Cani da addestramento per l'imaging a risonanza magnetica funzionale ascia di ascia di tempo e senza restrizioni

Summary

La risonanza magnetica (RMI) sui cani svegli senza restrizioni è un nuovo metodo con diversi vantaggi rispetto all'imaging con moderazione fisica o chimica. Questo protocollo introduce un metodo di formazione conveniente che riduce al minimo la formazione nell'ambiente MRI, che può essere costoso, e massimizza il pool di soggetti disponibile per la risonanza magnetica funzionale canina.

Abstract

Presentiamo un protocollo di formazione integrato a risonanza magnetica (fMRI) funzionale canino che può essere fatto in modo conveniente, con cani ad alta energia, per l'acquisizione di dati funzionali e strutturali. Questo metodo di addestramento dei cani per il risveglio, fMRI sfrenato, impiega una procedura di generalizzazione di stazionamento in diversi luoghi diversi per facilitare il trasferimento del comportamento di stazionamento all'ambiente di risonanza magnetica reale; lo fa senza la necessità di un lungo tempo di formazione nell'ambiente di scansione RM, che può essere costoso. Inoltre, questo metodo suddivide la formazione di un comportamento di stazionamento (ad esempio, mento resto) dalla desensibilizzazione all'ambiente di risonanza magnetica (cioè oltre 100 decibel scan audio), quest'ultimo realizzato durante le sessioni di condizionamento dell'esposizione uditiva dedicata. Il protocollo completo di formazione e test ha richiesto 14 ore e ha portato al trasferimento immediato in nuove posizioni. Presentiamo anche esempi di dati canini fMRI che sono stati acquisiti da paradigmi di elaborazione visiva del volto e discriminazione olfattiva.

Introduction

La risonanza magnetica (RM) condotta su cani svegli senza restrizioni è un nuovo metodo, creando un modo nuovo per esaminare la funzione e la struttura nel cervello del cane. I primi resoconti pubblicati dell'acquisizione di immagini MR da cani svegli sfrenati sono stati pubblicati nel 2009 (strutturali) e nel 2012 (funzionali)^1,2. Ci sono diversi vantaggi della risonanza magnetica funzionale (fMRI) per studiare la funzione cerebrale in cani svegli senza restrizioni. In primo luogo, la raccolta dei dati è simile a quella degli esseri umani, e quindi più facilmente generalizzabile tra le specie³. In secondo luogo, non c'è bisogno di anestesia, eliminando eventuali effetti collaterali indesiderati. In terzo luogo, l'attività cerebrale è alterata dall'anestesia e quindi la funzione cognitiva può essere valutata meglio senza anestesia⁴. In quarto luogo, mentre la privazione di liquidi/alimenti e la moderazione fisica consentono ai ricercatori di sondare animali non sedati (ad esempio, modelli di roditori, aviari e primati), tali animali possono trovarsi in stati cognitivi molto diversi dalle loro controparti non svantaggiate e non addestrate ³.

Al momento, ci sono cinque laboratori in tutto il mondo che stanno scansionando cani svegli (Atlanta, Stati Uniti; Auburn, Stati Uniti; Budapest, Ungheria; Querétaro, Messico; Vienna, Austria), e non esiste un metodo standardizzato per addestrare i cani a sottoporsi volontariamente a una risonanza magnetica^5,6,7. Tutti i metodi di allenamento condividono l'obiettivo comune di addestrare i cani a rimanere fermi per lunghi periodi di tempo, che è necessario per scansioni cerebrali di qualità. Mentre tutti i metodi funzionano attraverso i principi di apprendimento di rinforzo, come esattamente viene implementato varia, e non sappiamo ancora l'impatto di questa varianza sui risultati. Pertanto, se un metodo di formazione proposto viene accettato e viene ampiamente utilizzato, può ridurre una certa quantità di varianza indesiderabile nei dati. In questo articolo, ci concentriamo sul metodo di formazione per lo stazionamento nello scanner MRI. La scansione RM è costosa e il metodo proposto che abbiamo sviluppato ha lo scopo di essere conveniente e quindi generalizzabile per i formatori di tutto il mondo senza accesso regolare a uno scanner MRI per la formazione.

Il metodo è costituito da due componenti principali: formazione e test. La formazione è composta da due fasi. La prima fase sta addestrando il cane al bersaglio del mento (cioè la stazione) in un ambiente aperto e la fase due sta addestrando il cane alla stazione in una finta risonanza magnetica. La desensibilità alla risonanza magnetica si verifica durante le fasi di allenamento, durante sessioni separate e dedicate all'Esposizione Uditiva. I test consistono in uno stazionamento in una risonanza magnetica fittizia portatile, in cinque diverse posizioni di prova. L'utilità di questa fase di test è generalizzare il comportamento di stazionamento, facilitando il trasferimento nell'ambiente di risonanza magnetica reale. Il protocollo complessivo è riepilogato nella Figura 1.

Figura 1: sequenza temporale del protocollo. La sequenza temporale del protocollo è suddivisa in due componenti, Training e Testing. La formazione è ulteriormente suddivisa in due fasi, Open Environment e Mock MRI. Durante l'allenamento si verificano sessioni separate di Esposizione Uditiva. I test consistono in uno stazionamento in una risonanza magnetica fittizia portatile, in cinque diverse posizioni di trasferimento (T1-T5). Una volta che il cane ha generalizzato il comportamento di stazionamento al criterio in cinque luoghi di trasferimento distinti, il cane è pronto per la raccolta dei dati nell'ambiente di risonanza magnetica reale. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

A seconda della fase, l'allenamento e il test durano dai 25 ai 75 minuti a settimana, per cane: una sessione di Esposizione Udoridi di 10 minuti e due o più sessioni da 5 a 30 minuti di Stationing. Questo protocollo può essere completato in 25 settimane. Durante i test di trasferimento, i cani eseguono diversi colpi di un down/stay immobile di 5 minuti e del mento in una risonanza magnetica fittizia portatile (foro, coil a radiofrequenza, audio dB 90 o più, imbottitura dell'orecchio) in cinque luoghi diversi. Le sessioni di trasferimento si verificano una volta alla settimana per 30-60 minuti, per cinque settimane consecutive. Durante i test di risonanza magnetica, i cani eseguono diversi bout del comportamento di stazionamento finale durante una sessione di 60 minuti di acquisizione di dati strutturali e funzionali in un vero e proprio scanner MRI.

Durante l'allenamento e il test, un mento resto è il comportamento di messa a fuoco. Un poggiamento del mento è il cane che tocca il mento sulla superficie di un oggetto seguendo un segnale da colpire (cioè, riposare il mento) su quella superficie. Tale cue al bersaglio può essere fisico (ad esempio, gesto, esca), verbale (ad esempio, parola parlata "riposo"), o un oggetto (ad esempio, l'accesso al mento stesso). Le prestazioni fluide del comportamento di puntamento del mento sono fondamentali per limitare il movimento della testa. In questo protocollo, il comportamento del resto del mento è condizionato, mantenuto e generalizzato per verificarsi in più contesti (diversi apparati di riposo, in più posizioni) con un aumento della durata del bersaglio (fino a cinque minuti). Inoltre, le condizioni del trainer e mantiene forti prestazioni dei comportamenti verso il basso e rimanere, così come un buon controllo di stimolo sul segnale di rilascio "Okay", il rinforzo condizionato e marcatore di evento comportamentale "click", e il Keep Going Signal (KGS) "buono" ⁸. Nel corso del protocollo, vengono introdotti stimoli e apparati multipli in fasi specifiche e per intervalli specifici. Questi materiali sono facilmente ed economicamente acquistati. Per i dettagli completi, vedere la Tabella dei materiali.

Protocol

L'approvazione etica di questi metodi è stata ottenuta dal Comitato di cura e uso istituzionale degli animali dell'Università di Auburn e tutti i metodi sono stati eseguiti in conformità con le loro linee guida e regolamenti. Per l'esposizione uditiva, la progressione attraverso le sessioni si basa sul numero della settimana. Per le sessioni di stazionamento, è necessario soddisfare un criterio di prestazione specifico specificato dalla sessione (ad esempio, almeno undici secondi di targeting del mento), prima che l'addestratore possa far avanzare il cane alla sessione successiva in quella fase di addestramento. In caso contrario, tale passaggio viene ripetuto.

1. Sessioni di Esposizione Uditiva

NOTA: Queste sessioni costituiscono un'esposizione passiva e un controcondizionamento classico attivo di una risposta emotiva condizionata positiva (CER) al rumore dello scanner MRI; il rumore dello scanner viene stabilito come uno stimolo che prevede l'accesso al gioco giocattolo o alle ricompense alimentari. Le sessioni di esposizione si verificano una volta alla settimana per circa 10 min.

1. Le sessioni di esposizione passiva (PE) sono un'esposizione ambientale, 40-70 decibel (dB) ai rumori dello scanner MRI. Trasportare il cane in un'area di esercizio familiare e consentire al cane di camminare mentre la riproduzione audio è tranquillamente udibile al volume specificato dalla sessione attraverso un altoparlante Bluetooth portatile (vedere Tabella dei materiali). Condurre tre sessioni PE di 10 min di riproduzione di rumore dello scanner, una volta alla settimana per tre settimane (PE 1 40-60 dB, PE₂ 65 dB, PE 3 70 dB).
2. Le sessioni di Active Exposure (AE) utilizzano un paradigma di condizionamento classico standard e vengono condotte dopo le tre sessioni di PE. Trasportare il cane in una sala di allenamento interna familiare ed eseguire attraverso dieci prove della procedura di condizionamento classico a breve ritardo (vedere Figura 2).
   1. Riprodurre l'audio di scansione al volume specificato dalla sessione per 10 s.
   2. Dopo che sono trascorsi 10 s, impegnarsi in 20 s di giocattolo-play (o ricompensa continua di cibo) con il cane mentre il rumore dello scanner è ancora udibile.
   3. Dopo 20 s di gioco, recuperare il giocattolo dal cane e mettere in pausa il rumore. Attendere con il cane (in silenzio, cane senza giocattolo / cibo) per 10 s.
   4. Dopo questo ritardo, avviare la versione di prova successiva. Condurre dieci prove per sessione.
   5. Il volume viene aumentato in modo incrementale nel corso delle sessioni. Condurre una sessione AE una volta alla settimana per dodici settimane (AE₁ 45 dB, AE₂ 50 dB, AE₃ 55 dB, AE₄ 60 dB, AE₅ 65 dB, AE₆ 70 dB, AE₇₅ dB, AE₈ 80 dB, AE₉ 85 dB , AE₁₀ 90 dB, AE₁₁ 100 dB, AE₁₂ > 100 dB).

Figura 2: Esposizione attiva. Active Exposure (AE) è una procedura di condizionamento classico a breve ritardo. 10 s CS (cioè, scansione audio presentato da solo), 20 s CS - US (cioè, palla e scansione audio presentati insieme), ritardo di 10 s (nessuna palla, nessun audio di scansione). Dopo questo ritardo, la prova ricomincia da capo. Esistono dieci prove per sessione, con aumenti di volume incrementali nelle sessioni. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

NOTA: Raccogliere il seguente audio: linea di base dello scanner MRI, shim, localizzatore (scout), MPRAGE, GRE Field, EPI, Multiband EPI, DTI e RESOLVE DTI, utilizzando, ad esempio, l'app di registrazione audio di uno smartphone attraverso lo sportello aperto di una suite 3T MRI durante le scansioni fantasma. Determinare il livello del volume di riproduzione audio durante le sessioni di allenamento tramite un'app per telefono decibel meter.

2. Sessioni di stazionamento

NOTA: queste sessioni sono suddivise in due fasi: Ambiente aperto e Risonanza magnetica fittizia. Dopo aver appreso l'obiettivo mento-oggetto, le durate vengono aumentate in base a una pianificazione percentile degli aumenti del 10%. Man mano che nuovi elementi e attrezzature vengono aggiunti nel contesto di allenamento, alcuni criteri del comportamento (ad esempio, la durata) sono temporaneamente rilassati:
1) Nelle sessioni di stazionamento, l'addestratore addestra un comportamento naso-touch a un asciugamano piegato e poi un mento poggia su un asciugamano piegato. Questo comportamento di resto del mento è generalizzato per verificarsi in un resto del mento di schiuma e gradualmente costruito per una durata di 5 min bout.
2) Contemporaneamente, i comportamenti robusti verso il basso e rimanere sono costruiti e mantenuti.
3) Tali comportamenti sono poi condizionati a verificarsi in uno spazio chiuso (cioè tunnel) e ad un'altitudine di 3'.
4) Il cane viene poi acclimatato al recinto della testa (mock umano estremità RF bobina).
5) Viene introdotta l'imbottitura dell'orecchio e l'audio della scansione viene (ri)introdotto nel contesto del comportamento di stazionamento.
Il cane sarà infine in grado di eseguire un robusto poggiamento del mento con testa e corpo racchiuso ad un'altitudine di 3', con imbottitura dell'orecchio e audio di scansione che suona a 90 decibel (dB), per almeno 5 min bouts. Sul rinforzo - alcuni cani sono intrinsecamente più motivati dal cibo, mentre altri sono più motivati dal gioco o lode⁹. In "click-then-treat" (C/T), la T non significa necessariamente trattazioni alimentari, piuttosto si riferisce alla procedura di ricompensa, qualunque cosa sia per quel particolare cane in quella particolare fase della sua formazione. Anche se i premi alimentari si prestano a tassi più elevati e ripetizioni più ferme di comportamento, tutto ciò che il cane preferisce può essere utilizzato inizialmente, anche se si tratta di gioco ad alto movimento (ad esempio, palla, rimorchiatore). Man mano che il comportamento del bersaglio del mento diventa più resistente contro la distrazione e la durata, la transizione all'uso delle ricompense alimentari. Alla fine, il gioco giocattolo può essere salvato per lunghi cicli o incatenati di prestazioni del resto del mento.

1. Fase 1 - Ambiente aperto
   1. Caricare il clicker. Costruisci un'associazione tra il "tic-toc" del clicker e la ricompensa primaria del cane (ad esempio, il cibo) mentre cattura l'attenzione. Condurre ripetizioni rapide di eventi C/T per l'attenzione (orientamento del corpo verso e/o contatto visivo); azzerare la posizione del cane. Condurre questa sessione una volta.
      NOTA: Questa sessione richiede in genere non più di 3 min. Può essere più lungo o ripetuto se il formatore non vede segni che il clicker viene stabilito come un orientamento rinforzatore condizionato verso il formatore e l'emissione di comportamenti di ricerca di premi al momento dell'ascolto del click sono buone indicazioni che il clicker è diventando un segnale significativo per il cane.
   2. Catturare il bersaglio del mento all'asciugamano. Con il cane in piedi, seduto, o in un basso, C / T per guardare, poi indagando (cioè, annusando) l'asciugamano. Una volta che si verifica in modo affidabile, C / T per qualsiasi naso a asciugamano, e poi il contatto chin-to-towel. Costruire la durata del contatto asciugamano a 2 s.
      1. Ripetere questa sessione fino a quando il cane sarà mento bersaglio per 2 s; ogni sessione dovrebbe durare circa 5 min.
         NOTA: Se un cane è alle prese con questo passaggio, l'addestratore può (a) strofinare un trattamento sull'asciugamano per iniziare il comportamento tramite un'esca di odore alimentare e/o (b) insegnare al cane un bersaglio del naso (naso-palmo), quindi un bersaglio mento (mento-a-palmo), e poi spunto per un bersaglio mento sopra l'asciugamano.
   3. Bersaglio chin-to-asciugamano con breve durata e aggiunta di cue. Con il cane in piedi, seduto, o in un basso, C / T per 1-2 s di contatto mento all'asciugamano. Dire "riposo" mentre il cane è toccando o in viaggio per toccare l'asciugamano. Dopo molte ripetizioni di 1-2 s outs, C / T dopo 3, poi 4, poi 5, poi 7 s.
      1. Ripetere questa sessione fino a quando il cane sarà mento bersaglio per 7 s; ogni sessione dovrebbe durare circa 5 min.
         NOTA: Variare le lunghezze dell'infilzamento di ogni resto del mento in modo che la ripetizione successiva non sia sempre più lunga della ripetizione precedente (ad esempio, 1", 1", 3", 1", 5", 2", 6", 4", 1", 2", 7", invece di, 1", 1", 1", 1", 2", 3", 4", 5" , 7").
   4. Il mento poggia sull'asciugamano in un abbassamento e l'aggiunta di distrazione. Con il cane in un giù, spunto "riposo" e C / T per 1-5 s di contatto mento-asciugamano. Aggiungere gradualmente distrazioni visive e acustiche sotto forma di allenatore muovendo le mani ei piedi (ad esempio, bussare a terra, muovere le dita, mischiare il piede, ecc.). Costruire la durata di contatto mento-asciugamano a 11 s. Incrementi possono essere 1"-5", 6"-7", 8", 9-10", 11" .
      1. Ripetere questa sessione fino a quando il cane sarà mento bersaglio per 11 s; ogni sessione dovrebbe durare circa 5 min.
   5. Il mento poggia sull'asciugamano con distanza. Con il cane in un basso accanto a un asciugamano piegato o una pila di asciugamani piegati, segnale "riposo" e C / T per 1-3 s di contatto mento-asciugamano. Cue il comportamento da progressivamente più lontano (cioè, seduto a terra, in ginocchio, in piedi). Costruire la durata di contatto mento-asciugamano a 16 s. Incrementi possono essere 1"-3", 4"-8", 9"-11", 12"-14" , e poi 16" .
      1. Ripetere questa sessione fino a quando il cane sarà mento bersaglio per almeno 16 s; ogni sessione dovrebbe durare tra 5 e 10 min.
   6. Il mento poggia sull'asciugamano con durata e distanza crescenti. Con il cane in un basso accanto a un asciugamano piegato o una pila di asciugamani piegati, segnale "riposo" e C / T per 1-11 s di contatto mento. Costruire la durata di contatto mento-asciugamano a 26 s. Incrementi possono essere 1"-11", 12"-16", 17"-19", 21"-23", 26".
      1. Ripetere questa sessione fino a quando il cane sarà mento bersaglio per almeno 26 s; ogni sessione dovrebbe durare tra 5 e 10 min.
   7. Introdurre il poggiatesta del mento in schiuma. C/T per qualsiasi indagine (ad esempio, sniffing, vicinanza, orientamento verso) dell'apparato di posa del mento in schiuma. Dopo diverse indagini rinforzate dell'apparato, segnale "riposo" e C / T per 1-10 s di contatto del mento. La durata della build a 40 s. Gli incrementi possono essere mento poggiano per 1"-10", 11"-21", 23"-31", 40" .
      1. Ripetere questa sessione fino a quando il cane sarà mento bersaglio per almeno 40 s; ogni sessione dovrebbe durare tra 5 e 15 min.
         NOTA: Costruire l'apparato di solco del mento schiuma laminata per adattarsi al muso di ogni singolo cane; per un cane di dimensioni Labrador, fare un poggiamento di mento schiuma misura 6" di larghezza con una tacca larga 4" per 2,5" taglio fuori dal centro. Questo materiale è sicuro da prendere nell'ambiente di risonanza magnetica.
   8. Il mento riposare nel mento di schiuma riposare con crescente distrazione e durata. Con il cane in un piumino accanto al mento di schiuma, spunto "riposo" e C/ T per 1"-23" di contatto mento. A poco a poco aggiungere distrazioni visive e acustiche. Costruisci la durata a 73 s, con e senza distrazioni. Gli incrementi possono essere 1"-23", 26"-31", 34"-45", 50"-60" e 73"
      1. Ripetere questa sessione fino a quando il cane sarà mento bersaglio per almeno 73 s; ogni sessione dovrebbe durare tra 5 e 15 min.
2. Fase 2 - Risonanza magnetica simulata.
   NOTA: Per assemblare la risonanza magnetica Mock stazionaria, compilare un tunnel (proxy MRI bore, 70 cm di diametro di cartone tubo tubo a una lunghezza di sei piedi ed elevato su un tavolo pieghevole alto tre piedi), una piattaforma di compensato, una bobina di radiofrequenza finta acrilica (RF) , l'apparato di poggiare del mento in schiuma e un sistema di altoparlanti (vedereTabella dei materiali). Stabilizzare il foro finto sul tavolo con due bretelle di compensato. Affisci tamponamenti tampone appunti all'interno della finta bobina RF per fornire imbottitura contro le orecchie dei cani e un ulteriore feedback di stabilizzazione/posizionamento cranico.
   1. Introdurre foro ed elevazione con durata ridotta. Condurre l'intera prima sessione con il foro finto a terra. Cue il cane per entrare nel tunnel e sdraiarsi sulla piattaforma, C / T. Cue il cane a "riposo" e C / T per qualsiasi durata di mento puntato al mento schiuma poggia all'interno del foro a terra.
      1. Condurre sessioni successive con il foro finto elevato 3'. Invitare il cane a saltare o sollevare il cane nel foro elevato, C / T.
      2. Cue il cane a sdraiarsi, C / T.
      3. Cue il cane a "riposare" e C / T per 1-12 s di contatto mento al mento schiuma resto nel foro elevato.
      4. Ripetere questa sessione fino a quando il cane sarà mento bersaglio per almeno 16 s; ogni sessione dovrebbe durare tra 5 e 15.
   2. Elevato riposo mento con durata crescente. Invitare il cane a saltare o sollevare il cane nel foro finto. Cue il cane a sdraiarsi, C / T.
      1. Cue il cane a "riposare" e C / T per 1-12 s di mento mirato al mento di schiuma resto nel foro elevato.
      2. La durata della build a 60 ss. Gli incrementi possono essere 1"-12", 16"-23", 26"-45", 60"
      3. Ripetere questa sessione fino a quando il cane sarà mento bersaglio per almeno 60 s; ogni sessione dovrebbe durare tra 5 e 15 min.
   3. Introdurre la bobina a radiofrequenza simulata (RF) senza elevazione e durata ridotta. Mentre è seduto a terra accanto alla finta bobina RF e al resto del mento in schiuma, C/T il cane per qualsiasi indagine (ad esempio, sniffing, stretta vicinanza, orientamento verso) dell'apparato.
      1. Cue il cane per "riposare" e utilizzare un tocco di naso o richiamo alimentare per guidare la testa del cane in e attraverso la finta bobina RF sul mento di schiuma e C / T per 1-5 s di contatto mento.
      2. La durata della build a 30 s. Gli incrementi possono essere il mento per 1"-5", 6"-12", 16"-26", 30" .
      3. Ripetere questa sessione fino a quando il cane sarà mento bersaglio attraverso la bobina RF finta per 30 s; ogni sessione dovrebbe durare tra 5 e 15 min.
   4. Elevato mento riposare in finta bobina RF. Con la finta bobina RF e il mento schiuma all'interno del foro finto, invita il cane a saltare o sollevare il cane nel foro.
      1. Cue il cane a sdraiarsi e "riposare", e C / T per 1-5 s di contatto mento.
      2. La durata della build a 50 s. Gli incrementi possono essere 1"-5", 6"-12", 16"-26", 28"-37", 50"
      3. Ripetere questa sessione fino a quando il cane sarà mento bersaglio al mento schiuma resto attraverso la bobina RF finto nel foro elevato per 50 s; ogni sessione dovrebbe durare tra 5 e 15 min.
   5. Elevato mento riposare in finta bobina RF con crescente distrazione e durata. Con la finta bobina RF e il mento schiuma all'interno del foro finto, invita il cane a saltare o sollevare il cane nel foro.
      1. Cue il cane a sdraiarsi e "riposare", e C / T per 1-12 s di contatto mento.
      2. A poco a poco aggiungere distrazioni visive e acustiche. Costruisci la durata a 100 s (1'40") con e senza distrazioni.
      3. Gli incrementi possono essere 1"-12", 16"-37", 41"-60", 66"-88" (1'6"-1'28"), 100" ( (1'40"').
      4. Ripetere questa sessione fino a quando il cane sarà mento bersaglio per 100 s; ogni sessione dovrebbe durare tra 5 e 15 min.
   6. Introdurre imbottitura dell'orecchio, durata inizialmente ridotta. Sollevare o invitare il cane a saltare nel foro, spunto "giù", equipaggialo con imbottitura dell'orecchio, e C / T per qualsiasi durata di tollerare l'imbottitura dell'orecchio senza eccessivo movimento.
      1. Cue "riposo", e C/T per 1-5 s di contatto mento. La durata della build a 60 s. Gli incrementi possono essere 1"-5", 6"-26", 28" 45", 60"
      2. Ripetere questa sessione fino a quando il cane sarà mento bersaglio nel foro finto con imbottitura dell'orecchio per 60 s; ogni sessione dovrebbe durare tra 5 e 15 min.
   7. Elevato mento riposare in finta bobina RF con imbottitura dell'orecchio e aumentando la durata e la distrazione. Sollevare o invitare il cane a saltare nel foro, spunto "giù" e "riposo", equipaggialo con imbottitura per le orecchie, e C/T per 1-12 s di contatto mento.
      1. A poco a poco aggiungere distrazioni visive e acustiche. La durata della build a 107 s. Gli incrementi possono essere 1"-12", 16"-37", 41"-60", 66"-88", 107"
      2. Ripetere questa sessione fino a quando il cane sarà mento bersaglio nel foro finto con imbottitura dell'orecchio per 107 s; ogni sessione dovrebbe durare tra 5 e 15 min.
   8. Introdurre il rumore dello scanner. Sollevare o invitare il cane a saltare nel foro, spunto "giù" e "riposo", e equipaggiarlo con imbottitura per le orecchie.
      1. Riprodurre l'audio di scansione a un volume appena udibile compreso tra 0-40 dB e C/T per 1-12 s di contatto mento.
      2. La durata della build a 107 s. Gli incrementi possono essere 1"-12", 16"-37", 41"-60", 66"-88", 107"
      3. Ripetere questa sessione fino a quando il cane sarà mento bersaglio nel foro finto con imbottitura dell'orecchio e fino a 40 dB scan audio per 107 s; ogni sessione dovrebbe durare tra 15 e 30 min.
   9. Durata costruttiva a 2 min 30 s con maggiore distanza. Sollevare o invitare il cane a saltare nel foro, spunto "giù" e "riposo", e equipaggiarlo con imbottitura per le orecchie.
      1. Riprodurre l'audio di scansione tra 41 e 70 dB e C/T per 1-37 s di contatto mento. A poco a poco aggiungere distanza, muovendosi intorno al foro finto, fuori dalla vista poi di nuovo in vista del cane.
      2. La durata della build a 142 s. Gli incrementi possono essere 1"-37", 41"-88", 97"-107", 117"-129", 142"
      3. Ripetere questa sessione fino a quando il cane sarà mento bersaglio nel foro finto con imbottitura dell'orecchio e 41-70 dB scan audio per 142 s, con e senza distrazioni e distanza; ogni sessione dovrebbe durare tra 15 e 30 min.
   10. Durata costruttiva a 4 min. Sollevare o invitare il cane a saltare nel foro, spunto "giù" e "riposo", e equipaggiarlo con imbottitura per le orecchie.
       1. Riprodurre l'audio di scansione tra 60 e 90 dB e C/T per 1-107 s di contatto mento.
       2. La durata della build a 240 s. Gli incrementi possono essere 1"-107", 117"-142", 156"-189", 208"-229", 240"
       3. Ripetere questa sessione fino a quando il cane sarà mento bersaglio nel foro finto con imbottitura dell'orecchio e 60-90 dB scan audio per 240 s, con e senza distrazioni e distanza; ogni sessione dovrebbe durare tra 15 e 30 min.
   11. Durata della costruzione a 5 min. Sollevare o invitare il cane a saltare nel foro, spunto "giù" e "riposo", e equipaggiarlo con imbottitura per le orecchie.
       1. Riprodurre l'audio di scansione tra 80 e 110 dB e C/T per 1-120 s di contatto mento.
       2. La durata della build a 300 s. Gli incrementi possono essere 1"-120", 129"-189", 208"-229", 252"-277", 300".
       3. Ripetere questa sessione fino a quando il cane sarà mento bersaglio nel foro finto con imbottitura dell'orecchio e 80-110 dB scan audio per 300 s, con e senza distrazioni e distanza; ogni sessione dovrebbe durare tra 15 e 30 min.

3. Trasferimento

NOTA: 1) Al raggiungimento del criterio finale del comportamento di stazionamento nel luogo di addestramento della risonanza magnetica fittizia (5 minuti di down-stay e mento resto in finta foro e finta bobina RF mentre indossa l'imbottitura dell'orecchio, con il rumore dello scanner che gioca a 80-110 dB), il cane subisce cinque posizioni distinte trasferimento (generalizzazione). Durante queste sessioni di trasferimento le stazioni canine ai criteri di cui sopra in diversi luoghi interni ed esterni che sono il più unico possibile, con diversi luoghi, suoni e gradi di distrazione sociale attraverso le impostazioni (ad esempio, campo di erba appartata, tranquillo corridoio edilizio accademico, occupato editore accademico hall, fermata affollata dell'autobus, impianto di trattamento delle acque ad alto volume)⁸.

1. Per assemblare la risonanza magnetica Mock portatile utilizzata per il trasferimento, compilare un tunnel (tunnel di agilità di regolazione, stabilizzato con sacchi di sabbia), una piattaforma in compensato, una bobina di ricevitore RF fittizia acrilica, l'apparato di posa del mento in schiuma e un sistema di altoparlanti portatili (vedi Tabella di Materiali). Affisci tamponamenti tampone appunti all'interno della finta bobina RF per fornire imbottitura contro le orecchie dei cani e un ulteriore feedback di stabilizzazione/posizionamento cranico.
2. Stare o sedersi accanto al foro finto (portatile) con la finta bobina RF e mento resto all'interno. Gesto il cane di entrare nel foro, spunto "giù" e "riposo", e equipaggiarlo con imbottitura dell'orecchio.
3. Riproduci l'audio di scansione a 80-110 dB e C/T per 1-30 s di stazionamento nella nuova posizione.
4. Successivamente, sondare per la durata del criterio (rinforzo a 5 min o quando il cane si rompe).
5. Condurre ripetute infezioni di 1-5 min chin rest ripetizioni per 30-60 min.
6. Condurre una sessione di 30-60 min in ogni posizione. Una volta che il cane ha generalizzato il comportamento di stazionamento al criterio in cinque luoghi di trasferimento distinti, il cane è pronto per la raccolta dei dati nell'ambiente di risonanza magnetica reale.

4. Risonanza magnetica

1. Una sessione di raccolta dati MRI dura tra i 30 e i 60 min. Inizia la sessione di raccolta dei dati con un localizzatore, seguita dall'acquisizione di immagini anatomiche ad alta risoluzione da utilizzare come riferimento di prescrizione utilizzando il gradiente rapido preparato per la magnetizzazione 3D sequenza di eco (MPRAGE). Dopo la scansione anatomica, eseguire le scansioni funzionali magnetica Risonanza Imaging (ad esempio, presentazione dello stimolo e stato di riposo). Questo protocollo di risonanza magnetica rappresenta esempi di lavori precedenti ed è solo suggestivo (vedi Jia et al.⁴ e Thompkins et al.¹⁰ per come eseguire il protocollo).
   1. Dare ai cani circa 1 min pause con la loro ricompensa al di fuori dello scanner tra le scansioni.

Representative Results

Il numero medio di ripetizioni di ogni livello di sessione è elencato nella Tabella 1. Il protocollo completo di addestramento e test richiedeva 14 ore (M - 13,55 h, intervallo 12-16 h) e consisteva in 90 sessioni (intervallo 87-93 sessioni). La formazione in ambiente aperto è durata 4,38 h (gamma 3-5 h), la pratica simulata della risonanza magnetica di 5,4 h (gamma 4,2-6,5 h), e il trasferimento è stato di 2,5 h diviso in cinque sessioni da 30 minuti. Le sessioni di manutenzione al livello 19 sono state condotte durante il trasferimento e si riflettono nell'intero tempo di formazione di cui sopra.

	Livello sessione	Criteri	durata	Ripetizioni di sessione (M, SE)
Ambiente aperto	1. Caricare il clicker	Costruire un'associazione tra il 'tic-toc' del clicker e la ricompensa primaria del cane (ad esempio, il cibo) durante l'acquisizioneattenzione.	3 min	1, 0
	2. Catturare il bersaglio del mento all'asciugamano	Costruisci il contatto mento-asciugamano a 2 secondi. *	5 min	3.75, .75
	3. Bersaglio Chin-to-towel con breve durata e aggiunta e un segnale	Contatto mento per 7 secondi. *	5 min	8.25, 2.8
	4. Mento riposare sull'asciugamano in un giù e l'aggiunta di distrazione	Contatto mento per 11 secondi, con e senza distrazioni.	5-10 min	2.75, .25
	5. Il mento poggia sull'asciugamano con distanza	Contatto mento per 16 secondi, cued da progressivamente più lontano (cioè, seduto a terra, in ginocchio, in piedi).	5-10 min	3.5, .87
	6. Il mento poggia sull'asciugamano con durata e distanza crescenti	Contatto mento per 26 secondi.	5-10 min	5.5, 1.5
	7. Introdurre il riposo del mento in schiuma, la durata inizialmente ridotta	Contatto del mento al mento in schiuma riposare per 40 secondi.	5-15 min	4.75, .75
	8. Il mento riposare nel mento in schiuma poggia con l'aumentare della durata e la distrazione	Contatto mento per 73 secondi.	5-15 min	6, 1.2
Gola risonanza magnetica	9. Introdurre foro ed elevazione con durata ridotta	Contatto del mento sul foro sul tavolo per oltre 16 secondi. **	5-15 min	2.5, .5
	10. Riposo del mento elevato con durata crescente	Contatto del mento sul foro sul tavolo per 60 secondi.	5-15 min	3, 0
	11. Introdurre una bobina a radiofrequenza simulata (RF) senza elevazione e durata ridotta	Contatto del mento in bobina RF a terra per 30 secondi.	5-15 min	2.75, .25
	12. Elevato poggiamento del mento in finta bobina RF	Il contatto del mento alla schiuma del mento riposa attraverso la finta bobina RF nel foro elevato per 50 secondi.	5-15 min	2, 0
	13. Elevato riposo mento in finta bobina RF con crescente distrazione e durata	Contatto mento per oltre 100 secondi, con e senza distrazioni.	5-15 min	2.5, .29
	14. Introdurre l'imbottitura dell'orecchio, la durata inizialmente ridotta	Contatto mento in foro finto e bobina RF (falsa risonanza magnetica) con imbottitura dell'orecchio per 60 secondi.	5-15 min	3, .41
	15. Elevato mento riposo in finta bobina RF con imbottitura dell'orecchio e aumento della durata e distrazione	Contatto mento per 107 secondi, con e senza distrazioni.	5-15 min	2.5, .29
	16. Introdurre il rumore dello scanner	Contatto mento in finta risonanza magnetica con imbottitura dell'orecchio e fino a 40 dB scan audio per 107 secondi.	10-30 min	2.5, .5
	17. Costruisci la durata a 2 minuti e 30 secondi con un aumento della distanza	Contatto mento in finta risonanza magnetica con imbottitura dell'orecchio e 41-70 dB scan audio per 142 secondi, con e senza distrazioni e distanza.	10-30 min	2.5, .5
	18. Durata costruttiva a 4 minuti	Contatto mento in finta risonanza magnetica con imbottitura dell'orecchio e audio a scansione 60-90 dB per 240 secondi, con e senza distrazioni e distanza.	10-30 min	2.75, .75
	19. Durata costruttiva a 5 minuti	Contatto mento in finta risonanza magnetica con imbottitura dell'orecchio e audio di scansione dB 80-110 per 300 secondi, con e senza distrazioni e distanza.	10-30 min	10, 1.8
trasferire	20. Cinque sessioni distinte di trasferimento di posizione (generalizzazione)	Durante queste sessioni di trasferimento le stazioni canine ai criteri di cui sopra in diversi luoghi interni ed esterni che sono il più unico possibile, con diversi luoghi, suoni e gradi di distrazione sociale attraverso le impostazioni.	30 min	5, 0
tutti	Comportamento/i finale/i	Il cane esegue un poggiamento del mento con testa e corpo racchiusi ad un'altitudine di 3', con imbottitura dell'orecchio e audio di scansione che riproduce a 90 x dB, per almeno cinque minuti.	12-16 h (M -13,55, SE -0,94)	Sessioni 87-93 (M-90, SE -1,5)

Tabella 1: livelli di sessione. - Vedere nota nel manoscritto. - Condurre la prima sessione con foro finto a terra.

Formazione e test di stazionamento
La figura 3 mostra la durata massima di quattro cani addestrati nel protocollo per le ultime tre sessioni alla fine dell'addestramento e i diversi luoghi di addestramento. Le prestazioni sono state stabili al termine dell'addestramento di stazione, F(2, 6) < 1 e oltre 5 min (M - 311 secondi, SEM - 1,9). Tutti i cani trasferiti nei luoghi di addestramento fittizio con una durata massima equivalente all'addestramento, F(1,3) < 1. Tre dei cani trasferiti allo scanner MRI hanno dimostrato ripetuti sbocchi della durata massima possibile (206 s). L'unico cane che non si è trasferito allo scanner MRI aveva una testa più grande degli altri cani e non poteva stare comodamente all'interno della bobina. Questo disagio probabilmente ha portato il cane non volentieri partecipare alle scansioni.

Figura 3: Durata massima di quattro cani addestrati nel protocollo per le ultime tre sessioni al termine dell'addestramento e per i diversi luoghi di addestramento. Tutti i cani trasferiti nei luoghi di addestramento fittizi e tre dei cani trasferiti allo scanner MRI dimostrando la durata massima possibile (206 s). Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Rappresentativo fMRI stimolo guidato scansioni
In queste scansioni, stimoli visivi o odori sono stati presentati al cane mentre il cane rimane immobile. Gli stimoli visivi sono stati proiettati su uno schermo situato nel foro dello scanner. Ogni scansione è durata 140 s e conteneva 12 immagini diverse (ad esempio, facce umane e cani). Uno stimolo è stato presentato per 5 s seguito da una variabile 3-11 s intervallo inter-stimolo (vedere Figura 4 per la rappresentazione visiva e Thompkins et al. 2018 per ulteriori dettagli)¹⁰.

Figura 4: Stimoli visivi. Il pannello superiore mostra un esempio di conduzione di facce di cani. Il pannello inferiore mostra un esempio di esecuzione di facce umane. Sono stati visualizzati stimoli facciali per 5 s, con intervalli interstimoli di 3-11 s. Sono stati mostrati dodici stimoli facciali per corsa. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Controllo di attenzione
Per determinare se i cani erano presenti agli stimoli visivi, i valutatori indipendenti hanno visto i video degli occhi dei cani all'interno del foro dello scanner MRI sincronizzato con la presentazione dello stimolo. A seconda che gli occhi dei cani fossero aperti e che i loro pupille fossero visibili, i tassihanno assegnato un punteggio adeguato per ogni stimolo (Figura 5). I dati fMRI sono stati utilizzati solo quando c'era un perfetto accordo inter-tasso.

Figura 5: Controllo dell'attenzione. Per garantire che ogni cane guardasse ogni stimolo presentato durante la scansione, il video sincronizzato con stimoli dell'occhio del cane all'interno dello scanner è stato analizzato da due ratei post hoc; per ogni prova, se l'occhio del cane era visibilmente aperto, il tasso assegnato un punteggio di "sì" e se l'occhio del cane era chiuso, il tasso assegnato un punteggio di "no." fMRI dati è stato utilizzato solo quando c'era perfetto accordo inter-tasso. Questa cifra è stata modificata da Thompkins et al.¹⁰Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Lavorazione del cane e del viso umano
La figura 6 mostra aree cerebrali adiacenti ma diverse della corteccia temporale nel cervello del cane sono attive per l'elaborazione dei volti dei cani e degli esseri umani. Le regioni verdi rappresentano aree del cervello più attive per le facce umane in contrasto con le facce dei cani(p < 0,05, FDR (falso tasso di scoperta corretto)). Le regioni rosse rappresentano le aree del cervello più attive per le facce dei cani in contrasto con le facce umane (p < 0,05, FDR).

Figura 6: Risultati dei contrasti tra viso umano e cane. Le regioni in verde rappresentano aree significativamente più attive durante la lavorazione dei volti umani rispetto alle facce dei cani (ad esempio, l'area del volto umano, HFA). Le regioni in rosso rappresentano aree significativamente più attive durante la lavorazione delle facce dei cani rispetto ai volti umani (ad esempio, area del volto del cane, DFA). Questa cifra è stata modificata da Thompkins et al.¹⁰Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Odor stimoli
Gli stimoli agli odori sono stati erogati attraverso un olfactometer(Figura 7); alte (0,16 mM) e basse (0,016 mM) concentrazioni di butilee etilico odorante sono state utilizzate per sondare la modulazione parametrica delle aree olfattive con concentrazione odorante. Ogni scansione è durata 200 s e conteneva 5 blocchi di 10 s stimolazione odorante, ciascuno seguito da un intervallo inter-stimolo 30 s (vedi Figura 8 per la rappresentazione visiva e Jia et al. 2014 per ulteriori dettagli)⁴.

Figura 7: Sistema di imaging olfattivo. Componenti del sistema di imaging olfattivo del cane all'esterno della sala RM che mostra l'applicatore odorante, il serbatoio dell'aria, il parametro di movimento per la registrazione palmtop, il monitor video, il laptop con il software VT-8 e la porta d'ingresso alla sala MRI. Questa figura è stata modificata da Jia et al.⁴Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 8: Consegna odorante. La consegna degli odori era controllata dal software VT-8 Warner Timer in un progetto di blocco fMRI. La prima riga mostra la sequenza di consegna odorante con frecce verdi che indicano l'insorgenza dello stimolo e le frecce rosse che indicano l'offset dello stimolo. La seconda fila mostra lo spazio dell'odore, con frecce verdi che indicano l'inizio della distanza dell'odore e frecce rosse che indicano l'offset della distanza dell'odore. La terza riga mostra il design del blocco fMRI, che corrisponde alla prima riga, con "0" e "1" che indicano le condizioni "off" e "on", rispettivamente. Questa figura è stata modificata da Jia et al.⁴Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

I ricercatori hanno fornito concentrazioni elevate (0,16 mM) e basse (0,016m) di una soluzione di butilrate etilico a sei canini di rilevamento addestrati (Labrador) mentre è sveglio e anestesizzato. L'aumento parametrico di magnitudo dell'attivazione a basse e alte concentrazioni di odori nelle regioni olfattive (bulbo olfattivo, lobi piriforme bilaterali, cervelletto) è stato conforme alla legge di Weber (triplo aumento percepito per un concentrazione). Inoltre, mentre il bulbo olfattivo, la periamygdala, la corteccia olfattiva anteriore, la corteccia entorinale e i lobi piriforme erano attivi sia nei cani svegli che anestesizzati, regioni che implicavano l'elaborazione cognitiva di ordine superiore (superiore, mediale e orbitale porzioni della corteccia frontale) sono state attivate principalmente nei cani svegli (Figura 9).

Figura 9: Mappe di attivazione del gruppo per cani anestesizzati. In ogni sottofigura sono mostrate tre viste ortogonali. La mappa del colore viene utilizzata per l'intensità di attivazione e le aree importanti sono indicate da frecce con etichette (FDR generale - 0,05, soglia del cluster : 15 voxel con AlphaSim, contrasto t). A: Anteriore, P: posteriore, S: superiore, I: inferiore, L: sinistra, R: destra. La sottofigura (A) corrisponde all'odore a bassa concentrazione (0,016 mM), la sottofigura (B) corrisponde all'odore ad alta concentrazione (0,16 mM), la sottofigura (C) corrisponde alla lavorazione olfattiva del cane anetizzata e alla sottofigura (D ) corrisponde alla lavorazione olfattiva del cane sveglio. Questa figura è stata modificata da Jia et al.⁴Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Discussion

Il protocollo descritto in precedenza separa la formazione del comportamento di stazionamento (mento rest) dalla desensibilizzazione all'ambiente di risonanza magnetica. Inoltre, utilizza una procedura di generalizzazione di stazionamento in diverse posizioni diverse, per aiutare nel trasferimento del comportamento di stazionamento all'ambiente di scansione RM reale; lo fa senza la necessità di un lungo tempo di formazione nell'ambiente di scansione RM, che può essere costoso. Nel complesso, la formazione e il test sono stati completati in 14 ore e hanno portato al trasferimento immediato in nuove località. Anche se è difficile confrontare i metodi tra i laboratori in modo significativo in questo momento, presentiamo un protocollo di formazione fMRI canino che può essere completato in modo conveniente, con cani ad alta energia.

Per quanto riguarda la generalizzazione di questo protocollo di formazione ad altri addestratori, mentre abbiamo usato cani da rilevamento allevati con scopo di essere in canili, questo protocollo dovrebbe fare ben sperare per altre popolazioni di cani. I cani di rilevamento sono in genere riutilizzati American Field Trial, Hunt Test e Upland Game cani con energia intrinsecamente elevata e "alta trasmissione"¹¹. Il termine "guida", riferendosi alla motivazione intrinseca del cane al lavoro, è sia difficile da rendere operativo e misurare, sia diffuso nel suo utilizzo per caratterizzare i cani che sono più adatti per il lavoro di rilevamento; l'industria favorisce e seleziona per cani audaci, eccitabili, ad alta energia, con livelli di base più elevati di eccitazione (cioè eccitazione, ansia) rispetto ad altri tipi di cani da lavoro e animali domestici¹². Se tali cani possono essere addestrati alla stazione, anche altre popolazioni dovrebbero avere successo. Inoltre, i cani sono stati in grado di stazione in una varietà di luoghi, tra cui il vero scanner MRI. Per quanto riguarda i cani da compagnia, se il protocollo di addestramento può avere successo o meno è una questione empirica. In particolare, con istruzioni adeguate, tutte le fasi di formazione possono essere implementate nell'ambiente domestico con il foro fittizio portatile.

Formazione clicker, approssimazione successiva, e condizionamento classico-contatore sono metodi utilizzati per condizionare il comportamento in una vasta gamma di specie, dai topi di laboratorio agli animali selvatici in cattività⁸. I metodi sono indulgenti rispetto ai piccoli errori commessi durante il processo di formazione (ad esempio, marcatura e rafforzamento del comportamento sbagliato, mancanza di interesse nella ricompensa)¹³. Le stesse dimensioni che rendono i metodi più indulgenti per gli insegnanti alle prime armi li rendono anche più universali per gli studenti di animali; aumentando il tasso di successo di più cani nel pool di soggetti e più tipi di cani (ad esempio, cani speciali di rilevamento della popolazione), si può iniziare a combattere una distorsione di selezione intrinseca a causa del soggetto e potenzialmente ridurre l'attrito dei dati. Questo pregiudizio affligge campioni sperimentali e deriva dall'incapacità del metodo di adattarsi alla variabilità individuale in temperamento e alla trattabilità per un compito orientato all'apparato che richiede alti livelli di pazienza e controllo degli impulsi, come è necessario per stanchetaggio per la risonanza magnetica. Nel ridurre l'attrito, questo metodo fornisce supporto a due delle tre R (sostituzione, riduzione e perfezionamento) per le migliori pratiche di progettazione sperimentale con soggetti animali¹⁴. Meno soggetti sono necessari quando si prevede che meno pool di soggetti acquistati attriti dal training e meno sessioni di scansione sono necessarie con meno dati che devono essere censurati a causa dell'elevata ampiezza o dell'artefatto frequente del movimento, un potenziale degno di nota riduzione. L'addestramento riduce al minimo il dolore e l'angoscia dello studente animale nell'acquisire questo compito, un affinamentopotenzialmente degno di nota .

I materiali di formazione sono facilmente ed economicamente acquistati. Gli elementi classici di controcondizionamento e generalizzazione di questo metodo riducono lo stress e la novità dell'ambiente dello scanner, senza la necessità di diverse ore di formazione costose in un ambiente di scanner noleggiato. Senza formazione nell'ambiente MRI, il formatore non è in grado di replicare il campo magnetico statico all'interno del foro dello scanner o le emissioni audio insolitamente alte/a bassa frequenza delle sequenze di scansione; questa limitazione è potenzialmente affrontata perché, teoricamente, queste dimensioni sono raggruppate in un componente di "variabilità" dall'esecuzione del comportamento in ambienti diversi durante l'allenamento.

Un'altra limitazione è che questo protocollo non è ottimizzato per la velocità. Il comportamento di stazionamento può essere condizionato in tredici ore di allenamento, che in sei mesi equivale a circa 80 sessioni di allenamento da cinque a quindici minuti. L'approccio metodologico è "lento e corretto", invece di "veloce e correggerlo in un secondo momento". Una mentalità di "veloce e risolvere il problema più tardi" porta a una potenziale sensibilizzazione dell'ambiente di scansione, e il successivo logoramento di dati o interi soggetti. In uno studio sull'elaborazione lessicale nei cani, i ricercatori sono stati in grado di raccogliere dati a un tasso di successo dell'80% al primo tentativo di un dato cane. Se un cane aveva bisogno di un secondo tentativo, il successo è sceso al 16%, e solo il 4% se il cane aveva bisogno di un terzo tentativo, suggerendo che quei cani sono diventati dannosamente sensibilizzati all'ambiente di scansione con esposizione ripetuta¹⁵. Il protocollo descritto in precedenza probabilmente non funzionerà su tutti i cani, e le alternative metodologiche includono l'uso di un comportamento del bastone naso-bersaglio invece di un comportamento del mento di riposo, l'implementazione di sessioni di allenamento più lunghe e l'aumento della frequenza dell'allenamento Sessioni. Si potrebbe pre-screen per soggetti più adatti (ad esempio, trattabilità, temperamento, dimensione della testa), anche se il compromesso con pregiudizidi selezione persiste, e ulteriormente, i cani più difficili da addestrare potrebbero essere patologie modello di interesse: ansia disordinata, l'aggressione, i cani da lavoro della popolazione speciale (ad es. quelli selezionati per l'alta trasmissione/energia). Per confrontare meglio i metodi di acclimatamento e formazione per lo stazionamento nella risonanza magnetica, avremmo bisogno di più cani e più addestratori. Un punto di forza del lavoro svolto presso l'Università di Auburn è l'accesso del ricercatore alla popolazione "Auburn Dog" attraverso Canine Performance Sciences (CPS). I cani di rilevamento utilizzati in questi studi hanno genetica simile e storie di allevamento e addestramento quasi identiche.

Indipendentemente dal metodo di allenamento, alcuni miglioramenti tecnologici potrebbero migliorare la fedeltà dei dati di risonanza magnetica canina, tra cui una migliore progettazione della bobina a radiofrequenza per facilitare l'imaging dell'anatomia cranica canina, nonché l'hardware e le sequenze migliorate lo scanner durante l'acquisizione dei dati⁷. Awake, fMRI sfrenata ha fornito intuizioni cognitive nella psiche canina per quanto riguarda l'apprendimento multimodale, la funzione esecutiva, l'elaborazione degli stimoli e l'elaborazione delle ricompense^{6,16,17,18 ,19,20,21,22,23,24,25,26,27 ,30,31}. Ricercatori comie e traslazionali possono esaminare diverse modalità sensoriali con questa tecnica di imaging. La tecnica può essere utilizzata per sondare l'elaborazione delle informazioni in particolari popolazioni lavoratrici (ad esempio, elaborazione del segnale nei cani di servizio e elaborazione degli odori parametrici nei cani da rilevamento)^4,28. Queste tecniche hanno utilità traslazionale quando si tratta di determinare il potenziale operativo e l'idoneità a un ruolo di lavoro; come tecnica convergente insieme alle analisi genetiche e comportamentali, le informazioni ottenute dai paradigmi di presentazione degli stimoli MR possono informare la selezione di fenotipi idonei del cane da lavoro per scopi di allevamento.

Molte strategie di allenamento provengono dalle pratiche di addestramento degli animali da mammifero marino e zoo, adattate da Skinner, alle procedure approssimate di allevamento tramite l'arricchimento e l'allenamento basati sul rinforzo⁸. Le procedure veterinarie di routine (assunzione di peso, ritaglio delle unghie, estrazioni di sangue) o qualsiasi cosa scomoda o che provoca ansia, possono essere facilitate con il rinforzo da un'approssimazione successiva a seguito di un piano di allenamento dedicato, modellato secondo quello suggerito qui per la fMRI canina. La risonanza magnetica sveglia e sfrenata è stata persino discussa come avente un'utilità clinica a sé stante per i cani epilettici²⁹.

In sintesi, la fMRI canina è nelle sue fasi nascenti. Abbiamo presentato un programma di formazione umano che può essere implementato con successo in modo conveniente. Il futuro è promettente per l'uso continuato di "migliore amico dell'uomo" nella comprensione, relazioni di comportamento del cervello come il campo delle neuroscienze cognitive continua ad evolversi.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
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