Name: 训练犬为觉醒，无节制的功能磁共振成像 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-10-13T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 59 s
Description: 学习一种用于清醒无约束犬的功能磁共振成像新方法，通过经典条件反射训练帮助犬快速适应扫描环境。该方案成本低廉，适用于全球训练师，可扩展犬类功能性磁共振成像研究的受试群体。

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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 &amp;#38; 计算机工程。本研究由专业犬类训练师协会资助。

<ol><li>Tóth, L., Gácsi, M., Miklósi, Á, Bogner, P., Repa, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Awake+dog+brain+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Veterinary+Behavior%22%5BJournal%5D)">Awake dog brain magnetic resonance imaging.</a> Journal of Veterinary Behavior. 4 (2), (2009).</li>
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<li>Thompkins, A. M., Deshpande, G., Waggoner, P., Katz, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+Magnetic+Resonance+Imaging+of+the+Domestic+Dog%3A+Research%2C+Methodology%2C+and+Conceptual+Issues%5BTitle%5D)+AND+%22Comparative+Cognition+%26+Behavior+Reviews%22%5BJournal%5D)">Functional Magnetic Resonance Imaging of the Domestic Dog: Research, Methodology, and Conceptual Issues.</a> Comparative Cognition & Behavior Reviews. 11, 63-82 (2016).</li>
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<li>Thompkins, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Separate+brain+areas+for+processing+human+and+dog+faces+as+revealed+by+awake+fMRI+in+dogs+%28Canis+familiaris%29%5BTitle%5D)+AND+%22Learning+%26+Behavior%22%5BJournal%5D)">Separate brain areas for processing human and dog faces as revealed by awake fMRI in dogs (Canis familiaris).</a> Learning & Behavior. 46 (4), 561-573 (2018).</li>
<li>Lazarowski, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigation+of+the+Behavioral+Characteristics+of+Dogs+Purpose-Bred+and+Prepared+to+Perform+Vapor+Wake%C2%AE+Detection+of+Person-Borne+Explosives%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Veterinary+Science%22%5BJournal%5D)">Investigation of the Behavioral Characteristics of Dogs Purpose-Bred and Prepared to Perform Vapor Wake® Detection of Person-Borne Explosives.</a> Frontiers in Veterinary Science. 5 (50), (2018).</li>
<li>Lazarowski, L., Waggoner, P., Katz, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+future+of+detector+dog+research%5BTitle%5D)+AND+%22Comparative+Cognition+%26+Behavior+Reviews%22%5BJournal%5D)">The future of detector dog research.</a> Comparative Cognition & Behavior Reviews. 14, 77-80 (2019).</li>
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<li>Council, N. R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCouncil%2C+NR+%22Guide+for+the+Care+and+Use+of+Laboratory+Animals%22">Guide for the Care and Use of Laboratory Animals</a>. , 8th ed, The National Academies Press. (2011).</li>
<li>Andics, A., Gábor, A., Faragó, T., Szabó, D., Miklósi, Á <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+mechanisms+for+lexical+processing+in+dogs%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Neural mechanisms for lexical processing in dogs.</a> Science. 353 (6303), 1030-1032 (2016).</li>
<li>Berns, G. S., Brooks, A. M., Spivak, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scent+of+the+familiar%3A+An+fMRI+study+of+canine+brain+responses+to+familiar+and+unfamiliar+human+and+dog+odors%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+Processes%22%5BJournal%5D)">Scent of the familiar: An fMRI study of canine brain responses to familiar and unfamiliar human and dog odors.</a> Behavioural Processes. 110, 37-46 (2015).</li>
<li>Berns, G. S., Brooks, A., Spivak, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Replicability+and+Heterogeneity+of+Awake+Unrestrained+Canine+fMRI+Responses%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Replicability and Heterogeneity of Awake Unrestrained Canine fMRI Responses.</a> PLoS One. 8 (12), e81698(2013).</li>
<li>Cook, P., Prichard, A., Spivak, M., Berns, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Jealousy+in+dogs%3F+Evidence+from+brain+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Animal+Sentience%22%5BJournal%5D)">Jealousy in dogs? Evidence from brain imaging.</a> Animal Sentience. 117, 1-15 (2018).</li>
<li>Cook, P. F., Brooks, A., Spivak, M., Berns, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regional+brain+activations+in+awake+unrestrained+dogs%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Veterinary+Behavior-Clinical+Applications+and+Research%22%5BJournal%5D)">Regional brain activations in awake unrestrained dogs.</a> Journal of Veterinary Behavior-Clinical Applications and Research. 16, 104-112 (2016).</li>
<li>Cook, P. F., Prichard, A., Spivak, M., Berns, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Awake+canine+fMRI+predicts+dogs%27+preference+for+praise+vs+food%5BTitle%5D)+AND+%22Social+Cognitive+and+Affective+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Awake canine fMRI predicts dogs' preference for praise vs food.</a> Social Cognitive and Affective Neuroscience. 11 (12), 1853-1862 (2016).</li>
<li>Cook, P. F., Spivak, M., Berns, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurobehavioral+evidence+for+individual+differences+in+canine+cognitive+control%3A+an+awake+fMRI+study%5BTitle%5D)+AND+%22Animal+Cognition%22%5BJournal%5D)">Neurobehavioral evidence for individual differences in canine cognitive control: an awake fMRI study.</a> Animal Cognition. 19 (5), 867-878 (2016).</li>
<li>Cook, P. F., Spivak, M., Berns, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((One+pair+of+hands+is+not+like+another%3A+caudate+BOLD+response+in+dogs+depends+on+signal+source+and+canine+temperament%5BTitle%5D)+AND+%22PeerJ%22%5BJournal%5D)">One pair of hands is not like another: caudate BOLD response in dogs depends on signal source and canine temperament.</a> PeerJ. 2, e596(2014).</li>
<li>Dilks, D. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Awake+fMRI+reveals+a+specialized+region+in+dog+temporal+cortex+for+face+processing%5BTitle%5D)+AND+%22PeerJ%22%5BJournal%5D)">Awake fMRI reveals a specialized region in dog temporal cortex for face processing.</a> PeerJ. 3, e1115(2015).</li>
<li>Prichard, A., Chhibber, R., Athanassiades, K., Spivak, M., Berns, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+neural+learning+in+dogs%3A+A+multimodal+sensory+fMRI+study%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Fast neural learning in dogs: A multimodal sensory fMRI study.</a> Scientific Reports. 8 (1), 14614(2018).</li>
<li>Prichard, A., Cook, P. F., Spivak, M., Chhibber, R., Berns, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Awake+fMRI+Reveals+Brain+Regions+for+Novel+Word+Detection+in+Dogs%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Awake fMRI Reveals Brain Regions for Novel Word Detection in Dogs.</a> Frontiers in Neuroscience. 12, 737(2018).</li>
<li>Ramaihgari, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zinc+Nanoparticles+Enhance+Brain+Connectivity+in+the+Canine+Olfactory+Network%3A+Evidence+From+an+fMRI+Study+in+Unrestrained+Awake+Dogs%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Veterinary+Science%22%5BJournal%5D)">Zinc Nanoparticles Enhance Brain Connectivity in the Canine Olfactory Network: Evidence From an fMRI Study in Unrestrained Awake Dogs.</a> Frontiers in Veterinary Science. 5, 127(2018).</li>
<li>Robinson, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+Structural+Connectivity+of+the+Default+Mode+Network+in+Dogs+using+Diffusion+Tensor+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Characterization of Structural Connectivity of the Default Mode Network in Dogs using Diffusion Tensor Imaging.</a> Scientific Reports. 6, 36851(2016).</li>
<li>Berns, G. S., Brooks, A. M., Spivak, M., Levy, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+MRI+in+Awake+Dogs+Predicts+Suitability+for+Assistance+Work%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Functional MRI in Awake Dogs Predicts Suitability for Assistance Work.</a> Scientific Reports. 7, 43704(2017).</li>
<li>Berns, G. S., Spivak, M., Nemanic, S., Northrup, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+Findings+in+Dogs+Trained+for+Awake-MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Veterinary+Science%22%5BJournal%5D)">Clinical Findings in Dogs Trained for Awake-MRI.</a> Frontiers in Veterinary Science. 5, 209(2018).</li>
<li>Jia, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhancement+of+odor-induced+activity+in+the+canine+brain+using+zinc+nanoparticles%3A+A+functional+MRI+study+in+fully+unrestrained+conscious+dogs%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Senses%22%5BJournal%5D)">Enhancement of odor-induced activity in the canine brain using zinc nanoparticles: A functional MRI study in fully unrestrained conscious dogs.</a> Chemical Senses. 41 (1), 53-67 (2016).</li>
<li>Kyathanahally, S. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anterior-posterior+dissociation+of+the+default+mode+network+in+dogs%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Structure+and+Function%22%5BJournal%5D)">Anterior-posterior dissociation of the default mode network in dogs.</a> Brain Structure and Function. 220 (2), 1063-1076 (2015).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

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&#34;驱动力&#34;11。术语&#34;驱动力&#34;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...

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。所有训练方法的共同目标是训练犬只在较长时间内保持静止，这是获取高质量脑部扫描图像的必要条件。尽管这些方法均基于强化学习原理，但具体实施方式各不相同，而这种差异对研究结果的影响目前尚不清楚。因此，若某种建议的训练方法被接受并广泛采用，可能有助于减少数据中部分不必要的变异。本文重点介绍在MRI扫描仪中进行定点停留的训练方法。MRI扫描成本较高，我们所开发的该方法旨在具有成本效益，从而可推广至全球范围内无法常规使用MRI设备进行训练的驯犬人员。
该方法包括两个主要部分：训练和测试。训练分为两个阶段：第一阶段是在开放环境中训练犬只完成“触鼻”（即“定位”）动作，第二阶段是在模拟磁共振成像（MRI）设备中训练犬只定位。对MRI的脱敏训练贯穿于整个训练阶段，并在独立且专门设置的听觉暴露训练环节中进行。测试部分则包括在五个不同测试地点的便携式模拟MRI设备中完成定位任务。该测试阶段的目的是使定位行为得以泛化，从而促进向真实MRI环境的迁移。整体实验流程总结如下： 图1.
<img alt="训练与测试时间线示意图；听觉暴露及跨周转移的MRI阶段。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60192/60192fig1a.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="图1"> 
图1：实验方案时间线。 本方案时间线分为两个部分：训练与测试。训练部分进一步分为两个阶段：开放环境阶段和模拟MRI阶段。在训练期间还单独安排了听觉暴露环节。测试部分包括在五个不同转移地点（T1-T5）的便携式模拟MRI设备中进行定位训练。当犬只在五个不同的转移地点均达到定位行为泛化的标准后，即可进入真实MRI环境进行数据采集。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60192/60192fig1large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
根据训练阶段的不同，每只犬每周的训练和测试需要25至75分钟：包括一次10分钟的听觉暴露训练，以及两次或以上每次5至30分钟的定点停留训练。本方案可在25周内完成。在转移测试阶段，犬只在五个不同地点使用便携式模拟磁共振成像设备（磁体孔径、射频线圈、90分贝以上音频、耳部衬垫）执行多次持续5分钟的静止俯卧/停留及下巴放置动作。转移测试每周进行一次，每次持续30至60分钟，连续进行五周。在磁共振成像（MRI）测试阶段，犬只在真实MRI扫描仪中执行结构和功能数据采集，整个过程持续60分钟，在此期间多次完成最终的定点停留行为。
在整个训练和测试过程中，下颌支撑（chin rest）是关注的核心行为。下颌支撑是指犬只在接收到某种目标提示（例如“rest”）后，将其下颌接触至某一物体表面的行为。该目标提示可以是物理性的（例如手势、诱导）、言语性的（例如口令“rest”）或物体性的（例如直接提供下颌支撑装置本身）。熟练地完成下颌目标行为对于限制头部运动至关重要。在本方案中，下颌支撑行为通过条件作用建立，并在多种情境（不同支撑装置、多个地点）中得以维持和泛化，目标持续时间逐步延长（最长可达五分钟）。此外，训练者还需建立并维持犬只对“趴下”（down）和“保持”（stay）行为的稳定表现，以及对释放口令“Okay”、条件性强化信号兼行为标记音“click”和持续进行信号（KGS）“good”的良好刺激控制8。在整个方案过程中，多种刺激物和装置将在特定阶段和特定时间段内依次引入。这些材料易于获取且成本低廉。详细信息请见《材料表》。

<table><tbody><tr><td>丙烯酸模拟射频线圈</td><td>Menards</td><td>TU59018594</td><td>模拟射频（RF）线圈：8&quot; 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&quot; 直径 × 1' 的模拟 RF 线圈。</td></tr><tr><td>敏捷性训练隧道</td><td>J&amp;J Dog Supplies</td><td>TT053</td><td>开放式敏捷性训练隧道</td></tr><tr><td>蓝牙音箱</td><td>Sharkk</td><td>SP-SK896WTR-GRY</td><td>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</td></tr><tr><td>纸板混凝土成型管</td><td>Menards</td><td>TU10120014</td><td>固定式模拟 MRI 孔道：Sonotube 24&quot; 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&quot; 直径 × 6' 的孔道。</td></tr><tr><td>Chuckit 球</td><td>Chuckit!</td><td>17030</td><td>玩具奖励：Chuckit! Ultra Ball</td></tr><tr><td>Decibel X</td><td>Skypaw</td><td></td><td>分贝计手机应用程序</td></tr><tr><td>体操垫</td><td></td><td></td><td>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。</td></tr><tr><td>折叠桌</td><td></td><td></td><td>3' × 6' 折叠桌</td></tr><tr><td>超细纤维汽车蜡涂抹垫</td><td>Viking Car Care</td><td>862400</td><td>Viking Car Care 超细纤维涂抹垫</td></tr><tr><td>Natural Balance 治疗香肠</td><td>Natual Balance</td><td>236020</td><td>食物奖励：例如，鸡肉配方犬用食品卷，3.5 磅装</td></tr><tr><td>胶合板</td><td></td><td></td><td>平台：将一段 2&quot;×4&quot;×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&quot; 的木块以 45 度角斜切，并将其固定在三段 1&quot;×4&quot;×3' 的木料末端。共制作三个支撑架。</td></tr><tr><td>沙袋</td><td>J&amp;J Dog Supplies</td><td>AG155</td><td>J&amp;J 专业级沙袋 × 2</td></tr><tr><td>音响系统</td><td>Pioneer Electrics</td><td>HTD645DV</td><td>&lt;a href=&quot;https://www.pioneerelectronics.com/pio/pe/images/portal/cit_11221/93327312Operating%20Instructions%20S-HTD630.pdf&quot; target=&quot;_blank">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。&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>毛巾</td><td></td><td></td><td>普通毛巾</td></tr></tbody></table>

训练犬只进行清醒、无约束的功能性磁共振成像

Training Dogs for Awake, Unrestrained Functional Magnetic Resonance Imaging

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。

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。
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td>训练阶段</td>
			<td>标准</td>
			<td>时长</td>
			<td>训练重复次数（均值，标准误）</td>
		</tr>
...

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。

我们介绍了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，用于……

对未受束缚的狗进行磁共振成像是一种新方法，为研究犬类大脑的结构与功能提供了全新的途径。该方法人道、成本效益高，且行之有效，不仅适用于本研究中的犬只，还可作为其他动物饲养行为训练项目的框架。通过应用经典的反条件化策略，帮助犬只快速适应在扫描仪环境中保持稳定停留的行为。由于该方案成本较低，因此可推广至全球范围内无法定期使用磁共振成像仪的训练人员。对于主动听觉暴露训练，将犬只运送至其熟悉的室内训练室，并以指定音量播放扫描音频。十秒后，在扫描仪噪声仍可听见的情况下，与狗进行20秒的玩具互动。20秒互动结束后，从狗身边取回玩具并暂停噪声。随后，在无奖励的情况下与狗保持10秒的安静等待，然后开始下一次试验。每周进行一次训练，每次10个试验，持续12周，在整个训练期间逐步增加分贝音量。在狗保持站立、坐姿或俯卧姿势时，引导其用下巴触碰毛巾目标，点击标记后给予奖励，使狗能够主动探查毛巾。一旦狗能够稳定地主动探查毛巾，即对任何鼻子接触毛巾以及随后的下巴接触毛巾行为进行点击并奖励，直至每次毛巾接触持续时间达到至少两秒，每 session 可延长至最多五分钟。当犬只对目标进行下巴触碰持续至少26秒时，对其任何对泡沫制下巴托装置的探索行为进行点击标记并给予奖励。在多次强化犬只对该装置的探索行为后，发出“休息”指令，并对持续1至2秒的下巴接触行为进行点击并奖励，每次训练持续5至15分钟，直至达到连续40秒的接触时长。在模拟MRI定位训练环节中，引导犬只跳入或将其抱入模拟磁体孔道，并发出指令使其躺下，同时进行点击标记并给予奖励。让狗保持静止。在5到15分钟的训练时段内，引导犬只将下巴触碰置于高架孔洞中的泡沫下巴托，每次持续1至12秒时即点击并给予奖励，直至持续时间延长至60秒。在初期训练中，可对行为的大致接近动作进行强化；随着训练重复次数增加，训练者将有机会选择性地强化更精确对齐的动作表现。当犬只能够在模拟孔洞中完成至少60秒的下巴触靶后，发出躺下休息的指令，并为犬只佩戴耳部保护垫。将扫描音频音量设置在0至40分贝之间，调至几乎听不见的程度。在每次持续15至30分钟的训练过程中，当犬只保持下巴接触达1至12秒时，立即点击响片并给予奖励，逐步训练至持续时间至少达到107秒。当犬只能够在模拟磁体孔道和模拟射频线圈中，在佩戴耳部保护垫并播放80至110分贝扫描仪噪声的情况下，持续保持在下颌托架中俯卧停留达五分钟时，操作者应站立或坐在便携式模拟磁体孔道旁，旁边放置模拟射频线圈，并示意犬只进入新的孔道。发出俯卧和停留指令，为动物佩戴耳部保护垫，并将扫描音频设置为80至110分贝。然后在新位置停留1至30秒并点击确认。接下来测试达到标准所需时长，在5分钟时给予强化，或在犬只脱离位置时强化。当犬只在五个不同的转移位置均能将停留行为泛化并达到标准后，即可在真实的MRI环境中进行数据采集。此处展示了四只犬只在此训练方案中达到的最长持续时间，数据来自训练末期最后三次训练 session 以及不同训练地点的表现。在驻留训练结束时，犬只表现稳定，所有犬只转移到模拟训练地点后，其最长持续时间与原训练地点相当。其中三只犬只被转移至 MRI 扫描仪中，并多次实现了长达 206 秒的最大可能持续时间。有一只狗未能进入MRI扫描仪，其头部比其他狗更大，无法舒适地放入线圈中，这可能导致它不愿意参与扫描。在训练狗能够配合功能磁共振成像扫描后，我们可以获取多种感觉模态下的神经处理信息。例如，在狗脑的颞叶皮层中，相邻但不同的脑区在处理狗脸和人脸时会分别被激活。绿色区域表示与狗脸相比，对人脸反应更活跃的大脑区域；而红色区域表示与人脸相比，对狗脸反应更活跃的大脑区域。尽管嗅球、杏仁核周围区、前嗅皮层、内嗅皮层和梨状叶在清醒和麻醉状态的狗中均有活动，但涉及高级认知加工的脑区主要在清醒状态的狗中被激活。该方案基于以下理念：头部运动与稳定的下巴托行为不相容，而这种下巴托行为可在多种环境中得到泛化。尽管犬类功能磁共振成像（fMRI）尚处于起步阶段，但利用人类最好的朋友来研究大脑活动与行为之间的关系，其前景十分广阔。例如，我们的研究结果有助于深入理解如何更有效地筛选、训练和使用犬只执行有益于社会的任务，例如探测爆炸物等危险威胁。凭借可靠的扫描仪适应方法，扫描仪的应用局限仅取决于研究人员提出的问题和实验设计的创造性。

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训练犬为觉醒，无节制的功能磁共振成像

本文探讨了联合使用经颅磁刺激（TMS）与功能性磁共振成像（fMRI）以研究脑刺激对默认网络影响的方法学及相关注意事项。...

结合经颅磁刺激与功能性磁共振成像研究默认模式网络

来源：Blanc, J., et al. 大鼠胡须激活期间桶状皮层7 T功能磁共振波谱分析。J. Vis. Exp.

大鼠胡须刺激期间桶状皮层的功能性磁共振波谱分析

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啮齿类动物深部脑刺激联合同步功能性磁共振成像

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光遗传功能磁共振成像

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利用实时功能磁共振成像（fMRI）实验装置，可促进动物脑功能图谱的研究。通过在动物磁共振成像系统中采用最新的软件，我们建立了一个用于小型动物fMRI的实时监测平台。...

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本文介绍了一种用于清醒、头部固定的 rats...

清醒固定头部大鼠神经成像用头部植入装置

学习一种用于清醒无约束犬的功能磁共振成像新方法，通过经典条件反射训练帮助犬快速适应扫描环境。该方案成本低廉，适用于全球训练师，可扩展犬类功能性磁共振成像研究的受试群体。

训练犬只进行清醒、无约束的功能性磁共振成像

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