Summary
Kontrolsüz uyanık köpeklerde manyetik rezonans görüntüleme (MRG), fiziksel veya kimyasal kısıtlama ile görüntülemeye göre çeşitli avantajları olan yeni bir yöntemdir. Bu protokol, MRG ortamında ki eğitimi en aza indiren ve pahalı olabilecek uygun maliyetli bir eğitim yöntemi sunar ve kanin fonksiyonel MRG için kullanılabilir konu havuzunu en üst düzeye çıkarır.
Abstract
Fonksiyonel ve yapısal verilerin elde edilmesi için yüksek enerjili köpeklerle uygun maliyetli bir şekilde yapılabilecek bir köpek fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme (fMRI) eğitim protokolü salıyoruz. Uyanık, sınırsız fMRI için köpekler eğitim Bu yöntem gerçek MRI taraması ortamına istasyon davranış transferini kolaylaştırmak için çeşitli farklı yerlerde konuşlandırma bir genelleme prosedürü kullanır; bunu, pahalı olabilir MRG taraması ortamında kapsamlı bir eğitim süresi ne gerek kalmadan yapar. Ayrıca, bu yöntem, duyarsızlaştırmadan MR ortamına (yani 100+ desibel taraması sesi) bir sabitleme (yani çene istirahati) davranışının eğitimini böler, ikincisi özel İşitsel Pozlama koşullandırma seansları sırasında gerçekleştirilir. Tam eğitim ve test protokolü 14 saat gerekli ve yeni yerlere hemen transfer sonuçlandı. Ayrıca görsel yüz işleme ve koku ayrımcılık paradigmalarından elde edilen kan tMRI verilerinin örneklerini de savuruyoruz.
Introduction
Kontrolsüz uyanık köpekler üzerinde yapılan manyetik rezonans görüntüleme (MRG) yeni bir yöntemdir, köpek beyninde fonksiyon ve yapı incelemek için yeni bir yol oluşturma. Dizginsiz uyanık köpeklerden MR görüntü edinimi ilk yayınlanan hesapları 2009 (yapısal) ve 2012 (fonksiyonel)1,2yayınlandı. Kontrolsüz uyanık köpeklerde beyin fonksiyonlarını incelemek için fonksiyonel manyetik rezonans görüntülemenin (fMRI) çeşitli avantajları vardır. İlk olarak, veri toplama insanların benzer, ve bu nedenle daha kolay türler arasında genelleştirilebilir3. İkinci olarak, anesteziye gerek yoktur, istenmeyen etkileri ortadan kaldırır. Üçüncü olarak, beyin aktivitesi anestezi ile değiştirilir ve dolayısıyla bilişsel fonksiyon daha iyi anestezi olmadan değerlendirilebilir4. Dördüncü olarak, sıvı/gıda yoksunluğu ve fiziksel kısıtlama araştırmacıların sakinleştirilmemiş hayvanları (örneğin, kemirgen, kuş ve primat modelleri) araştırmalarına olanak sağlarken, bu hayvanlar yoksun olmayan ve dizginsiz benzerlerinden çok farklı bilişsel durumlarla bulunabilirler. 3 .
Şu anda, uyanık köpekler (Atlanta, ABD; Auburn, ABD; Budapeşte, Macaristan; Querétaro, Meksika; Viyana, Avusturya), ve kasıtlı bir MRI taraması 5 geçmesi için köpekler eğitim için standart bir yöntem yoktur5,6,7. Tüm eğitim yöntemleri kaliteli beyin taramaları için gerekli olan uzun süre hareketsiz kalmak için köpekler eğitim ortak hedefi paylaşmak. Tüm yöntemler pekiştirme öğrenme ilkeleri ile çalışmakla birlikte, tam olarak nasıl uygulandığı değişir, ve biz henüz sonuçlar üzerinde bu varyans etkisini bilmiyorum. Bu nedenle, önerilen bir eğitim yöntemi kabul edilirse ve yaygın olarak kullanılıyorsa, verilerdeki istenmeyen varyansı bir miktar azaltabilir. Bu makalede, MRTarayıcı'ya yerlesin için eğitim yöntemine odaklanıyoruz. MRI tarama pahalı, ve geliştirdiğimiz önerilen yöntem maliyet-etkin ve böylece eğitim için bir MRI tarayıcı düzenli erişim olmadan dünya çapında eğitmenler için genelleştirilebilir olma amacı vardır.
Yöntem iki ana bileşenden oluşur: eğitim ve test. Eğitim iki aşamadan oluşur. Birinci aşama, köpeği açık bir ortamda çene hedefine (yani istasyona) eğitmektir ve ikinci aşama köpeği sahte bir MRI'da istasyona yönlendirmektir. MRG duyarsızlaştırma eğitim aşamaları boyunca, ayrı, özel İşitsel Pozlama oturumları sırasında oluşur. Test, taşınabilir sahte MRG'ye beş farklı test noktasında yer almaktan oluşur. Bu test aşamasının yararı, sabitleme davranışını genelleştirerek gerçek MRI ortamına aktarılmasını kolaylaştırmaktır. Genel protokol Şekil 1'deözetlenmiştir.
Şekil 1: Protokol zaman çizelgesi. Protokol zaman çizelgesi Eğitim ve Test olmak üzere iki bileşene ayrılmıştır. Eğitim daha iki aşamaya ayrılır: Açık Çevre ve Mock MRG. Eğitim sırasında da ayrı İşitsel Pozlama seansları gerçekleşir. Test, taşınabilir sahte MRG'ye, beş farklı transfer lokasyonuna (T1-T5) yer leşmekten oluşur. Köpek beş farklı transfer konumlarında kriter için istasyonlama davranışı genelleştirilmiş sonra, köpek gerçek MRI ortamda veri toplama için hazırdır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Faza bağlı olarak, eğitim ve test köpek başına haftada 25 ila 75 dakika sürer: bir 10 dakikalık İşitsel Pozlama oturumu ve iki veya daha fazla 5-30 dakikalık İstasyon oturumları. Bu protokol 25 hafta içinde tamamlanabilir. Transfer testi sırasında, köpekler beş farklı yerlerde taşınabilir bir sahte MRI (delik, radyofrekans bobini, 90 + dB ses, kulak dolgu) 5 dakikalık hareketsiz aşağı / kalmak ve çene dinlenme birkaç nöbetleri yürütmek. Transfer seansları haftada bir kez 30-60 dakika, üst üste beş hafta boyunca gerçekleşir. MRI testi sırasında, köpekler gerçek bir MRI tarayıcıyapısal ve işlevsel veri toplama 60 dakikalık bir oturum sırasında son istasyonlama davranışı birkaç nöbetleri yürütmek.
Eğitim ve test boyunca, bir çene dinlenme odak davranışıdır. Çene istirahati, köpeğin çenesine bir nesnenin yüzeyine dokunmasıdır ve bu yüzeye bir işaret (yani çenesini dinlendirin) için bir işaret tir. Hedefe işaret fiziksel (örneğin, jest, yem), sözlü (örneğin, konuşulan kelime "dinlenme") veya bir nesne (örneğin, çene dinlenmesinin kendisine erişim) olabilir. Çene hedefleme davranışının akıcı performansı baş hareketini sınırlamak için çok önemlidir. Bu protokolde, çene istirahati davranışı, hedef süresi (beş dakikaya kadar) artırılmış olmak üzere birden çok bağlamda (farklı dinlenme cihazları, birden çok konumda) meydana gelecek şekilde koşullandırılır, korunur ve genellenir. Buna ek olarak, eğitmen koşulları ve aşağı ve kalmak davranışların güçlü performans korur, yanı sıra sürüm işareti üzerinde iyi uyarıcı kontrolü "Tamam," koşullu güçlendirici ve davranışsal olay işareti "tıklayın" ve Keep Going Signal (KGS) "iyi" 8. Protokol boyunca, belirli aşamalarda ve belirli aralıklarla birden fazla uyarıcı ve cihaz tanıtılır. Bu malzemeler kolayca ve ucuza temin edilir. Tüm ayrıntılar için Malzemeler Tablosu'nabakın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Bu yöntemler için etik onay Auburn Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi'nden alınmış ve tüm yöntemler kendi yönergeleri ne ve yönetmeliklerine uygun olarak gerçekleştirilmiştir. İşitsel pozlama için, oturumlar boyunca ilerleme hafta numarasına bağlıdır. İstasyon oturumları için, belirli bir oturum tarafından belirtilen performans ölçütü (örn. çene hedeflemesinin en az on bir saniyelik süresi), eğitmenin köpeği bu eğitim aşamasında bir sonraki oturuma ilerletmeden önce karşılanmalıdır. Aksi takdirde, bu adım tekrarlanır.
1. İşitsel Pozlama seansları
NOT: Bu seanslar, MRTarayıcı gürültüsüne pozitif Koşullu Duygusal Tepkinin (CER) pasif maruziyetini ve aktif klasik karşı koşullandırmasını oluşturur; tarayıcı gürültü oyuncak oyun veya gıda ödülleri erişimi tahmin eden bir uyarıcı olarak kurulmuştur. Pozlama seansları yaklaşık 10 dakika boyunca haftada bir kez gerçekleşir.
- Pasif Pozlama (PE) seansları ortam, MRTarayıcı gürültülerine 40-70 desibel (dB) maruz ilerler. Köpeği tanıdık bir egzersiz alanına taşıyın ve ses çalma sessizce oturumda belirtilen ses biriminde taşınabilir bir Bluetooth hoparlör aracılığıyla duyulabilir ken köpeğin dolaşmasına izin verin (Bkz. Malzeme Tablosu). Tarayıcı gürültüsünün 10 dk oynatma üç PE seansı, üç hafta boyunca haftada bir kez (PE1 40-60 dB, PE2 65 dB, PE3 70 dB) yapın.
- Aktif Pozlama (AE) seansları standart klasik koşullandırma paradigmasını kullanır ve üç PE seanstan sonra yapılır. Köpeği tanıdık bir kapalı eğitim odasına taşıyın ve kısa gecikmeli klasik koşullandırma prosedürünün on denemesinden geçirin (Bkz. Şekil 2).
- 10 s için oturum tarafından belirtilen ses düzeyinde ses toyna.
- 10 s geçtikten sonra, tarayıcı gürültü hala duyulabilir iken köpek ile oyuncak-play (veya sürekli gıda ödülü) 20 s meşgul.
- Oyun 20 s sonra, köpek oyuncak almak ve gürültü duraklatmak. 10 s için köpek (sessizlik içinde, oyuncak / gıda olmadan köpek) bekleyin.
- Bu gecikmeden sonra, bir sonraki duruşmaya başlayın. Oturum başına on deneme gerçekleştirin.
- Birim, oturumlar üzerinden artımlı olarak artırılır. On iki hafta boyunca haftada bir AE seansı gerçekleştirin (AE1 45 dB, AE2 50 dB, AE3 55 dB, AE4 60 dB, AE670 dB, AE775 dB, AE880 dB, AE9 85 dB , AE10 90 dB, AE11 100 dB, AE12 > 100 dB).
Şekil 2: Aktif Pozlama. Aktif Pozlama (AE) kısa süreli klasik koşullandırma işlemidir. 10 s CS (yani, kendisi tarafından sunulan ses taramayın), 20 s CS + US (yani, top ve birlikte sunulan tazyik sesi), 10 s gecikme (top yok, tcan ses). Bu gecikmeden sonra, duruşma baştan başlar. Oturum başına on deneme vardır ve oturumlar üzerinde artımlı hacim artışı vardır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
NOT: Aşağıdaki sesi toplayın: MRI tarayıcı taban çizgisi, şim, localizer (izci), MPRAGE, GRE Field, EPI, Multiband EPI, DTI ve RESOLVE DTI, örneğin, bir akıllı telefonun ses kayıt uygulamasını hayalet taramalar sırasında 3T MRI paketinin açık kapısından kullanarak. Desibel metre telefon uygulaması aracılığıyla eğitim oturumları sırasında ses çalma ses düzeyini belirleyin.
2. İstasyon oturumları
NOT: Bu seanslar iki aşamaya ayrılır: Açık ortam ve Mock MRG. Çeneden nesneye hedef öğrenildikten sonra, süreler %10'luk bir yüzdelik artışla artırılır. Eğitim bağlamına yeni unsurlar ve ekipman parçaları eklendikçe, davranışın belirli kriterleri (örn. süre) geçici olarak gevşetilir:
1) İstasyon oturumlarında, eğitmen katlanmış bir havlu ya da katlanmış bir havlu üzerinde bir çene dinlenme bir burun-dokunmatik davranış trenler. Bu çene dinlenme davranışı bir köpük çene dinlenme meydana genelleştirilmiş ve yavaş yavaş 5 dk nöbet süresi inşa.
2) Aynı anda, sağlam aşağı ve kalmak davranışları inşa ve korunur.
3) Bu davranışlar daha sonra kapalı bir alanda (yani tünel) ve 3' yükseklikte meydana gelecek şekilde koşullandırılmıştır.
4) Köpek daha sonra baş muhafaza (sahte insan ekstremite RF bobini) acclimated olduğunu.
5) Kulak dolgusu tanıtıldı ve tkamur ses (re) sabitleme davranışı bağlamında tanıtıldı.
Köpek sonuçta kulak dolgu ve 90 + desibel (dB) de oynayan tarayın, en az 5 dakika nöbetleri ile baş ve vücut 3 'yükseklikte kapalı sağlam bir çene dinlenme gerçekleştirmek mümkün olacak. Takviye günü - bazı köpekler doğal olarak daha gıda tarafından motive edilirken, diğerleri daha fazla oyun veya övgü9motive edilir. "Click-then-treat" (C/T) olarak, T mutlaka gıda davranır anlamına gelmez, daha ziyade ödül prosedürü anlamına gelir, ne olursa olsun onun eğitim o özel aşamada bu özel köpek için olabilir. Gıda ödülleri kendilerini daha yüksek oranlar ve davranış tekrarlarına ödünç vermesine rağmen, köpek tercih eden her şey başlangıçta kullanılabilir, yüksek hareketli oyun olsa bile (örn. top, römorkör). Çene hedef davranışı dikkat dağıtıcı ve süre karşı daha esnek hale geldikçe, gıda ödülleri kullanarak geçiş. Sonunda, oyuncak oyun uzun süreli veya çene dinlenme performansı zincirli nöbetleri için kaydedilebilir.
- Faz 1 - Açık çevre
- Tıklayıcıyı şarj edin. Dikkat çekerken tıkırtının 'tik-toc'u ile köpeğin birincil ödülü (örneğin, yiyecek) arasında bir ilişki kurun. Dikkat çekmek için C/T olaylarının hızlı tekrarlarını (vücut yönlendirmesini ve/veya göz temasından) yapın; köpeğin konumunu sıfırlamak için davranır at. Bu oturumu bir kez gerçekleştirin.
NOT: Bu seans genellikle en fazla 3 dakika sürer. Eğitmen, tıkırtının eğitmene karşı şartlı bir güçlendirici yönelimi olarak kurulduğuna dair işaretler görmüyorsa ve tıklamayı duyunca ödül arayan davranışların salınımını göstermiyorsa, daha uzun veya tekrarlanabilir. köpek için anlamlı bir sinyal haline geliyor. - Havlu çene hedef yakalayın. Köpek ayakta, oturan, ya da aşağı, C / T bakmak için, daha sonra soruşturma (yani, koklama) havlu. Bir kez bu güvenilir bir şekilde meydana geliyor, C / T herhangi bir burun-to-havlu için, ve daha sonra çene-to-havlu temas. 2 s havlu temas süresi oluşturun.
- Köpek 2 s için hedef çene olacak kadar bu oturumu tekrarlayın; her seans yaklaşık 5 dakika sürmelidir.
NOT: Bir köpek bu adım ile mücadele ediyorsa, eğitmen (a) davranışı bir gıda kokusu yem ile başladı almak için havlu bir tedavi ovmak ve / veya (b) köpek bir burun hedefi öğretmek (burun-avuç için), sonra bir çene hedef (çene-to-palm), ve sonra havlu üzerinde bir çene hedef için işaret.
- Köpek 2 s için hedef çene olacak kadar bu oturumu tekrarlayın; her seans yaklaşık 5 dakika sürmelidir.
- Kısa süreli ve işaret ilavesi ile chin-to-havlu hedef. Köpek ayakta, oturma, ya da aşağı, C / T havlu çene temas 1-2 s. Köpek dokunurken ya da havluya dokunmak üzereyken "dinlenin" deyin. 1-2 s nöbetleri birçok tekrarları sonra, C / T sonra 3, sonra 4, sonra 5, sonra 7 s.
- Köpek 7 s için hedef çene olacak kadar bu oturumu tekrarlayın; her seans yaklaşık 5 dakika sürmelidir.
NOT: Her çene dinlenmesinin maç uzunluklarını değiştirin, böylece bir sonraki tekrar her zaman bir önceki tekrardan daha uzun değildir (örn. 1", 1", 1", 3", 1", 5", 5", 2", 6", 4", 1", 2", 7", yerine, 1", 1", 2", 2", 3", 4", 5", 6" , 7").
- Köpek 7 s için hedef çene olacak kadar bu oturumu tekrarlayın; her seans yaklaşık 5 dakika sürmelidir.
- Çene bir aşağı havlu ve dikkat dağıtıcı ek dinlenme. Bir aşağı köpek ile, işaret "dinlenme" ve C / T çene-to-havlu temas 1-5 s. Yavaş yavaş eğitmen ellerini ve ayaklarını hareket şeklinde görsel ve akustik dikkat dağıtıcı ekleyin (örneğin, yere vurmak, parmakları kıpırdamak, shuffle ayak, vb). 11 s. Artışlar için çene-to-havlu temas süresi oluşturun 1"-5", 6"-7", 8", 9-10", 11"+.
- Köpek 11 s için hedef çene olacak kadar bu oturumu tekrarlayın; her seans yaklaşık 5 dakika sürmelidir.
- Çene mesafe ile havlu üzerinde dinlenme. Katlanmış bir havlu veya katlanmış havlu yığını yanında bir aşağı köpek ile, işaret "dinlenme" ve C / T çene-to-havlu temas 1-3 s. Giderek daha uzak (yani, yere oturan, diz çökmüş, ayakta) davranış Cue. 16 s. Artışlar için çene-to-havlu temas süresi inşa 1"-3", 4"-8", 9"-11", 12"-14", ve sonra 16"+.
- Köpek en az 16 s için hedef çene olacak kadar bu oturumu tekrarlayın; her seans 5 ile 10 dk arasında olmalıdır.
- Chin artan süre ve mesafe ile havlu üzerinde dinlenme. Katlanmış bir havlu veya katlanmış havlu yığını yanında bir aşağı köpek ile, işaret "dinlenme" ve C / T çene temas 1-11 s için. 26 s. Artışlar için çene-to-havlu temas süresi oluşturun 1"-11", 12"-16", 17"-19", 21"-23", 26"+.
- Köpek en az 26 s için hedef çene olacak kadar bu oturumu tekrarlayın; her seans 5 ile 10 dk arasında olmalıdır.
- Köpük çene dinlenme tanıtın. Köpük çene dinlenme cihazının herhangi bir araştırma için C /T (yani, koklama, yakın yakınlık, yönelim doğru) için. Cihaz birkaç güçlendirilmiş araştırmalar sonra, işaret "dinlenme" ve C / T çene temas 1-10 s için. 40 s. Artışlar için inşa süresi 1"-10", 11"-21", 23"-31", 40"+.
- Köpek en az 40 s için hedef çene olacak kadar bu oturumu tekrarlayın; her seans 5 ile 15 dk arasında olmalıdır.
NOT: Her bir köpeğin namlu uyacak şekilde haddelenmiş köpük çene dinlenme cihazı inşa; Labrador büyüklüğünde bir köpek için, ortasından kesilmiş 2,5 " derin çentik ile 4 "geniş 6 "geniş ölçme köpük çene dinlenme olun. Bu malzemenin MR ortamına alınması güvenlidir.
- Köpek en az 40 s için hedef çene olacak kadar bu oturumu tekrarlayın; her seans 5 ile 15 dk arasında olmalıdır.
- Çene köpük çene dinlenme artan oyalama ve süresi ile dinlenme. Köpük çene dinlenme yanında bir aşağı köpek ile, işaret "dinlenme" ve C / T için 1"-23" çene temas. Yavaş yavaş görsel ve akustik dikkat dağıtıcı ekleyin. 73 s için süre oluşturun, ve dikkat dağıtıcı olmadan. Artışlar 1"-23", 26"-31", 34"-45", 50"-60" ve 73"+olabilir.
- Köpek en az 73 s için hedef çene olacak kadar bu oturumu tekrarlayın; her seans 5 ile 15 dk arasında olmalıdır.
- Tıklayıcıyı şarj edin. Dikkat çekerken tıkırtının 'tik-toc'u ile köpeğin birincil ödülü (örneğin, yiyecek) arasında bir ilişki kurun. Dikkat çekmek için C/T olaylarının hızlı tekrarlarını (vücut yönlendirmesini ve/veya göz temasından) yapın; köpeğin konumunu sıfırlamak için davranır at. Bu oturumu bir kez gerçekleştirin.
- Faz 2 - Sahte MRG.
NOT: Sabit Mock MRI monte etmek için, bir tünel derlemek (proxy MRI delik, 70 cm çapında karton beton form tüp altı metre uzunluğunda kesilmiş ve üç metre yüksekliğinde katlanır masa üzerinde yükseltilmiş), kontrplak platformu, akrilik sahte radyo frekansı (RF) alıcı bobini , köpük çene dinlenme cihazı ve bir hoparlör sistemi (bkz.Malzeme Tablosu). İki kontrplak parantez ile masadaki sahte delik stabilize. Affix tampon pedleri köpeklerin kulakları ve ek kranial stabilizasyon / yerleşim geribildirim karşı dolgu sağlamak için sahte RF bobini iç yapıştırılmış.- Azaltılmış süre ile delik ve yükseklik tanıtın. İlk oturumun tamamını sahte delik ile yerde gerçekleştirin. İpucu köpek tünele girmek ve platformda yatmak, C / T. Cue köpek "dinlenmek" ve C / T çene köpük çene için herhangi bir süre için yere delik içinde dinlenme hedefleme.
- Mock bore ile sonraki oturumları yürütmek yükseltilmiş 3'. Atlamak veya yüksek delik, C / T içine köpek asansör köpek davet edin.
- Köpeği uzanması için işaret le, C/T.
- Cue köpek "dinlenmek" ve C / T için 1-12 s çene temas köpük çene dinlenme için yükseltilmiş delik.
- Köpek en az 16 s için hedef çene olacak kadar bu oturumu tekrarlayın; her oturum 5 ile 15 arasında sürmelidir.
- Artan süre ile yüksek çene dinlenme. Atlamak veya sahte delik içine köpek asansör köpek davet edin. Köpeği uzanması için işaret le, C/T.
- Cue köpek "dinlenmek" ve C / T çene 1-12 s yüksek delik köpük çene dinlenme hedefleyen için.
- 60 ss. Artışlar için yapı süresi 1"-12", 16"-23", 26"-45", 60"+.
- Köpek en az 60 s için hedef çene olacak kadar bu oturumu tekrarlayın; her seans 5 ile 15 dk arasında olmalıdır.
- Hiçbir yükseklik ve azaltılmış süresi ile sahte radyofrekans (RF) bobin tanıtın. Sahte RF bobini ve köpük çene dinlenme yanında yere otururken, C / T herhangi bir soruşturma için köpek (yani, koklama, yakın yakınlık, yönelim doğru) aparat.
- Cue köpek "dinlenmek" ve içine ve köpük çene dinlenme ve C / T üzerine sahte RF bobin ilerler ve çene temas 1-5 s için köpeğin başını rehberlik etmek için bir burun dokunuşu veya gıda yem kullanın.
- 30 s. Artışlar için inşa süresi 1"-5", 6"-12", 16"-26", 30"+.
- Köpek 30 s için sahte RF bobini ile çene hedef kadar bu oturumu tekrarlayın; her seans 5 ile 15 dk arasında olmalıdır.
- Sahte RF bobini yüksek çene dinlenme. Sahte RF bobini ve köpük çene sahte delik içinde dinlenme ile, atlamak veya delik içine köpek asansör köpek davet edin.
- Cue köpek uzanmak ve "dinlenme", ve C / T çene temas 1-5 s için.
- 50 s. Artışlar için inşa süresi 1"-5", 6"-12", 16"-26", 28"-37", 50"+olabilir.
- Köpek 50 s için yükseltilmiş delik sahte RF bobini ile köpük çene dinlenme çene hedef çene kadar bu oturumu tekrarlayın; her seans 5 ile 15 dk arasında olmalıdır.
- Artan oyalama ve süre ile sahte RF bobinyüksek çene dinlenme. Sahte RF bobini ve köpük çene sahte delik içinde dinlenme ile, atlamak veya delik içine köpek asansör köpek davet edin.
- Cue köpek uzanmak ve "dinlenme", ve C / T çene temas 1-12 s için.
- Yavaş yavaş görsel ve akustik dikkat dağıtıcı ekleyin. 100 s (1'40") için süre ve dikkat dağıtıcı olmadan oluşturun.
- Artışlar 1"-12", 16"-37", 41"-60", 66"-88" (1'6"-1'28"), 100"+ (1'40"+) olabilir.
- Köpek 100 s için hedef çene olacak kadar bu oturumu tekrarlayın; her seans 5 ile 15 dk arasında olmalıdır.
- Kulak dolgusu tanıtmak, süresi başlangıçta azaltılmış. Asansör veya köpek delik içine atlamak için davet, işaret "aşağı," kulak dolgu ile onu kıyafet, ve C / T aşırı hareket olmadan kulak dolgu tolere herhangi bir süre için.
- Cue "dinlenme," ve C / T çene temas 1-5 s için. 60 s. Artışlar için yapı süresi 1"-5", 6"-26", 28" 45", 60"+olabilir.
- Köpek 60 s için kulak dolgu ile sahte delik hedef çene olacak kadar bu oturumu tekrarlayın; her seans 5 ile 15 dk arasında olmalıdır.
- Kulak dolgusu ve artan süre ve dikkat dağıtıcı ile sahte RF bobin yüksek çene dinlenme. Asansör veya köpek delik içine atlamak için davet, işaret "aşağı" ve "dinlenme," kulak dolgu ile onu kıyafet, ve C / T çene temas 1-12 s.
- Yavaş yavaş görsel ve akustik dikkat dağıtıcı ekleyin. 107 s. Artışlar için inşa süresi 1"-12", 16"-37", 41"-60", 66"-88", 107"+olabilir.
- Köpek 107 s için kulak dolgu ile sahte delik hedef çene olacak kadar bu oturumu tekrarlayın; her seans 5 ile 15 dk arasında olmalıdır.
- Tarayıcı gürültüsünü tanıtın. Asansör veya köpek delik içine atlamak için davet, işaret "aşağı" ve "dinlenme," ve kulak dolgu ile kıyafet.
- 0-40 dB ve C/T arasında ancak duyulabilir bir ses ses çal çene temas 1-12 s için.
- 107 s. Artışlar için inşa süresi 1"-12", 16"-37", 41"-60", 66"-88", 107"+olabilir.
- Köpek kulak dolgusu ile sahte delik hedef çene ve 107 s için 40 dB'ye kadar tarar ses kadar bu oturumu tekrarlayın; her seans 15 ile 30 dakika arasında olmalıdır.
- Artan mesafe ile 2 dakika 30 s süre oluşturun. Asansör veya köpek delik içine atlamak için davet, işaret "aşağı" ve "dinlenme," ve kulak dolgu ile onu kıyafet.
- 41 ve 70 dB ve C/T arasındaki ses tonu ile 1-37 s çene teması için çal. Yavaş yavaş mesafe ekleyin, sahte delik etrafında hareket, gözden sonra köpeğin görüş içine geri.
- 142 s. Artışlar için inşa süresi 1"-37", 41"-88", 97"-107", 117"-129", 142"+olabilir.
- Köpek kulak dolgu ve 41-70 dB 142 s için 41-70 dB tarar ses ile sahte delik hedef çene olacak kadar bu oturumu tekrarlayın, ve dikkat dağıtıcı ve mesafe olmadan; her seans 15 ile 30 dakika arasında olmalıdır.
- 4 dk'ya kadar süre oluşturun. Asansör veya köpek delik içine atlamak için davet, işaret "aşağı" ve "dinlenme," ve kulak dolgu ile onu kıyafet.
- 1-107 s çene teması için 60 ile 90 dB ve C/T arasında ses tonu oynayın.
- 240 s. Artışlar için inşa süresi 1"-107", 117"-142", 156"-189", 208"-229", 240"+.
- Köpek kulak dolgu ve 60-90 dB 240 s için ses tarar, ve dikkat dağıtıcı ve mesafe olmadan sahte delik hedef çene olacak kadar bu oturumu tekrarlayın; her seans 15 ile 30 dakika arasında olmalıdır.
- 5 dk için inşa süresi. Asansör veya köpek delik içine atlamak için davet, işaret "aşağı" ve "dinlenme," ve kulak dolgu ile kıyafet.
- 80 ile 110 dB ve C/T arasındaki ses tonu ile 1-120 s çene teması için çal.
- 300 s. Artışlar için inşa süresi 1"-120", 129"-189", 208"-229", 252"-277", 300"+.
- Köpek kulak dolgu ve 80-110 dB 300 s için ses tarar, ve dikkat dağıtıcı ve mesafe olmadan sahte delik hedef çene olacak kadar bu oturumu tekrarlayın; her seans 15 ile 30 dakika arasında olmalıdır.
- Azaltılmış süre ile delik ve yükseklik tanıtın. İlk oturumun tamamını sahte delik ile yerde gerçekleştirin. İpucu köpek tünele girmek ve platformda yatmak, C / T. Cue köpek "dinlenmek" ve C / T çene köpük çene için herhangi bir süre için yere delik içinde dinlenme hedefleme.
3. Transfer
NOT: 1) Sahte MRI eğitim yerinde yerleştirme davranışının son kriterine ulaştıktan sonra (kulak dolgusu yaparken sahte delik ve sahte RF bobininde 5 dk aşağı kalmak ve çene istirahati, 80-110 dB'de tarayıcı gürültüsü çalarak), köpek beş farklı konumdan geçer. transfer (genelleme) oturumları. Bu transfer oturumları sırasında köpek istasyonları, farklı görüş, ses ve ayarlar arasında sosyal oyalama dereceleri (örneğin, tenha çim alanı, sessiz) ile, mümkün olduğunca benzersiz çeşitli kapalı ve açık yerlerde yukarıdaki kriterlere köpek istasyonları akademik bina koridoru, yoğun akademik bina lobisi, kalabalık otobüs durağı, yüksek sesle su arıtma tesisi)8.
- Transfer için kullanılan taşınabilir Mock MRI'ı monte etmek için, bir tünel (yönetmelik çeviklik tüneli, kum torbaları ile stabilize), kontrplak platformu, akrilik mock RF alıcı bobini, köpük çene dinlenme aparatı ve taşınabilir hoparlör sistemi derlemek (Tablo bakınız Malzemeler). Affix tampon pedleri köpeklerin kulakları ve ek kranial stabilizasyon / yerleşim geribildirim karşı dolgu sağlamak için sahte RF bobini iç yapıştırılmış.
- Stand veya (taşınabilir) sahte mock delik yanında sahte RF bobini ve çene içinde dinlenme ile oturmak. Jest köpek delik girmek için, işaret "aşağı" ve "dinlenme" ve kulak dolgu ile kıyafet.
- 80-110 dB ve C/T'de 1-30 s'lik yeni konumda ses tonu oynayın.
- Daha sonra, kriter süresi için prob (5 dk veya köpek kırıldığında takviye).
- 30-60 dk için 1-5 dk çene dinlenme tekrarları tekrarlanan nöbetleri yapın.
- Her yerde bir 30-60 dk oturum gerçekleştirin. Köpek beş farklı transfer konumlarında kriter için istasyonlama davranışı genelleştirilmiş sonra, köpek gerçek MRI ortamda veri toplama için hazırdır.
4. MRI
- MRVeri toplama oturumu 30 ila 60 dakika sürer. yankı (MPRAGE) dizisi. Anatomik taramadan sonra fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme taramaları (örn. uyarıcı sunum ve dinlenme durumu) gerçekleştirin. Bu MRI protokolü önceki çalışmadan örnekler temsil eder ve sadece müstehcendir (protokolün nasıl gerçekleştirildi için Jia ve ark.4 ve Thompkins ve ark.10'a bakınız).
- Köpekler taramaları arasında tarayıcı dışında ödül ile yaklaşık 1 dakika tatili verin.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Her oturum düzeyinin ortalama tekrar sayısı Tablo 1'delistelenmiştir. Tam eğitim ve test protokolü 14 saat (M = 13,55 saat, aralık 12-16 saat) ve 90 seans (dağılım 87-93 seans) gerekli. Açık çevre eğitimi 4.38 h (dağılım 3-5 saat), sahte MR eğitimi 5.4 h (dağılım 4.2-6.5 h) ve transfer 2.5 saat beş 30 dk seansa bölündü. Seviye 19'daki bakım seansları transfer sırasında gerçekleştirilmiştir ve yukarıdaki eğitim süresinin tamamına yansıtılır.
| Oturum Düzeyi | Ölçüt | Süre | Oturum Tekrarları (M, SE) | |
| Açık Çevre | 1. Tıklayıcıyı şarj edin | Dikkat çekerken tıkırtının 'tik-toc'u ile köpeğin birincil ödülü (örneğin, yiyecek) arasında bir ilişki kurun. | 3 dk | 1, 0 |
| 2. Havlu çene hedef yakalama | 2 + saniye için çene-to-havlu temas oluşturun. * | 5 dk | 3.75, .75 | |
| 3. Kısa süreli ve ilave ve bir işaret ile Chin-to-havlu hedef | 7+ saniye çene teması. * | 5 dk | 8.25, 2.8 | |
| 4. Çene bir aşağı havlu dinlenme ve oyalama eklenmesi | Çene temas 11 + saniye, ve dikkat dağıtıcı olmadan. | 5-10 dk | 2.75, .25 | |
| 5. Mesafe ile havlu üzerinde Chin dinlenme | Çene temas 16 + saniye, giderek daha uzak (yani, yere oturan, diz çökmüş, ayakta) cued. | 5-10 dk | 3.5, .87 | |
| 6. Artan süre ve mesafe ile havlu üzerinde Chin dinlenme | 26+ saniye çene teması. | 5-10 dk | 5.5, 1.5 | |
| 7. Köpük çene dinlenme tanıtmak, süresi başlangıçta azaltılmış | 40+ saniye köpük çene dinlenme sine çene temas. | 5-15 dk | 4.75, .75 | |
| 8. Artan süre ve oyalama ile köpük çene dinlenme çene dinlenme | 73+ saniye çene teması. | 5-15 dk | 6, 1.2 | |
| Sahte MR | 9. Azaltılmış süreli delik ve yükseklik tanıtmak | 16+ saniye boyunca masada delik çene temas. ** | 5-15 dk | 2.5, .5 |
| 10. Artan süre ile yüksek çene dinlenme | 60+ saniye boyunca masada delik çene temas. | 5-15 dk | 3, 0 | |
| 11. Yükseklik ve azaltılmış süresi olmayan sahte radyofrekans (RF) bobinini tanıtın | 30+ saniye boyunca RF bobininde çene teması. | 5-15 dk | 2.75, .25 | |
| 12. Sahte RF bobininde yükseltilmiş çene istirahati | 50 + saniye boyunca yükseltilmiş delik sahte RF bobini ile köpük çene dinlenme çene temas. | 5-15 dk | 2, 0 | |
| 13. Artan oyalama ve süresi ile sahte RF bobinyüksek çene dinlenme | Çene temas 100 + saniye, ve dikkat dağıtıcı olmadan. | 5-15 dk | 2.5, .29 | |
| 14. Kulak dolgusu tanıtmak, süre başlangıçta azaltılmış | 60 + saniye için kulak dolgu ile sahte delik ve RF bobini (sahte MRG) chin temas. | 5-15 dk | 3, .41 | |
| 15. Kulak dolgulu sahte RF bobininde yükseltilmiş çene istirahati ve artan süre ve dikkat dağıtıcı | Çene teması 107 saniye boyunca, dikkat dağıtıcı ve dikkat dağıtıcı olmadan. | 5-15 dk | 2.5, .29 | |
| 16. Tarayıcı gürültüsünü tanıtın | Kulak dolgusu ve 40 dB'ye kadar ses taraması ile sahte MR'da çene teması 107+ saniye boyunca tarar. | 10-30 dk | 2.5, .5 | |
| 17. Artan mesafe ile 2 dakika 30 saniyelik süreyi oluşturun | Kulak dolgusu ve 41-70 dB ile sahte MR'da çene teması, dikkat dağıtıcı ve mesafeolmadan 142+ saniye boyunca ses taraması yapın. | 10-30 dk | 2.5, .5 | |
| 18. Süreyi 4 dakikaya kadar oluşturun | Kulak dolgusu ve 60-90 dB ile sahte MR'da çene teması, dikkat dağıtıcı ve mesafeolmadan 240+ saniye boyunca ses taraması yapın. | 10-30 dk | 2.75, .75 | |
| 19. Süreyi 5 dakikaya kadar oluşturun | Kulak dolgusu ve 80-110 dB taraması ile sahte MRG'de çene teması, dikkat dağıtıcı ve mesafeolmadan 300+ saniye boyunca ses tarar. | 10-30 dk | 10, 1.8 | |
| Transfer | 20. Beş farklı konum transferi (genelleme) oturumu | Bu transfer oturumları sırasında köpek istasyonları, farklı görüş, ses ve ayarları arasında sosyal oyalama dereceleri ile, mümkün olduğunca benzersiz birkaç iç ve dış mekanlarda yukarıdaki kriterlere köpek istasyonları. | 30 dk | 5, 0 |
| Tüm | Son davranış(lar) | Köpek baş ve vücut 3 'yükseklikte kapalı bir çene dinlenme yapar, kulak dolgu ve tarayın ses 90 + dB, en az beş dakika boyunca oynarken. | 12-16 h (M=13.55, SE=0.94) | 87-93 seans (M=90, SE=1.5) |
Tablo 1: Oturum düzeyleri. *El yazmasındaki nota bakın. **İlk oturumu sahte delik ile yerde gerçekleştirin.
İstasyon eğitimi ve testleri
Şekil 3 eğitim sonunda son üç seans ve farklı eğitim yerleri için protokol de eğitilmiş dört köpek maksimum süresini gösterir. Performans, sabitleme eğitimi sonunda, F(2, 6) < 1 ve 5 dk üzerinde(M = 311 saniye, SEM = 1,9) sabitti. Tüm köpekler eğitim, F(1,3) < 1 eşdeğer bir maksimum süre ile sahte eğitim yerlere transfer. Köpeklerden üçü MRTarayıcı'ya aktarıldı ve maksimum süre (206 s) tekrarlanan nöbetleri gösterdi. MRTarayıcı'ya aktarmayan bir köpeğin kafası diğer köpeklerden daha büyüktü ve bobinin içine rahatça sığamadı. Bu rahatsızlık büyük olasılıkla köpeğin taramalara isteyerek katılmamalarına yol açtı.
Şekil 3: Eğitim sonunda son üç seans ve farklı eğitim yerleri için protokolde eğitilen dört köpeğin maksimum süresi. Tüm köpekler sahte eğitim yerlerine transfer edildi ve köpeklerin üçü mümkün olan en fazla süreyi (206 s) gösteren MRTarayıcı'ya aktarıldı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Temsili fMRI uyarıcı odaklı taramalar
Bu taramalarda köpek hareketsiz kalırken, köpek için görsel veya koku uyaranları sunulmuştur. Tarayıcının delik bulunan bir ekrana görsel uyaranlar yansıtıldı. Her tarar 140 s sürdü ve 12 farklı görüntü (örneğin, insan ve köpek yüzleri) içeriyordu. 5 s için bir uyarıcı sunuldu ve ardından 3-11 s arası bir aralda (görsel betimleme için Şekil 4 ve ek ayrıntılar için Thompkins ve ark. 2018'e bakınız)10.
Şekil 4: Görsel uyaranlar. Üst panelköpek yüzleri bir örnek çalıştırmak gösterir. Alttaki panel, insan yüzlerinin bir örneğini gösterir. Yüz uyaranları 5 s, 3-11 s inter-stimulus aralıkları ile görüntülendi. Her koşuda 12 yüz uyaranları gösterildi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Dikkat kontrolü
Köpeklerin görsel uyaranlara katılıp katılmadığını belirlemek için, bağımsız raters MRI tarayıcı delik içinde köpeklerin gözlerinin videoları görüntülenen uyarıcı sunumu ile senkronize. Köpeklerin gözlerinin açık ve gözbebeklerinin görünür olup olmadığına bağlı olarak, her uyarıcı için uygun bir puan atamıştır(Şekil 5). fMRI verileri yalnızca mükemmel bir oranlar arası anlaşma olduğunda kullanılmıştır.
Şekil 5: Dikkat kontrolü. Her köpek tarama sırasında sunulan her uyarıcı baktı emin olmak için, tarayıcı içinde köpek gözünün uyarıcı senkronize video hoc sonrası iki raters tarafından analiz edildi; her deneme için, köpeğin gözü gözle görülür bir şekilde açıksa, orancı "evet" notu atadı ve köpeğin gözü kapalıysa, orançı "hayır" fMRI verisi yalnızca mükemmel bir oran lar arası anlaşma olduğunda kullanıldı. Bu rakam Thompkins ve ark.10bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için buraya tıklayınız değiştirilmiştir.
Köpek ve insan yüzü işleme
Şekil 6 köpek beyninde temporal korteks bitişik ama farklı beyin alanları köpek ve insan yüzleri işleme için aktif gösterir. Yeşil bölgeler, köpek yüzleri ile tezat oluşturan insan yüzleri için beynin daha aktif olduğu bölgeleri temsil eder(p < 0.05, FDR (yanlış keşif oranı düzeltildi)). Kırmızı bölgeler, insan yüzleri ile tezat oluşturan köpek yüzleri için beynin daha aktif olduğu bölgeleri temsil eder(p < 0.05, FDR).
Şekil 6: İnsan ve köpek yüz kontrastlarının sonuçları. Yeşil bölgeler, insan yüzlerinin işlenmesi sırasında köpek yüzlerine göre önemli ölçüde daha aktif olan alanları temsil eder (örn. insan yüz alanı, HFA). Kırmızı bölgeler, insan yüzlerine göre köpek yüzlerinin işlenmesi sırasında önemli ölçüde daha aktif olan alanları temsil eder (örn. köpek yüz alanı, DFA). Bu rakam Thompkins ve ark.10bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için buraya tıklayınız değiştirilmiştir.
Koku uyaranları
Koku uyaranları bir olfactometre ile iletildi (Şekil 7); koku alma alanlarının koku alma alanlarının parametrik modülasyonlarını koku tonu konsantrasyonu ile araştırmak için yüksek (0,16 mM) ve düşük (0,016 mM) konsantrasyonlar kullanılmıştır. Her tarar 200 s sürdü ve 10 s odorant stimülasyon 5 blok içeriyordu, her biri 30 s inter-stimulus aralığı takip (görsel tasvir için Şekil 8 ve Jia ve ark. 2014 ek ayrıntılar için)4.
Şekil 7: Koku görüntüleme sistemi. MRI odası dışında köpek koku görüntüleme sisteminin bileşenleri odorant aplikatör gösteren, hava tankı, hareket parametre kayıt palmtop, video monitör, VT-8 yazılımı ile dizüstü bilgisayar, ve MRI odasına giriş noktası. Bu rakam Jia ve ark.4bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın değiştirilmiştir.
Şekil 8: Odorant teslimatı. Odorant teslimatı fMRI blok tasarımında VT-8 Warner Timer yazılımı tarafından kontrol edildi. İlk satır, uyarıcı başlangıcını gösteren yeşil oklar ve uyarıcı ofset gösteren kırmızı oklar ile odorant teslim sırasını gösterir. İkinci sıra, kokulu açıklık ve kokulu açıklık ofset gösteren kırmızı oklar başlangıcı gösteren yeşil oklar ile, odorant açıklık açıklık gösterir. Üçüncü satır, ilk satırı eşleştirerek fMRI blok tasarımını sırasıyla "kapalı" ve "açık" koşulları "0" ve "1" ile eşerler. Bu rakam Jia ve ark.4bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın değiştirilmiştir.
Araştırmacılar, uyanık ken ve anestezi sırasında altı eğitimli algılama canines (Labradors) bir etil bütirat çözeltisi yüksek (0.16 mM) ve düşük (0.016m) konsantrasyonları teslim. Koku bölgelerinde (koku ampulü, bilateral piriform loblar, serebellum) düşük ve yüksek koku konsantrasyonlarına aktivasyon büyüklüğündeki parametrik artışlar Weber Yasası'na uygun olarak (on kat için üç kat algılanan artış) konsantrasyon artışı). Buna ek olarak, koku ampul, periamigdala, anterior koku korteks, entorinal korteks, ve piriform loblar hem uyanık ve anestezi köpekleraktif iken, bölgeler üst düzey bilişsel işleme (superior, medial ve orbital frontal korteksin bazı bölümleri) çoğunlukla uyanık köpeklerde aktive edildi(Şekil 9).
Şekil 9: Anestezili köpekler için grup aktivasyon haritaları. Her alt figürde üç ortogonal görünüm gösterilir. Colormap aktivasyon yoğunluğu için kullanılır ve önemli alanlar etiketleri olan oklarla gösterilir (Genel FDR = 0.05, küme eşik = AlphaSim kullanarak 15 voksel, t-kontrast). A: Anterior, P: posterior, S: superior, I: inferior, L: sol, R: sağ. Alt şekil(A)düşük konsantrasyonlu odorant (0.016 mM), subfigure(B) yüksek konsantrasyonlu koku (0.16 mM), subfigure (C) anestezik köpek koku işleme karşılık karşılık gelir ve subfigure (D ) uyanık köpek koku işleme karşılık gelir. Bu rakam Jia ve ark.4bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın değiştirilmiştir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Yukarıda açıklanan protokol, sabitleme (çene istirahati) davranışının eğitimini duyarsızlaştırmadan MR ortamına ayırır. Ayrıca, sabitleme davranışının gerçek MRG taraması ortamına aktarılmasına yardımcı olmak için, birkaç farklı konumlara yerleştirilmesi nin genelleme prosedürünü kullanır; bunu, pahalı olabilir MRG taraması ortamında kapsamlı bir eğitim süresi ne gerek kalmadan yapar. Genel olarak, eğitim ve testler 14 saat içinde tamamlandı ve yeni yerlere hemen aktarılmasıyla sonuçlandı. Şu anda laboratuvarlar arasında yöntemleri anlamlı bir şekilde karşılaştırmak zor olsa da, yüksek enerjili köpeklerle uygun maliyetli bir şekilde tamamlanabilen bir köpek fMRI eğitim protokolü salıyoruz.
Bu eğitim protokolünün diğer eğitmenlere genelleştirilmesi ile ilgili olarak, biz kenneled amaçlı yetiştirilen algılama köpekleri kullanılırken, bu protokol diğer köpek popülasyonları için iyi yeişaret olmalıdır. Algılama köpekler genellikle amerikan alan deneme, Hunt Test ve upland Oyun köpekler özünde yüksek enerji ve "yüksek sürücü"11ile repurposed vardır. "Sürücü" terimi, köpeğin çalışma daki içsel motivasyonuna atıfta bulunarak, hem operasyonelleştirilmesi ve ölçülmesi zordur, hem de tespit çalışmaları için en uygun köpekleri karakterize etmek için kullanımında yaygındır; sanayi lehine ve cesur, heyecanlı, yüksek enerjili köpekler için seçer, uyarılma yüksek taban düzeyleri ile (yani, heyecan, anksiyete) çalışan köpek ve evcil hayvan diğer türleri daha12. Bu tür köpekler istasyon için eğitilebilir, diğer popülasyonlar da başarılı olmalıdır. Ayrıca, köpekler gerçek MRTarayıcı da dahil olmak üzere çeşitli yerlerde, istasyon başardık. Evcil köpeklere gelince, eğitim protokolünün başarılı olup olmadığı ampirik bir sorudur. Özellikle, uygun öğretim ile, tüm eğitim adımları taşınabilir sahte delik ile ev ortamında uygulanabilir.
Clicker eğitimi, ardışık yaklaşım ve klasik-karşı koşullandırma, laboratuvar farelerinden esaret altındaki vahşi hayvanlara kadar çeşitli türlerde davranışı koşullandırmak için kullanılan yöntemlerdir8. Yöntemler eğitim süreci boyunca yapılan küçük hatalar açısından affedici (örneğin, işaretleme ve yanlış davranış güçlendirilmesi, ödül ilgi eksikliği)13. Acemi öğretmenler için yöntemleri daha affedici hale getiren aynı boyutlar, onları hayvan öğrenenler için daha evrensel kılmaktadır; konu havuzunda daha fazla köpek ve daha fazla köpek türü (örneğin, özel nüfus algılama köpekleri) başarı oranını artırarak, bir konu nedeniyle doğal bir seçim önyargı mücadele ve potansiyel veri yıpratma azaltmak başlayabilirsiniz. Bu önyargı deneysel örnekleri afflicts ve sabır ve dürtü kontrolü yüksek düzeyde gerektiren bir cihaz odaklı görev için mizaç ve traktör bireysel değişkenlik uyum için yöntemin bir yetersizlik kaynaklanıyor, gerektiği gibi MRI için konuşlandırma. Yıpranma azaltarak, bu yöntem hayvan denekler ile deneysel tasarımın en iyi uygulamaları için üç R's (değiştirme, azaltma ve arıtma) iki dışında destek sağlar14. Elde edilen konu havuzunun daha azının eğitimden çıkması beklenirken daha az konuya ihtiyaç vardır ve yüksek genlik veya sık hareket içeren yapı tetkikleri nedeniyle daha az veri sansürlenmek zorunda kaldığında daha az sayıda tetkik oturumuna ihtiyaç vardır, bu da potansiyel olarak kayda değer bir azaltma. Eğitim bu görevi, potansiyel olarak kayda değer bir arıtmaedinme hayvan öğrencinin ağrı ve sıkıntı en aza indirir.
Eğitim materyalleri kolayca ve ucuza temin edilir. Bu yöntemin klasik karşı koşullandırma ve genelleme öğeleri, kiralık bir tarayıcı ortamında birkaç pahalı eğitim saatine gerek kalmadan tarayıcı ortamının stresini ve yeniliğini azaltır. MRG ortamında eğitim olmadan, eğitmen tarayıcı delik içinde statik manyetik alan veya tetkik dizileri alışılmadık yüksek / düşük frekanslı ses emisyonları çoğaltmak mümkün değildir; teorik olarak bu boyutlar, eğitim sırasında farklı ortamlarda davranışı gerçekleştirmekten bir 'değişkenlik' bileşeni içine toplanmış olduğundan, bu sınırlama potansiyel olarak ele alınır.
Başka bir sınırlama, bu protokol hız için optimize edilmiş olmasıdır. İstasyon davranışı, altı ay boyunca yaklaşık 80 beş ila on beş dakikalık eğitim seanslarına eşit olan on üç saatlik eğitimde koşullandırılabilir. Metodolojik yaklaşım "hızlı ve daha sonra düzeltmek" yerine "yavaş ve doğru"dur. "Hızlı ve daha sonra düzeltmek" bir zihniyet tarama ortamının potansiyel duyarlılık yol açar, ve veri veya tüm konuların sonraki yıpratma. Köpeklerde sözlü işleme bir çalışmada, araştırmacılar belirli bir köpeğin ilk denemesinde% 80 başarı oranında veri toplamak başardık. Bir köpek ikinci bir girişim ekive gerekiyorsa, başarı% 16 düştü, ve sadece% 4 köpek üçüncü bir girişim gerekli ise, bu köpeklerin zararlı tekrarlanan maruz kalma ile tarama ortamına duyarlı hale geldiğini düşündüren15. Yukarıda açıklanan protokol büyük olasılıkla tüm köpeklerüzerinde işe yaramayacak ve metodolojik alternatifler çene dayama davranışı yerine burundan hedefe sopa davranışı kullanmak, daha uzun eğitim seansları uygulamak ve eğitim sıklığını artırmak Oturum. Daha uygun konular için ön tarama (örneğin, yol kabiliyeti, mizaç, kafa boyutu), seçim önyargısı ile trade-off devam etmesine rağmen, ve daha zor eğitilen köpekler ilgi model patolojiler olabilir: düzensiz anksiyete, saldırganlık, özel popülasyon çalışan köpekler (örneğin, yüksek sürücü/enerji için seçilenler). Daha iyi mısg görev için klima ve eÄ itim yöntemlerini karŠılamak için daha fazla köpek ve daha fazla eÄ itimgã1/4se ihtiyacı vardır. Auburn Üniversitesi'nde yapılan çalışmaların bir gücü Köpek Performans Bilimleri (CPS) aracılığıyla "Auburn Dog" nüfusa araştırmacının erişimidir. Bu çalışmalarda kullanılan algılama köpekleri benzer genetik ve yakın özdeş yetiştirme ve eğitim geçmişleri var.
Eğitim yöntemibağımsız, bazı teknolojik gelişmeler, can cranial anatomisinin görüntülenmesi kolaylaştırmak için geliştirilmiş radyofrekans bobin tasarımı da dahil olmak üzere, canMR verilerinin sadakatini artırabilir, yanı sıra sessiz geliştirilmiş donanım ve dizileri veri toplama sırasında tarayıcı7. Uyanık, sınırsız fMRI multimodal öğrenme, yürütme fonksiyonu, uyarıcı işleme ve ödül işleme6,16,17,18 ile ilgili olarak canine psyche içine bilişsel anlayışlar sağlamıştır ,19,20,21,22,23,24,25,26,27 ,30,31. Karşılaştırmalı ve çevirici araştırmacılar bu görüntüleme tekniği ile birden fazla duyusal yöntemi inceleyebilirler. Bu teknik, özel çalışan popülasyonlarda bilgi işlemeyi araştırmak için kullanılabilir (örn. servis köpeklerinde sinyal işleme ve algılama köpeklerde parametrik koku işleme)4,28. Bu teknikler, operasyonel potansiyeli ve çalışma rolüne uygunluğu belirleme söz konusu olduğunda çevirisel yarara sahiptir; genetik ve davranışsal analizlerin yanı sıra yakınsak bir teknik olarak, MR uyarıcı-sunum paradigmalarından elde edilen bilgiler, üreme amacıyla uygun çalışan köpek fenotiplerinin seçildiğini bildirebilir.
Birçok eğitim stratejileri deniz memelileri ve hayvanat bahçesi hayvan eğitim uygulamaları, Skinner adapte, takviye tabanlı zenginleştirme veeğitim8 ile yaklaşık hayvancılık prosedürleri geliyor. Rutin veteriner prosedürleri (ağırlık alma, tırnak kırpma, kan çekme), ya da rahatsız edici ya da anksiyete-kışkırtıcı bir şey, özel bir eğitim planı aşağıdaki ardışık yaklaşım ile takviye ile kolaylaştırılabilir, bir örnek burada can fMRI için önerilmektedir. Uyanık, dizginsiz MRG bile epileptik köpekler için kendi başına klinik yarar sahip olarak tartışıldı29.
Özetle, can fMRI onun doğmakta olan aşamalarında. Biz başarıyla uygun maliyetli bir şekilde uygulanabilir insancıl bir eğitim programı sunduk. Gelecek bilişsel nörobilim alanında gelişmeye devam ederken anlayış, beyin-davranış ilişkileri "insanın en iyi arkadaşı" sürekli kullanımı için umut vericidir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
Acknowledgments
Biz Canine Performans Bilimleri ve Psikoloji ve Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Auburn Üniversitesi Bölümleri için müteşekkiriz. Bu çalışma Profesyonel Köpek Eğitmenleri Derneği tarafından desteklenmiştir.
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 |
References
- Tóth, L., Gácsi, M., Miklósi, Á, Bogner, P., Repa, I. Awake dog brain magnetic resonance imaging. Journal of Veterinary Behavior. 4 (2), (2009).
- Berns, G. S., Brooks, A. M., Spivak, M. Functional MRI in awake unrestrained dogs. PLoS One. 7 (5), e38027 (2012).
- 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).
- Jia, H., et al. Functional MRI of the Olfactory System in Conscious Dogs. Plos One. 9 (1), e86362 (2014).
- 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).
- Berns, G. S., Cook, P. F. Why Did the Dog Walk Into the MRI? Current Directions in Psychological Science. 25 (5), 363-369 (2016).
- Huber, L., Lamm, C. Understanding dog cognition by functional magnetic resonance imaging. Learning & Behavior. 45 (2), 101-102 (2017).
- Ramirez, K. Animal training: successful animal management through positive reinforcement. , Shedd Aquarium Chicago. (1999).
- Gerencser, L., Bunford, N., Moesta, A., Miklosi, A. Development and validation of the Canine Reward Responsiveness Scale -Examining individual differences in reward responsiveness of the domestic dog. Scientific Reports. 8 (1), 4421 (2018).
- 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).
- Lazarowski, L., et al. Investigation of the Behavioral Characteristics of Dogs Purpose-Bred and Prepared to Perform Vapor Wake® Detection of Person-Borne Explosives. Frontiers in Veterinary Science. 5 (50), (2018).
- Lazarowski, L., Waggoner, P., Katz, J. S. The future of detector dog research. Comparative Cognition & Behavior Reviews. 14, 77-80 (2019).
- 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).
- Council, N. R. Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. , 8th ed, The National Academies Press. (2011).
- Andics, A., Gábor, A., Faragó, T., Szabó, D., Miklósi, Á Neural mechanisms for lexical processing in dogs. Science. 353 (6303), 1030-1032 (2016).
- Berns, G. S., Brooks, A. M., Spivak, M. Scent of the familiar: An fMRI study of canine brain responses to familiar and unfamiliar human and dog odors. Behavioural Processes. 110, 37-46 (2015).
- Berns, G. S., Brooks, A., Spivak, M. Replicability and Heterogeneity of Awake Unrestrained Canine fMRI Responses. PLoS One. 8 (12), e81698 (2013).
- Cook, P., Prichard, A., Spivak, M., Berns, G. Jealousy in dogs? Evidence from brain imaging. Animal Sentience. 117, 1-15 (2018).
- Cook, P. F., Brooks, A., Spivak, M., Berns, G. S. Regional brain activations in awake unrestrained dogs. Journal of Veterinary Behavior-Clinical Applications and Research. 16, 104-112 (2016).
- Cook, P. F., Prichard, A., Spivak, M., Berns, G. S. Awake canine fMRI predicts dogs' preference for praise vs food. Social Cognitive and Affective Neuroscience. 11 (12), 1853-1862 (2016).
- Cook, P. F., Spivak, M., Berns, G. Neurobehavioral evidence for individual differences in canine cognitive control: an awake fMRI study. Animal Cognition. 19 (5), 867-878 (2016).
- Cook, P. F., Spivak, M., Berns, G. S. One pair of hands is not like another: caudate BOLD response in dogs depends on signal source and canine temperament. PeerJ. 2, e596 (2014).
- Dilks, D. D., et al. Awake fMRI reveals a specialized region in dog temporal cortex for face processing. PeerJ. 3, e1115 (2015).
- Prichard, A., Chhibber, R., Athanassiades, K., Spivak, M., Berns, G. S. Fast neural learning in dogs: A multimodal sensory fMRI study. Scientific Reports. 8 (1), 14614 (2018).
- Prichard, A., Cook, P. F., Spivak, M., Chhibber, R., Berns, G. S. Awake fMRI Reveals Brain Regions for Novel Word Detection in Dogs. Frontiers in Neuroscience. 12, 737 (2018).
- 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).
- Robinson, J. L., et al. Characterization of Structural Connectivity of the Default Mode Network in Dogs using Diffusion Tensor Imaging. Scientific Reports. 6, 36851 (2016).
- 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).
- Berns, G. S., Spivak, M., Nemanic, S., Northrup, N. Clinical Findings in Dogs Trained for Awake-MRI. Frontiers in Veterinary Science. 5, 209 (2018).
- 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).
- Kyathanahally, S. P., et al. Anterior-posterior dissociation of the default mode network in dogs. Brain Structure and Function. 220 (2), 1063-1076 (2015).
