Lærer opp hundene for våken, hemningsløs funksjonell magnetisk resonans tenkelig

Summary

Magnetisk resonans imaging (MRI) på hemningsløs våken hunder er en ny metode med flere fordeler fremfor Imaging med fysiske eller kjemiske tilbakeholdenhet. Denne protokollen introduserer en kostnadseffektiv trening metode som minimerer opplæring i MRI-miljøet, som kan være dyrt, og maksimerer faget utvalget tilgjengelig for canine funksjonell Mr.

Abstract

Vi presenterer en canine funksjonell Magnetic resonans imaging (fMRI) trenings protokoll som kan gjøres på en kostnadseffektiv måte, med høy energi hunder, for erverv av funksjonelle og strukturelle data. Denne metoden for trening hunder for våken, hemningsløs fMRI sysselsetter en generalisering prosedyre av stasjonering på flere ulike steder for å lette overføring av stasjonering atferden til den virkelige Mr skanne miljøet; Det gjør det uten behov for omfattende treningstid i Mr skanne miljø, som kan være dyrt. Videre deler denne metoden treningen av en stasjonering (dvs. haken hvile) oppførsel fra desensitization til MRI-miljøet (dvs. 100 + desibel skanne lyd), sistnevnte oppnås under dedikerte hørbar eksponering condition økter. Den komplette opplærings-og test protokollen krevde 14 timer og resulterte i umiddelbar overføring til nye steder. Vi likeledes gave eksempler av hjørnetann fMRI data det ha blitt ervervet fra synlig ansikt bearbeiding og olfactory diskriminering paradigmer.

Introduction

Magnetisk resonans imaging (MRI) utført på hemningsløs våken hunder er en ny metode, og skaper en frisk måte å undersøke funksjon og struktur i hunden hjernen. Den første publiserte beretninger om Mr image oppkjøp fra hemningsløs våken hunder ble publisert i 2009 (strukturelle) og 2012 (funksjonell)^1,2. Det er flere fordeler med funksjonell magnetisk resonans imaging (fMRI) for å studere hjernens funksjon i hemningsløs våken hunder. Først datainnsamlingen er lik som mennesker, og derfor lettere generaliserings på tvers av arter³. For det andre er det ikke behov for anestesi, eliminerer eventuelle uønskede ettervirkninger. Tredje, hjerne aktivitet endres ved anestesi og dermed kognitiv funksjon kan bli bedre vurdert uten anestesi⁴. Fjerde, mens væske/mat deprivasjon og fysisk tilbakeholdenhet tillate forskere å granske nonsedated dyr (f. eks gnager, avian, og primater modeller), disse dyrene kan være i svært forskjellige kognitive tilstander fra sine ikke-fratatt og hemningsløs kolleger ³i denne.

For øyeblikket er det fem laboratorier rundt om i verden som skanner våken hunder (Atlanta, USA; Auburn, USA; Budapest, Ungarn; Querétaro, Mexico; Wien, Østerrike), og det er ingen standardisert metode for trening hunder å forsettlig gjennomgå en Mr-Scan^5,6,7. Alle lærer opp metoder aksje det vanlig målet av lærer opp hundene å være igjen fremdeles for utbygget perioder, hvilke er på krevd for kvalitet hjerne avsøker. Mens alle metoder fungerer via prinsippene for forsterkning læring, hvordan akkurat det er implementert varierer, og vi vet ennå ikke effekten av denne variansen på resultatene. Derfor, hvis en foreslått trening metoden er akseptert og kommer til å bli mye brukt, kan det redusere noen mengden av uønsket varians i dataene. I denne artikkelen fokuserer vi på treningsmetoden for stasjonering i MRI-skanneren. Mr-skanning er dyrt, og den foreslåtte metoden vi utviklet har som formål å være kostnadseffektiv og dermed generaliserings til trenere over hele verden uten regelmessig tilgang til en MRI-skanner for trening.

Metoden består av to hovedkomponenter: trening og testing. Treningen består av to faser. Fase en er trening hunden til haken målet (dvs. stasjon) i et åpent miljø og fase to er trening hunden til stasjonen i en uekte MRI. Desensitization til MRI skjer gjennom trenings fasene, i separate, dedikerte hørsels eksponerings økter. Testing består av stasjonering i en bærbar uekte MRI, i fem forskjellige test steder. Hjelpemidlet av denne tester Phase er å generalisere det stasjonering opptreden, Letter forflytning å det virkelig MRI omgivelsene. Den generelle protokollen er oppsummert i figur 1.

Figur 1: tidslinje for protokoll. Protokollen tidslinjen er delt inn i to komponenter, opplæring og testing. Opplæring er videre inndelt i to faser, åpent miljø og mock MRI. Separate hørsels eksponering økter oppstår under trening også. Testingen består av stasjonering i en bærbar uekte MRI, på fem forskjellige overførings steder (T1-T5). En gang hunden har generalisert det stasjonering opptreden å kriterier inne fem adskilt forflytning plasseringene, hunden er moden til datainnsamling av sted inne det virkelig MRI omgivelsene. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Avhengig av fasen, opplæring og testing tar 25 til 75 minutter per uke, per hund: 1 10 minutters hørsels eksponering økt og to eller flere 5 til 30-minutters stasjonering økter. Denne protokollen kan fullføres om 25 uker. Under overføring testing, hunder utføre flere utbrudd av en 5-minutters opp/ned/opphold og haken hvile i en bærbar mock MRI (bore, radiofrekvens coil, 90 + dB lyd, Ear padding) i fem ulike steder. Overførings økter inntreffer én gang per uke i 30-60 minutter, over fem uker på rad. Under Mr-testing, hunder utføre flere utbrudd av den endelige stasjonering atferd under en 60 minutters økt av strukturelle og funksjonelle data oppkjøpet i en ekte MRI-skanner.

Gjennom opplæring og testing, en hake hvile er atferden til fokus. En hake hvile er hunden berører haken til et objekt overflate etter noen stikkordet til målet (dvs. resten haken) til at overflaten. Det stikkordet til målet kan være fysisk (f. eks gest, lokke), verbal (f. eks, talte ord “hvile”), eller et objekt (for eksempel tilgang til haken resten selv). Flytende ytelse av haken målretting atferden er avgjørende for å begrense hodet bevegelse. I denne protokollen, haken resten oppførsel er betinget, vedlikeholdt, og generalisert til å skje i flere sammenhenger (forskjellige resten apparater, på flere steder) med økende mål varighet (opptil fem minutter). I tillegg trener forholdene og opprettholder sterke resultater av atferd ned og opphold, samt god stimulans kontroll over utgivelsen Cue “OK”, den conditioned forsterker og atferdsdata hendelsen markør “Klikk”, og keep going signal (kg) “gode” ⁸. i løpet av protokollen, flere stimuli og apparater er innført på bestemte stadier og for bestemte intervaller. Disse materialene er lett og rimelig anskaffet. Hvis du vil ha mer informasjon, se tabellen over materialer.

Protocol

Etisk godkjennelse for disse metodene ble innhentet fra Auburn University institusjonelle Animal Care og bruk komiteen og alle metoder ble utført i samsvar med deres retningslinjer og forskrifter. For hørsels eksponering er progresjon gjennom øktene basert på ukenummer. For stasjonering møter, en spesifikk samling-spesifiserte gjennomførelse kriteriet (e.g., det vil si elleve-andre varigheten av hake mål for), må av være møtte tidligere det utdannet kanskje fremskritt hunden å morgendagen samling inne det lær…

Representative Results

Gjennomsnittlig antall repetisjoner av hvert økt nivå er oppført i tabell 1. Den komplette opplæring og testing protokollen kreves 14 h (M = 13,55 h, Range 12-16 h) og besto av 90 økter (Range 87-93 økter). Åpne miljøet trening varte 4,38 h (utvalg 3-5 h), mock Mr trening varte 5,4 h (rekkevidde 4.2-6.5 h), og overføringen ble 2,5 h delt inn i 5 30 min økter. Vedlikeholds øktene på nivå 19 ble utført under overføringen og gjenspeiles i den komplette trening…

Discussion

Protokollen som er beskrevet ovenfor, skiller treningen av stasjonering (haken hvile) oppførsel fra desensitization til MRI-miljøet. Videre utnytter det en generalisering prosedyre av stasjonering på flere ulike steder, for å bistå i overføringen av stasjonering atferden til den virkelige Mr Scan miljø; Det gjør det uten behov for omfattende treningstid i Mr skanne miljø, som kan være dyrt. Overall, treningen og testingen ble fullført i 14 timer og resulterte i umiddelbar overføring til romanen steder. Selv o…

Materials

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