Name: Wykorzystanie MazeSuite i funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni do badania uczenia się w nawigacji przestrzennej (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-10-08T14:00:00.000+00:00
Duration: 20 min 12 s
Description: Poznaj integrację MazeSuite z funkcjonalną spektroskopią bliskiej podczerwieni do badania aktywności kory przedczołowej podczas zadań nawigacyjnych. Ta metoda umożliwia nieinwazyjne monitorowanie zmian hemodynamicznych w naturalnych warunkach.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Finansowanie niniejszej pracy zostało zapewnione częściowo przez Commonwealth of Pennsylvania # 4100037709, podumowa #240468 oraz Drexel University, podumowa #280773.

<ol><li>Ayaz, H., Allen, S. L., Platek, S. M., Onaral, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Maze+Suite+1.0%3A+a+complete+set+of+tools+to+prepare%2C+present%2C+and+analyze+navigational+and+spatial+cognitive+neuroscience+experiments%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Res+Methods%22%5BJournal%5D)">Maze Suite 1.0: a complete set of tools to prepare, present, and analyze navigational and spatial cognitive neuroscience experiments.</a> Behav. Res Methods. 40, 353-359 (2008).</li>
<li>Chance, B., Zhuang, Z., UnAh, C., Alter, C., Lipton, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cognition-activated+low-frequency+modulation+of+light+absorption+in+human+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Cognition-activated low-frequency modulation of light absorption in human brain.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 90, 3770-3774 (1993).</li>
<li>Villringer, A., Planck, J., Hock, C., Schleinkofer, L., Dirnagl, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near+infrared+spectroscopy+%28NIRS%29%3A+a+new+tool+to+study+hemodynamic+changes+during+activation+of+brain+function+in+human+adults%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+letters%22%5BJournal%5D)">Near infrared spectroscopy (NIRS): a new tool to study hemodynamic changes during activation of brain function in human adults.</a> Neuroscience letters. 154, 101-104 (1993).</li>
<li>Hoshi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-synchronous+behavior+of+neuronal+activity%2C+oxidative+metabolism+and+blood+supply+during+mental+tasks+in+man%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+letters%22%5BJournal%5D)">Non-synchronous behavior of neuronal activity, oxidative metabolism and blood supply during mental tasks in man.</a> Neuroscience letters. 172, 129-133 (1994).</li>
<li>Strangman, G., Boas, D. A., Sutton, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-invasive+neuroimaging+using+near-infrared+light%5BTitle%5D)+AND+%22Biological+psychiatry%22%5BJournal%5D)">Non-invasive neuroimaging using near-infrared light.</a> Biological psychiatry. 52, 679-693 (2002).</li>
<li>Coyle, S., Ward, T. E., Markham, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain-computer+interface+using+a+simplified+functional+near-infrared+spectroscopy+system%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+neural+engineering%22%5BJournal%5D)">Brain-computer interface using a simplified functional near-infrared spectroscopy system.</a> Journal of neural engineering. 4, 219-226 (2007).</li>
<li>Ayaz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+brain+monitoring+for+operator+training+and+mental+workload+assessment%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Optical brain monitoring for operator training and mental workload assessment.</a> Neuroimage. , (2011).</li>
<li>Izzetoglu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+near-infrared+neuroimaging%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Neural+Syst+Rehabil+Eng%22%5BJournal%5D)">Functional near-infrared neuroimaging.</a> IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 13, 153-159 (2005).</li>
<li>Izzetoglu, M., Bunce, S. C., Izzetoglu, K., Onaral, B., Pourrezaei, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+brain+imaging+using+near-infrared+technology%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Eng+Med+Biol+Mag%22%5BJournal%5D)">Functional brain imaging using near-infrared technology.</a> IEEE Eng Med Biol Mag. 26, 38-46 (2007).</li>
<li>Shalinsky, M. H., Kovelman, I., Berens, M. S., Petitto, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exploring+Cognitive+Functions+in+Babies%2C+Children+%26+Adults+with+Near+Infrared+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vis.+Exp%22%5BJournal%5D)">Exploring Cognitive Functions in Babies, Children & Adults with Near Infrared Spectroscopy.</a> J. Vis. Exp. (29), e1268-e1268 (2009).</li>
<li>Izzetoglu, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+evolution+of+field+deployable+fNIR+spectroscopy+from+bench+to+clinical+settings%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Innovative+Optical+Health+Sciences%22%5BJournal%5D)">The evolution of field deployable fNIR spectroscopy from bench to clinical settings.</a> Journal of Innovative Optical Health Sciences. 4, 1-12 (2011).</li>
<li>Van Horn, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Changing+patterns+of+brain+activation+during+maze+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Changing patterns of brain activation during maze learning.</a> Brain Res. 793, 29-38 (1998).</li>
<li>Shewokis, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Memory+consolidation+and+contextual+interference+effects+with+computer+games%5BTitle%5D)+AND+%22Perc+Motor+Skills%22%5BJournal%5D)">Memory consolidation and contextual interference effects with computer games.</a> Perc Motor Skills. 97, 581-589 (2003).</li>
<li>Magill, R. A., Hall, K. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+the+contextual+interference+effect+in+motor+skill+acquisition%5BTitle%5D)+AND+%22Human+Movement+Science%22%5BJournal%5D)">A review of the contextual interference effect in motor skill acquisition.</a> Human Movement Science. 9, 241-289 (1990).</li>
<li>Ayaz, H., Onaral, B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Analytical+software+and+stimulus-presentation+platform+to+utilize%2C+visualize+and+analyze+near-infrared+spectroscopy+measures+Masters+Degree++%5B%5D%22">Analytical software and stimulus-presentation platform to utilize, visualize and analyze near-infrared spectroscopy measures Masters Degree thesis [dissertation]</a>. , Drexel University. (2005).</li>
<li>Ayaz, H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAyaz%2C+H+%22Advances+in+Understanding+Human+Performance%3A+Neuroergonomics%2C+Human+Factors+Design%2C+and+Special+Populations%22">Advances in Understanding Human Performance: Neuroergonomics, Human Factors Design, and Special Populations</a>. Marek, T., Karwowski, W., Rice, V. 3, CRC Press Taylor & Francis Group. 21-31 (2010).</li>
<li>Izzetoglu, M., Chitrapu, P., Bunce, S., Onaral, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motion+artifact+cancellation+in+NIR+spectroscopy+using+discrete+Kalman+filtering%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+engineering+online%22%5BJournal%5D)">Motion artifact cancellation in NIR spectroscopy using discrete Kalman filtering.</a> Biomedical engineering online. 9, 16-16 (2010).</li>
<li>Huppert, T. J., Diamond, S. G., Franceschini, M. A., Boas, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((HomER%3A+a+review+of+time-series+analysis+methods+for+near-infrared+spectroscopy+of+the+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Opt%22%5BJournal%5D)">HomER: a review of time-series analysis methods for near-infrared spectroscopy of the brain.</a> Appl Opt. 48, 280-298 (2009).</li>
<li>Zhang, Q., Strangman, G., Ganis, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adaptive+filtering+to+reduce+global+interference+in+non-invasive+NIRS+measures+of+brain+activation%3A+How+well+and+when+does+it+work%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Adaptive filtering to reduce global interference in non-invasive NIRS measures of brain activation: How well and when does it work?</a> Neuroimage. 45, 788-794 (2009).</li>
<li>Izzetoglu, M., Devaraj, A., Bunce, S., Onaral, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motion+artifact+cancellation+in+NIR+spectroscopy+using+Wiener+filtering%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Motion artifact cancellation in NIR spectroscopy using Wiener filtering.</a> IEEE Trans Biomed Eng. 52, 934-938 (2005).</li>
<li>Cope, M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCope%2C+M+%22The+development+of+a+near+infrared+spectroscopy+system+and+its+application+for+non+invasive+monitoring+of+cerebral+blood+and+tissue+oxygenation+in+the+newborn+infant%22">The development of a near infrared spectroscopy system and its application for non invasive monitoring of cerebral blood and tissue oxygenation in the newborn infant</a>. , University College London. London. (1991).</li>
<li>Elwell, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantification+of+adult+cerebral+hemodynamics+by+near-infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Quantification of adult cerebral hemodynamics by near-infrared spectroscopy.</a> Journal of Applied Physiology. 77, 2753-2753 (1994).</li>
<li>Wyatt, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitation+of+cerebral+blood+volume+in+human+infants+by+near-infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Quantitation of cerebral blood volume in human infants by near-infrared spectroscopy.</a> Journal of Applied Physiology. 68, 1086-1086 (1990).</li>
<li>Ayaz, H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Functional+Near+Infrared+Spectroscopy+based+Brain+Computer+Interface+++%5B%5D%22">Functional Near Infrared Spectroscopy based Brain Computer Interface PhD thesis [dissertation]</a>. , Drexel University. (2010).</li>
<li>Wood, J. N., Grafman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+prefrontal+cortex%3A+processing+and+representational+perspectives%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Human prefrontal cortex: processing and representational perspectives.</a> Nat Rev Neurosci. 4, 139-147 (2003).</li>
<li>Shadmehr, R., Holcomb, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+correlates+of+motor+memory+consolidation%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Neural correlates of motor memory consolidation.</a> Science. 277, 821-825 (1997).</li>
</ol>

Firma fNIR Devices, LLC produkuje instrument do optycznego obrazowania mózgu, korzystając z licencjonowanej własności intelektualnej oraz know-how z Drexel University. H. Ayaz, M. Izzetoglu, K. Izzetoglu i B. Onaral uczestniczyli w rozwoju technologii, w związku z czym otrzymali niewielki udział w nowej firmie typu startup fNIR Devices, LLC.

Kora przedczołowa (PFC) w ludzkim mózgu umożliwia kontrolę poznawczą nad koordynacją myśli i działań w odniesieniu do wewnętrznych celów. W szczególności wiadomo, że przednia/grzbietowo-boczna część PFC pośredniczy w wyższych funkcjach poznawczych, takich jak zarządzanie zadaniami, planowanie i nawigacja przestrzenna25. fNIR to przenośne, bezpieczne i nieinwazyjne narzędzie do monitorowania mózgu, które jest wykorzystywane w warunkach klinicznych, laboratoryjnych i naturalnych do badania aktywacji mózgu. Niniejsze badanie eksploracyjne zaprezentowało wykorzystanie Maze Suite oraz fNIR do badania neurobehawioralnych aspektów nawigacji przestrzennej. W tym badaniu eksploracyjnym platforma MazeSuite jest używana w połączeniu z fNIR w celu zbadania neurobehawioralnych aspektów nawigacji przestrzennej w grzbietowo-bocznej PFC oraz w celu zademonstrowania możliwości połączenia tych dwóch narzędzi.
MazeSuite to platforma do projektowania eksperymentalnego, prezentacji i analizy. Umożliwia ona tworzenie i stosowanie prostych środowisk 3D za pomocą przyjaznego dla użytkownika interfejsu graficznego oraz automatycznie rejestruje miary behawioralne do porównań wewnątrzgrupowych lub międzygrupowych. Podczas prezentacji środowisk MazeSuite przeprowadzono jednoczesne, zsynchronizowane czasowo pomiary fNIR przy użyciu dostępnego komercyjnie, przenośnego systemu fNIR z falą ciągłą (Imager 1000, fNIR Devices, LLC) oraz oprogramowania COBI Studio15. fNIR zostało wcześniej uznane za bezpieczne i skuteczne nieinwazyjne narzędzie do monitorowania mózgu w warunkach klinicznych, laboratoryjnych i naturalnych w celu badania aktywacji mózgu7,11, a w niniejszym badaniu wykorzystano je do analizy odpowiedzi poznawczych związanych z interferencją kontekstową podczas zadań z nawigacją przestrzenną.
Aby zbadać wpływ interferencji kontekstowej wynikającej z kolejności ćwiczeń, badanym przedstawiono schemat ćwiczeń o niskim stopniu interferencji (BLK) lub wysokim stopniu interferencji (RND). Te odmienne harmonogramy ćwiczeń zostały wykorzystane do przetestowania efektu uczenia się wielu wirtualnych zadań z nawigacji przestrzennej w labiryncie podczas testów nabywania, retencji i transferu. Wyniki behawioralne wskazują, że dla obu kolejności ćwiczeń występuje monotoniczny trend spadkowy całkowitego czasu niezbędnego do ukończenia labiryntu, co sugeruje, że w miarę ćwiczeń badani kończyli każdy labirynt w krótszym czasie. Ponadto średnia prędkość, z jaką badani nawigowali po labiryncie (prędkość w labiryncie), wzrosła wraz z praktyką. Poprawy w miarach behawioralnych w czasie są oczekiwanymi wnioskami z procesu uczenia się. Średnie zmiany stężenia oxy-Hb podczas prób ćwiczebnych wskazują, że praktyka BLK wymagała silniejszej aktywacji mózgu w porównaniu z kolejnością ćwiczeń RND.
Praktyka RND doprowadziła do krótszego czasu wykonania zadania i mniejszej długości ścieżek w porównaniu z kolejnością praktyki BLK, odpowiednio dla retencji i transferu. Obserwowany trend spadkowy średniego poziomu oxy-Hb dla praktyki BLK i RND w próbach retencyjnych wskazuje na zmniejszoną aktywność w PFC. Wynik ten jest zgodny z oczekiwaniami, ponieważ wcześniejsze badania sugerowały redukcję aktywności PFC w późniejszych etapach uczenia się12,26.
Co więcej, nawigacja w nowych labiryntach podczas fazy transferu wymagała silniejszej aktywacji mózgu u osób z grupą praktyki BLK w porównaniu do osób z grupą praktyki RND. Biorąc pod uwagę, że kolejność ćwiczeń była inna dla zadań już opanowanych (tj. labirynt 1, labirynt 2 i labirynt 3), ta warstwowa randomizowana kolejność praktyki u osób, które uczyły się zadań w kolejności sekwencyjnej (praktyka BLK), mogła być wystarczająco nowatorska, aby wymagać dodatkowego wysiłku i zasobów poznawczych do wykonania zadań12,26. Jednak w przypadku praktyki RND aktywacja neuronalna w fazie transferu nie była wyższa niż w fazie retencji. Wyniki te potwierdzają ustalenia z badań PET nad nawigacją przestrzenną w wirtualnych labiryntach zgłoszone przez Van Horna i współpracowników12.
Podsumowując, opisaliśmy zastosowanie MazeSuite w połączeniu z COBI Studio w badaniu nad efektami interferencji kontekstowej związanej z kolejnością ćwiczeń podczas nauki zadań nawigacji przestrzennej. Omówione tutaj metody fNIR nie ograniczają się do zadań nawigacji przestrzennej i mogą być wykorzystywane w szerokim zakresie zadań w innych badaniach neuroobrazowych. Fazy projektowania, implementacji, pozyskiwania danych oraz analizy badania zostały wyjaśnione w celu zapewnienia wytycznych dla przyszłych badań.

<table><tbody><tr><td>Zestaw Labiryntów</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Obrazownik fNIR 1000</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

wykorzystanie mazesuite i funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni do badania uczenia się w nawigacji przestrzennej

Using MazeSuite and Functional Near Infrared Spectroscopy to Study Learning in Spatial Navigation

MazeSuite to kompletny zestaw narzędzi do przygotowywania, przeprowadzania i analizowania eksperymentów nawigacyjnych i przestrzennych1. MazeSuite można wykorzystać do projektowania i edytowania dostosowanych wirtualnych środowisk 3D, śledzenia wyników behawioralnych uczestników w środowisku wirtualnym oraz synchronizacji z zewnętrznymi urządzeniami do pomiarów fizjologicznych i neuroobrazowania, w tym elektroencefalografii i okulografii.
Funkcjonalna spektroskopia bliskiej podczerwieni (fNIR) to optyczna technika obrazowania mózgu, która umożliwia ciągłe, nieinwazyjne i przenośne monitorowanie zmian w utlenowaniu krwi mózgowej związanych z funkcjami ludzkiego mózgu2-7. W ciągu ostatniej dekady fNIR jest wykorzystywana do efektywnego monitorowania zadań poznawczych, takich jak uwaga, pamięć operacyjna i rozwiązywanie problemów7-11. fNIR może być zaimplementowana w formie urządzenia noszonego i małoinwazyjnego; posiada ona zdolność do monitorowania aktywności mózgu w środowiskach o wysokiej trafności ekologicznej. 
Funkcje poznawcze oceniane poprzez wykonywanie zadań wiążą się z wzorcami aktywacji kory przedczołowej (PFC), które różnią się podczas pierwszej próby wykonania nowego zadania, po treningu oraz w trakcie testów retencji12. Wykorzystując pozytonową tomografię emisyjną (PET), Van Horn i współpracownicy stwierdzili, że regionalny przepływ krwi w mózgu był zwiększony w prawym płacie czołowym podczas kodowania (tj. pierwszej, naiwnej próby wykonania) nawigacji przestrzennej w wirtualnych labiryntach, podczas gdy po treningu i w trakcie testów retencji w obszarach czołowych nie odnotowano niemal żadnej aktywacji. Ponadto efekty interferencji kontekstowej, zjawiska uczenia się związanego z organizacją treningu, są widoczne, gdy osoby nabywają wiele umiejętności w ramach różnych harmonogramów ćwiczeń13,14. Wysoka interferencja kontekstowa (losowy harmonogram ćwiczeń) występuje, gdy zadania do nauki są prezentowane w nieukolejnionej, nieprzewidywalnej kolejności. Niska interferencja kontekstowa (blokowy harmonogram ćwiczeń) występuje, gdy zadania do nauki są prezentowane w przewidywalnej kolejności.
Nasz cel jest tutaj dwutorowy: po pierwsze, przedstawienie procesu projektowania protokołu eksperymentalnego oraz korzystania z MazeSuite, a po drugie, zaprezentowanie konfiguracji i wdrożenia systemu monitorowania aktywności mózgu fNIR z wykorzystaniem oprogramowania Cognitive Optical Brain Imaging (COBI) Studio15. Aby zilustrować nasze cele, przedstawiono podpróbkę z badania, aby pokazać zastosowanie zarówno MazeSuite, jak i COBI Studio w ramach jednego eksperymentu. Badanie obejmuje ocenę aktywności poznawczej PFC podczas nabywania i uczenia się zadań w labiryncie komputerowym dla kolejności blokowej i losowej. Dwoje praworęcznych osób dorosłych (jeden mężczyzna, jedna kobieta) przeprowadziło 315 prób nabywania, 30 prób retencji i 20 prób transferu w ciągu czterech dni. Fazy projektowania, implementacji, pozyskiwania danych i analizy badania zostały wyjaśnione w celu dostarczenia wytycznych dla przyszłych badań.

MazeSuite to kompletny zestaw narzędzi do przygotowywania, przeprowadzania i analizowania eksperymentów nawigacyjnych i przestrzennych. Funkcjonalna spektroskopia bliskiej podczerwieni (fNIR) jest optyczną techniką obrazowania mózgu, która umożliwia nieinwazyjne i przenośne monitorowanie zmian w utlenowaniu krwi mózgowej. Niniejszy artykuł podsumowuje wspólne zastosowanie MazeSuite i fNIR w paradygmacie uczenia się procesów poznawczych.

Wykorzystanie MazeSuite i funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni do badania uczenia się w nawigacji przestrzennej

MazeSuite to kompletny zestaw narzędzi do przygotowania, przeprowadzenia i analizy eksperymentów nawigacyjnych i przestrzennych1. MazeSuite może być wykorzystywane do projektowania i edycji dostosowanych...

using-mazesuite-functional-near-infrared-spectroscopy-to-study

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

Stosowanie MazeSuite i funkcjonalnej spektroskopii w podczerwieni nabli do badania uczenia się w nawigacji przestrzennej

Ten film pokazuje, jak korzystać z labiryntu Barnesa za pomocą myszy. Procedura testowa Barnes Maze jest stosowana przez naukowców do oceny uczenia się przestrzennego i pamięci u zwierząt laboratoryjnych po wielokrotnych próbach.

Labirynt Barnesa: metoda oceny uczenia się przestrzennego i pamięci u zwierząt laboratoryjnych

Celem tego protokołu jest zbadanie poznania przestrzennego u gryzoni. Wodny labirynt z podwójnym H to nowatorski test, który jest szczególnie przydatny do wyjaśnienia różnych elementów uczenia się, konsolidacji i pamięci, a także wzajemnego oddziaływania systemów pamięci.

Labirynt Double-H: solidny test behawioralny do uczenia się i pamięci u gryzoni

Ten artykuł opisuje modyfikację labiryntu Barnesa, standardowego paradygmatu gryzoni używanego do oceny pamięci przestrzennej i uczenia się, do stosowania u małych łuskonośnych.

Ocena uczenia się przestrzennego i pamięci u małych łuskowatych

Tutaj prezentujemy protokół demonstrujący test behawioralny, który określa ilościowo, jak alternatywne cechy wizualne, takie jak wskazówki ruchu, wpływają na decyzje kierunkowe u ryb. Przedstawiono reprezentatywne dane dotyczące szybkości i dokładności, z jaką Golden Shiner (Notemigonus crysoleucas) śledzi ruchy wirtualnych ryb.

Integracja wizualnych testów psychofizycznych w labiryncie Y w celu wyizolowania roli, jaką cechy wizualne odgrywają w decyzjach nawigacyjnych

Obecny protokół opisuje rekonfigurowalny labirynt, unikalny system do testowania nawigacji przestrzennej i fenotypów behawioralnych u gryzoni. Zdolność adaptacji tego systemu labiryntów umożliwia wykonywanie różnych eksperymentów w jednym środowisku fizycznym. Łatwość przegrupowania strukturalnego pozwala uzyskać wiarygodne i powtarzalne wyniki eksperymentalne.

Wykorzystanie rekonfigurowalnego systemu labiryntów w celu zwiększenia powtarzalności testów nawigacji przestrzennej u gryzoni

Tutaj prezentujemy uproszczoną konfigurację sprzętu i oprogramowania open-source do badania uczenia przestrzennego myszy za pomocą wirtualnej rzeczywistości (VR). System ten wyświetla wirtualną ścieżkę liniową do myszy z ograniczeniem głowy działającej na kole, wykorzystując sieć mikrokontrolerów i komputer jednopłytkowy z łatwym w użyciu pakietem oprogramowania graficznego Python.

System rzeczywistości wirtualnej typu open source do pomiaru uczenia się przestrzennego u myszy z unieruchomioną głową

Ten artykuł przedstawia integracyjne podejście do badania funkcjonalnej sieci do nawigacji przestrzennej w ludzkim mózgu. Podejście to obejmuje wielkoskalową metaanalityczną bazę danych neuroobrazowania, funkcjonalne obrazowanie rezonansu magnetycznego w stanie spoczynku oraz techniki modelowania sieci i teorii grafów.

Modelowanie sieci funkcjonalnej do nawigacji przestrzennej w ludzkim mózgu

Tutaj prezentujemy nowatorskie, krótkie i aktywne zadanie z nawigacji przestrzennej, które ocenia zarówno zdolność nawigacji przestrzennej, jak i pamięci epizodycznej. Co ważne, nawigacja przestrzenna i pamięć epizodyczna były ze sobą powiązane, a to zadanie wykazało wrażliwość na ćwiczenia.

Ocena nawigacji przestrzennej człowieka w przestrzeni wirtualnej i jej wrażliwości na ćwiczenia

Opisano technikę szerokiego otwierania bariery krew-mózg u myszy z wykorzystaniem mikropęcherzyków i ultradźwięków. Dzięki zastosowaniu tej metody do mózgu myszy można wprowadzić mangan. Ponieważ mangan jest środkiem kontrastowym do MRI, który kumuluje się w zdepolaryzowanych neuronach, podejście to umożliwia obrazowanie aktywności neuronalnej.

Funkcjonalne obrazowanie neuronaukowe z wykorzystaniem ultrasonicznego otwierania bariery krew-mózg i MRI z wzmocnieniem manganem

Opisujemy protokół immunohistochemiczny do badania profilu aktywacji neuronów hipokampa po ekspozycji na zadanie uczenia przestrzennego w modelu mysim charakteryzującym się deficytami poznawczymi pochodzenia neurorozwojowego. Protokół ten może być stosowany zarówno do genetycznych, jak i farmakologicznych modeli myszy charakteryzujących się deficytami poznawczymi.

Immunohistochemiczna wizualizacja aktywności neuronów hipokampa po uczeniu przestrzennym w mysim modelu zaburzeń neurorozwojowych

Poznaj integrację MazeSuite z funkcjonalną spektroskopią bliskiej podczerwieni do badania aktywności kory przedczołowej podczas zadań nawigacyjnych. Ta metoda umożliwia nieinwazyjne monitorowanie zmian hemodynamicznych w naturalnych warunkach.

Wykorzystanie MazeSuite i funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni do badania uczenia się w nawigacji przestrzennej

Przeglądaj więcej filmów