for opmærksomhed (krops orientering mod og/eller øjenkontakt); Kast godbidder til at nulstille hundens position. Udfør denne session én gang.
      Bemærk: denne session tager normalt ikke mere end 3 min. Det kan være længere eller gentages, hvis træneren ikke ser tegn på, at clicker er ved at blive etableret som en konditioneret forstærker-orientering mod træneren og emission af belønning-søger adfærd ved at høre det klik er gode indikationer, at clicker er at blive et meningsfuldt signal til hunden.
    2. Fang hage mål til håndklæde. Med hunden stående, siddende, eller i en ned, C/T for at se på, derefter undersøge (dvs., sniffing) håndklædet. Når det sker pålideligt, C/T for enhver næse-til-håndklæde, og derefter hage-til-håndklæde kontakt. Byg håndklæde kontakt varighed til 2 s.
      1. Gentag denne session, indtil hunden vil hage mål for 2 s; hver session skal vare ca. 5 min.
        Bemærk: Hvis en hund kæmper med dette trin, kan træneren (a) gnide en godbid på håndklædet for at få adfærden startet via en fødevare lugt lokke og/eller (b) lære hunden en næse mål (næse-til-håndflade), derefter en hage mål (hage-til-håndflade), og derefter cue for en hage mål overhånd klædet
    3. Hage-til-håndklæde mål med kort varighed og tilsætning af cue. Med hunden stående, siddende, eller i en ned, C/T for 1-2 s af hage kontakt til håndklædet. Sig "hvile", mens hunden rører eller ved at røre ved håndklædet. Efter mange gentagelser af 1-2 s Bouts, C/T efter 3, derefter 4, derefter 5, derefter 7 s.
      1. Gentag denne session, indtil hunden vil hage mål for 7 s; hver session skal vare ca. 5 min.
        Bemærk: Varier bout længder af hver hage hvile, så den næste gentagelse ikke altid er længere end den tidligere gentagelse (dvs., 1 ", 1", 3 ", 1", 5 ", 2", 6 ", 4", 1 ", 2", 7 ", i stedet for, 1", 1 ", 1", 1 ", 2", 2 ", 3", 4 ", 5", 6 " , 7 ").
    4. Chin hvile på håndklæde i en ned og tilsætning af distraktion. Med hunden i en ned, cue "hvile" og C/T for 1-5 s af hage-til-håndklæde kontakt. Gradvist tilføje visuelle og akustiske distraktioner i form af træneren flytte hendes hænder og fødder (f. eks banke på jorden, vrikke fingre, shuffle fod, etc.). Byg hage-til-håndklæde kontakt varighed til 11 s. intervaller kan være 1 "-5", 6 "-7", 8 ", 9-10", 11 "+.
      1. Gentag denne session, indtil hunden vil hage mål for 11 s; hver session skal vare ca. 5 min.
    5. Chin hvile på håndklæde med afstand. Med hunden i en ned ved siden af en foldet håndklæde eller stak af foldede håndklæder, cue "hvile" og C/T for 1-3 s af hage-til-håndklæde kontakt. Cue opførsel fra gradvist længere væk (dvs. sidder på jorden, knæle, stående). Byg hage-til-håndklæde kontakt varighed til 16 s. intervaller kan være 1 "-3", 4 "-8", 9 "-11", 12 "-14" og derefter 16 "+.
      1. Gentag denne session, indtil hunden vil hage mål for mindst 16 s; hver session skal vare mellem 5 og 10 min.
    6. Chin hvile på håndklæde med stigende varighed og afstand. Med hunden i en ned ved siden af en foldet håndklæde eller stak af foldede håndklæder, cue "hvile" og C/T for 1-11 s af hage kontakt. Byg hage-til-håndklæde kontakt varighed til 26 s. intervaller kan være 1 "-11", 12 "-16", 17 "-19", 21 "-23", 26 "+.
      1. Gentag denne session, indtil hunden vil hage mål for mindst 26 s; hver session skal vare mellem 5 og 10 min.
    7. Introducere skum hage hvile. C/T for enhver undersøgelse (dvs. sniffing, nærhed, orientering mod) af skum hage hvile apparat. Efter flere forstærkede undersøgelser af apparatet, cue "hvile" og C/T for 1-10 s af hage kontakt. Build varighed til 40 s. intervaller kan hage hvile for 1 "-10", 11 "-21", 23 "-31", 40 "+.
      1. Gentag denne session, indtil hunden vil hage mål for mindst 40 s; hver session skal vare mellem 5 og 15 min.
        Bemærk: konstruere den valsede skum hage hvile apparat til at passe hver enkelt hunds næse; for en Labrador-størrelse hund, lave en skum hage hvile måle 6 "bred med en 4" bred af 2,5 "dybe hak skåret ud af midten. Dette materiale er sikkert at tage i MRI-miljøet.
    8. Hage hvile i skum hage hvile med stigende distraktion og varighed. Med hunden i en ned ved siden af skummet hage hvile, cue "hvile" og C/T for 1 "-23" af hage kontakt. Gradvist tilføje visuelle og akustiske distraktioner. Byg varighed til 73 s, med og uden distraktion. Intervaller kan være 1 "-23", 26 "-31", 34 "-45", 50 "-60" og 73 "+.
      1. Gentag denne session, indtil hunden vil hage mål for mindst 73 s; hver session skal vare mellem 5 og 15 min.
  2. Fase 2-mock MRI.
    Bemærk: for at samle den stationære mock MRI, kompilere en tunnel (proxy MRI boring, 70 cm diameter pap beton form rør skåret til en længde på seks fødder og forhøjet på en tre-fods højt folde bord), en krydsfiner platform, en akryl mock radiofrekvens (RF) receiver Coil , skum hage rest-apparatet og et højttalersystem (SeTabel over materialer). Stabiliserer den mock boring på bordet med to krydsfiner seler. Fastgør buffer puder fastgjort til det indvendige af mock RF Coil til at give polstring mod hundens ører og yderligere kranie stabilisering/placering feedback.
    1. Indføre boring og elevation med reduceret varighed. Gennemføre hele første session med mock bore på jorden. Cue hunden til at komme ind i tunnelen og ligge ned på platformen, C/T. cue hunden til "hvile" og C/T for enhver varighed af hage målretning til skum hage hvile inde i bore på jorden.
      1. Gennemføre efterfølgende sessioner med mock bore forhøjet 3 '. Inviter hunden til at hoppe eller løfte hunden i den forhøjede boring, C/T.
      2. Cue hunden til at ligge ned, C/T.
      3. Cue hunden til at "hvile" og C/T for 1-12 s af hage kontakt til skummet hage hvile i forhøjet boring.
      4. Gentag denne session, indtil hunden vil hage mål for mindst 16 s; hver session skal vare mellem 5 og 15.
    2. Forhøjet hage hvile med stigende varighed. Inviter hunden til at hoppe eller løfte hunden i den mock boring. Cue hunden til at ligge ned, C/T.
      1. Cue hunden til at "hvile" og C/T for 1-12 s af Chin målretning til skummet hage hvile i forhøjet boring.
      2. Build varighed til 60 SS. intervaller kan være 1 "-12", 16 "-23", 26 "-45", 60 "+.
      3. Gentag denne session, indtil hunden vil hage mål for mindst 60 s; hver session skal vare mellem 5 og 15 min.
    3. Introducere mock radiofrekvens (RF) spole uden elevation og reduceret varighed. Mens siddende på jorden ved siden af mock RF Coil og skum hage hvile, C/T hunden for enhver undersøgelse (dvs., sniffing, nærhed, orientering mod) af apparatet.
      1. Cue hunden til at "hvile" og bruge en næse touch eller mad lokke til at guide hundens hoved ind og gennem mock RF Coil på skummet hage hvile og C/T for 1-5 s af hage kontakt.
      2. Build varighed til 30 s. intervaller kan hage hvile for 1 "-5", 6 "-12", 16 "-26", 30 "+.
      3. Gentag denne session, indtil hunden vil hage mål gennem mock RF Coil for 30 s; hver session skal vare mellem 5 og 15 min.
    4. Forhøjet hage hvile i MOCK RF Coil. Med mock RF Coil og skum hage hvile inde i mock bore, invitere hunden til at hoppe eller løfte hunden i borehullet.
      1. Cue hunden til at ligge ned og "hvile", og C/T for 1-5 s af hage kontakt.
      2. Build varighed til 50 s. intervaller kan være 1 "-5", 6 "-12", 16 "-26", 28 "-37", 50 "+.
      3. Gentag denne session, indtil hunden vil hage mål til skummet hage hvile gennem mock RF Coil i forhøjet boring for 50 s; hver session skal vare mellem 5 og 15 min.
    5. Forhøjet hage hvile i MOCK RF Coil med stigende distraktion og varighed. Med mock RF Coil og skum hage hvile inde i mock bore, invitere hunden til at hoppe eller løfte hunden i borehullet.
      1. Cue hunden til at ligge ned og "hvile", og C/T for 1-12 s af hage kontakt.
      2. Gradvist tilføje visuelle og akustiske distraktioner. Byg varighed til 100 s (1 ' 40 ") med og uden distraktion.
      3. Intervaller kan være 1 "-12", 16 "-37", 41 "-60", 66 "-88" (1 ' 6 "-1 ' 28"), 100 "+ (1 ' 40" +).
      4. Gentag denne session, indtil hunden vil hage mål for 100 s; hver session skal vare mellem 5 og 15 min.
    6. Introducere ørepolstring, varighed oprindeligt reduceret. Løft eller invitere hunden til at hoppe ind i hullet, cue "ned", udstyre ham med øre polstring, og C/T for enhver varighed af tolererer øret polstring uden overdreven bevægelse.
      1. Cue "hvile" og C/T for 1-5 s af hage kontakt. Build varighed til 60 s. intervaller kan være 1 "-5", 6 "-26", 28 "45", 60 "+.
      2. Gentag denne session, indtil hunden vil hage mål i mock boring med øre polstring for 60 s; hver session skal vare mellem 5 og 15 min.
    7. Forhøjet hage hvile i MOCK RF Coil med øre polstring og stigende varighed og distraktion. Løft eller invitere hunden til at hoppe ind i bore, cue "ned" og "hvile", udstyre ham med øre polstring, og C/T for 1-12 s af hage kontakt.
      1. Gradvist tilføje visuelle og akustiske distraktioner. Build varighed til 107 s. intervaller kan være 1 "-12", 16 "-37", 41 "-60", 66 "-88", 107 "+.
      2. Gentag denne session, indtil hunden vil hage mål i mock boring med øre polstring for 107 s; hver session skal vare mellem 5 og 15 min.
    8. Indføre scanner støj. Løft eller Inviter hunden til at hoppe ind i hullet, cue "ned" og "hvile" og udstyre den med øre polstring.
      1. Afspil Scan lyd ved et knap hørbart volumen mellem 0-40 dB og C/T for 1-12 s af hage kontakt.
      2. Build varighed til 107 s. intervaller kan være 1 "-12", 16 "-37", 41 "-60", 66 "-88", 107 "+.
      3. Gentag denne session, indtil hunden vil hage mål i mock bore med øre polstring og op til 40 dB Scan lyd for 107 s; hver session skal vare mellem 15 og 30 min.
    9. Build varighed til 2 min 30 s med stigende afstand. Løft eller Inviter hunden til at hoppe ind i hullet, cue "ned" og "hvile" og udstyre ham med øre polstring.
      1. Afspil Scan lyd mellem 41 og 70 dB og C/T for 1-37 s af hage kontakt. Gradvist tilføje afstand, bevæger sig rundt i mock boring, ude af syne derefter tilbage i synet af hunden.
      2. Build varighed til 142 s. intervaller kan være 1 "-37", 41 "-88", 97 "-107", 117 "-129", 142 "+.
      3. Gentag denne session, indtil hunden vil hage mål i mock bore med øre polstring og 41-70 dB Scan lyd for 142 s, med og uden distraktion og afstand; hver session skal vare mellem 15 og 30 min.
    10. Byg varighed til 4 min. Løft eller Inviter hunden til at hoppe ind i hullet, cue "ned" og "hvile" og udstyre ham med øre polstring.
      1. Afspil Scan lyd mellem 60 og 90 dB og C/T for 1-107 s af hage kontakt.
      2. Build varighed til 240 s. intervaller kan være 1 "-107", 117 "-142", 156 "-189", 208 "-229", 240 "+.
      3. Gentag denne session, indtil hunden vil hage mål i mock bore med øre polstring og 60-90 dB Scan lyd for 240 s, med og uden distraktion og afstand; hver session skal vare mellem 15 og 30 min.
    11. Byg varighed til 5 min. Løft eller Inviter hunden til at hoppe ind i hullet, cue "ned" og "hvile" og udstyre den med øre polstring.
      1. Afspil Scan lyd mellem 80 og 110 dB og C/T for 1-120 s af hage kontakt.
      2. Build varighed til 300 s. intervaller kan være 1 "-120", 129 "-189", 208 "-229", 252 "-277", 300 "+.
      3. Gentag denne session, indtil hunden vil hage mål i mock bore med øre polstring og 80-110 dB Scan lyd for 300 s, med og uden distraktion og afstand; hver session skal vare mellem 15 og 30 min.

3. Overfør

Bemærk: 1) ved at nå det endelige kriterium for stationering adfærd i mock MRI træningssted (5 min ned-ophold og hage hvile i mock boring og mock RF Coil mens iført øre polstring, med scanner støj spiller på 80-110 dB), hunden gennemgår fem særskilte placering overførsel (generalisering) sessioner. Under disse Transfer sessioner hunden stationer til ovenstående kriterier i flere indendørs og udendørs steder, der er så unikke som muligt, med forskellige seværdigheder, lyde, og grader af social distraktion på tværs af indstillinger (f. eks, afsondret græs Mark, stille akademisk bygning entre, travl akademisk bygning lobby, overfyldt busstoppested, højt vandrensnings anlæg)8.

  1. For at samle den bærbare mock MRI, der anvendes til overførsel, kompilere en tunnel (forskrift agility tunnel, stabiliseret med sand poser), en krydsfiner platform, en akryl mock RF receiver Coil, skum hage hvile apparat, og en bærbar højttalersystem (Se tabel over Materialer). Fastgør buffer puder fastgjort til det indvendige af mock RF Coil til at give polstring mod hundens ører og yderligere kranie stabilisering/placering feedback.
  2. Stå eller sidde ved siden af den (bærbare) mock boring med mock RF Coil og hage hvile indeni. Gestus hunden til at indtaste bore, cue "ned" og "hvile", og udstyre det med øre polstring.
  3. Afspil Scan lyd ved 80-110 dB og C/T for 1-30 s af stationering på den nye placering.
  4. Dernæst sonde for kriteriets varighed (forstærke ved 5 min eller når hunden pauser).
  5. Adfærd gentagne anfald af 1-5 min Chin rest gentagelser for 30-60 min.
  6. Udfør en 30-60 minutters session på hvert sted. Når hunden har generaliseret stationering adfærd til kriterium i fem særskilte overførsel steder, hunden er klar til dataindsamling i den virkelige MRI miljø.

4. MRI

  1. En MRI dataindsamling session tager mellem 30 og 60-min. Begynd dataindsamlings sessionen med en Localizer, efterfulgt af erhvervelse af højopløsnings anatomiske billeder til at fungere som en recept reference ved hjælp af 3D-magnetisering-forberedt hurtig gradient ekko (MPRAGE) sekvens. Efter den anatomiske scanning, udføre de funktionelle magnetisk resonans imaging scanninger (f. eks, stimulus præsentation og hviletilstand). Denne MRI-protokol repræsenterer eksempler fra tidligere arbejde og er kun suggestiv (Se Jia et al.4 og Thompkins et al.10 for, hvordan man udfører protokollen).
    1. Giv hundene ca. 1 min. pauser med deres belønning uden for scanneren mellem scanninger.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Det gennemsnitlige antal gentagelser af hvert sessionsniveau er angivet i tabel 1. Den komplette Trænings-og testprotokol krævede 14 timer (M = 13,55 h, interval 12-16 h) og bestod af 90 sessioner (interval 87-93 sessioner). Åben miljø træning varede 4,38 h (interval 3-5 h), mock MRI træning varede 5,4 h (interval 4,2-6,5 h), og overførsel var 2,5 h opdelt i 5 30 min sessioner. Vedligeholdelses sessioner på niveau 19 blev udført under overførslen og afspejles i den komplette træningsperiode ovenfor.

Sessionsniveau Kriterier Varighed Samling af gentagelser (M, SE)
Åbent miljø 1. Oplad clickeren Byg en forening mellem "tic-TOC" af clicker og hundens primære belønning (f. eks. mad), mens du er opmærksom. 3 min 1,0
2. Fang hage mål til håndklæde Byg hage-til-håndklæde kontakt til 2 + sekunder. * 5 min 3,75,. 75
3. hage-til-håndklæde mål med kort varighed og tilsætning og en cue Hage kontakt i 7 + sekunder. * 5 min 8,25, 2,8
4. Chin hvile på håndklæde i en ned og tilsætning af distraktion Hage kontakt i 11 + sekunder, med og uden distraktion. 5-10 min 2,75,. 25
5. Chin hvile på håndklæde med afstand Hage kontakt i 16 + sekunder, cued fra progressivt længere væk (dvs. sidder på jorden, knælende, stående). 5-10 min 3,5,. 87
6. Chin hvile på håndklæde med stigende varighed og afstand Hage kontakt i 26 + sekunder. 5-10 min 5,5, 1,5
7. introducere skum hage hvile, varighed oprindeligt reduceret Hage kontakt til skum hage hvile i 40 + sekunder. 5-15 min 4,75,. 75
8. Chin hvile i skum hage hvile med stigende varighed og distraktion Hage kontakt i 73 + sekunder. 5-15 min 6, 1,2
Mock MRI 9. indføre boring og elevation med reduceret varighed Hage kontakt i bore på bordet i 16 + sekunder. ** 5-15 min 2,5,. 5
10. forhøjet hage hvile med stigende varighed Hage kontakt i bore på bordet i 60 + sekunder. 5-15 min 3,0
11. Indfør mock radiofrekvens (RF) spole uden elevation og reduceret varighed Hage kontakt i RF Coil på jorden i 30 + sekunder. 5-15 min 2,75,. 25
12. forhøjet hage hvile i mock RF Coil Hage kontakt til skum hage hvile gennem mock RF Coil i forhøjet boring i 50 + sekunder. 5-15 min 2,0
13. forhøjet hage hvile i mock RF Coil med stigende distraktion og varighed Hage kontakt i 100 + sekunder, med og uden distraktion. 5-15 min 2,5,. 29
14. indføre ørepolstring, varighed oprindeligt reduceret Hage kontakt i mock boring og RF Coil (mock MRI) med øre polstring i 60 + sekunder. 5-15 min 3,. 41
15. forhøjet hage hvile i mock RF Coil med øre polstring og stigende varighed og distraktion Hage kontakt i 107 sekunder, med og uden distraktioner. 5-15 min 2,5,. 29
16. indføre scanner støj Hage kontakt i mock MRI med øre polstring og op til 40 dB Scan lyd for 107 + sekunder. 10-30 min 2,5,. 5
17. Byg varighed til 2 minutter 30 sekunder med stigende afstand Hage kontakt i mock MRI med øre polstring og 41-70 dB Scan lyd for 142 + sekunder, med og uden distraktion og afstand. 10-30 min 2,5,. 5
18. Byg varighed til 4 minutter Hage kontakt i mock MRI med øre polstring og 60-90 dB Scan lyd for 240 + sekunder, med og uden distraktion og afstand. 10-30 min 2,75,. 75
19. Byg varighed til 5 minutter Hage kontakt i mock MRI med øre polstring og 80-110 dB Scan lyd for 300 + sekunder, med og uden distraktion og afstand. 10-30 min 10, 1,8
Overføre 20. fem særskilte placering overførsel (generalisering) sessioner Under disse overførselssessioner hunden stationer til ovenstående kriterier i flere indendørs og udendørs steder, der er så unikke som muligt, med forskellige seværdigheder, lyde, og grader af social distraktion på tværs af indstillinger. : 30 minutters 5,0
Alle Endelig opførsel (er) Hunden udfører en hage hvile med hoved og krop omsluttet af en 3 ' elevation, med øre polstring og scanne lyd spiller på 90 + dB, i mindst fem minutter. 12-16 h (M = 13.55, SE = 0.94) 87-93 sessioner (M = 90, SE = 1.5)

Tabel 1: sessions niveauer. * Se note i manuskriptet. * * Udfør første session med mock bore på jorden.

Stationering af uddannelse og afprøvning
Figur 3 viser den maksimale varighed af fire hunde, som er uddannet i protokollen for de sidste tre sessioner ved uddannelsens afslutning og de forskellige uddannelsessteder. Ydeevnen var stabil i slutningen af stationering uddannelse, F(2, 6) < 1, og over 5 min (M = 311 sekunder, SEM = 1,9). Alle hunde overføres til mock træningssteder med en maksimal varighed svarende til uddannelse, F(1, 3) < 1. Tre af hundene overført til MRI-scanneren og påviste gentagne anfald af den maksimalt mulige varighed (206 s). Den ene hund, der ikke overføres til MRI-scanneren havde et større hoved end de andre hunde og kunne ikke komfortabelt passe ind i spolen. Dette ubehag sandsynligvis førte til hunden ikke villigt deltager i scanninger.

Figure 3
Figur 3: den maksimale varighed af fire hunde, som er uddannet i protokollen for de sidste tre sessioner ved uddannelsens afslutning og de forskellige uddannelsessteder. Alle hunde overføres til mock-Trænings stederne og tre af hundene, som overføres til MRI-scanneren, hvilket viser den størst mulige varighed (206 s). Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Repræsentative fMRI stimulus-drevne scanninger
I disse scanninger, visuelle eller lugt stimuli blev præsenteret for hunden, mens hunden forbliver stadig. Visuelle stimuli blev projiceret på en skærm placeret i boring af scanneren. Hver scanning varede for 140 s og indeholdt 12 forskellige billeder (f. eks. menneske-og hunde ansigter). En stimulus blev præsenteret for 5 s efterfulgt af en variabel 3-11 s Inter-stimulus interval (Se figur 4 for visuel skildring og Thompkins et al. 2018 for yderligere detaljer)10.

Figure 4
Figur 4: visuelle stimuli. Det øverste panel viser et eksempel løb af hund ansigter. Den nederste panel viser et eksempel kørsel af menneskelige ansigter. Ansigt stimuli blev vist for 5 s, med 3-11 s Inter-stimulus intervaller. Der blev vist 12 ansigts stimuli pr. løb. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Attentional check
For at afgøre, om hunde deltog i de visuelle stimuli, uafhængige bedømmerne set videoer af hundens øjne inde i boring af MRI scanner synkroniseret op med stimulus præsentation. Baseret på, om hundens øjne var åbne og deres elever synlige, tildelte raterne en passende score for hver stimulus (figur 5). fMRI-data blev kun brugt, når der var en perfekt Inter-rater aftale.

Figure 5
Figur 5: Attentional check. For at sikre hver hund kiggede på hver stimulus præsenteret under scanningen, stimulus-synkroniseret video af hundens øje inde i scanneren blev analyseret af to bedømmerne post hoc; for hvert forsøg, hvis hundens øje var synligt åben, rater tildelt en score på "ja", og hvis hundens øje blev lukket, rater tildelt en score på "No." fMRI data blev kun brugt, når der var perfekt Inter-rater aftale. Dette tal er blevet modificeret fra Thompkins et al.10venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Hund og menneskelig ansigtsbehandling
Figur 6 viser tilstødende, men forskellige hjerneområder af temporale cortex i hunden hjernen er aktive til behandling af hund og menneskelige ansigter. Grønne regioner repræsenterer områder af hjernen mere aktive for menneskelige ansigter kontrast med hund ansigter (p < 0,05, FDR (falsk opdagelse sats korrigeret)). Røde regioner repræsenterer områder af hjernen mere aktive for hunde ansigter kontrast med menneskelige ansigter (p < 0,05, FDR).

Figure 6
Figur 6: resultater af menneskelige og hund ansigt kontraster. Regioner i grøn repræsenterer områder, der er betydeligt mere aktive under behandling af menneskelige ansigter i forhold til hund ansigter (dvs., menneskelige ansigt område, HFA). Regioner i rødt repræsenterer områder, der er betydeligt mere aktive under behandling af hunde ansigter i forhold til menneskelige ansigter (dvs. hund ansigt område, DFA). Dette tal er blevet modificeret fra Thompkins et al.10venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Lugt stimuli
Lugt stimuli blev leveret gennem et olfactometer (figur 7); høje (0,16 mm) og lave (0,016 mm) koncentrationer af odoranten ethyl-butyrat blev anvendt til at sonde parametrisk graduering af olfaktoriske-områder ved lugt koncentration. Hver scanning varede 200 s og indeholdt 5 blokke af 10 s odoranten stimulation, hver efterfulgt af en 30 s Inter-stimulus interval (Se figur 8 for visuel skildring og Jia et al. 2014 for yderligere detaljer)4.

Figure 7
Figur 7: olfactory Imaging System. Komponenter i hunden olfaktoriske Imaging system uden for MRI værelse viser odoranten applikator, lufttank, motion parameter optagelse palmtop, video Monitor, bærbar computer med VT-8 software, og indgangen port til MRI værelse. Dette tal er blevet modificeret fra Jia et al.4venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 8
Figur 8: levering af odorant. Odorant levering blev kontrolleret af VT-8 Warner timer software i en fMRI blok design. Den første række viser den odoranten levering sekvens med grønne pile indikerer stimulus debut og røde pile indikerer stimulus offset. Den anden række viser clearance af odoranten, med grønne pile indikerer udbrud af odoranten clearance og røde pile indikerer offset af lugtende clearance. Den tredje række viser fMRI-blok designet, som svarer til den første række, med henholdsvis "0" og "1" angiver odoranten "fra" og "til"-betingelser. Dette tal er blevet modificeret fra Jia et al.4venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Forskerne leverede høje (0,16 mM) og lave (0.016 mM) koncentrationer af en ethylbutyrat opløsning til seks uddannede detekterings tænder (Labradorer), mens de var vågne og bedøvet. Parametrisk stigninger i størrelsen af aktivering til lave og høje koncentrationer af odoranten i olfaktoriske regioner (olfaktoriske pære, bilateral Piriform lobes, cerebellum) var i overensstemmelse med Weber lov (tredobbelt opfattet stigning for en tifold stigning i koncentrationen). Hertil kommer, mens olfaktoriske pære, periamygdala, forreste olfaktoriske cortex, entorhinal cortex, og Piriform lapper var aktive i både vågen og bedøvet hunde, regioner, der implicerer højere-orden kognitiv behandling (overlegen, mediale og orbital dele af frontal cortex) blev primært aktiveret i vågne hunde (figur 9).

Figure 9
Figur 9: gruppe aktivering kort for bedøvet hunde. Der vises tre ortogonale visninger i hver subfigur. Colormap bruges til aktiverings intensitet, og vigtige områder angives med pile med etiketter (samlet FDR = 0,05, klynge tærskel = 15 voxels ved hjælp af alpha SIM, t-kontrast). A: anterior, P: posterior, S: Superior, I: ringere, L: venstre, R: højre. Subfigure (A) svarer til lav koncentration odoranten (0,016 mm), subfigure (B) svarer til høj koncentration odoranten (0,16 mm), subfigure (C) svarer til bedøvet hund olfaktoriske behandling, og subfigure (D ) svarer til vågen hund olfaktoriske behandling. Dette tal er blevet modificeret fra Jia et al.4venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Den ovenfor beskrevne protokol adskiller træningen af stationering (Chin rest) opførsel fra desensibilisering til MRI-miljøet. Endvidere, det udnytter en generalisering procedure for stationering i flere forskellige steder, at hjælpe i overførslen af stationering adfærd til den virkelige MRI scannings miljø; Det gør det uden behov for omfattende uddannelsestid i MRI-scannings miljøet, som kan være dyrt. Samlet set blev uddannelsen og afprøvningen afsluttet i 14 timer og resulterede i øjeblikkelig overførsel til nye lokaliteter. Selv om det er vanskeligt at sammenligne metoder på tværs af laboratorier på en meningsfuld måde på dette tidspunkt, præsenterer vi en canine fMRI Trænings protokol, der kan gennemføres på en omkostningseffektivmåde, med høj-energi hunde.

Med hensyn til generalisering af denne uddannelse protokol til andre trænere, mens vi brugte kenneled formål-opdrættet afsløring hunde, denne protokol bør lover godt for andre hunde populationer. Detekterings hunde er typisk repurposed amerikansk felt retssag, Hunt test, og Upland spil hunde med iboende høj energi og "High drive"11. Udtrykket "drive", der refererer til hundens iboende motivation til at arbejde, er både vanskeligt at operationalisere og måle, og udbredt i sin anvendelse til at karakterisere hunde, der er mest egnet til afsløring arbejde; industrien favoriserer og vælger for dristige, excitable, høj-energi hunde, med højere baseline niveauer af ophidselse (dvs. spænding, angst) end andre typer af arbejdende hunde og kæledyr12. Hvis sådanne hunde kan trænes til station, andre populationer bør være en succes også. Yderligere, hunde var i stand til Station i en række forskellige steder, herunder den virkelige MRI scanner. Hvad angår PET hunde, hvorvidt den oplæring protokol kan en heldig er en empirisk spørgsmål. Især med behørig instruktion, kan alle de træningstrin implementeres i hjemmet miljø med den bærbare mock bore.

Clicker uddannelse, successive tilnærmelse, og klassisk-Counter conditioning er metoder, der anvendes til at tilstand adfærd i en bred vifte af arter, fra laboratorie mus til vilde dyr i fangenskab8. Metoderne er tilgivende med hensyn til små fejl i hele træningsprocessen (f. eks. mærkning og styrkelse af den forkerte opførsel, manglende interesse for belønningen)13. De samme dimensioner, der gør metoderne mere tilgivende for nybegyndere lærere også gøre dem mere universelle for dyret lærende; ved at øge succesraten for flere hunde i emnet pulje og flere typer af hunde (f. eks særlige population afsløring hunde), kan man begynde at bekæmpe en iboende udvælgelse bias på grund af emnet og potentielt reducere data udmattelse. Denne skævhed pløjer eksperimentelle prøver og stammer fra en manglende evne til metoden til at tilpasse sig individuelle variabilitet i temperament og tracerbarhed for en apparat-orienteret opgave, der kræver en høj grad af tålmodighed og impulskontrol, som det er nødvendigt for stationering for MRI. Ved at reducere udmattelse, denne metode giver støtte til to ud af de tre r's (udskiftning, reduktion, og raffinement) for bedste praksis i eksperimentel design med dyr14. Færre emner er nødvendige, når færre af de indkøbte pulje forventes at attrite ud af uddannelse, og færre scannings sessioner er nødvendige med mindre af de data, der skal censureres på grund af høj amplitude eller hyppige bevægelse artifacting, en potentielt bemærkelsesværdigt reduktion. Uddannelsen minimerer smerter og angst af dyret lærende i at erhverve denne opgave, en potentielt bemærkelsesværdig raffinement.

Undervisningsmaterialet indkøbes nemt og billigt. Den klassiske Counter conditioning og generalisering elementer af denne metode reducere stress og nyhed i scanneren miljø, uden behov for flere dyre træningstimer i en lejet scanner miljø. Uden træning i MRI-miljøet er træneren ikke i stand til at replikere det statiske magnetfelt i scanner boringen eller de usædvanligt høje/lavfrekvente Lydemissioner fra scannings sekvenserne. denne begrænsning er potentielt adresseret, fordi disse dimensioner i teorien er slået sammen i en "variabilitet"-komponent fra at udføre adfærden i forskellige indstillinger under træningen.

En anden begrænsning er, at denne protokol ikke er optimeret til hastighed. Stationering opførsel kan konditioneres i tretten timers træning, som over seks måneder svarer til ca. 80 5 til femten minutters træning sessioner. Den metodiske tilgang er "langsom og korrekt," i stedet for "hurtig og ordne det senere". En mentalitet af "hurtig og ordne det senere" fører til potentielle sensibilisering af scannings miljøet, og efterfølgende udmattelse af data eller hele emner. I en undersøgelse af leksikalsk behandling hos hunde, forskerne var i stand til at indsamle data med en succesrate på 80% på en given hunds første forsøg. Hvis en hund havde brug for et andet forsøg, faldt succesen til 16%, og kun 4%, hvis hunden havde brug for et tredje forsøg, hvilket tyder på, at disse hunde blev negativt sensibiliseret til scannings miljøet med gentagen eksponering15. Protokollen beskrevet ovenfor vil sandsynligvis ikke arbejde på alle hunde, og metodologiske alternativer omfatter ved hjælp af en næse-til-mål stick adfærd i stedet for en hage hvile adfærd, gennemføre længere træning sessioner, og øge hyppigheden af uddannelsen Sessioner. Man kunne pre-Screen for mere egnede emner (f. eks, tracerbarhed, temperament, hoved størrelse), selv om trade-off med udvælgelse bias fortsætter, og yderligere, de mere vanskelige at træne hunde kan være model patologier af interesse: uorganiseret angst, aggression, særlige population arbejdende hunde (f. eks, dem, der er udvalgt til high-drive/energi). For bedre at sammenligne metoder til tilvæning og uddannelse til stationering i MRI, ville vi brug for flere hunde og flere trænere. En styrke af det arbejde, der udføres på Auburn University er forskeren adgang til "Auburn hund" befolkning gennem canine performance Sciences (CPS). De detekterings hunde, der anvendes i disse undersøgelser, har lignende genetik og næsten identiske opdræts-og Trænings historier.

Uafhængig af træningsmetode, kan visse teknologiske forbedringer øge troskab af canine MRI data, herunder forbedret radiofrekvens spole design for at lette billeddannelse af canine kranial anatomi, samt forbedret hardware og sekvenser til stille scanneren under dataindsamling7. Vågen, uhæmmet fMRI har givet kognitiv indsigt i canine psyke med hensyn til multimodal læring, udøvende funktion, stimulus behandling, og belønning behandling6,16,17,18 ,19,20,21,22,23,24,25,26,27 ,30,31. Komparative og translationelle forskere kan undersøge flere sensoriske modaliteter med denne billeddannelses teknik. Teknikken kan bruges til at sonde informationsbehandling i særlige arbejdende populationer (f. eks. signalbehandling i service hunde og parametrisk lugt behandling i detekterings hunde)4,28. Disse teknikker har translationel nytte, når det kommer til at bestemme operationelle potentiale og egnethed til en fungerende rolle; som en konvergerende teknik sammen med genetiske og adfærdsmæssige analyser, oplysninger indhentet fra MR stimulus-præsentation paradigmer kan informere udvælgelse af egnede arbejder hund fænotyper til avlsformål.

Mange uddannelsesstrategier kommer fra havpattedyr og dyre uddannelser i zoologiske haver, tilpasset fra skinner, til tilnærmelsesvis opdræts procedurer via forstærknings baseret berigelse og uddannelse8. Rutinemæssige veterinære procedurer (vægt optagelse, søm klipning, blod trækker), eller noget ubehageligt eller angst-provokerende, kan lettes med forstærkning ved successive tilnærmelse efter en dedikeret træningsplan, modelleret efter den ene foreslået her for canine fMRI. Vågen, uhæmmet MRI er endda blevet diskuteret som havende klinisk anvendelighed i sin egen ret for epileptiske hunde29.

Sammenfattende er canine fMRI i sine spirende stadier. Vi har præsenteret et humant træningsprogram, der kan gennemføres med succes på en omkostningseffektivmåde. Fremtiden er lovende for den fortsatte brug af "menneskets bedste ven" i forståelse, hjerne-adfærd relationer som feltet af kognitiv neurovidenskab fortsætter med at udvikle sig.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har intet at afsløre.

Acknowledgments

Vi er taknemmelige for canine performance Sciences og Auburn University afdelinger af psykologi og elektrisk & edb-teknik. Dette arbejde blev støttet af foreningen af professionelle hundetrænere.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Acrylic Mock Radiofrequency Coil Menards TU59018594 Mock Radiofrequency (RF) Coil: 8" diameter x 4' Concrete Form Tube. Makes four mock RF coils; cut form tube in four even lengths for four 8" diameter x 1' mock RF coils.
Agility Tunnel J&J Dog Supplies TT053 Open Agility Training Tunnel
Bluetooth Speaker Sharkk SP-SK896WTR-GRY Portable Scan Audio Playback: Waterproof Bluetooth Speaker Sharkk 2O IP67 Bluetooth Speaker Outdoor Pool Beach and Shower Portable Wireless Speaker
Cardboard Concrete Form Tube Menards TU10120014 Stationary Mock MRI Bore: Sonotube 24" diameter x 12' Standard Wall Water-Resistant Concrete Form. Makes two mock bores; cut form tube in half for two 24" diameter x 6' bores.
Chuckit Ball Chuckit! 17030 Toy Reward: Chuckit! Ultra Ball
Decibel X Skypaw Decibel meter phone app
Exercise Mat Foam chin rest: cut mat in half lengthwise. Roll up, and secure roll with hot glue. Cut chin-size notch in center with X-ACTO knife. Hot-glue velcro to bottom surface.
Folding Table 3' x 6' folding table
Microfiber Car Wax Applicator Pad Viking Car Care 862400 Viking Car Care Microfiber Applicator Pads
Natural Balance Treat Log Natual Balance 236020 Food Reward: E.g., Chicken Formula Dog Food Roll, 3.5-lb roll
Plywood Platform: 2"x4"x6' length of wood affixed to 3'x6' plywood board. Hot glue exercise mat on plywood board for traction. Braces: 3 4x4x4" cubes cut at 45-degree angle affixed to ends of 1"x4"x3' lengths of wood. Makes 3 braces.
Sand Bags J&J Dog Supplies AG155 J&J Professional Quality Sandbags x 2
Speaker System Pioneer Electrics HTD645DV Stationary Scan Audio Playback: Pioneer HTD645DV 5 Disk DVD Home Theater System with Wireless Surround Speakers. Operating Instructions.
Towel standard towel

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Tóth, L., Gácsi, M., Miklósi, Á, Bogner, P., Repa, I. Awake dog brain magnetic resonance imaging. Journal of Veterinary Behavior. 4 (2), (2009).
  2. Berns, G. S., Brooks, A. M., Spivak, M. Functional MRI in awake unrestrained dogs. PLoS One. 7 (5), e38027 (2012).
  3. Bunford, N., Andics, A., Kis, A., Miklosi, A., Gacsi, M. Canis familiaris As a Model for Non-Invasive Comparative Neuroscience. Trends in Neurosciences. 40 (7), 438-452 (2017).
  4. Jia, H., et al. Functional MRI of the Olfactory System in Conscious Dogs. Plos One. 9 (1), e86362 (2014).
  5. Thompkins, A. M., Deshpande, G., Waggoner, P., Katz, J. S. Functional Magnetic Resonance Imaging of the Domestic Dog: Research, Methodology, and Conceptual Issues. Comparative Cognition & Behavior Reviews. 11, 63-82 (2016).
  6. Berns, G. S., Cook, P. F. Why Did the Dog Walk Into the MRI? Current Directions in Psychological Science. 25 (5), 363-369 (2016).
  7. Huber, L., Lamm, C. Understanding dog cognition by functional magnetic resonance imaging. Learning & Behavior. 45 (2), 101-102 (2017).
  8. Ramirez, K. Animal training: successful animal management through positive reinforcement. , Shedd Aquarium Chicago. (1999).
  9. Gerencser, L., Bunford, N., Moesta, A., Miklosi, A. Development and validation of the Canine Reward Responsiveness Scale -Examining individual differences in reward responsiveness of the domestic dog. Scientific Reports. 8 (1), 4421 (2018).
  10. Thompkins, A. M., et al. Separate brain areas for processing human and dog faces as revealed by awake fMRI in dogs (Canis familiaris). Learning & Behavior. 46 (4), 561-573 (2018).
  11. Lazarowski, L., et al. Investigation of the Behavioral Characteristics of Dogs Purpose-Bred and Prepared to Perform Vapor Wake® Detection of Person-Borne Explosives. Frontiers in Veterinary Science. 5 (50), (2018).
  12. Lazarowski, L., Waggoner, P., Katz, J. S. The future of detector dog research. Comparative Cognition & Behavior Reviews. 14, 77-80 (2019).
  13. Leidinger, C., Herrmann, F., Thone-Reineke, C., Baumgart, N., Baumgart, J. Introducing Clicker Training as a Cognitive Enrichment for Laboratory Mice. Journal of Visualized Experiments. (121), e55415 (2017).
  14. Council, N. R. Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. , 8th ed, The National Academies Press. (2011).
  15. Andics, A., Gábor, A., Faragó, T., Szabó, D., Miklósi, Á Neural mechanisms for lexical processing in dogs. Science. 353 (6303), 1030-1032 (2016).
  16. Berns, G. S., Brooks, A. M., Spivak, M. Scent of the familiar: An fMRI study of canine brain responses to familiar and unfamiliar human and dog odors. Behavioural Processes. 110, 37-46 (2015).
  17. Berns, G. S., Brooks, A., Spivak, M. Replicability and Heterogeneity of Awake Unrestrained Canine fMRI Responses. PLoS One. 8 (12), e81698 (2013).
  18. Cook, P., Prichard, A., Spivak, M., Berns, G. Jealousy in dogs? Evidence from brain imaging. Animal Sentience. 117, 1-15 (2018).
  19. Cook, P. F., Brooks, A., Spivak, M., Berns, G. S. Regional brain activations in awake unrestrained dogs. Journal of Veterinary Behavior-Clinical Applications and Research. 16, 104-112 (2016).
  20. Cook, P. F., Prichard, A., Spivak, M., Berns, G. S. Awake canine fMRI predicts dogs' preference for praise vs food. Social Cognitive and Affective Neuroscience. 11 (12), 1853-1862 (2016).
  21. Cook, P. F., Spivak, M., Berns, G. Neurobehavioral evidence for individual differences in canine cognitive control: an awake fMRI study. Animal Cognition. 19 (5), 867-878 (2016).
  22. Cook, P. F., Spivak, M., Berns, G. S. One pair of hands is not like another: caudate BOLD response in dogs depends on signal source and canine temperament. PeerJ. 2, e596 (2014).
  23. Dilks, D. D., et al. Awake fMRI reveals a specialized region in dog temporal cortex for face processing. PeerJ. 3, e1115 (2015).
  24. Prichard, A., Chhibber, R., Athanassiades, K., Spivak, M., Berns, G. S. Fast neural learning in dogs: A multimodal sensory fMRI study. Scientific Reports. 8 (1), 14614 (2018).
  25. Prichard, A., Cook, P. F., Spivak, M., Chhibber, R., Berns, G. S. Awake fMRI Reveals Brain Regions for Novel Word Detection in Dogs. Frontiers in Neuroscience. 12, 737 (2018).
  26. Ramaihgari, B., et al. Zinc Nanoparticles Enhance Brain Connectivity in the Canine Olfactory Network: Evidence From an fMRI Study in Unrestrained Awake Dogs. Frontiers in Veterinary Science. 5, 127 (2018).
  27. Robinson, J. L., et al. Characterization of Structural Connectivity of the Default Mode Network in Dogs using Diffusion Tensor Imaging. Scientific Reports. 6, 36851 (2016).
  28. Berns, G. S., Brooks, A. M., Spivak, M., Levy, K. Functional MRI in Awake Dogs Predicts Suitability for Assistance Work. Scientific Reports. 7, 43704 (2017).
  29. Berns, G. S., Spivak, M., Nemanic, S., Northrup, N. Clinical Findings in Dogs Trained for Awake-MRI. Frontiers in Veterinary Science. 5, 209 (2018).
  30. Jia, H., et al. Enhancement of odor-induced activity in the canine brain using zinc nanoparticles: A functional MRI study in fully unrestrained conscious dogs. Chemical Senses. 41 (1), 53-67 (2016).
  31. Kyathanahally, S. P., et al. Anterior-posterior dissociation of the default mode network in dogs. Brain Structure and Function. 220 (2), 1063-1076 (2015).

Tags

Opførsel MRI fMRI hunde detekterings hund træning generalisering desensibilisering olfaction ansigtsbehandling successive tilnærmelser clicker-træning
Træning hunde til vågen, uhæmmet funktionel magnetisk resonans imaging
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Strassberg, L. R., Waggoner, L. P.,… More

Strassberg, L. R., Waggoner, L. P., Deshpande, G., Katz, J. S. Training Dogs for Awake, Unrestrained Functional Magnetic Resonance Imaging. J. Vis. Exp. (152), e60192, doi:10.3791/60192 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter