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Artículo de método

Perros de entrenamiento para imágenes de resonancia magnética funcional despierta y sin restricciones

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DOI:

10.3791/60192

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13 de octubre de 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

En este artículo

Resumen

La resonancia magnética (RM) en perros despiertos sin restricciones es un nuevo método con varias ventajas sobre la imagen con restricción física o química. Este protocolo introduce un método de capacitación rentable que minimiza la capacitación en el entorno de RMN, que puede ser costoso, y maximiza el grupo de asignaturas disponible para la RMN funcional canina.

Resumen

Presentamos un protocolo de entrenamiento de imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI) caninos que se puede hacer de manera rentable, con perros de alta energía, para la adquisición de datos funcionales y estructurales. Este método de entrenamiento de perros para la fMRI despierto y sin restricciones emplea un procedimiento de generalización de colocación en varios lugares diferentes para facilitar la transferencia del comportamiento de colocación al entorno de exploración por RMN real; lo hace sin necesidad de un amplio tiempo de entrenamiento en el entorno de exploración por RMN, lo que puede ser costoso. Además, este método divide la formación de un comportamiento de estación (es decir, reposo de mentón) de la desensibilización al entorno de RMN (es decir, más de 100 decibelios de audio), este último realizado durante las sesiones dedicadas de acondicionamiento de la exposición auditiva. El protocolo completo de entrenamiento y pruebas requería 14 horas y resultó en una transferencia inmediata a lugares nuevos. También presentamos ejemplos de datos fMRI caninos que se han adquirido a partir de paradigmas de procesamiento visual de rostros y discriminación olfativa.

Introducción

La resonancia magnética (RM) realizada en perros despiertos sin restricciones es un método nuevo, creando una nueva manera de examinar la función y la estructura en el cerebro del perro. Las primeras cuentas publicadas de la adquisición de imágenes de RM de perros despiertos sin restricciones se publicaron en 2009 (estructural) y 2012 (funcional)1,2. Hay varias ventajas de la resonancia magnética funcional (fMRI) para estudiar la función cerebral en perros despiertos sin restricciones. En primer lugar, la recopilación de datos es similar a la de los seres humanos, y por lo tanto más fácilmente generalizable entre las especies3. En segundo lugar, no hay necesidad de anestesia, eliminando cualquier efecto posterior indeseable. En tercer lugar, la actividad cerebral se ve alterada por la anestesia y por lo tanto la función cognitiva se puede evaluar mejor sin anestesia4. En cuarto lugar, si bien la privación de líquidos/alimentos y la restricción física permiten a los investigadores sondear animales no sededos (por ejemplo, modelos de roedores, aviares y primates), esos animales pueden estar en estados cognitivos muy diferentes de sus homólogos no privados y sin restricciones 3.

Por el momento, hay cinco laboratorios en todo el mundo que están escaneando perros despiertos (Atlanta, EE. UU.; Auburn, Estados Unidos; Budapest, Hungría; Querétaro, México; Viena, Austria), y no existe un método estandarizado para entrenar perros para someterse intencionalmente a una resonancia magnética5,6,7. Todos los métodos de entrenamiento comparten el objetivo común de entrenar perros para permanecer inmóviles durante largos períodos de tiempo, que es necesario para escaneos cerebrales de calidad. Si bien todos los métodos funcionan a través de los principios del aprendizaje de refuerzo, cómo exactamente se implementa varía, y todavía no sabemos el impacto de esta varianza en los resultados. Por lo tanto, si se acepta un método de entrenamiento propuesto y se utiliza ampliamente, puede reducir cierta cantidad de varianza indeseable en los datos. En este artículo, nos centramos en el método de entrenamiento para la estación en el escáner de RMN. El escaneo de RMN es caro, y el método propuesto que desarrollamos tiene el propósito de ser rentable y, por lo tanto, generalizable para los entrenadores de todo el mundo sin acceso regular a un escáner de RMN para la capacitación.

El método consta de dos componentes principales: entrenamiento y pruebas. La formación consta de dos fases. La primera fase es entrenar al perro al blanco de la barbilla (es decir, estación) en un ambiente abierto y la fase dos es entrenar al perro para estacionar en una resonancia magnética simulada. La desensibilización a la RMN se produce a lo largo de las fases de formación, durante sesiones separadas y dedicadas a la exposición auditiva. Las pruebas consisten en estacionar en una resonancia magnética simulada portátil, en cinco lugares de prueba diferentes. La utilidad de esta fase de prueba es generalizar el comportamiento de estacionamiento, facilitando la transferencia al entorno de RMN real. El protocolo general se resume en la Figura 1.

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Figura 1: Línea de tiempo del protocolo. La línea de tiempo del protocolo se divide en dos componentes, Entrenamiento y Pruebas. La formación se divide además en dos fases, Open Environment y Mock MRI. Las sesiones separadas de exposición auditiva también se producen durante el entrenamiento. Las pruebas consisten en estacionar en una resonancia magnética simulada portátil, en cinco lugares de transferencia diferentes (T1-T5). Una vez que el perro ha generalizado el comportamiento de colocación a criterio en cinco lugares de transferencia distintos, el perro está listo para la recolección de datos en el entorno de RMN real. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Dependiendo de la fase, el entrenamiento y las pruebas tardan de 25 a 75 minutos por semana, por perro: una sesión de exposición auditiva de 10 minutos y dos o más sesiones de estacionamiento de 5 a 30 minutos. Este protocolo se puede completar en 25 semanas. Durante las pruebas de transferencia, los perros ejecutan varios peleas de un descanso de 5 minutos inmóviles y el descanso de la barbilla en una resonancia magnética simulada portátil (agujero, bobina de radiofrecuencia, 90+ dB de audio, acolchado de oído) en cinco lugares diferentes. Las sesiones de transferencia ocurren una vez por semana durante 30-60 minutos, durante cinco semanas consecutivas. Durante las pruebas de RMN, los perros ejecutan varios ataques del comportamiento final de la estación durante una sesión de 60 minutos de adquisición de datos estructurales y funcionales en un escáner de RMN real.

A lo largo del entrenamiento y las pruebas, un reposo de barbilla es el comportamiento de enfoque. Un reposabarbillas es que el perro toca la barbilla a la superficie de un objeto siguiendo alguna señal al objetivo (es decir, apoya su barbilla) hacia esa superficie. Esa señal al objetivo puede ser física (por ejemplo, gesto, señuelo), verbal (por ejemplo, palabra hablada "descanso"), o un objeto (por ejemplo, acceso al reposo de la barbilla en sí). El rendimiento fluido del comportamiento de orientación de la barbilla es fundamental para limitar el movimiento de la cabeza. En este protocolo, el comportamiento del reposo de la barbilla está condicionado, mantenido y generalizado para que ocurra en múltiples contextos (diferentes aparatos de reposo, en múltiples ubicaciones) con una duración objetivo creciente (hasta cinco minutos). Además, el entrenador condiciona y mantiene un fuerte rendimiento de los comportamientos hacia abajo y se queda, así como un buen control de estímulo sobre la cue de liberación "Okay", el reforzador condicionado y el marcador de evento conductual "click", y el "bueno" Keep Going Signal (KGS) 8. En el transcurso del protocolo, se introducen múltiples estímulos y aparatos en etapas específicas y para intervalos específicos. Estos materiales se adquieren fácil y económicamente. Para obtener más información, consulte la Tabla de materiales.

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Protocolo

La aprobación ética para estos métodos se obtuvo del Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad de Auburn y todos los métodos se realizaron de acuerdo con sus directrices y regulaciones. Para la exposición auditiva, la progresión a través de las sesiones se basa en el número de semana. Para las sesiones de alojamiento, se debe cumplir un criterio de rendimiento específico especificado por la sesión (por ejemplo, al menos una duración de once segundos de la focalización de la barbilla), antes de que el entrenador pueda avanzar al perro a la siguiente sesión en esa fase de entrenamiento. De lo contrario, ese paso se repite.

1. Sesiones de exposición auditiva

NOTA: Estas sesiones constituyen exposición pasiva y contraacondicionamiento clásico activo de una respuesta emocional condicionada (CER) positiva al ruido del escáner de RMN; el ruido del escáner se establece como un estímulo que predice el acceso al juego de juguetes o a las recompensas alimentarias. Las sesiones de exposición se realizan una vez por semana durante aproximadamente 10 minutos.

  1. Las sesiones de exposición pasiva (PE) son de exposición ambiental, 40-70 decibelios (dB) a los ruidos del escáner de RMN. Transporte al perro a un área de ejercicio familiar y permita que el perro camine mientras la reproducción de audio es silenciosamente audible en el volumen especificado por la sesión a través de un altavoz Bluetooth portátil (consulte Tabla de materiales). Realizar tres sesiones de PE de 10 min de reproducción de ruido del escáner, una vez por semana durante tres semanas (PE1 40-60 dB, PE2 65 dB, PE3 70 dB).
  2. Las sesiones de exposición activa (AE) utilizan un paradigma de acondicionamiento clásico estándar y se llevan a cabo después de las tres sesiones de PE. Transportar al perro a una sala de entrenamiento de interior familiar y pasar por diez pruebas del procedimiento de acondicionamiento clásico de corto retraso (ver Figura 2).
    1. Reproduzca el audio de escaneado en el volumen especificado por la sesión durante 10 s.
    2. Después de 10 s han transcurrido, participar en 20 s de juego de juguete (o recompensa continua de alimentos) con el perro, mientras que el ruido del escáner todavía es audible.
    3. Después de 20 s de juego, recuperar el juguete del perro y pausar el ruido. Espere con el perro (en silencio, perro sin juguete/comida) durante 10 s.
    4. Después de este retraso, inicie el siguiente ensayo. Llevar a cabo diez ensayos por sesión.
    5. El volumen aumenta de forma incremental en las sesiones. Realizar una sesión AE una vez por semana durante doce semanas (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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Figura 2: Exposición activa. La exposición activa (AE) es un procedimiento de acondicionamiento clásico de retardo corto. 10 s CS (es decir, escanear audio presentado por sí mismo), 20 s CS + US (es decir, bola y audio de escaneo presentados juntos), 10 s de retraso (sin bola, sin audio de escaneo). Después de este retraso, el juicio comienza de nuevo. Hay diez pruebas por sesión, con aumentos incrementales del volumen en las sesiones. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

NOTA: Recopile el siguiente audio: línea base del escáner de rmis, shim, localizador (scout), MPRAGE, GRE Field, EPI, Multiband EPI, DTI y RESOLVE DTI, utilizando, por ejemplo, la aplicación de grabación de audio de un smartphone a través de la puerta abierta de una suite de resonancia magnética 3T durante los escaneos fantasma. Determinar el nivel de volumen de reproducción de audio durante las sesiones de entrenamiento a través de una aplicación de teléfono dedecibels.

2. Sesiones de estacionamiento

NOTA: Estas sesiones se dividen en dos fases: entorno abierto y rmes falsas. Después de que se aprende el objetivo de barbilla a objeto, las duraciones se incrementan en un cronograma de percentil es un aumento del 10%. A medida que se añaden nuevos elementos y piezas de equipo al contexto de entrenamiento, ciertos criterios del comportamiento (por ejemplo, duración) se relajan temporalmente:
1) En las sesiones de estacionado, el entrenador entrena un comportamiento de toque nasal a una toalla doblada y luego un reposamentón sobre una toalla doblada. Ese comportamiento de reposo de la barbilla se generaliza para ocurrir en un descanso de la barbilla de espuma y gradualmente construido a una duración de 5 minutos de pelea.
2) Simultáneamente, se construyen y mantienen los comportamientos robustos de descenso y estancia.
3) Esos comportamientos están condicionados a ocurrir en un espacio cerrado (es decir, túnel) y en una elevación de 3'.
4) El perro se aclimata a la carcasa de la cabeza (espiral de RF de extremidad humana simulada).
5) Se introduce el relleno del oído, y el audio de escaneo se (re)introduce en el contexto del comportamiento de la emisora.
El perro será finalmente capaz de realizar un descanso de barbilla robusto con la cabeza y el cuerpo encerrados a una elevación de 3', con acolchado de oído y escanear audio jugando a 90 + decibelios (dB), durante al menos 5 minutos de peleas. En el refuerzo - algunos perros están inherentemente más motivados por la comida, mientras que otros están más motivados por el juego o elogios9. En "click-then-treat" (C/T), la T no significa necesariamente golosinas alimentarias, sino que se refiere al procedimiento de recompensa, cualquiera que sea el de ese perro en particular en esa etapa particular de su entrenamiento. Aunque las recompensas de alimentos se prestan a tasas más altas y repeticiones de comportamiento más quietas, lo que el perro prefiera se puede usar inicialmente, incluso si es un juego de alto movimiento (por ejemplo, pelota, tirón). A medida que el comportamiento del objetivo de la barbilla se vuelve más resistente contra la distracción y la duración, la transición al uso de recompensas alimentarias. Eventualmente, el juego de juguetes se puede guardar para larga duración o peleas encadenadas de rendimiento de reposo de barbilla.

  1. Fase 1 - Entorno abierto
    1. Cargue el clicker. Construir una asociación entre el 'tic-toc' del clicker y la recompensa principal del perro (por ejemplo, la comida) mientras capta la atención. Llevar a cabo repeticiones rápidas de eventos de C/T para la atención (orientación del cuerpo hacia y/ o contacto visual); desate las golosinas para restablecer la posición del perro. Lleve a cabo esta sesión una vez.
      NOTA: Esta sesión suele tardar no más de 3 minutos. Puede ser más largo o repetido si el entrenador no está viendo signos de que el clicker se está estableciendo como un reforzador condicionado-orientación hacia el entrenador y la emisión de comportamientos de búsqueda de recompensas al escuchar el clic son buenas indicaciones de que el clicker es convirtiéndose en una señal significativa para el perro.
    2. Captura el objetivo de la barbilla a la toalla. Con el perro de pie, sentado o en un down, C/T para mirar, luego investigar (es decir, oler) la toalla. Una vez que eso está ocurriendo de forma fiable, C / T para cualquier nariz a-toalla, y luego contacto de barbilla a toalla. Construir la duración del contacto con la toalla a 2 s.
      1. Repita esta sesión hasta que el perro se meta en la barbilla durante 2 s; cada sesión debe durar aproximadamente 5 minutos.
        NOTA: Si un perro está luchando con este paso, el entrenador puede (a) frotar un capricho en la toalla para iniciar el comportamiento a través de un señuelo de olor a alimentoy/o (b) enseñar al perro un objetivo de nariz (nariz a palma), luego un blanco de barbilla (barbilla a palma), y luego indicar un blanco de barbilla sobre la toalla.
    3. Objetivo de menta a toallita con corta duración y adición de cue. Con el perro de pie, sentado o en un down, C/T para 1-2 s de contacto de la barbilla a la toalla. Diga "descanso" mientras el perro está tocando o a punto de tocar la toalla. Después de muchas repeticiones de 1-2 s peleas, C/ T después de 3, luego 4, luego 5, luego 7 s.
      1. Repita esta sesión hasta que el perro se chin objetivo para 7 s; cada sesión debe durar aproximadamente 5 minutos.
        NOTA: Variar las longitudes de pelea de cada mentón de cada mentón de modo que la siguiente repetición no siempre sea más larga que la repetición anterior (es decir, 1", 1", 1", 3", 1", 5", 2", 6", 4", 1", 2", 7", en lugar de, 1", 1", 1", 2", 2", 2", 3", 4", 5", 6" , 7").
    4. Descanso de la barbilla en la toalla en un down y adición de distracción. Con el perro en un down, cue "descanso" y C / T para 1-5 s de contacto de barbilla a toalla. Agregue gradualmente distracciones visuales y acústicas en la forma de que el entrenador mueva las manos y los pies (por ejemplo, golpee los dedos, mueva los dedos, regodee el pie, etc.). Construir la duración del contacto de barbilla a toallita a 11 s. Los incrementos pueden ser de 1"-5", 6"-7", 8", 9-10", 11"+.
      1. Repita esta sesión hasta que el perro se meta durante 11 s; cada sesión debe durar aproximadamente 5 minutos.
    5. Descanso de mentón sobre toalla con distancia. Con el perro en un down al lado de una toalla doblada o una pila de toallas dobladas, cue "descanso" y C / T para 1-3 s de contacto de barbilla a toalla. Cue el comportamiento de progresivamente más lejos (es decir, sentado en el suelo, arrodillado, de pie). Construir la duración del contacto de barbilla a toallita a 16 s. Los incrementos pueden ser de 1"-3", 4"-8", 9"-11", 12"-14", y luego 16"+.
      1. Repita esta sesión hasta que el perro se fija mente durante al menos 16 s; cada sesión debe durar entre 5 y 10 min.
    6. Reposamentón sobre la toalla con mayor duración y distancia. Con el perro en un down al lado de una toalla doblada o pila de toallas dobladas, cue "descanso" y C / T para 1-11 s de contacto con la barbilla. Construir la duración del contacto de barbilla a toallita a 26 s. Los incrementos pueden ser 1"-11", 12"-16", 17"-19", 21"-23", 26"+.
      1. Repita esta sesión hasta que el perro se fija mente durante al menos 26 s; cada sesión debe durar entre 5 y 10 min.
    7. Introducir el descanso de la barbilla de espuma. C/T para cualquier investigación (es decir, olfateo, proximidad, orientación hacia) del aparato de reposo de mentón de espuma. Después de varias investigaciones reforzadas del aparato, cue "descanso" y C/T para 1-10 s de contacto con la barbilla. Duración de construcción a 40 s. Los incrementos pueden ser reposo de mentón para 1"-10", 11"-21", 23"-31", 40"+.
      1. Repita esta sesión hasta que el perro se fija mente durante al menos 40 s; cada sesión debe durar entre 5 y 15 min.
        NOTA: Construir el aparato de descanso de la barbilla de espuma enrollada para adaptarse al hocico de cada perro individual; para un perro del tamaño de Labrador, haga un reposa barbilla de espuma de 6" de ancho con una muesca de 4" de ancho por 2.5" de profundidad cortada fuera del medio. Este material es seguro para llevar en el entorno de RMN.
    8. Descanso de mentón en reposo de espuma barbilla con creciente distracción y duración. Con el perro en un down al lado del descanso de la barbilla de espuma, cue "descanso" y C / T para 1 "-23" de contacto de la barbilla. Agregue gradualmente distracciones visuales y acústicas. Construir la duración a 73 s, con y sin distracciones. Los incrementos pueden ser de 1"-23", 26"-31", 34"-45", 50"-60" y 73"+.
      1. Repita esta sesión hasta que el perro se fija mente durante al menos 73 s; cada sesión debe durar entre 5 y 15 min.
  2. Fase 2 - Resonancia magnética simulada.
    NOTA: Para ensamblar la resonancia magnética simulada estacionaria, compile un túnel (diámetro de RMN proxy, tubo de forma de hormigón de cartón de 70 cm de diámetro cortado a una longitud de seis pies y elevado en una mesa plegable de tres pies de altura), una plataforma de madera contrachapada, una bobina receptora de radiofrecuencia simulada de acrílico (RF) cortada a una longitud de seis pies y elevada sobre una mesa plegable de tres pies de altura), una plataforma de madera contrachapada, una bobina receptora de radiofrecuencia simulada de acrílico (RF) , el aparato de reposo de la barbilla de espuma y un sistema de altavoces (véaseTabla de materiales). Estabilice el agujero simulado sobre la mesa con dos aparatos ortopédicos de madera contrachapada. Almohadillas de amortiguación de fijación fijadas al interior de la bobina de RF simulada para proporcionar acolchado contra las orejas de los perros y la estabilización craneal adicional / retroalimentación de colocación.
    1. Introducir el agujero y la elevación con una duración reducida. Lleve a cabo toda la primera sesión con el agujero simulado en el suelo. Cue el perro para entrar en el túnel y acostarse en la plataforma, C / T. Cue el perro para "descansar" y C / T para cualquier duración de la barbilla apuntando al descanso de la barbilla de espuma dentro del agujero en el suelo.
      1. Llevar a cabo sesiones posteriores con el taladro perforado elevado 3'. Invite al perro a saltar o levantar al perro en el agujero elevado, C/T.
      2. Cue el perro para que se acueste, C/T.
      3. Cue el perro para "descansar" y C / T para 1-12 s de contacto de la barbilla al descanso de la barbilla de espuma en el agujero elevado.
      4. Repita esta sesión hasta que el perro se fija mente durante al menos 16 s; cada sesión debe durar entre 5 y 15.
    2. Descanso elevado de la barbilla con mayor duración. Invite al perro a saltar o levantar al perro en el agujero simulado. Cue el perro para que se acueste, C/T.
      1. Cue el perro para "descansar" y C / T para 1-12 s de barbilla apuntando al descanso de la barbilla de espuma en el agujero elevado.
      2. Duración de la construcción a 60 ss. Los incrementos pueden ser 1"-12", 16"-23", 26"-45", 60"+.
      3. Repita esta sesión hasta que el perro se fija mente durante al menos 60 s; cada sesión debe durar entre 5 y 15 min.
    3. Introducir bobina de radiofrecuencia simulada (RF) sin elevación y duración reducida. Mientras está sentado en el suelo junto a la bobina de RF simulada y el descanso de la barbilla de espuma, C / T el perro para cualquier investigación (es decir, olfateo, proximidad, orientación hacia) del aparato.
      1. Cue el perro para "descansar" y utilizar un toque de nariz o señuelo de alimentos para guiar la cabeza del perro en y a través de la bobina de RF simulada en el descanso de la barbilla de espuma y C / T para 1-5 s de contacto con la barbilla.
      2. Duración de construcción a 30 s. Los incrementos pueden ser reposo de mentón para 1"-5", 6"-12", 16"-26", 30"+.
      3. Repita esta sesión hasta que el perro apunte a través de la bobina de RF simulada durante 30 s; cada sesión debe durar entre 5 y 15 min.
    4. Descanso de barbilla elevado en bobina RF simulada. Con la bobina de RF simulada y el descanso de la barbilla de espuma dentro del agujero simulado, invite al perro a saltar o levantar al perro en el agujero.
      1. Cue el perro para acostarse y "descansar", y C / T para 1-5 s de contacto con la barbilla.
      2. La duración de la construcción a 50 s. Los incrementos pueden ser de 1"-5", 6"-12", 16"-26", 28"-37", 50"+.
      3. Repita esta sesión hasta que el perro va a la barbilla de la barbilla de descanso a través de la bobina de RF simulada en el agujero elevado para 50 s; cada sesión debe durar entre 5 y 15 min.
    5. Descanso de barbilla elevado en bobina RF simulada con creciente distracción y duración. Con la bobina de RF simulada y el descanso de la barbilla de espuma dentro del agujero simulado, invite al perro a saltar o levantar al perro en el agujero.
      1. Cue el perro para acostarse y "descansar", y C / T para 1-12 s de contacto con la barbilla.
      2. Agregue gradualmente distracciones visuales y acústicas. Construir la duración a 100 s (1'40") con y sin distracciones.
      3. Los incrementos pueden ser 1"-12", 16"-37", 41"-60", 66"-88" (1'6"-1'28"), 100"+ (1'40"+).
      4. Repita esta sesión hasta que el perro se chin objetivo para 100 s; cada sesión debe durar entre 5 y 15 min.
    6. Introducir acolchado de oído, duración inicialmente reducida. Levante o invite al perro a saltar en el agujero, indicar "abajo", equiparlo con acolchado de la oreja, y C / T para cualquier duración de tolerar el acolchado de la oreja sin movimiento excesivo.
      1. Cue "descanso", y C/T para 1-5 s de contacto con la barbilla. Duración de la construcción a 60 s. Los incrementos pueden ser de 1"-5", 6"-26", 28" 45", 60"+.
      2. Repita esta sesión hasta que el perro se chin objetivo en el agujero simulado con acolchado de oído para 60 s; cada sesión debe durar entre 5 y 15 min.
    7. Descanso elevado de la barbilla en bobina RF simulada con acolchado de oído y aumento de la duración y la distracción. Levante o invite al perro a saltar en el agujero, cue "abajo" y "descanso", equiparlo con acolchado de la oreja, y C / T para 1-12 s de contacto con la barbilla.
      1. Agregue gradualmente distracciones visuales y acústicas. Duración de la construcción a 107 s. Los incrementos pueden ser 1"-12", 16"-37", 41"-60", 66"-88", 107"+.
      2. Repita esta sesión hasta que el perro se chin objetivo en el agujero simulado con acolchado de la oreja para 107 s; cada sesión debe durar entre 5 y 15 min.
    8. Introducir ruido del escáner. Levante o invite al perro a saltar en el agujero, cue "abajo" y "descanso", y equiparlo con acolchado de la oreja.
      1. Reproduzca el audio de escaneo a un volumen apenas audible entre 0-40 dB y C/T para 1-12 s de contacto con la barbilla.
      2. Duración de la construcción a 107 s. Los incrementos pueden ser 1"-12", 16"-37", 41"-60", 66"-88", 107"+.
      3. Repita esta sesión hasta que el perro se chin objetivo en el agujero simulado con acolchado de oído y hasta 40 dB escanear audio para 107 s; cada sesión debe durar entre 15 y 30 min.
    9. Duración de la construcción a 2 min 30 s con una distancia creciente. Levante o invite al perro a saltar en el agujero, cue "abajo" y "descanso", y equiparlo con acolchado de la oreja.
      1. Reproduzca audio de escaneo entre 41 y 70 dB y C/T para 1-37 s de contacto con la barbilla. Poco a poco añadir distancia, moviéndose alrededor del agujero simulado, fuera de la vista y luego de nuevo a la vista del perro.
      2. La duración de la construcción a 142 s. Los incrementos pueden ser 1"-37", 41"-88", 97"-107", 117"-129", 142"+.
      3. Repita esta sesión hasta que el perro se chin objetivo en el agujero simulado con acolchado de oído y 41-70 dB escanear audio para 142 s, con y sin distracción y distancia; cada sesión debe durar entre 15 y 30 min.
    10. Duración de la construcción a 4 min. Levante o invite al perro a saltar en el agujero, cue "abajo" y "descanso", y equiparlo con acolchado de la oreja.
      1. Reproduzca audio de escaneo entre 60 y 90 dB y C/T para 1-107 s de contacto con la barbilla.
      2. La duración de la construcción a 240 s. Los incrementos pueden ser 1"-107", 117"-142", 156"-189", 208"-229", 240"+.
      3. Repita esta sesión hasta que el perro se chin objetivo en el agujero simulado con acolchado de oído y 60-90 dB escanear audio para 240 s, con y sin distracción y distancia; cada sesión debe durar entre 15 y 30 min.
    11. Duración de la construcción a 5 min. Levante o invite al perro a saltar en el agujero, cue "abajo" y "descanso", y equiparlo con acolchado de la oreja.
      1. Reproduzca audio de escaneo entre 80 y 110 dB y C/T durante 1-120 s de contacto con la barbilla.
      2. La duración de la construcción a 300 s. Los incrementos pueden ser 1"-120", 129"-189", 208"-229", 252"-277", 300"+.
      3. Repita esta sesión hasta que el perro se chin objetivo en el agujero simulado con acolchado de la oreja y 80-110 dB escanear audio para 300 s, con y sin distracción y distancia; cada sesión debe durar entre 15 y 30 min.

3. Transferencia

NOTA: 1) Al alcanzar el criterio final del comportamiento de colocación en el lugar de entrenamiento de RMN simulado (5 minutos de bajada y descanso de la barbilla en el agujero simulado y bobina de RF simulada mientras usa acolchado de oído, con el ruido del escáner jugando a 80-110 dB), el perro se somete a cinco lugares distintos sesiones de transferencia (generalización). Durante estas sesiones de traslado, las estaciones de perros a los criterios anteriores en varios lugares interiores y exteriores que son lo más únicos posible, con diferentes vistas, sonidos y grados de distracción social en todos los escenarios (por ejemplo, campo de césped aislado, pasillo del edificio académico, vestíbulo del edificio académico ocupado, parada de autobús abarrotada, planta de tratamiento de agua fuerte)8.

  1. Para ensamblar la resonancia magnética simulada portátil utilizada para la transferencia, compile un túnel (túnel de agilidad de regulación, estabilizado con bolsas de arena), una plataforma de madera contrachapada, una bobina receptora de RF simulada de acrílico, el aparato de reposo de mentón de espuma y un sistema de altavoces portátiles (ver Tabla de Materiales). Almohadillas de amortiguación de fijación fijadas al interior de la bobina de RF simulada para proporcionar acolchado contra las orejas de los perros y la estabilización craneal adicional / retroalimentación de colocación.
  2. Párese o siéntase junto al taladro simulado (portátil) con la bobina de RF simulada y el descanso de la barbilla en el interior. Haga gestos con el perro para entrar en el agujero, cue "abajo" y "descanso", y equiparlo con acolchado de la oreja.
  3. Reproduce audio de escaneo a 80-110 dB y C/T durante 1-30 s de colocación en la nueva ubicación.
  4. A continuación, sonda para la duración del criterio (reforzar a 5 min o cuando el perro se rompe).
  5. Realizar episodios repetidos de repeticiones de descanso de mentón de 1-5 minutos durante 30-60 min.
  6. Realice una sesión de 30-60 minutos en cada ubicación. Una vez que el perro ha generalizado el comportamiento de colocación a criterio en cinco lugares de transferencia distintos, el perro está listo para la recolección de datos en el entorno de RMN real.

4. RMN

  1. Una sesión de recopilación de datos de RMN toma entre 30 y 60 minutos Comenzar la sesión de recopilación de datos con un localizador, seguido de la adquisición de imágenes anatómicas de alta resolución para servir como referencia de prescripción utilizando el gradiente rápido preparado para magnetización 3D (MPRAGE). Después de la exploración anatómica, realice las exploraciones de imágenes de resonancia magnética funcional (por ejemplo, presentación de estímulo y estado de reposo). Este protocolo de RMN representa ejemplos de trabajos anteriores y sólo es sugerente (véanse Jia et al.4 y Thompkins et al.10 para saber cómo realizar el protocolo).
    1. Dar a los perros aproximadamente 1 minuto de descanso con su recompensa fuera del escáner entre escaneos.

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Resultados

El número medio de repeticiones de cada nivel de sesión se enumera en el Cuadro 1. El protocolo completo de entrenamiento y pruebas requería 14 h (M a 13,55 h, rango de 12-16 h) y consistía en 90 sesiones (rango 87-93 sesiones). El entrenamiento en ambiente abierto duró 4,38 h (rango 3-5 h), el entrenamiento simulado de RMN duró 5,4 h (rango 4.2-6.5 h), y la transferencia fue de 2,5 h dividida en cinco sesiones de 30 minutos. Las sesiones de mantenimiento en el nivel 19 s...

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Discusión

El protocolo descrito anteriormente separa el entrenamiento del comportamiento de estacionamiento (descanso de la barbilla) de la desensibilización al entorno de RMN. Además, utiliza un procedimiento de generalización de colocación en varios lugares diferentes, para ayudar en la transferencia del comportamiento de colocación al entorno de exploración por RMN real; lo hace sin necesidad de un amplio tiempo de entrenamiento en el entorno de exploración por RMN, lo que puede ser costoso. En general, la capacitación y las pr...

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Divulgaciones

Los autores no tienen nada que revelar.

Agradecimientos

Estamos agradecidos a Las Ciencias del Rendimiento Canino y a los Departamentos de Psicología de la Universidad de Auburn e Ingeniería Eléctrica e Informática. Este trabajo fue apoyado por la Asociación de Entrenadores Profesionales de Perros.

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Bobina acrílica de radiofrecuencia simuladaMenardsTU59018594Bobina de radiofrecuencia simulada (RF): tubo de hormigón de 8" de diámetro x 4'. Hace cuatro bobinas de RF simuladas; corte el tubo en cuatro longitudes uniformes para cuatro bobinas de RF simuladas de 8" de diámetro x 1'.
Túnel de agilidadJ& J Dog SuppliesTT053Túnel de entrenamiento de agilidad abierto
Altavoz BluetoothSharkkSP-SK896WTR-GRYEscaneo portátil Reproducción de audio: Altavoz Bluetooth resistente al agua Sharkk 2O IP67 Altavoz Bluetooth Piscina al aire libre Playa y ducha Altavoz inalámbrico portátil Tubo
forma de hormigón de cartónMenardsTU10120014Diámetro de la resonancia magnética simulada estacionaria: Sonotube de 24" de diámetro x 12' de pared estándar resistente al agua. Hace dos perforaciones simuladas; Corte el tubo de forma por la mitad para dos orificios de 24" de diámetro x 6'.
Chuckit BolaChuckit!17030Recompensa de juguete: ¡Chuckit! Ultra Ball
Decibel XSkypawAplicación de teléfono Medidor de decibelios
EsterillaMentonera de espuma: corte la alfombrilla por la mitad a lo largo. Enrolle y asegure el rollo con pegamento caliente. Corta una muesca del tamaño de la barbilla en el centro con un cuchillo X-ACTO. Pegamento caliente de velcro a la superficie inferior.
MesaMesa plegable de 3' x 6'
Almohadilla aplicadora de cera para automóviles de microfibraCuidado del automóvil Viking862400Almohadillas aplicadoras de microfibra para el cuidado del automóvil vikingo Registro de
golosinas de equilibrio natural Equilibrio natural EquilibrioRecompensa de: por ejemplo, rollo de comida para perros Chicken Formula, rollo de madera
de 3.5 librasPlataforma: 2"x4"x6' de longitud de madera fijada a un tablero de madera contrachapada de 3'x6'. Colchoneta de ejercicio de pegamento caliente sobre tablero de madera contrachapada para tracción. Tirantes: 3 cubos de 4x4x4" cortados en un ángulo de 45 grados fijados a los extremos de 1"x4"x3' de longitudes de madera. Rinde 3 tirantes.
Bolsas de arenaJ& J Suministros para perrosAG155J& J Sacos de arena de calidad profesional x Sistema
2 altavocesPioneer ElectricsHTD645DVReproducción de audio de escaneo estacionario: Sistema de cine en casa Pioneer HTD645DV 5 discos DVD con altavoces envolventes inalámbricos. Instrucciones de funcionamiento.
Toallatoalla estándar
de de ejercicio plegable natural comidacontrachapadade

Referencias

  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).
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  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).
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  12. Lazarowski, L., Waggoner, P., Katz, J. S. The future of detector dog research. Comparative Cognition & Behavior Reviews. 14, 77-80 (2019).
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  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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