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Article de méthode

Chiens d'entraînement pour l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle éveillée et non restreinte

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DOI :

10.3791/60192

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13 octobre 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

Dans cet article

Résumé

L'imagerie par résonance magnétique (IRM) sur les chiens éveillés non retenus est une nouvelle méthode avec plusieurs avantages par rapport à l'imagerie avec une contrainte physique ou chimique. Ce protocole introduit une méthode de formation rentable qui minimise la formation dans l'environnement d'IRM, qui peut être coûteuse, et maximise le bassin d'objets disponibles pour l'IRM fonctionnelle canine.

Résumé

Nous présentons un protocole d'entraînement à résonance magnétique fonctionnelle canine (IRMf) qui peut être fait de manière rentable, avec des chiens à haute énergie, pour l'acquisition de données fonctionnelles et structurelles. Cette méthode de formation des chiens pour l'IRMf éveilléet et sans restriction utilise une procédure de généralisation du stockage dans plusieurs endroits différents pour faciliter le transfert du comportement de stationnement à l'environnement réel de balayage de MRI ; il le fait sans avoir besoin d'un temps de formation étendu dans l'environnement d'IRM, ce qui peut être coûteux. En outre, cette méthode divise la formation d'un comportement de station (c.-à-d. le repose-menton) de la désensibilisation à l'environnement d'IRM (c.-à-d., 100 degrés de décibels audio), ce dernier accompli au cours de séances de conditionnement d'exposition auditive dédiées. Le protocole complet de formation et d'essai a nécessité 14 heures et a entraîné un transfert immédiat vers de nouveaux endroits. Nous présentons également des exemples de données canines irréparois qui ont été acquises à partir de paradigmes de traitement visuel du visage et de discrimination olfactive.

Introduction

L'imagerie par résonance magnétique (IRM) menée sur des chiens éveillés sans retenue est une nouvelle méthode, créant une nouvelle façon d'examiner la fonction et la structure dans le cerveau du chien. Les premiers comptes publiés de l'acquisition d'image MR de chiens éveillés sans retenue ont été publiés en 2009 (structurel) et 2012 (fonctionnel)1,2. Il y a plusieurs avantages de l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) pour étudier la fonction cérébrale chez les chiens éveillés non retenus. Tout d'abord, la collecte de données est similaire à celle des humains, et donc plus facilement généralisable entre les espèces3. Deuxièmement, il n'y a pas besoin d'anesthésie, éliminant les séquelles indésirables. Troisièmement, l'activité cérébrale est altérée par anesthésie et donc la fonction cognitive peut être mieux évaluée sans anesthésie4. Quatrièmement, bien que la privation de liquide et de nourriture et la contention physique permettent aux chercheurs de sonder les animaux non sédés (p. ex., les modèles de rongeurs, d'oiseaux et de primates), ces animaux peuvent être dans des états cognitifs très différents de leurs homologues non privés et sans retenue. 3.

À l'heure actuelle, il y a cinq laboratoires à travers le monde qui scannent les chiens éveillés (Atlanta, USA; Auburn, États-Unis; Budapest, Hongrie; Querétaro, Mexique; Vienne, Autriche), et il n'existe pas de méthode normalisée pour l'entraînement des chiens à subir volontairement une IRM5,6,7. Toutes les méthodes d'entraînement partagent l'objectif commun de l'entraînement des chiens à rester immobilependant de longues périodes de temps, ce qui est nécessaire pour des scanners cérébraux de qualité. Bien que toutes les méthodes fonctionnent selon les principes de l'apprentissage de renforcement, la façon dont il est mis en œuvre varie, et nous ne savons pas encore l'impact de cette variance sur les résultats. Par conséquent, si une méthode de formation proposée est acceptée et est largement utilisée, elle peut réduire une certaine quantité de variance indésirable dans les données. Dans cet article, nous nous concentrons sur la méthode de formation pour le service de stationnage dans le scanner IRM. La numérisation par IRM est coûteuse, et la méthode proposée que nous avons développée a pour but d'être rentable et donc généralisable aux formateurs du monde entier sans accès régulier à un scanner IRM pour la formation.

La méthode se compose de deux composantes principales : la formation et les tests. La formation se compose de deux phases. La première phase consiste à former le chien à la cible du menton (c.-à-d. la station) dans un environnement ouvert et la phase deux entraîne le chien à stationner dans une fausse IRM. La désensibilisation à l'IRM se produit tout au long des phases de formation, au cours de séances distinctes et dédiées à l'exposition auditive. Les tests consistent à stationner dans une IRM factice portative, dans cinq emplacements de test différents. L'utilité de cette phase de test est de généraliser le comportement de stationnement, facilitant le transfert vers l'environnement RÉEL d'IRM. Le protocole global est résumé à la figure 1.

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Figure 1 : Chronologie du protocole. Le calendrier du protocole est divisé en deux composantes, la formation et l'essai. La formation est divisée en deux phases, Open Environment et Mock MRI. Des séances d'exposition auditive distinctes ont lieu pendant la formation. Les tests consistent à stationner dans une IRM factice portative, dans cinq emplacements de transfert différents (T1-T5). Une fois que le chien a généralisé le comportement de station à critère dans cinq emplacements de transfert distincts, le chien est prêt pour la collecte de données dans l'environnement IRM réel. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Selon la phase, l'entraînement et les tests dus à 25 à 75 minutes par semaine, par chien : une séance d'exposition auditive de 10 minutes et deux séances de stationnage de 5 à 30 minutes ou plus. Ce protocole peut être complété en 25 semaines. Pendant les tests de transfert, les chiens exécutent plusieurs épisodes d'un repos immobile de 5 minutes vers le bas/séjour et le menton dans une IRM factice portative (bore, bobine de radiofréquence, audio de 90 dB, rembourrage d'oreille) dans cinq endroits différents. Les séances de transfert ont lieu une fois par semaine pendant 30 à 60 minutes, sur cinq semaines consécutives. Pendant l'essai de MRI, les chiens exécutent plusieurs bouts du comportement final de stationnage pendant une session de 60 minutes de l'acquisition structurale et fonctionnelle de données dans un scanner réel d'IRM.

Tout au long de la formation et des tests, un repose-menton est le comportement de mise au point. Un repose-menton est le chien qui touche son menton à la surface d'un objet en suivant un signal pour cibler (c.-à-d., reposer son menton) à cette surface. Ce signal à la cible peut être physique (p. ex. geste, leurre), verbal (p. ex., mot parlé « repos ») ou objet (p. ex., accès au menton lui-même). La performance fluide du comportement de ciblage du menton est essentielle pour limiter le mouvement de la tête. Dans ce protocole, le comportement de repos de menton est conditionné, maintenu, et généralisé pour se produire dans de multiples contextes (différents appareils de repos, dans plusieurs endroits) avec la durée de cible croissante (jusqu'à cinq minutes). En outre, les conditions de formateur et maintient de fortes performances des comportements vers le bas et le séjour, ainsi que un bon contrôle de stimulus sur le signal de libération "Ok", le renforceur conditionné et marqueur d'événement comportemental "cliquez", et le signal de maintien en cours (KGS) "bon" 8. Au cours du protocole, de multiples stimuli et appareils sont introduits à des stades spécifiques et pour des intervalles spécifiques. Ces matériaux sont facilement et peu coûteux achetés. Pour plus de détails, consultez la Table des Matériaux.

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Protocole

L'approbation éthique de ces méthodes a été obtenue du Comité institutionnel de soins et d'utilisation des animaux de l'Université Auburn et toutes les méthodes ont été exécutées conformément à leurs lignes directrices et règlements. Pour l'exposition auditive, la progression au cours des sessions est basée sur le nombre de la semaine. Pour les séances de stationnement, un critère de performance spécifique à la session (p. ex., une durée d'au moins onze secondes de ciblage du menton) doit être satisfait avant que l'entraîneur puisse faire avancer le chien à la prochaine session au cours de cette phase d'entraînement. Sinon, cette étape est répétée.

1. Séances d'exposition auditive

REMARQUE : Ces séances constituent une exposition passive et un contreconditionnement classique actif d'une réponse émotionnelle conditionnée positive (CER) au bruit du scanner IRM; le bruit du scanner est établi comme un stimulus prévoyant l'accès au jeu de jouet ou aux récompenses alimentaires. Les séances d'exposition ont lieu une fois par semaine pendant environ 10 min.

  1. Les séances d'exposition passive (PE) sont ambiantes, 40-70 décibels (dB) d'exposition aux bruits de scanner IRM. Transportez le chien dans une zone d'exercice familière et permettez au chien de se promener pendant que la lecture audio est discrètement audible au volume spécifié par la session grâce à un haut-parleur Bluetooth portable (voir Tableau des matériaux). Effectuer trois séances PE de 10 min de lecture du bruit du scanner, une fois par semaine pendant trois semaines (PE1 40-60 dB, PE2 65 dB, PE3 70 dB).
  2. Les sessions d'exposition active (AE) utilisent un paradigme de conditionnement classique standard et sont menées après les trois sessions PE. Transportez le chien dans une salle d'entraînement intérieure familière et passez par dix essais de la procédure de conditionnement classique à court terme (voir la figure 2).
    1. Lire l'audio de balayage au volume spécifié par session pour 10 s.
    2. Après 10 s se sont écoulés, s'engager dans 20 s de jouet-play (ou récompense alimentaire continue) avec le chien tandis que le bruit du scanner est encore audible.
    3. Après 20 s de jeu, récupérer le jouet du chien et mettre en pause le bruit. Attendez avec le chien (en silence, chien sans jouet / nourriture) pour 10 s.
    4. Après ce délai, commencez le prochain procès. Effectuer dix essais par session.
    5. Le volume est augmenté progressivement au cours des sessions. Effectuer une session AE une fois par semaine pendant douze semaines (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 'gt; 100 dB).

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Figure 2 : Exposition active. Active Exposure (AE) est une procédure de conditionnement classique à court terme. 10 s CS (c.-à-d., scan audio présenté par lui-même), 20 s CS - US (c.-à-d., ball and scan audio presented together), 10 s delay (no ball, no scan audio). Après ce délai, le procès recommence. Il y a dix essais par session, avec des augmentations de volume supplémentaires par session. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

REMARQUE : Recueillir l'audio suivant : base de base du scanner IRM, shim, localisateur (scout), MPRAGE, GRE Field, EPI, Multibande EPI, DTI et RESOLVE DTI, en utilisant, par exemple, l'application d'enregistrement audio d'un smartphone à travers la porte ouverte d'une suite d'IRM 3T pendant les scans fantômes. Déterminer le niveau de volume de lecture audio pendant les sessions d'entraînement via une application téléphonique de décibels mètre.

2. Séances de stationnage

REMARQUE : Ces sessions sont divisées en deux phases : Environnement ouvert et IRM simulée. Une fois que la cible menton-objet est apprise, les durées sont augmentées sur un calendrier centile de 10% augmente. Au fur et à mesure que de nouveaux éléments et pièces d'équipement sont ajoutés au contexte de la formation, certains critères du comportement (p. ex., la durée) sont temporairement assouplis :
1) Dans les séances de gare, l'entraîneur entraîne un comportement de nez-toucher à une serviette pliée, puis un repose-menton sur une serviette pliée. Ce comportement de repos de menton est généralisé pour se produire dans un repos de menton de mousse et graduellement construit à une durée de bout de 5 min.
2) Simultanément, les comportements robustes vers le bas et de séjour sont construits et maintenus.
3) Ces comportements sont ensuite conditionnés à se produire dans un espace clos (c.-à-d. tunnel) et à une altitude de 3'.
4) Le chien est alors acclimaté à l'enceinte de tête (enclens RF d'extrémité humaine simulée).
5) Le rembourrage d'oreille est introduit, et l'audio de balayage est (ré)introduit dans le contexte du comportement de stationnement.
Le chien sera finalement en mesure d'effectuer un repose-menton robuste avec la tête et le corps enfermé à une altitude de 3', avec le rembourrage de l'oreille et le balayage audio jouer à 90 décibels (dB), pour au moins 5 épisodes min. Sur le renforcement - certains chiens sont intrinsèquement plus motivés par la nourriture, tandis que d'autres sont plus motivés par le jeu ou la louange9. Dans "click-then-treat" (C/T), le T ne signifie pas nécessairement des friandises alimentaires, mais plutôt la procédure de récompense, quelle que soit ce qui peut être pour ce chien particulier à ce stade particulier de sa formation. Bien que les récompenses alimentaires se prêtent à des taux plus élevés et des répétitions de comportement immobile, tout ce que le chien préfère peut être utilisé initialement, même si c'est un jeu de haute mouvement (par exemple, balle, remorqueur). Comme le comportement de la cible du menton devient plus résistant contre la distraction et la durée, la transition vers l'utilisation de récompenses alimentaires. Finalement, le jeu de jouet peut être enregistré pour de longues durées ou des épisodes enchaînés de performance de repos de menton.

  1. Phase 1 - Environnement ouvert
    1. Chargez le clicker. Établissez une association entre le « tic-toc » du clicker et la récompense principale du chien (p. ex., nourriture) tout en captant l'attention. Effectuer des répétitions rapides d'événements C/T pour attirer l'attention (orientation du corps vers et/ou contact visuel); jess les friandises pour réinitialer la position du chien. Conduisez cette session une fois.
      REMARQUE: Cette session ne prend généralement pas plus de 3 min. Il peut être plus long ou répété si le formateur ne voit pas les signes que le clicker est établi comme un renforcement conditionné-orientation vers le formateur et l'émission de comportements de recherche de récompense en entendant le clic sont de bonnes indications que le clicker est devenir un signal significatif pour le chien.
    2. Capturez la cible de menton à la serviette. Avec le chien debout, assis, ou dans un bas, C / T pour regarder, puis enquêter (c.-à-d., renifler) la serviette. Une fois que cela se produit de façon fiable, C / T pour tout nez-à-serviette, puis le menton à serviette contact. Construire la durée du contact de serviette à 2 s.
      1. Répétez cette séance jusqu'à ce que le chien menton cible pour 2 s; chaque séance devrait durer environ 5 min.
        REMARQUE: Si un chien est aux prises avec cette étape, l'entraîneur peut (a) frotter un régal sur la serviette pour obtenir le comportement a commencé via un leurre odeur alimentaire et / ou (b) enseigner au chien une cible du nez (nez à la paume), puis une cible menton (chin-to-palm), puis cue pour une cible menton sur la serviette.
    3. Cible chin-to-towel avec une courte durée et l'ajout de repère. Avec le chien debout, assis, ou dans un bas, C / T pour 1-2 s de contact menton à la serviette. Dites « reposez » pendant que le chien touche ou sur le point de toucher la serviette. Après de nombreuses répétitions de 1-2 s combats, C / T après 3, puis 4, puis 5, puis 7 s.
      1. Répétez cette séance jusqu'à ce que le chien menton cible pour 7 s; chaque séance devrait durer environ 5 min.
        REMARQUE: Varier les longueurs de combat de chaque reposement du menton de sorte que la répétition suivante n'est pas toujours plus longue que la répétition précédente (c'est-à-dire, 1", 1", 3", 1", 5", 2", 6", 4", 2", 7", au lieu de, 1", 1", 1", 1", 1", 2", 2", 2", 3", 4", 6" , 7").
    4. Le menton repose sur la serviette dans un vers le bas et l'addition de distraction. Avec le chien dans un dubas, signal "repos" et C / T pour 1-5 s de menton à serviette de contact. Ajoutez graduellement des distractions visuelles et acoustiques sous la forme d'un entraîneur bougeant ses mains et ses pieds (p. ex., frapper au sol, remuer les doigts, mélanger le pied, etc.). Construire la durée de contact menton-à-serviette à 11 s. Incréments peut être 1"-5", 6"-7", 8", 9-10", 11" .
      1. Répétez cette séance jusqu'à ce que le chien menton cible pour 11 s; chaque séance devrait durer environ 5 min.
    5. Reposez-vous sur la serviette avec la distance. Avec le chien dans un vers le bas à côté d'une serviette pliée ou une pile de serviettes pliées, signal "repos" et C / T pour 1-3 s de menton-à-serviette contact. Cue le comportement de progressivement plus loin (c.-à-d., assis sur le sol, à genoux, debout). Construire la durée de contact menton-à-serviette à 16 s. Incréments peut être 1"-3", 4"-8", 9"-11", 12"-14", puis 16".
      1. Répétez cette séance jusqu'à ce que le chien menton cible pendant au moins 16 s; chaque séance devrait durer entre 5 et 10 min.
    6. Le menton repose sur la serviette avec la durée et la distance croissantes. Avec le chien dans un vers le bas à côté d'une serviette pliée ou une pile de serviettes pliées, signal "repos" et C / T pour 1-11 s de contact menton. Construire la durée de contact menton-à-serviette à 26 s. Incréments peut être 1"-11", 12"-16", 17"-19", 21"-23", 26" .
      1. Répétez cette séance jusqu'à ce que le chien menton cible pendant au moins 26 s; chaque séance devrait durer entre 5 et 10 min.
    7. Introduire le repos de menton mousse. C/T pour toute enquête (c.-à-d. renifler, proximité, orientation vers) de l'appareil de repos de menton de mousse. Après plusieurs investigations renforcées de l'appareil, signal "repos" et C/T pour 1-10 s de contact de menton. Durée de construction à 40 s. Incréments peut être menton reste pour 1"-10", 11"-21", 23"-31", 40" .
      1. Répétez cette séance jusqu'à ce que le chien menton cible pendant au moins 40 s; chaque séance devrait durer entre 5 et 15 min.
        REMARQUE : Construisez l'appareil de repos de menton en mousse roulé e pour s'adapter au museau de chaque chien; pour un chien de la taille d'un Labrador, faire un repose-menton en mousse mesurant 6 po de large avec une encoche profonde de 4 po par 2,5 po coupée du milieu. Ce matériau est sûr à prendre dans l'environnement IRM.
    8. Le repos de menton dans le reposement de menton de mousse avec la distraction et la durée croissantes. Avec le chien dans un bas à côté du repose-menton mousse, queue "repos" et C / T pour 1"-23" de contact menton. Ajoutez graduellement des distractions visuelles et acoustiques. Construire la durée à 73 s, avec et sans distraction. Les incréments peuvent être de 1"-23", 26"-31", 34"-45", 50"-60", et 73".
      1. Répétez cette séance jusqu'à ce que le chien menton cible pendant au moins 73 s; chaque séance devrait durer entre 5 et 15 min.
  2. Phase 2 - Simulacre d'IRM.
    REMARQUE : Pour assembler l'IRM stationnaire Mock, compilez un tunnel (perceur d'IRM proxy, tube de forme en béton en carton de 70 cm de diamètre coupé à une longueur de six pieds et élevé sur une table pliante de trois pieds de haut), une plate-forme en contreplaqué, une bobine de récepteur de radiofréquence simulée acrylique (RF) , l'appareil de repos de menton en mousse, et un système de haut-parleur (voirTableau des matériaux). Stabiliser le simulacre de forage sur la table avec deux accolades en contreplaqué. Tampons tampons d'affix fixés à l'intérieur de la bobine RF simulée pour fournir le rembourrage contre les oreilles des chiens et la stabilisation crânienne supplémentaire / rétroaction de placement.
    1. Introduire l'alésage et l'élévation avec une durée réduite. Conduisez toute la première session avec le simulacre d'ennui sur le sol. Cue le chien d'entrer dans le tunnel et s'allonger sur la plate-forme, C / T. Cue le chien de «repos» et C / T pour toute durée de menton ciblage à la mousse menton se reposer à l'intérieur de l'alésage sur le sol.
      1. Mener des séances ultérieures avec le simulacre de bore élevé 3'. Invitez le chien à sauter ou à soulever le chien dans l'alésage élevé, C/T.
      2. Cue le chien de s'allonger, C / T.
      3. Cue le chien à "repos" et C / T pour 1-12 s de contact menton au repose-menton mousse dans l'alésage élevé.
      4. Répétez cette séance jusqu'à ce que le chien menton cible pendant au moins 16 s; chaque session devrait durer entre 5 et 15.
    2. Repos de menton élevé avec la durée croissante. Invitez le chien à sauter ou soulevez le chien dans le simulacre d'ennui. Cue le chien de s'allonger, C / T.
      1. Cue le chien à "repos" et C / T pour 1-12 s de menton ciblage au reposement de menton mousse dans l'alésage élevé.
      2. Durée de construction à 60 ss. Incréments peut être 1"-12", 16"-23", 26"-45", 60" .
      3. Répétez cette séance jusqu'à ce que le chien menton cible pendant au moins 60 s; chaque séance devrait durer entre 5 et 15 min.
    3. Introduire une bobine de radiofréquence simulée (RF) sans élévation et durée réduite. Assis sur le sol à côté de la bobine RF simulée et du repose-menton en mousse, C/T le chien pour toute enquête (c.-à-d. reniflement, proximité, orientation vers) de l'appareil.
      1. Cue le chien à «repos» et utiliser un toucher du nez ou leurre alimentaire pour guider la tête du chien dans et à travers la bobine RF simulée sur le reste du menton mousse et C / T pour 1-5 s de contact menton.
      2. Durée de construction à 30 s. Incréments peut être menton reste pour 1"-5", 6"-12", 16"-26", 30" .
      3. Répétez cette séance jusqu'à ce que le chien menton cible à travers la bobine RF simulée pour 30 s; chaque séance devrait durer entre 5 et 15 min.
    4. Repos élevé de menton dans la bobine rf simulée. Avec la bobine RF simulée et le repos de menton en mousse à l'intérieur de l'alésage simulé, invitez le chien à sauter ou soulever le chien dans l'alésage.
      1. Cue le chien de s'allonger et "repos", et C / T pour 1-5 s de contact menton.
      2. Durée de construction à 50 s. Les incréments peuvent être de 1"-5", 6"-12", 16"-26", 28"-37", 50".
      3. Répétez cette séance jusqu'à ce que le chien menton cible au reposement de menton mousse à travers la bobine RF simulée dans l'alésage élevé pour 50 s; chaque séance devrait durer entre 5 et 15 min.
    5. Repos élevé de menton dans la bobine de RF simulée avec la distraction et la durée croissantes. Avec la bobine RF simulée et le repos de menton en mousse à l'intérieur de l'alésage simulé, invitez le chien à sauter ou soulever le chien dans l'alésage.
      1. Cue le chien de s'allonger et "repos", et C / T pour 1-12 s de contact menton.
      2. Ajoutez graduellement des distractions visuelles et acoustiques. Construire la durée à 100 s (1'40") avec et sans distraction.
      3. Les incréments peuvent être de 1"-12", 16"-37", 41"-60", 66"-88" (1'6"-1'28"), 100" "(1'40").
      4. Répétez cette séance jusqu'à ce que le chien menton cible pour 100 s; chaque séance devrait durer entre 5 et 15 min.
    6. Introduire le rembourrage de l'oreille, durée initialement réduite. Soulevez ou invitez le chien à sauter dans l'alésage, signalez-le « vers le bas », habillez-le de rembourrage d'oreille et de C/T pour toute durée de tolérer le rembourrage de l'oreille sans mouvement excessif.
      1. Cue "repos," et C / T pour 1-5 s de contact menton. Durée de construction à 60 s. Les incréments peuvent être de 1"-5", 6"-26", 28" 45", 60" .
      2. Répétez cette séance jusqu'à ce que le chien menton cible dans le simulacre d'ennui avec rembourrage d'oreille pour 60 s ; chaque séance devrait durer entre 5 et 15 min.
    7. Repos de menton élevé dans la bobine de RF simulée avec le rembourrage d'oreille et la durée et la distraction croissantes. Soulevez ou invitez le chien à sauter dans l'alésage, signalez « vers le bas » et « reposez-vous », équipez-le de rembourrage d'oreilles et de C/T pour 1-12 s de contact avec le menton.
      1. Ajoutez graduellement des distractions visuelles et acoustiques. Durée de construction à 107 s. Incréments peut être 1"-12", 16"-37", 41"-60", 66"-88", 107" .
      2. Répétez cette séance jusqu'à ce que le chien menton cible dans le simulacre d'ennui avec rembourrage d'oreille pour 107 s ; chaque séance devrait durer entre 5 et 15 min.
    8. Introduire le bruit du scanner. Soulevez ou invitez le chien à sauter dans l'alésage, à indiquer « vers le bas » et en « repos », et à l'équiper de rembourrage d'oreilles.
      1. Lire l'audio de balayage à un volume à peine audible entre 0-40 dB et C/T pour 1-12 s de contact de menton.
      2. Durée de construction à 107 s. Incréments peut être 1"-12", 16"-37", 41"-60", 66"-88", 107" .
      3. Répétez cette séance jusqu'à ce que le chien menton cible dans le simulacre de forage avec rembourrage de l'oreille et jusqu'à 40 dB audio de balayage pour 107 s; chaque séance devrait durer entre 15 et 30 min.
    9. Construire la durée à 2 min 30 s avec une distance croissante. Soulevez ou invitez le chien à sauter dans l'alésage, à indiquer « vers le bas » et en « repos », et habillez-le de rembourrage d'oreilles.
      1. Lire l'audio de balayage entre 41 et 70 dB et C/T pour 1-37 s de contact de menton. Peu à peu ajouter la distance, se déplaçant autour de l'ennui simulé, hors de la vue, puis de nouveau en vue du chien.
      2. Durée de construction à 142 s. Incréments peut être 1"-37", 41"-88", 97"-107", 117"-129", 142".
      3. Répétez cette séance jusqu'à ce que le chien menton cible dans le souper simulé avec rembourrage d'oreille et 41-70 dB scan audio pour 142 s, avec et sans distraction et la distance; chaque séance devrait durer entre 15 et 30 min.
    10. Durée de construction à 4 min. Soulevez ou invitez le chien à sauter dans l'alésage, à indiquer « vers le bas » et en « repos », et habillez-le de rembourrage d'oreilles.
      1. Lire l'audio de balayage entre 60 et 90 dB et C/T pour 1-107 s de contact de menton.
      2. Durée de construction à 240 s. Les incréments peuvent être de 1"-107", 117"-142", 156"-189", 208"-229", 240" .
      3. Répétez cette séance jusqu'à ce que le chien menton cible dans le souper simulé avec rembourrage d'oreille et 60-90 dB scan audio pour 240 s, avec et sans distraction et la distance; chaque séance devrait durer entre 15 et 30 min.
    11. Durée de construction à 5 min. Soulevez ou invitez le chien à sauter dans l'alésage, à indiquer « vers le bas » et en « repos », et à l'équiper de rembourrage d'oreilles.
      1. Lire l'audio de balayage entre 80 et 110 dB et C/T pour 1-120 s de contact de menton.
      2. Durée de construction à 300 s. Les incréments peuvent être de 1"-120", 129"-189", 208"-229", 252"-277", 300" .
      3. Répétez cette séance jusqu'à ce que le chien menton cible dans le souper simulé avec rembourrage d'oreille et 80-110 dB scan audio pour 300 s, avec et sans distraction et la distance; chaque séance devrait durer entre 15 et 30 min.

3. Transfert

REMARQUE : 1) En atteignant le critère final du comportement de stationnage dans le lieu de formation simulé d'IRM (5 min de bas-séjour et de menton se reposent dans l'ennui simulé et la bobine de RF simulée tout en portant le rembourrage d'oreille, avec le bruit de scanner jouant à 80-110 dB), le chien subit cinq emplacement distinct (généralisation) sessions. Au cours de ces séances de transfert, les stations canines vers les critères ci-dessus dans plusieurs endroits intérieurs et extérieurs qui sont aussi uniques que possible, avec des vues, des sons et des degrés différents de distraction sociale à travers les paramètres (p. ex., champ d'herbe isolée, couloir de bâtiment académique, hall de bâtiment académique occupé, arrêt de bus bondé, usine de traitement de l'eau forte)8.

  1. Pour assembler l'IRM Factique portable utilisée pour le transfert, compiler un tunnel (tunnel d'agilité réglementaire, stabilisé avec des sacs de sable), une plate-forme en contreplaqué, une bobine de récepteur RF acrylique, l'appareil de repos de menton en mousse, et un système de haut-parleur portable (voir tableau de Matériaux). Tampons tampons d'affix fixés à l'intérieur de la bobine RF simulée pour fournir le rembourrage contre les oreilles des chiens et la stabilisation crânienne supplémentaire / rétroaction de placement.
  2. Tenez-vous debout ou asseyez-vous à côté de l'alésage (portable) avec la bobine RF simulée et le menton à l'intérieur. Geste le chien pour entrer dans l'alésage, la queue "vers le bas" et "repos", et l'équiper de rembourrage d'oreille.
  3. Lire l'audio de balayage à 80-110 dB et C/ T pour 1-30 s de stationnage dans le nouvel emplacement.
  4. Ensuite, sonde pour la durée du critère (renforcer à 5 min ou lorsque le chien se casse).
  5. Conduite des épisodes répétés de 1-5 min menton se reposer répétitions pendant 30-60 min.
  6. Effectuez une séance de 30 à 60 min à chaque endroit. Une fois que le chien a généralisé le comportement de station à critère dans cinq emplacements de transfert distincts, le chien est prêt pour la collecte de données dans l'environnement IRM réel.

4. IRM

  1. Une séance de collecte de données IRM prend entre 30 et 60 min. Commencer la séance de collecte de données avec un localisateur, suivie de l'acquisition d'images anatomiques haute résolution pour servir de référence sur ordonnance à l'aide du gradient rapide préparé par magnétisation 3D écho (MPRAGE). Après l'analyse anatomique, effectuez les scans fonctionnels d'imagerie par résonance magnétique (p. ex., présentation de stimulus et état de repos). Ce protocole d'IRM représente des exemples de travaux antérieurs et n'est suggestif que (voir Jia et coll.4 et Thompkins etal. 10 pour savoir comment exécuter le protocole).
    1. Donnez aux chiens environ 1 min de pauses avec leur récompense à l'extérieur du scanner entre les scans.

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Résultats

Le nombre moyen de répétitions de chaque niveau de session est répertorié dans le tableau 1. Le protocole complet d'entraînement et d'essai exigeait 14 h (M à 13,55 h, plage 12-16 h) et se composait de 90 séances (gamme 87-93 séances). La formation en environnement ouvert a duré 4,38 h (gamme 3-5 h), la formation par IRM simulée a duré 5,4 h (gamme 4,2-6,5 h), et le transfert a été divisé de 2,5 h en cinq séances de 30 minutes. Les séances d'entretien au niveau 19 ont été...

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Discussion

Le protocole décrit ci-dessus sépare la formation du comportement de stationnement (repos de menton) de la désensibilisation à l'environnement d'IRM. En outre, il utilise une procédure de généralisation du stockage dans plusieurs endroits différents, pour aider au transfert du comportement de stationnement à l'environnement réel de balayage de MRI ; il le fait sans avoir besoin d'un temps de formation étendu dans l'environnement d'IRM, ce qui peut être coûteux. Dans l'ensemble, la formation et les tests se sont terminés ...

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Déclarations de divulgation

Les auteurs n'ont rien à révéler.

Remerciements

Nous sommes reconnaissants aux sciences de la performance canine et aux départements de psychologie et de génie électrique et informatique de l'Université Auburn. Ce travail a été soutenu par l'Association of Professional Dog Trainers.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Bobine de radiofréquence simulée en acryliqueMenardsTU59018594Bobine de radiofréquence simulée (RF) : Tube de coffrage en béton de 8 po de diamètre x 4 pi. Fabrique quatre bobines RF fictives ; tube de forme découpée en quatre longueurs égales pour quatre bobines RF fictives de 8" de diamètre x 1'.
Tunnel d’agilitéJ& J Dog SuppliesTT053Open Agility Training Tunnel
Haut-parleur BluetoothSharkkSP-SK896WTR-GRYLecture audio à balayage portable : Haut-parleur Bluetooth étanche Sharkk 2O IP67 Haut-parleur Bluetooth Piscine extérieure Plage et douche Haut-parleur sans fil portable
Carton Béton TubeMenardsTU10120014Alésage IRM simulé stationnaire : Coffrage à béton étanche à paroi standard Sonotube de 24 po de diamètre x 12 pi. Fait deux faux alésages ; Couper le tube de forme en deux pour deux alésages de 24" de diamètre x 6'.
Chuckit BallChuckit !17030Jouet en récompense : Chuckit ! Ultra Ball
Decibel XSkypawDecibel meter application téléphonique
Tapis d’exerciceRepose-menton en mousse : coupez le tapis en deux dans le sens de la longueur. Roulez et fixez le rouleau avec de la colle chaude. Coupez une encoche de la taille du menton au centre avec un couteau X-ACTO. Coller à chaud du velcro sur la surface inférieure.
TableTable pliante 3' x 6' Table pliante
Tampon applicateur de cire de voiture en microfibreViking Car Care862400Tampons applicateurs en microfibre Viking Car
Care Natural Balance Treat LogNatual Balance236020Récompense alimentaire : par exemple, Rouleau de nourriture pour chiens Chicken Formula, rouleau de contreplaqué de 3,5
lbPlate-forme : 2"x4"x6' de longueur de bois fixée à une planche de contreplaqué de 3'x6'. Tapis d’exercice à colle chaude sur panneau de contreplaqué pour la traction. Bretelles : 3 cubes de 4 x 4 x 4 po coupés à un angle de 45 degrés fixés aux extrémités de 1 x 4 x 3 pi de longueurs de bois. Fait 3 appareils orthopédiques.
Sacs de sableJ& J Dog SuppliesAG155J& J Sacs de sable de qualité professionnelle x 2
haut-parleursPioneer ElectricsHTD645DVLecture audio à balayage stationnaire : Pioneer HTD645DV Système de cinéma maison DVD 5 disques avec haut-parleurs surround sans fil. Mode d’emploi.
Servietteserviette standard
pliante

Références

  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).
  13. Leidinger, C., Herrmann, F., Thone-Reineke, C., Baumgart, N., Baumgart, J. Introducing Clicker Training as a Cognitive Enrichment for Laboratory Mice. Journal of Visualized Experiments. (121), e55415(2017).
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  26. Ramaihgari, B., et al. Zinc Nanoparticles Enhance Brain Connectivity in the Canine Olfactory Network: Evidence From an fMRI Study in Unrestrained Awake Dogs. Frontiers in Veterinary Science. 5, 127(2018).
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  28. Berns, G. S., Brooks, A. M., Spivak, M., Levy, K. Functional MRI in Awake Dogs Predicts Suitability for Assistance Work. Scientific Reports. 7, 43704(2017).
  29. Berns, G. S., Spivak, M., Nemanic, S., Northrup, N. Clinical Findings in Dogs Trained for Awake-MRI. Frontiers in Veterinary Science. 5, 209(2018).
  30. Jia, H., et al. Enhancement of odor-induced activity in the canine brain using zinc nanoparticles: A functional MRI study in fully unrestrained conscious dogs. Chemical Senses. 41 (1), 53-67 (2016).
  31. Kyathanahally, S. P., et al. Anterior-posterior dissociation of the default mode network in dogs. Brain Structure and Function. 220 (2), 1063-1076 (2015).

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