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Articolo metodologico

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

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DOI:

10.3791/60192

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13 ottobre 2019

 ,  ,  , 
1Department of Psychology, Auburn University, 2Canine Performance Sciences Program, College of Veterinary Medicine, Auburn University, 3AU MRI Research Center, Department of Electrical & Computer Engineering, Auburn University, 4Alabama Advanced Imaging Consortium, 5Center for Neuroscience, Auburn University

* These authors contributed equally

In questo articolo

Sommario

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.

Introduzione

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 magnetica5,6,7. 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.

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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.

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Protocollo

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).

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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.

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Risultati

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 manu...

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Discussione

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 ...

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Dichiarazioni

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

Siamo grati a Canine Performance Sciences e auburn University Departments of Psychology and Electrical & Computer Engineering. Questo lavoro è stato sostenuto dall'Associazione dei professionisti degli allenatori di cani.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Bobina a radiofrequenza finta in acrilicoMenardsTU59018594Bobina a radiofrequenza simulata (RF): 8" di diametro x 4' tubo di forma concreta. Realizza quattro bobine RF finte; tagliare il tubo in quattro lunghezze pari per quattro bobine RF finte da 8" di diametro x 1'.
Tunnel di agilitàJ& J Dog SuppliesTT053Open Agility Training Tunnel
Altoparlante BluetoothSharkkSP-SK896WTR-GRYScansione portatile Riproduzione audio: Altoparlante Bluetooth impermeabile Altoparlante Bluetooth Sharkk 2O IP67 Piscina all'aperto Spiaggia e doccia Altoparlante wireless portatile
Cartone Forma in cemento TuboMenardsTU10120014Foro per risonanza magnetica simulata stazionaria: Sonotube 24" di diametro x 12' Forma in calcestruzzo resistente all'acqua per pareti standard. Fa due finti fori; Tagliare il tubo a metà per due fori da 24" di diametro x 6'.
Chuckit BallChuckit!17030Ricompensa giocattolo: Chuckit! App per telefono Ultra Ball
Decibel XSkypawDecibel Meter
Tappetino per eserciziMentoniera in schiuma: tagliare il tappetino a metà nel senso della lunghezza. Arrotolare e fissare il rotolo con la colla a caldo. Taglia la tacca della dimensione del mento al centro con il coltello X-ACTO. Incollare a caldo il velcro sulla superficie inferiore.
TavoloTavolo pieghevole 3' x 6'
Tappetino applicatore di cera per auto in microfibraViking Car Care862400Cuscinetti applicatori in microfibra Viking Car Care
Natural Balance Treat LogNatual Balance236020Ricompensa alimentare: ad esempio, rotolo di cibo per cani Chicken Form, rotolo di compensato
da 3,5 libbrePiattaforma: 2 "x4" x6' di lunghezza di legno fissata a 3'x6' pannello di compensato. Tappetino per esercizi con colla a caldo su pannello di compensato per trazione. Bretelle: 3 cubi da 4x4x4" tagliati con un angolo di 45 gradi apposti alle estremità di 1"x4"x3' di lunghezza di legno. Fa 3 apparecchi ortodontici.
Sacchi di sabbiaJ& J Forniture per caniAG155J& J Sacchi di sabbia di qualità professionale x 2
Sistema di altoparlantiPioneer ElectricsHTD645DVScansione stazionaria Riproduzione audio: Pioneer HTD645DV Sistema Home Theater DVD a 5 dischi con altoparlanti surround wireless. Istruzioni per l'uso.
Asciugamanoasciugamano standard
pieghevole

Riferimenti

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  28. Berns, G. S., Brooks, A. M., Spivak, M., Levy, K. Functional MRI in Awake Dogs Predicts Suitability for Assistance Work. Scientific Reports. 7, 43704(2017).
  29. Berns, G. S., Spivak, M., Nemanic, S., Northrup, N. Clinical Findings in Dogs Trained for Awake-MRI. Frontiers in Veterinary Science. 5, 209(2018).
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