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Methodenartikel

Trainingshunde für Wache, hemmungslose funktionelle Magnetresonanztomographie

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DOI:

10.3791/60192

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13. Oktober 2019

 ,  ,  , 
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

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Magnetresonanztomographie (MRT) bei hemmungslosen wachwachen Hunden ist eine neue Methode mit mehreren Vorteilen gegenüber der Bildgebung mit physikalischer oder chemischer Zurückhaltung. Dieses Protokoll führt eine kostengünstige Trainingsmethode ein, die die Schulung in der MRT-Umgebung minimiert, was teuer sein kann, und den für die funktionelle MRT von Rohren verfügbaren Themenpool maximiert.

Zusammenfassung

Wir präsentieren ein hundefunktionelles Magnetresonanztomographie (fMRI) Trainingsprotokoll, das kostengünstig mit hochenergetischen Hunden zur Erfassung von Funktions- und Strukturdaten durchgeführt werden kann. Diese Methode der Ausbildung von Hunden für wache, hemmungslose fMRI verwendet eine Verallgemeinerung Verfahren der Stationierung an mehreren unterschiedlichen Standorten, um die Übertragung des Stationsverhaltens auf die reale MRT-Scanumgebung zu erleichtern; Dies geschieht ohne umfangreiche Schulungszeit in der MRT-Scanumgebung, die teuer sein kann. Darüber hinaus teilt diese Methode das Training eines stationären (d. h. Kinnruhe)-Verhaltens von der Desensibilisierung auf die MRT-Umgebung (d. h. 100+ Dezibel-Scan-Audio), die während spezieller Auditory Exposure-Konditionierungssitzungen durchgeführt wird. Das komplette Trainings- und Testprotokoll benötigte 14 Stunden und führte zu einer sofortigen Verlagerung an neue Standorte. Wir präsentieren auch Beispiele für Canine fMRI-Daten, die aus visuellen Gesichtsverarbeitung und olfaktorischen Diskriminierungparadigmen gewonnen wurden.

Einleitung

Magnetresonanztomographie (MRT) an hemmungslosen wachen Hunden durchgeführt ist eine neue Methode, die eine neue Möglichkeit, Funktion und Struktur im Hundehirn zu untersuchen. Die ersten veröffentlichten Berichte über MR-Bildaufnahme von hemmungslosen wachen Hunden wurden 2009 (strukturell) und 2012 (funktional)1,2veröffentlicht. Es gibt mehrere Vorteile der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI) für die Untersuchung der Gehirnfunktion bei hemmungslosen wachen Hunden. Erstens ähnelt die Datenerhebung der des Menschen und ist daher für alle Arten3leichter verallgemeinerbar. Zweitens besteht keine Notwendigkeit für eine Anästhesie, wodurch unerwünschte Nachwirkungen beseitigt werden. Drittens wird die Hirnaktivität durch Anästhesie verändert und daher kann die kognitive Funktion ohne Anästhesie besser beurteilt werden4. Viertens: Während Flüssigkeits-/Lebensmittelentzug und körperliche Zurückhaltung es den Forschern ermöglichen, nicht sedierte Tiere (z. B. Nagetier-, Vogel- und Primatenmodelle) zu untersuchen, können sich diese Tiere in sehr unterschiedlichen kognitiven Zuständen befinden als ihre nicht benachteiligten und hemmungslosen Gegenstücke. 3.

Im Moment gibt es fünf Laboratorien auf der ganzen Welt, die wache Hunde scannen (Atlanta, USA; Auburn, USA; Budapest, Ungarn; Querétaro, Mexiko; Wien, Österreich) und es gibt keine standardisierte Methode für die Ausbildung von Hunden, um sich vorsätzlich einer MRT-Untersuchung zu unterziehen5,6,7. Alle Trainingsmethoden teilen das gemeinsame Ziel, Hunde zu trainieren, für längere Zeit still zu bleiben, was für hochwertige Gehirnscans notwendig ist. Während alle Methoden über die Prinzipien des Verstärkungslernens funktionieren, variiert die Art und Weise, wie genau es umgesetzt wird, und wir wissen noch nicht, welche Auswirkungen diese Varianz auf die Ergebnisse hat. Wenn also eine vorgeschlagene Ausbildungsmethode akzeptiert wird und weit verbreitet wird, kann sie eine gewisse unerwünschte Abweichung in den Daten verringern. In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf die Trainingsmethode für die Stationierung im MRT-Scanner. MRT-Scanning ist teuer, und die vorgeschlagene Methode, die wir entwickelt haben, hat den Zweck, kostengünstig zu sein und somit für Trainer auf der ganzen Welt verallgemeinert zu werden, ohne regelmäßigen Zugang zu einem MRT-Scanner für Schulungen.

Die Methode besteht aus zwei Hauptkomponenten: Training und Testen. Die Ausbildung besteht aus zwei Phasen. Phase eins ist das Training des Hundes zum Kinnziel (d.h. Station) in einer offenen Umgebung und Phase zwei ist das Training des Hundes, um in einem Simulierten MRT zu stationieren. Die Desensibilisierung der MRT erfolgt während der gesamten Schulungsphasen, während separater, dedizierter Auditory Exposure Sessions. Die Prüfung besteht aus der Stationierung in einem tragbaren Mock-MRT an fünf verschiedenen Teststandorten. Der Nutzen dieser Testphase besteht darin, das Stationsverhalten zu verallgemeinern und die Übertragung in die reale MRT-Umgebung zu erleichtern. Das Gesamtprotokoll ist in Abbildung 1zusammengefasst.

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Abbildung 1: Protokollzeitleiste. Die Protokollzeitachse ist in zwei Komponenten unterteilt, Training und Testing. Die Ausbildung gliedert sich in zwei Phasen, Open Environment und Mock MRT. Separate Auditory Exposure-Sitzungen finden auch während des Trainings statt. Die Prüfung besteht aus der Stationierung in einem tragbaren Schein-MRT an fünf verschiedenen Transferstandorten (T1-T5). Sobald der Hund das Stationsverhalten verallgemeinert hat, um an fünf verschiedenen Transferstellen zu kriteriumn, ist der Hund bereit für die Datenerfassung in der realen MRT-Umgebung. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Je nach Phase dauert das Training und die Tests 25 bis 75 Minuten pro Woche, pro Hund: eine 10-minütige Auditory Exposure Session und zwei oder mehr 5 bis 30 Minuten Stationing-Sitzungen. Dieses Protokoll kann in 25 Wochen abgeschlossen werden. Während der Transfertests führen Hunde mehrere Kämpfe einer 5-minütigen regungslosen Daunen-/Aufenthalts- und Kinnstütze in einem tragbaren Mock-MRT (Bohrung, Hochfrequenzspule, 90+ dB-Audio, Ohrpolsterung) an fünf unterschiedlichen Orten durch. Transfersitzungen finden einmal pro Woche für 30-60 Minuten, über fünf aufeinanderfolgende Wochen. Während der MRT-Tests führen Hunde während einer 60-minütigen Sitzung der strukturellen und funktionalen Datenerfassung in einem echten MRT-Scanner mehrere Anfälle des Endstationierungsverhaltens durch.

Während des Trainings und Testens ist eine Kinnruhe das Verhalten des Fokus. Eine Kinnstütze ist der Hund, der sein Kinn an die Oberfläche eines Objekts berührt, nachdem er einen Hinweis darauf gesetzt hat, auf diese Oberfläche zu zielen (d. h. sein Kinn auszuruhen). Dieser Hinweis auf das Ziel kann physisch (z. B. Geste, Köder), verbal (z. B. gesprochenes Wort "Ruhe") oder ein Objekt (z. B. Zugang zur Kinnauflage selbst) sein. Die fließende Leistung des Kinn-Targeting-Verhaltens ist entscheidend für die Begrenzung der Kopfbewegung. In diesem Protokoll wird das Kinnruheverhalten konditioniert, gepflegt und verallgemeinert, um in mehreren Kontexten (verschiedene Ruhegeräte, an mehreren Orten) mit zunehmender Zieldauer (bis zu fünf Minuten) auftreten zu können. Darüber hinaus die Trainerbedingungen und hält eine starke Leistung der Verhaltensweisen nach unten und bleiben, sowie eine gute Stimulus-Kontrolle über die Release-Cue "Okay", die konditionierte Verstärkung und Verhaltensereignis-Marker "klicken", und die Keep Going Signal (KGS) "gut" 8.Im Laufe des Protokolls werden mehrere Reize und Apparate in bestimmten Stadien und für bestimmte Intervalle eingeführt. Diese Materialien werden einfach und kostengünstig beschafft. Ausführliche Informationen finden Sie in der Tabelle der Materialien.

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Protokoll

Die ethische Genehmigung für diese Methoden wurde vom Auburn University Institutional Animal Care and Use Committee eingeholt und alle Methoden wurden in Übereinstimmung mit ihren Richtlinien und Vorschriften durchgeführt. Bei der akustischen Exposition basiert die Progression durch die Sitzungen auf der Wochennummer. Bei Stationssitzungen muss ein spezifisches sitzungsspezifisches Leistungskriterium (z. B. mindestens elf Sekunden Dauer des Kinn-Targetings) erfüllt sein, bevor der Trainer den Hund in dieser Trainingsphase zur nächsten Sitzung vorrücken kann. Andernfalls wird dieser Schritt wiederholt.

1. Auditorische Expositionssitzungen

ANMERKUNG: Diese Sitzungen stellen eine passive Exposition und eine aktive klassische Gegenkonditionierung einer positiven bedingten emotionalen Reaktion (CER) auf MRT-Scannergeräusche dar; Das Scannergeräusch wird als Stimulus etabliert, der den Zugang zu Spielzeugspielen oder Lebensmittelbelohnungen vorhersagt. Belichtungssitzungen treten einmal pro Woche für ca. 10 min auf.

  1. Passive Belichtungssitzungen (PE) sind Umgebungs-, 40-70 Dezibel (dB) Exposition gegenüber MRT-Scanner-Geräuschen. Transportieren Sie den Hund zu einem vertrauten Übungsbereich und lassen Sie den Hund herumlaufen, während die Audiowiedergabe bei der sitzungsbestimmten Lautstärke über einen tragbaren Bluetooth-Lautsprecher leise hörbar ist (siehe Tabelle der Materialien). Führen Sie drei PE-Sitzungen von 10 min Wiedergabe von Scanner-Rauschen, einmal pro Woche für drei Wochen (PE1 40-60 dB, PE2 65 dB, PE3 70 dB).
  2. Active Exposure (AE)-Sitzungen verwenden ein klassisches Standard-Konditionierungsparadigma und werden nach den drei PE-Sitzungen durchgeführt. Transportieren Sie den Hund in einen vertrauten Schulungsraum im Innenbereich und durchlaufen Sie zehn Versuche des klassischen Konditionierungsverfahrens mit kurzer Verzögerung (siehe Abbildung 2).
    1. Wiedergeben von Scan-Audio auf der für die Sitzung angegebenen Lautstärke für 10 s.
    2. Nachdem 10 s verstrichen sind, engagieren Sie sich in 20 s Spielzeugspiel (oder kontinuierliche Futterbelohnung) mit dem Hund, während das Scannergeräusch noch hörbar ist.
    3. Nach 20 s Spiel, holen Sie das Spielzeug vom Hund und halten Sie den Lärm. Warten Sie mit dem Hund (in der Stille, Hund ohne Spielzeug / Futter) für 10 s.
    4. Beginnen Sie nach dieser Verzögerung mit dem nächsten Test. Führen Sie zehn Versuche pro Sitzung durch.
    5. Das Volumen wird über Sitzungen schrittweise erhöht. Durchführung einer AE-Sitzung einmal pro Woche für zwölf Wochen (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).

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Abbildung 2: Aktive Belichtung. Active Exposure (AE) ist ein klassisches Konditionierungsverfahren mit kurzer Verzögerung. 10 s CS (d.h. Scan-Audio von selbst dargestellt), 20 s CS + US (d.h. Ball- und Scan-Audio zusammen präsentiert), 10 s Verzögerung (kein Ball, kein Scan-Audio). Nach dieser Verzögerung beginnt der Prozess. Es gibt zehn Testversionen pro Sitzung, mit inkrementellen Volumensteigerungen gegenüber Sitzungen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

HINWEIS: Sammeln Sie folgendes Audio: MRT-Scanner-Baseline, Shim, Localizer (Scout), MPRAGE, GRE Field, EPI, Multiband EPI, DTI und RESOLVE DTI, indem Sie beispielsweise die Audioaufnahme-App eines Smartphones durch die offene Tür einer 3T-MRT-Suite während Phantomscans verwenden. Bestimmen Sie den Lautstärkepegel der Audiowiedergabe während der Trainingseinheiten über eine Dezibel-Meter-Telefon-App.

2. Stationierungssitzungen

HINWEIS: Diese Sitzungen sind in zwei Phasen unterteilt: Open Environment und Mock MRT. Nachdem das Kinn-zu-Objekt-Ziel erlernt wurde, werden die Dauern nach einem Perzentilzeitplan von 10 % erhöht. Da neue Elemente und Geräte in den Trainingskontext aufgenommen werden, werden bestimmte Verhaltenskriterien (z.B. Dauer) vorübergehend gelockert:
1) In den Stationen trainiert der Trainer ein Nasen-Touch-Verhalten auf ein gefaltetes Handtuch und dann ein Kinn auf einem gefalteten Handtuch. Dieses Kinnruheverhalten wird verallgemeinert, um in einer Schaumkinnstütze auftreten und nach und nach auf eine 5 min Kampfdauer aufgebaut.
2) Gleichzeitig werden robuste Down- und Stay-Verhalten aufgebaut und gepflegt.
3) Diese Verhaltensweisen werden dann konditioniert, um in einem geschlossenen Raum (d. h. Tunnel) und in einer Höhe von 3' auftreten.
4) Der Hund wird dann an das Kopfgehege (Mock human extremity RF Spule) akklimatisiert.
5) Die Ohrpolsterung wird eingeführt, und Scan-Audio wird im Kontext des Stationsverhaltens (wieder)eingeführt.
Der Hund wird schließlich in der Lage sein, eine robuste Kinnruhe mit Kopf und Körper in einer 3' Höhe, mit Ohrpolsterung und Scan-Audio-Wiedergabe bei 90 + Dezibel (dB), für mindestens 5 min Kämpfe durchzuführen. Auf Verstärkung - einige Hunde sind von Natur aus mehr durch Nahrung motiviert, während andere sind mehr durch Spiel oder Lobmotiviert 9. In "Click-then-treat" (C/T) bedeutet das T nicht unbedingt Lebensmittelbehandlungen, sondern bezieht sich auf das Belohnungsverfahren, was auch immer für diesen Hund in diesem speziellen Stadium seiner Ausbildung sein mag. Obwohl sich Lebensmittelbelohnungen für höhere Raten und noch wiederholte Verhaltenswiederholungen eignen, kann alles, was der Hund bevorzugt, zunächst verwendet werden, auch wenn es sich um ein Hochbewegungsspiel (z. B. Ball, Schlepper) handelt. Wenn das Kinnzielverhalten widerstandsfähiger gegen Ablenkung und Dauer wird, übergangen Sie zur Verwendung von Belohnungen für Lebensmittel. Schließlich kann Spielzeugspiel für lange Dauer oder angekettete Anfälle von Kinnruhe Leistung gespeichert werden.

  1. Phase 1 - Offene Umgebung
    1. Laden Sie den Klicker auf. Erstellen Sie eine Assoziation zwischen dem "Tic-Toc" des Clickers und der primären Belohnung des Hundes (z. B. Essen), während Sie Aufmerksamkeit erregen. Führen Sie schnelle Wiederholungen von C/T-Ereignissen zur Aufmerksamkeit (Körperorientierung zu und/oder Augenkontakt); die Leckereien, um die Position des Hundes zurückzusetzen. Führen Sie diese Sitzung einmal durch.
      HINWEIS: Diese Sitzung dauert in der Regel nicht mehr als 3 min. Es kann länger oder wiederholt sein, wenn der Trainer keine Anzeichen dafür sieht, dass der Clicker als konditionierte Verstärkungsorientierung gegenüber dem Trainer etabliert wird und die Emission von belohnungssuchenden Verhaltensweisen beim Hören des Klicks gute Hinweise darauf sind, dass der Clicker ein sinnvolles Signal an den Hund zu werden.
    2. Erfassen Sie Kinnziel auf Handtuch. Mit dem Hund stehen, sitzen, oder in einem unten, C / T zum Anschauen, dann untersuchen (d.h. schnüffeln) das Handtuch. Sobald dies zuverlässig geschieht, C / T für jede Nase-zu-Handtuch, und dann Kinn-zu-Handtuch-Kontakt. Baue Handtuchkontaktdauer auf 2 s.
      1. Wiederholen Sie diese Sitzung, bis der Hund Chin Ziel für 2 s; jede Sitzung sollte ca. 5 min dauern.
        HINWEIS: Wenn ein Hund mit diesem Schritt zu kämpfen hat, kann der Trainer (a) einen Leckerbissen auf das Handtuch reiben, um das Verhalten über einen Futtergeruchsköder zu beginnen und/oder (b) dem Hund ein Nasenziel (Nase-zu-Palm) beibringen, dann ein Kinnziel (Kinn-zu-Palm), und dann einen Hinweis auf ein Kinnziel über dem Handtuch.
    3. Chin-to-Handtuch-Ziel mit kurzer Dauer und Zusatz von Cue. Mit dem Hund stehend, sitzend oder in einem Daunen, C/T für 1-2 s Kinnkontakt zum Handtuch. Sagen Sie "Ruhe", während der Hund berührt oder im Begriff ist, das Handtuch zu berühren. Nach vielen Wiederholungen von 1-2 s Kämpfen, C/T nach 3, dann 4, dann 5, dann 7 s.
      1. Wiederholen Sie diese Sitzung, bis der Hund Kinn Ziel für 7 s; jede Sitzung sollte ca. 5 min dauern.
        ANMERKUNG: Variieren Sie die Kampflängen jeder Kinnruhe so, dass die nächste Wiederholung nicht immer länger ist als die vorherige Wiederholung (d.h. 1", 1", 3", 1", 5", 6", 4", 1", 2", 7", statt, 1", 1", 1", 2", 2", 3", 4", 5", 6" , 7").
    4. Kinn ruhen auf Handtuch in einem Daunen und Zugabe von Ablenkung. Mit dem Hund in einem Down, Cue "Ruhe" und C / T für 1-5 s Kinn-zu-Handtuch-Kontakt. Nach und nach fügen Sie visuelle und akustische Ablenkungen in Form der Trainer bewegen ihre Hände und Füße (z.B. klopfen auf dem Boden, wackeln Finger, Shuffle Fuß, etc.). Baukinn-handtuch-Kontaktdauer auf 11 s. Inkremente können 1"-5", 6"-7", 8", 9-10", 11"+ sein.
      1. Wiederholen Sie diese Sitzung, bis der Hund Kinn Ziel für 11 s; jede Sitzung sollte ca. 5 min dauern.
    5. Kinn ruhen auf Handtuch mit Abstand. Mit dem Hund in einem Daunen neben einem gefalteten Handtuch oder Stapel von gefalteten Handtüchern, Cue "Ruhe" und C / T für 1-3 s Kinn-handtuch-Kontakt. Cue das Verhalten von zunehmend weiter weg (d.h., auf dem Boden sitzen, kniend, stehend). Baukinn-handtuch-Kontaktdauer auf 16 s. Inkremente können 1"-3", 4"-8", 9"-11", 12"-14" und dann 16"+ sein.
      1. Wiederholen Sie diese Sitzung, bis der Hund Kinn Ziel für mindestens 16 s; jede Sitzung sollte zwischen 5 und 10 min dauern.
    6. Kinn ruhen auf Handtuch mit zunehmender Dauer und Entfernung. Mit dem Hund in einem Daunen neben einem gefalteten Handtuch oder Stapel von gefalteten Handtüchern, Cue "Ruhe" und C / T für 1-11 s Kinnkontakt. Kinn-handtuch-Kontaktdauer auf 26 s bauen. Inkrement kann 1"-11", 12"-16", 17"-19", 21"-23", 26"+ sein.
      1. Wiederholen Sie diese Sitzung, bis der Hund Kinn Ziel für mindestens 26 s; jede Sitzung sollte zwischen 5 und 10 min dauern.
    7. Geben Sie Schaum kinnruhe. C/T für jede Untersuchung (d.h. Schnüffeln, Nähe, Ausrichtung zu) des Schaumkinnrestapparates. Nach mehreren verstärkten Untersuchungen des Geräts, Cue "Ruhe" und C/T für 1-10 s Kinnkontakt. Baudauer bis 40 s. Inkremente können Kinnruhe für 1"-10", 11"-21", 23"-31", 40"+ sein.
      1. Wiederholen Sie diese Sitzung, bis der Hund Kinn Ziel für mindestens 40 s; jede Sitzung sollte zwischen 5 und 15 min dauern.
        HINWEIS: Konstruieren Sie die gerollte Schaumstoff Kinn Rest Apparat, um jeden einzelnen Hund Schnauze passen; für einen Labrador-großen Hund, machen Sie eine Schaumkinnauflage von 6" breit mit einer 4" breiten und 2,5" tiefen Kerbe aus der Mitte geschnitten. Dieses Material ist sicher in die MRT-Umgebung zu nehmen.
    8. Kinnruhe in Schaumkinnruhe mit zunehmender Ablenkung und Dauer. Mit dem Hund in einem Daunen neben dem Schaum Kinn Rest, Cue "Ruhe" und C / T für 1"-23" Kinnkontakt. Nach und nach visuelle und akustische Ablenkungen hinzufügen. Baudauer auf 73 s, mit und ohne Ablenkung. Inkremente können 1"-23", 26"-31", 34"-45", 50"-60" und 73"+ sein.
      1. Wiederholen Sie diese Sitzung, bis der Hund Kinn Ziel für mindestens 73 s; jede Sitzung sollte zwischen 5 und 15 min dauern.
  2. Phase 2 - Mock MRT.
    ANMERKUNG: Um das stationäre Mock MRT zu montieren, einen Tunnel (Proxy-MRT-Bohrung, 70 cm Durchmesser Karton Beton Form rohr geschnitten auf eine Länge von sechs Fuß und erhöht auf einem drei Fuß hohen Klapptisch), eine Sperrholzplattform, eine Acryl-Mock-Hochfrequenz (RF) Empfängerspule , das Schaumkinn-Ruhegerät und ein Lautsprechersystem (sieheMaterialtabelle). Stabilisieren Sie die Mockbohrung auf dem Tisch mit zwei Sperrholzklammern. Befestigen Sie Pufferpads, die im Inneren der simulierten HF-Spule angebracht sind, um Polsterung gegen die Ohren der Hunde und zusätzliche Stellplatz-Stabilisierung/Platzierungsrückmeldung zu bieten.
    1. Einführung von Bohrung und Höhe mit reduzierter Dauer. Führen Sie die gesamte erste Sitzung mit der Mockbohrung auf dem Boden. Cue den Hund, um den Tunnel zu betreten und legen Sie sich auf der Plattform, C / T. Cue den Hund zu "ruhen" und C / T für jede Dauer der Kinn Targeting auf die Schaum Kinn Ruhe in der Bohrung auf dem Boden.
      1. Führen Sie nachfolgende Sitzungen mit der Mockbohrung erhöht 3'. Bitten Sie den Hund, den Hund in die erhöhte Bohrung C/T zu springen oder zu heben.
      2. Cue den Hund zu legen, C / T.
      3. Cue den Hund zu "Ruhe" und C / T für 1-12 s Kinnkontakt auf die Schaum Kinn ruhe in der erhöhten Bohrung.
      4. Wiederholen Sie diese Sitzung, bis der Hund Kinn Ziel für mindestens 16 s; jede Sitzung sollte zwischen 5 und 15 dauern.
    2. Erhöhte Kinnruhe mit zunehmender Dauer. Bitten Sie den Hund, den Hund in die Scheinbohrung zu springen oder zu heben. Cue den Hund zu legen, C / T.
      1. Cue den Hund zu "Ruhe" und C / T für 1-12 s Kinn Targeting auf den Schaum Kinn Ruhe in der erhöhten Bohrung.
      2. Baudauer bis 60 ss. Inkremente können 1"-12", 16"-23", 26"-45", 60"+ sein.
      3. Wiederholen Sie diese Sitzung, bis der Hund Kinn Ziel für mindestens 60 s; jede Sitzung sollte zwischen 5 und 15 min dauern.
    3. Einführen Sie Mock-Hochfrequenz(RF) Spule ohne Höhe und reduzierte Dauer. Während sie auf dem Boden neben der spöttischen HF-Spule und der Schaumkinnauflage sitzen, c/T der Hund für jede Untersuchung (d.h. Schnüffeln, Nähe, Ausrichtung zu) des Geräts.
      1. Cue den Hund zu "ruhen" und verwenden Sie eine Nase Berühren oder Futter Köder, um den Kopf des Hundes in und durch die Mock RF Spule auf den Schaum Kinn Rest und C / T für 1-5 s Kinnkontakt führen.
      2. Baudauer bis 30 s. Inkremente können Kinnruhe für 1"-5", 6"-12", 16"-26", 30"+ sein.
      3. Wiederholen Sie diese Sitzung, bis der Hund Kinn Ziel durch die Mock RF Spule für 30 s; jede Sitzung sollte zwischen 5 und 15 min dauern.
    4. Erhöhte Kinnruhe in spöttischer HF-Spule. Mit der spöttischen RF-Spule und Schaumkinnstütze in der Mockbohrung, laden Sie den Hund ein, zu springen oder den Hund in die Bohrung zu heben.
      1. Cue den Hund zu legen und "Ruhe", und C / T für 1-5 s Kinnkontakt.
      2. Baudauer bis 50 s. Inkremente können 1"-5", 6"-12", 16"-26", 28"-37", 50"+ sein.
      3. Wiederholen Sie diese Sitzung, bis der Hund Kinn Ziel auf den Schaum Kinn Ruhen durch die Mock RF Spule in der erhöhten Bohrung für 50 s; jede Sitzung sollte zwischen 5 und 15 min dauern.
    5. Erhöhte Kinnruhe in spöttischer HF-Spule mit zunehmender Ablenkung und Dauer. Mit der spöttischen RF-Spule und Schaumkinnstütze in der Mockbohrung, laden Sie den Hund ein, zu springen oder den Hund in die Bohrung zu heben.
      1. Cue den Hund zu legen und "Ruhe", und C / T für 1-12 s Kinnkontakt.
      2. Nach und nach visuelle und akustische Ablenkungen hinzufügen. Baudauer auf 100 s (1'40") mit und ohne Ablenkung.
      3. Inkremente können 1"-12", 16"-37", 41"-60", 66"-88" (1'6"-1'28"), 100"+ (1'40"+) sein.
      4. Wiederholen Sie diese Sitzung, bis der Hund Kinn Ziel für 100 s; jede Sitzung sollte zwischen 5 und 15 min dauern.
    6. Einführung Ohrpolsterung, Dauer zunächst reduziert. Heben oder laden Sie den Hund in die Bohrung zu springen, Cue "down", Outfit ihn mit Ohrpolsterung, und C / T für jede Dauer der Tolierung der Ohrpolsterung ohne übermäßige Bewegung.
      1. Cue "Ruhe", und C / T für 1-5 s Kinnkontakt. Baudauer bis 60 s. Inkremente können 1"-5", 6"-26", 28" 45", 60"+ sein.
      2. Wiederholen Sie diese Sitzung, bis der Hund Kinn Ziel in der Mock-Bohrung mit Ohrpolsterung für 60 s; jede Sitzung sollte zwischen 5 und 15 min dauern.
    7. Erhöhte Kinnruhe in Spötter-HF-Spule mit Ohrpolsterung und zunehmender Dauer und Ablenkung. Heben oder laden Sie den Hund in die Bohrung zu springen, Cue "down" und "Rest", Outfit ihn mit Ohrpolsterung, und C / T für 1-12 s Kinnkontakt.
      1. Nach und nach visuelle und akustische Ablenkungen hinzufügen. Baudauer bis 107 s. Inkremente können 1"-12", 16"-37", 41"-60", 66"-88", 107"+ sein.
      2. Wiederholen Sie diese Sitzung, bis der Hund Kinn Ziel in der Mock-Bohrung mit Ohrpolsterung für 107 s; jede Sitzung sollte zwischen 5 und 15 min dauern.
    8. Führen Sie Scannergeräusche ein. Heben oder laden Sie den Hund ein, in die Bohrung zu springen, Cue "down" und "rest", und outfit es mit Ohrpolsterung.
      1. Spielen Sie Scan-Audio mit einer kaum hörbaren Lautstärke zwischen 0-40 dB und C/T für 1-12 s Kinnkontakt ab.
      2. Baudauer bis 107 s. Inkremente können 1"-12", 16"-37", 41"-60", 66"-88", 107"+ sein.
      3. Wiederholen Sie diese Sitzung, bis der Hund Kinn Ziel in der Mock-Bohrung mit Ohrpolsterung und bis zu 40 dB Scan-Audio für 107 s; jede Sitzung sollte zwischen 15 und 30 min dauern.
    9. Baudauer auf 2 min 30 s mit zunehmender Entfernung. Heben oder laden Sie den Hund ein, in die Bohrung zu springen, "unten" und "ruhe" zu geben und ihn mit Ohrpolstern auszustatten.
      1. Wiedergabe von Scan-Audio zwischen 41 und 70 dB und C/T für 1-37 s Kinnkontakt. Nach und nach Abstand hinzufügen, sich um die Mock-Bohrung bewegen, aus den Augen und dann wieder in Sichtweite des Hundes.
      2. Baudauer bis 142 s. Inkremente können 1"-37", 41"-88", 97"-107", 117"-129", 142"+ sein.
      3. Wiederholen Sie diese Sitzung, bis der Hund Kinn Ziel in der Mock-Bohrung mit Ohrpolsterung und 41-70 dB Scan-Audio für 142 s, mit und ohne Ablenkung und Entfernung; jede Sitzung sollte zwischen 15 und 30 min dauern.
    10. Baudauer bis 4 min. Heben oder laden Sie den Hund ein, in die Bohrung zu springen, "unten" und "ruhe" zu geben und ihn mit Ohrpolstern auszustatten.
      1. Wiedergabe von Scan-Audio zwischen 60 und 90 dB und C/T für 1-107 s Kinnkontakt.
      2. Baudauer bis 240 s. Inkremente können 1"-107", 117"-142", 156"-189", 208"-229", 240"+ sein.
      3. Wiederholen Sie diese Sitzung, bis der Hund Kinn Ziel in der Mock-Bohrung mit Ohrpolsterung und 60-90 dB Scan-Audio für 240 s, mit und ohne Ablenkung und Entfernung; jede Sitzung sollte zwischen 15 und 30 min dauern.
    11. Baudauer bis 5 min. Heben oder laden Sie den Hund ein, in die Bohrung zu springen, Cue "down" und "rest", und outfit es mit Ohrpolsterung.
      1. Wiedergabe von Scan-Audio zwischen 80 und 110 dB und C/T für 1-120 s Kinnkontakt.
      2. Baudauer bis 300 s. Inkremente können 1"-120", 129"-189", 208"-229", 252"-277", 300"+ sein.
      3. Wiederholen Sie diese Sitzung, bis der Hund Kinn Ziel in der Mock-Bohrung mit Ohrpolsterung und 80-110 dB Scan Audio für 300 s, mit und ohne Ablenkung und Entfernung; jede Sitzung sollte zwischen 15 und 30 min dauern.

3. Transfer

ANMERKUNG: 1) Nach Erreichen des endgültigen Kriteriums des Stationsverhaltens im simulierten MRT-Trainingsort (5 min Down-Stay und Kinnruhe in Mockbohrung und Mock RF-Spule beim Tragen von Ohrpolstern, wobei Scannergeräusche bei 80-110 dB spielen), durchläuft der Hund fünf verschiedene Transfersitzungen (Verallgemeinerung). Während dieser Transfersitzungen werden die Hundestationen an den oben genannten Kriterien an mehreren Sog- und Außenstandorten, die so einzigartig wie möglich sind, mit unterschiedlichen Sehenswürdigkeiten, Klängen und Graden sozialer Ablenkung über Die Kulissen (z.B. abgeschiedenes Grasfeld, akademische Gebäude Flur, belebte akademische Gebäude Lobby, überfüllte Bushaltestelle, laute Wasseraufbereitungsanlage)8.

  1. Um die tragbare Mock MRI für Transfer zu montieren, erstellen Sie einen Tunnel (Regelung Agilitätstunnel, stabilisiert mit Sandsäcken), eine Sperrholzplattform, eine Acryl-Mock-HF-Empfängerspule, das Schaumkinn-Ruhegerät und ein tragbares Lautsprechersystem (siehe Tabelle Materialien). Befestigen Sie Pufferpads, die im Inneren der simulierten HF-Spule angebracht sind, um Polsterung gegen die Ohren der Hunde und zusätzliche Stellplatz-Stabilisierung/Platzierungsrückmeldung zu bieten.
  2. Stehen oder sitzen Sie neben der (tragbaren) Mockbohrung mit der spöttischen RF-Spule und kinnruhe im Inneren. Geste den Hund, um die Bohrung zu betreten, Cue "down" und "Rest", und Outfit es mit Ohrpolster.
  3. Spielen Sie Scan-Audio bei 80-110 dB und C/T für 1-30 s stationieren am neuen Ort.
  4. Als nächstes Sonde für Kriterium Dauer (verstärken bei 5 min oder wenn der Hund bricht).
  5. Führen Sie wiederholte Anfälle von 1-5 min Kinnruhe Wiederholungen für 30-60 min.
  6. Führen Sie eine 30-60 min Sitzung an jedem Ort durch. Sobald der Hund das Stationsverhalten verallgemeinert hat, um an fünf verschiedenen Transferstellen zu kriteriumn, ist der Hund bereit für die Datenerfassung in der realen MRT-Umgebung.

4. MRT

  1. Eine MRT-Datenerfassungdauert zwischen 30 und 60 Min. Beginnen Sie die Datenerfassungmitnahme mit einem Localizer, gefolgt von der Erfassung von hochauflösenden anatomischen Bildern, die als Rezeptreferenz mit dem von 3D-Magnetisierung vorbereiteten schnellgradienten echo (MPRAGE) Sequenz. Führen Sie nach dem anatomischen Scan die funktionellen Magnetresonanztomographie-Scans (z.B. Stimulus-Präsentation und Ruhezustand) durch. Dieses MRT-Protokoll stellt Beispiele aus früheren Arbeiten dar und ist nur suggestiv (siehe Jia et al.4 und Thompkins et al.10 für die Durchführung des Protokolls).
    1. Geben Sie den Hunden ca. 1 min Pausen mit ihrer Belohnung außerhalb des Scanners zwischen den Scans.

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Ergebnisse

Die durchschnittliche Anzahl der Wiederholungen jeder Sitzungsebene ist in Tabelle 1aufgeführt. Das komplette Trainings- und Testprotokoll benötigte 14 h (M = 13,55 h, Bereich 12-16 h) und bestand aus 90 Sitzungen (Bereich 87-93 Sitzungen). Das offene Umgebungstraining dauerte 4,38 h (Bereich 3-5 h), das MRT-Training dauerte 5,4 h (Bereich 4,2-6,5 h), und der Transfer betrug 2,5 h, aufgeteilt in fünf 30-minütige Sitzungen. Wartungsarbeiten auf Stufe 19 wurden während des ...

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Diskussion

Das oben beschriebene Protokoll trennt das Training des stations-(Kinnruhe-)Verhaltens von der Desensibilisierung zur MRT-Umgebung. Darüber hinaus nutzt es ein Verallgemeinerungsverfahren der Stationierung an mehreren unterschiedlichen Orten, um bei der Übertragung des Stationsverhaltens auf die reale MRT-Scanumgebung zu helfen; Dies geschieht ohne umfangreiche Schulungszeit in der MRT-Scanumgebung, die teuer sein kann. Insgesamt wurden die Schulungen und Tests in 14 Stunden abgeschlossen und führten zu einer sofortigen ...

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Offenlegungen

Die Autoren haben nichts zu verraten.

Danksagungen

Wir sind Canine Performance Sciences und Auburn University Departments of Psychology and Electrical & Computer Engineering dankbar. Diese Arbeit wurde vom Verband der professionellen Hundetrainer unterstützt.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Acryl-Schein-HochfrequenzspuleMenardsTU59018594Schein-Hochfrequenzspule (HF): 8" Durchmesser x 4' Betonformrohr. Stellt vier Schein-HF-Spulen her; Schneiden Sie das Formrohr in vier gleichmäßigen Längen für vier Schein-HF-Spulen mit einem Durchmesser von 8" x 1".
Agility TunnelJ& J Dog SuppliesTT053Offener Agility-Trainingstunnel
Bluetooth-LautsprecherSharkkSP-SK896WTR-GRYTragbarer Scan Audiowiedergabe: Wasserdichter Bluetooth-Lautsprecher Sharkk 2O IP67 Bluetooth-Lautsprecher Außenpool Strand und Dusche Tragbarer drahtloser Lautsprecher
Pappe Betonform RohrMenardsTU10120014Stationäre Schein-MRT-Bohrung: Sonotube 24" Durchmesser x 12' Wasserbeständige Standardwandform. Macht zwei Scheinbohrungen; Schneiden Sie das Formrohr in zwei Hälften für zwei Bohrungen mit 24" Durchmesser x 6'.
Chuckit BallChuckit!17030Spielzeugbelohnung: Chuckit! Ultra Ball
Dezibel XSkypawDezibelmeter Handy-App
ÜbungsmatteSchaumstoff-Kinnstütze: Matte der Länge nach in zwei Hälften schneiden. Aufrollen und mit Heißkleber sichern. Schneiden Sie mit dem X-ACTO-Messer eine kinngroße Kerbe in der Mitte. Heißkleber-Klettverschluss auf der Unterseite.
Klapptisch3' x 6' Klapptisch
Mikrofaser Auto Wachs Applikator PadViking Car Care862400Viking Car Care Mikrofaser Applikator Pads
Natural Balance Treat LogNatual Balance236020Futterbelohnung: Z. B. Chicken Formula Hundefutterrolle, 3,5-Pfund-Rolle
SperrholzPlattform: 2 "x4" x6" Länge Holz, die auf einer 3 "x6" Sperrholzplatte befestigt ist. Heißleim-Übungsmatte auf Sperrholzplatte für Traktion. Streben: 3 4x4x4" Würfel, die in einem 45-Grad-Winkel geschnitten sind und an Enden von 1"x4"x3" Holzlängen befestigt sind. Ergibt 3 Zahnspangen.
SandsäckeJ& J HundezubehörAG155J& J Sandsäcke in professioneller Qualität x 2
LautsprechersystemPioneer ElectricsHTD645DVStationärer Scan Audiowiedergabe: Pioneer HTD645DV 5 Disk DVD Heimkinosystem mit drahtlosen Surround-Lautsprechern. Bedienungsanleitung.
HandtuchStandardhandtuch

Referenzen

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  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).
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  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).
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  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).

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