Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Обучение собак для пробуждения, безудержной функциональной магнитно-резонансной томографии

7.4K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/60192

⸱

13 октября 2019 г.

 ,  ,  , 
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

В этой статье

Краткое содержание

Магнитно-резонансная томография (МРТ) на безудержных бодрствующих собаках является новым методом с несколькими преимуществами по сравнению с визуализацией с физическим или химическим ограничением. Этот протокол вводит экономически эффективный метод обучения, который сводит к минимуму обучение в среде МРТ, которая может быть дорогим, и максимизирует пул объектов, доступных для функциональной МРТ для собачьих.

Аннотация

Мы представляем собачьи функциональные магнитно-резонансной томографии (МРТ) учебный протокол, который может быть сделано в экономически эффективным образом, с высокой энергии собак, для приобретения функциональных и структурных данных. Этот метод тренировки собак для бодрствования, безудержной МРТ использует процедуру обобщения размещения в нескольких непохожих местах для облегчения передачи размещения поведение в реальной среде МРТ сканирования; он делает это без необходимости в течение длительного времени обучения в среде МРТ, которая может быть дорогостоящей. Кроме того, этот метод разделяет обучение размещения (т.е. подбородок отдыха) поведение от десенсибилизации в среде МРТ (т.е. 100 "децибел сканирования аудио), последний осуществляется во время специальных сеансов кондиционирования воздействия. Полный протокол обучения и тестирования потребовал 14 часов и привел к немедленной передаче в новые места. Мы также представляем примеры данных о МРТ, полученных из парадигм визуальной обработки лиц и обонятельной дискриминации.

Введение

Магнитно-резонансная томография (МРТ), проводимая на безудержных бодрствующих собаках, является новым методом, создающим новый способ изучения функции и структуры в собачьем мозгу. Первые опубликованные отчеты о приобретении ИЗОБРАЖЕНИЯ MR у безудержных бодрствуемых собак были опубликованы в 2009 (структурных) и 2012 (функциональных)1,2. Есть несколько преимуществ функциональной магнитно-резонансной томографии (МРТ) для изучения функции мозга у безудержных бодрствующих собак. Во-первых, сбор данных аналогичен сбору данных людей, и, следовательно, более легко обобщается по видам3. Во-вторых, нет необходимости в анестезии, устраняя любые нежелательные последствия. В-третьих, активность мозга изменяется анестезией и, следовательно, когнитивные функции могут быть лучше оценены без анестезии4. В-четвертых, в то время как лишение жидкости/пищи и физическая сдержанность позволяют исследователям исследовать неседатичные животные (например, модели грызунов, птиц и приматов), эти животные могут находиться в очень разных когнитивных состояниях от их нелишенных и неограниченных аналогов 3.

На данный момент в мире существует пять лабораторий, которые сканируют бодрствующие собаки (Атланта, США; Оберн, США; Будапешт, Венгрия; Керетаро, Мексика; Вена, Австрия), и нет стандартизированного метода для обучения собак умышленно пройти МРТ5,6,7. Все методы обучения разделяют общую цель обучения собак оставаться на месте в течение длительных периодов времени, что необходимо для качественного сканирования мозга. В то время как все методы работают на принципах обучения подкреплению, как именно она осуществляется варьируется, и мы еще не знаем, влияние этого расхождения на результатах. Поэтому, если предлагаемый метод обучения будет принят и будет широко использоваться, это может уменьшить некоторое количество нежелательных отклонений в данных. В этой статье мы сосредоточимся на методе обучения для размещения в МРТ сканере. МРТ-сканирование является дорогостоящим, и предлагаемый метод, который мы разработали имеет целью быть экономически эффективным и, таким образом, обобщаемым для тренеров по всему миру без регулярного доступа к МРТ сканер для обучения.

Метод состоит из двух основных компонентов: обучение и тестирование. Обучение состоит из двух этапов. Первый этап обучения собаки подбородок цели (т.е. станции) в открытой среде и второй этап подготовки собаки на станцию в макет МРТ. Десенсибилизация МРТ происходит на протяжении всего этапа обучения, во время отдельных, специализированных сеансов слухового воздействия. Тестирование состоит из размещения в переносной макет МРТ, в пяти различных местах тестирования. Полезность этого этапа тестирования заключается в обобщении поведения размещения, облегчая переход к реальной среде МРТ. Общий протокол обобщен на рисунке 1.

figure-introduction-1
Рисунок 1: Сроки протокола. Хронология протокола разделена на два компонента: обучение и тестирование. Обучение также делится на два этапа: Открытая среда и МРТ Mock. Отдельные сеансы зрительного воздействия происходят во время обучения, а также. Тестирование состоит из размещения в переносной макет МРТ, в пяти различных местах передачи (T1-T5). После того, как собака обобщила поведение размещения к критерию в пяти различных местах передачи, собака готова к сбору данных в реальной среде МРТ. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

В зависимости от фазы, обучение и тестирование занимает от 25 до 75 минут в неделю, на собаку: один 10-минутный сеанс слуховой экспозиции и два или более 5-30-минутных сеансов. Этот протокол может быть завершен в течение 25 недель. Во время тестирования передачи, собаки выполняют несколько приступов 5-минутный неподвижно вниз / пребывание и подбородок отдыха в портативный макет МРТ (отверстие, радиочастотная катушка, 90 "dB аудио, ухо обивка) в пяти непохожих местах. Сеансы перевода проводятся один раз в неделю в течение 30-60 минут, в течение пяти недель подряд. Во время МРТ-тестирования собаки выполняют несколько приступов окончательного поведения на месте во время 60-минутной сессии структурного и функционального сбора данных в реальном МРТ-сканере.

На протяжении обучения и тестирования, подбородок отдых поведение фокуса. Подбородок отдыха собака касаясь подбородка на поверхность объекта после некоторых сигнал к цели (т.е., остальные подбородок) на эту поверхность. Этот сигнал к цели может быть физическим (например, жест, приманка), словесным (например, произнесенное слово "отдых") или объектом (например, доступ к самому подбородку). Беглая производительность поведения на цели подбородка имеет решающее значение для ограничения движения головы. В этом протоколе поведение отдыха подбородка обусловлено, поддерживается и обобщается, чтобы происходить в нескольких контекстах (различные аппараты отдыха, в нескольких местах) с увеличением целевой продолжительности (до пяти минут). Кроме того, тренер условия и поддерживает сильную производительность поведения вниз и остаться, а также хороший контроль стимула над выпуском кий "Хорошо", условный усилитель и поведенческий маркер события "нажмите", и Keep Going Signal (KGS) "хороший" 8.В течение протокола, несколько стимулов и аппаратов вводятся на определенных этапах и для определенных интервалов. Эти материалы легко и недорого закупаются. Для получения подробной информации, см.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

Этического одобрения для этих методов было получено от Обернского университета институционального ухода за животными и использования комитета и все методы были выполнены в соответствии с их руководящими принципами и правилами. Для слухового воздействия прогрессирование через сеансы основано на недельном номере. Для сеансов размещения, конкретный сессии определены критерий производительности (например, по крайней мере одиннадцать секунд продолжительности подбородка ориентации), должны быть выполнены, прежде чем тренер может продвинуть собаку к следующей сессии в этом этапе обучения. В противном случае этот шаг повторяется.

1. Сеансы слухового воздействия

ПРИМЕЧАНИЕ: Эти сеансы представляют собой пассивное воздействие и активное классическое противодействие положительному кондиционированному эмоциональному ответу (CER) к шуму МРТ-сканера; сканер шум устанавливается в качестве стимула прогнозирования доступа к игрушкам играть или питание награды. Сеансы воздействия проводятся один раз в неделю в течение примерно 10 мин.

  1. Пассивная экспозиция (PE) сеансы являются окружающими, 40-70 децибел (дБ) воздействия мРТ сканера шумов. Транспорт собаки в знакомую область упражнений и позволить собаке ходить в то время как воспроизведение звука тихо слышно на сессии определены объем через портативный динамик Bluetooth (см. Таблица материалов). Проведите три сеанса PE по 10 минут воспроизведения шума сканера, один раз в неделю в течение трех недель (PE1 40-60 дБ, PE2 65 дБ, PE3 70 дБ).
  2. Сеансы Active Exposure (AE) используют стандартную классическую парадигму кондиционирования и проводятся после трех сеансов PE. Транспорт собаки в знакомый крытый тренировочный зал и запустить через десять испытаний краткосрочной задержки классической процедуры кондиционирования (см. Рисунок 2).
    1. Воспроизведение аудио сканирования на заданном сеансом томе в течение 10 с.
    2. После 10 s прошло, участвовать в 20 с игрушкой-игры (или непрерывное вознаграждение пищи) с собакой в то время как шум сканера по-прежнему слышен.
    3. После 20 с игры, получить игрушку от собаки и приостановить шум. Подождите с собакой (в тишине, собака без игрушки / пищи) в течение 10 с.
    4. После этой задержки начните следующее судебное разбирательство. Провести десять судебных процессов за сессию.
    5. Объем постепенно увеличивается в течение сеансов. Проводить сеанс АЕ один раз в неделю в течение двенадцати недель (AE1 45 дБ, AE2 50 дБ, AE3 55 дБ, AE4 60 дБ, AE5 65 дБ, AE6 70 дБ, AE775 дБ, AE80 дБ, AE9 85 дБ , AE10 90 дБ, AE11 100 дБ, AE12

figure-protocol-1
Рисунок 2: Активная экспозиция. Активное воздействие (AE) является короткой задержкой классической процедуры кондиционирования. 10 s CS (т.е. сканирование аудио представлено сам по себе), 20 s CS США (т.е. мяч и сканирование аудио представлены вместе), 10 s задержки (без мяча, нет сканирования аудио). После этой задержки судебное разбирательство начинается. Есть десять испытаний за сессию, с постепенным увеличением объема в течение сессий. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

ПРИМЕЧАНИЕ: Соберите следующий звук: МРТ сканер базовый уровень, shim, локализатор (скаут), MPRAGE, GRE Field, EPI, Multiband EPI, DTI, и RESOLVE DTI, используя, например, приложение аудиозаписи смартфона через открытую дверь 3T МРТ Suite во время фантомного сканирования. Определите уровень громкости воспроизведения звука во время тренировок с помощью приложения для телефона decibel meter.

2. Сеансы размещения

ПРИМЕЧАНИЕ: Эти сеансы разделены на два этапа: открытая среда и МРТ Mock. После того, как цель «подбородок-объект» будет увеличена, продолжительность увеличивается по процентильному графику на 10%. По мере добавления в контекст ею новых элементов и оборудования некоторые критерии поведения (например, продолжительность) временно смягчаются:
1) В стационарных сессий, тренер тренирует нос касания поведение сложенное полотенце, а затем подбородок отдыха на сложенное полотенце. Это поведение отдыха подбородка обобщено происходит в пене подбородок отдыха и постепенно построен на 5 минут продолжительность боя.
2) Одновременно, надежные вниз и пребывание поведения строятся и поддерживаются.
3) Такое поведение затем обусловлено происходит в замкнутом пространстве (т.е. туннель) и на 3'высота.
4) Собака затем акклиматизироваться к голове корпуса (mock человеческой конечности РФ катушки).
5) Ухо обивка вводится, и сканирование аудио (повторно) введенв в контексте размещения поведения.
Собака в конечном счете, будет в состоянии выполнять надежный отдых подбородок с головой и телом прилагается на 3 'высота, с ухо обивка и сканирование аудио воспроизведения на 90 децибел (дБ), по крайней мере 5 мин боев. На подкрепление - некоторые собаки по своей сути более мотивированы пищей, в то время как другие более мотивированы игрой или похвалой9. В "нажмите то-лечить" (C / T), T не обязательно означает питание лечит, а это относится к процедуре вознаграждения, независимо от того, что может быть для этой конкретной собаки на данном этапе в его подготовке. Хотя пищевые награды поддаются более высокие ставки и неподвижноповторения повторения поведения, независимо от того, собака предпочитает могут быть использованы на начальном этапе, даже если это высокой скорости играть (например, мяч, буксир). По мере того как поведение цели подбородка будет более упругим против отвлечения и продолжительности, переход к использованию вознаграждений еды. В конце концов, игрушка играть могут быть сохранены для длительной или цепной приступы подбородка отдыха производительности.

  1. Фаза 1 - Открытая среда
    1. Заряжай кликер. Постройте связь между 'tic-toc' кликера и главной наградой собаки (например, едой) во время захвата внимания. Проведение быстрых повторений C/T-событий для внимания (ориентация тела на и/или зрительный контакт); бросить лечит, чтобы сбросить положение собаки. Проведите эту сессию один раз.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Эта сессия обычно занимает не более 3 минут. Это может быть больше или повторяется, если тренер не видит признаков того, что кликер в настоящее время устанавливается в качестве условных усиленной ориентации по отношению к тренеру и эмиссии вознаграждение ищет поведения, услышав щелчок являются хорошими признаками того, что кликер является становится значимым сигналом для собаки.
    2. Захват подбородок цель полотенце. С собакой, стоящей, сидя, или в вниз, C / T для глядя на, то расследование (т.е., нюхать) полотенце. После того, как это происходит надежно, C / T для любого носа к полотенце, а затем подбородок к полотенце контакта. Построить полотенце контакт продолжительность до 2 с.
      1. Повторите эту сессию, пока собака будет подбородок цель для 2 с; каждая сессия должна длиться около 5 минут.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Если собака борется с этим шагом, тренер может (а) руб лечения на полотенце, чтобы получить поведение началось через приманку запах пищи и / или (б) научить собаку нос цель (нос к ладони), то подбородок цель (подбородок до ладони), а затем кий для подбородка цель над полотенцем.
    3. Чин-к-полотенце цели с короткой продолжительностью и добавлением кий. С собакой, стоящей, сидя, или в вниз, C / T для 1-2 с подбородка контакт с полотенцем. Скажите "отдых", в то время как собака трогательно или собирается прикоснуться к полотенце. После многих повторений 1-2 с боев, C / T после 3, то 4, то 5, то 7 с.
      1. Повторите эту сессию, пока собака будет подбородок цель для 7 с; каждая сессия должна длиться около 5 минут.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Варьировать длину боя каждого подбородка отдыха так, чтобы следующее повторение не всегда дольше, чем предыдущее повторение (т.е., 1", 1", 3", 1", 5", 6", 6", 6", вместо, 1", 1", 1", 1", 2", 2", 3", 4", 6", , 7").
    4. Чин отдыха на полотенце в вниз и добавление отвлечения. С собакой в вниз, биток «отдых» и C/T для 1-5 s контакта подбородка к полотенцем. Постепенно добавляйте визуальные и акустические отвлекающие факторы в виде того, как тренер двигает руками и ногами (например, стучите по земле, шевелит пальцами, перетасовывает ноги и т.д.). Построить отподборо до полотенного контакта продолжительностью до 11 с. Приращения могут быть 1"-5", 6"-7", 8", 9-10", 11".
      1. Повторите эту сессию, пока собака будет подбородок цель 11 с; каждая сессия должна длиться около 5 минут.
    5. Чин отдыхает на полотенце с расстоянием. С собакой в вниз рядом со сложенным полотенцем или стопкой сложенных полотенец, кий "отдых" и C / T для 1-3 с подбородка к полотенце контакта. Cue поведение постепенно дальше (т.е., сидя на земле, на коленях, стоя). Построить контакт с подбородком к полотенцем продолжительностью до 16 с. Приращения могут быть 1"-3", 4"-8", 9"-11", 12 "-14", а затем 16".
      1. Повторите эту сессию, пока собака будет подбородок цель, по крайней мере 16 с; каждая сессия должна длиться от 5 до 10 минут.
    6. Чин отдыхает на полотенце с увеличением продолжительности и расстояния. С собакой в вниз рядом со сложенным полотенцем или стопкой сложенных полотенец, кий "отдых" и C / T для 1-11 с подбородка контакта. Построить контакт с подбородком к полотенцем продолжительностью до 26 с. Приращения могут быть 1"-11", 12"-16", 17"-19", 21"-23", 26".
      1. Повторите эту сессию, пока собака будет подбородок цель, по крайней мере 26 с; каждая сессия должна длиться от 5 до 10 минут.
    7. Ввести пены подбородок отдыха. C/T для любого исследования (т.е. нюхать, близость, ориентация на) аппарата отдыха пенного подбородка. После нескольких усиленных исследований аппарата, кий "отдых" и C/T для 1-10 с контакта подбородка. Длительность сборки до 40 с. Приращения могут быть подбородком, положив на высочить 1"-10", 11"-21", 23"-31", 40".
      1. Повторите эту сессию, пока собака будет подбородок цель, по крайней мере 40 с; каждая сессия должна длиться от 5 до 15 минут.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Построить проката пены подбородок остальные аппараты, чтобы соответствовать морды каждой отдельной собаки; для собаки размером с лабрадор, сделать пену подбородок отдыха измерения 6 "широкий с 4" широкий на 2,5 "глубокой вырезки вырезать из середины. Этот материал является безопасным для внесредек ИРТ.
    8. Подбородок отдыха в пене подбородок отдыха с увеличением отвлечения и продолжительности. С собакой в вниз рядом с пеной подбородок отдыха, биток "отдых" и C / T для 1"-23" подбородка контакта. Постепенно добавляйте визуальные и акустические отвлекающие факторы. Построить продолжительность до 73 с, с и без отвлечения. Приращения могут быть 1"-23", 26"-31", 34"-45", 50"-60" и 73".
      1. Повторите эту сессию, пока собака будет подбородок цель, по крайней мере 73 с; каждая сессия должна длиться от 5 до 15 минут.
  2. Фаза 2 - Мок МРТ.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Чтобы собрать стационарные Mock МРТ, составить туннель (прокси МРТ родила, 70 см диаметром картонной бетонной формы трубки вырезать в длину шесть футов и повышенной на три фута высокий складной стол), фанеры платформы, акриловый макет радиочастоты (РФ) катушки , пенопластподборо молажий аппарат, и акустическая система (см.Таблица материалов). Стабилизировать макет родила на столе с двумя фанерой скобки. Affix буферные колодки, прикрепленные к интерьеру макета катушки RF, чтобы обеспечить обивку против ушей собак и дополнительные черепной стабилизации / обратной связи размещения.
    1. Введите скважину и высоту с уменьшенной продолжительностью. Проведите весь первый сеанс с макетом на земле. Cue собака войти в туннель и лечь на платформу, C / T. Cue собака "отдых" и C / T для любой продолжительности подбородка ориентации на пену подбородок отдыха внутри скважины на земле.
      1. Проведение последующих сессий с макетом родила повышенной 3'. Предложите собаке прыгнуть или поднять собаку в повышенную скважину, C/T.
      2. Cue собака лечь, C / T.
      3. Cue собака "отдых" и C / T для 1-12 с подбородка контакт с пеной подбородок отдыха в повышенной скважины.
      4. Повторите эту сессию, пока собака будет подбородок цель, по крайней мере 16 с; каждая сессия должна длиться от 5 до 15.
    2. Повышенный подбородок отдыхас с увеличением продолжительности. Предложите собаке прыгнуть или поднять собаку в макет скважины. Cue собака лечь, C / T.
      1. Cue собака "отдых" и C / T для 1-12 с подбородка ориентации на пену подбородок отдыха в повышенной скважины.
      2. Продолжительность сборки до 60 с. Приращения могут быть 1"-12", 16"-23", 26"-45", 60".
      3. Повторите эту сессию, пока собака будет подбородок цель, по крайней мере 60 с; каждая сессия должна длиться от 5 до 15 минут.
    3. Ввести макет радиочастотной (РЧ) катушки без высоты и уменьшенной продолжительности. Сидя на земле рядом с макетом КАТушки РФ и пены подбородок отдыха, C / T собака для любого исследования (т.е., нюхать, близость, ориентация в сторону) аппарата.
      1. Cue собака "отдых" и использовать нос прикосновение или пищевой приманки для руководства головы собаки в и через макет КАТушки РФ на пену подбородок отдыха и C / T для 1-5 с подбородка контакта.
      2. Продолжительность сборки до 30 с. Приращения могут быть подбородком, положив на высочить 1"-5", 6"-12", 16"-26", 30".
      3. Повторите эту сессию, пока собака будет подбородок цель через макет КАТушки RF в течение 30 с; каждая сессия должна длиться от 5 до 15 минут.
    4. Повышенный подбородок отдыхает в макете RF катушки. С макетом РФ катушки и пены подбородок отдыха внутри макет отверстие, предложить собаке прыгать или поднять собаку в отверстие.
      1. Cue собака лечь и "отдых", и C / T для 1-5 с подбородка контакта.
      2. Продолжительность сборки до 50 с. Приращения могут быть 1"-5", 6"-12", 16"-26", 28"-37", 50".
      3. Повторите эту сессию, пока собака будет подбородок цель пены подбородок отдыха через макет КАТушки RF в повышенной скважины в течение 50 с; каждая сессия должна длиться от 5 до 15 минут.
    5. Повышенный подбородок отдыхавав в макете RF катушки с увеличением отвлечения и продолжительности. С макетом РФ катушки и пены подбородок отдыха внутри макет отверстие, предложить собаке прыгать или поднять собаку в отверстие.
      1. Cue собака лечь и "отдых", и C / T для 1-12 с подбородка контакта.
      2. Постепенно добавляйте визуальные и акустические отвлекающие факторы. Построить продолжительность до 100 с (1'40") с и без отвлечения.
      3. Приращения могут быть 1"-12", 16"-37", 41"-60", 66"-88" (1'6"-1'28"), 100" (1'40" ).
      4. Повторите эту сессию, пока собака будет подбородок цель 100 с; каждая сессия должна длиться от 5 до 15 минут.
    6. Введите обивку уха, продолжительность первоначально уменьшена. Поднимите или предложите собаке прыгнуть в скважину, кий "вниз", нагнетать его на обивку уха, и C / T для любой продолжительности терпимого уха обивка без чрезмерного движения.
      1. Cue "отдых", и C / T для 1-5 с подбородка контакта. Длительность сборки до 60 с. Приращения могут быть 1"-5", 6"-26", 28"45", 60".
      2. Повторите эту сессию, пока собака будет подбородок цель в макет родила с ухом обивка для 60 с; каждая сессия должна длиться от 5 до 15 минут.
    7. Повышенный подбородок отдыха в макет RF катушки с ухом обивка и увеличение продолжительности и отвлечение. Поднимите или предложите собаке прыгнуть в скважину, кий "вниз" и "отдых", нагнетать его на обивку уха, и C / T для 1-12 с подбородка контакта.
      1. Постепенно добавляйте визуальные и акустические отвлекающие факторы. Продолжительность сборки до 107 с. Приращения могут быть 1"-12", 16"-37", 41"-60", 66"-88", 107".
      2. Повторите эту сессию, пока собака будет подбородок цель в макет родила с ухом обивка для 107 с; каждая сессия должна длиться от 5 до 15 минут.
    8. Введите шум сканера. Поднимите или предложите собаке прыгнуть в скважину, кий "вниз" и "отдых", и снаряжение его с ухом обивка.
      1. Воспроизведение сканировать аудио на едва слышный объем между 0-40 дБ и C / T для 1-12 с подбородка контакта.
      2. Продолжительность сборки до 107 с. Приращения могут быть 1"-12", 16"-37", 41"-60", 66"-88", 107".
      3. Повторите эту сессию, пока собака будет подбородок цель в макет родила с ухом обивка и до 40 дБ сканирования аудио для 107 с; каждая сессия должна длиться от 15 до 30 минут.
    9. Сборка продолжительностью до 2 мин 30 с с увеличением расстояния. Поднимите или предложите собаке прыгнуть в скважину, кий "вниз" и "отдых", и снаряжение его ухо обивка.
      1. Воспроизведение сканировать аудио между 41 и 70 дБ и C / T для 1-37 с подбородка контакта. Постепенно добавляйте расстояние, перемещаясь по макету скважины, с глаз долой, затем обратно в поле зрения собаки.
      2. Продолжительность строительства до 142 с. Приращения могут быть 1"-37", 41"-88", 97"-107", 117"-129", 142".
      3. Повторите эту сессию, пока собака будет подбородок цель в макет родила с ухом обивка и 41-70 dB сканирования аудио для 142 с, с и без отвлечения и расстояние; каждая сессия должна длиться от 15 до 30 минут.
    10. Продолжительность сборки до 4 мин. Поднимите или предложите собаке прыгнуть в скважину, кий "вниз" и "отдых", и снаряжение его ухо обивка.
      1. Воспроизведение сканировать аудио между 60 и 90 дБ и C / T для 1-107 с подбородка контакта.
      2. Срок строительства до 240 с. Приращения могут быть 1"-107", 117"-142", 156"-189", 208"-229", 240".
      3. Повторите эту сессию, пока собака будет подбородок цель в макет родила с ухом обивка и 60-90 дБ сканирования аудио для 240 с, с и без отвлечения и расстояние; каждая сессия должна длиться от 15 до 30 минут.
    11. Длительность сборки до 5 мин. Поднимите или предложите собаке прыгнуть в скважину, кий "вниз" и "отдых", и снаряжение его с ухом обивка.
      1. Воспроизведение сканировать аудио между 80 и 110 дБ и C / T для 1-120 с подбородка контакта.
      2. Длительность сборки до 300 с. Приращения могут быть 1"-120", 129"-189", 208"-229", 252"-277", 300".
      3. Повторите эту сессию, пока собака будет подбородок цель в макет родила с ухом обивка и 80-110 dB сканирования аудио для 300 с, с и без отвлечения и расстояние; каждая сессия должна длиться от 15 до 30 минут.

3. Передача

ПРИМЕЧАНИЕ: 1) При достижении окончательного критерия размещения поведение в макет МРТ учебное место (5 мин вниз-остаться и подбородок отдыха в макет родила и макет РФ катушки во время ношения ухо обивка, со шумом сканера играет на 80-110 дБ), собака проходит пять различных месте сеансы передачи (обобщения). Во время этих сессий передачи собаки станций выше критериев в нескольких крытых и наружных местах, которые являются уникальными, насколько это возможно, с различными достопримечательностями, звуками и степенями социального отвлечения в разных условиях (например, уединенное травяное поле, тихое академический коридор здания, занятый академический вестибюль здания, переполненная автобусная остановка, громкая водоочистная станция)8.

  1. Чтобы собрать портативный Mock МРТ, используемый для передачи, составить туннель (регулирование ловкости туннель, стабилизированный с мешками песка), фанера платформы, акриловый макет RF приемник катушки, пены подбородок остальные аппарат, и портативный акустической системы (см. Таблица Материалы). Affix буферные колодки, прикрепленные к интерьеру макета катушки RF, чтобы обеспечить обивку против ушей собак и дополнительные черепной стабилизации / обратной связи размещения.
  2. Стенд или сидеть рядом с (портативный) макет родила с макетом КАТушки РФ и подбородок отдыха внутри. Высежывай собаку, чтобы войти в скважину, кий "вниз" и "отдых", и снаряжение его с ухом обивка.
  3. Воспроизведение аудио сканирования на 80-110 дБ и C/T для 1-30 с размещения в новом месте.
  4. Далее, зонд для продолжительности критерия (усилить на 5 мин или когда собака ломается).
  5. Проведение повторных поединков 1-5 мин подбородок остальные повторения в течение 30-60 мин.
  6. Проведите один сеанс 30-60 минут в каждом месте. После того, как собака обобщила поведение размещения к критерию в пяти различных местах передачи, собака готова к сбору данных в реальной среде МРТ.

4. МРТ

  1. Сеанс сбора данных МРТ занимает от 30 до 60 минут. Начните сеанс сбора данных с локализатором, а затем приобрести анатомические изображения высокого разрешения в качестве рецепта с использованием быстрого градиента, подготовленного 3D-намагничеством эхо (MPRAGE) последовательности. После анатомического сканирования выполните функциональное магнитно-резонансное сканирование (например, презентацию стимулов и состояние покоя). Этот протокол МРТ представляет собой примеры из предыдущей работы и является лишь наводящим (см. Jia et al.4 и Thompkins et al.10 о том, как выполнять протокол).
    1. Дайте собакам примерно 1 минуту перерывов с их наградой за пределами сканера между сканирования.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Среднее количество повторений каждого уровня сессии перечислено в таблице 1. Полный протокол обучения и тестирования требовал 14 ч (М 13,55 ч, диапазон 12-16 ч) и состоял из 90 сеансов (диапазон 87-93 сеансов). Открытая экологическая тренировка длилась 4,38 ч (диапазон 3-5 ч), инсценировка МРТ-тренировки длилась 5,4 ч (диапазон 4,2-6,5 ч), а передача составила 2,5 ч, разделенных на пять 30 мин. Во время перевода были проведены занятия по техническому обслуживанию на уровн...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Описанный выше протокол отделяет обучение поведению на станции (подбородок) от десенсибилизации к среде МРТ. Кроме того, он использует процедуру обобщения размещения в нескольких разных местах, чтобы помочь в передаче поведения размещения в реальной среде МРТ; он делает это без необходимости в течение длительного времени обучения в среде МРТ, которая может быть дорогостоящей. В целом подготовка и тестирование были завершены в течение 14 часов и привели к немедленной передаче в новые места. Хотя трудно сравнить методы в л...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

Мы благодарны Собачьим Наукам и департаментам психологии и электротехники и вычислительной техники Университета Оберна. Эта работа была поддержана Ассоциацией профессиональных дрессировщиков собак.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Акриловая радиочастотная катушкаMenardsTU59018594Имитация радиочастотной (RF) катушки: диаметр 8 дюймов x 4 фута бетонной формы. Изготавливает четыре макета радиочастотных катушек; Разрежьте трубу на четыре четные длины для четырех 8" диаметром x 1' макет ВЧ катушки.
Туннель для ловкостиJ& J Dog SuppliesTT053Открытый туннель для тренировок по аджилити
Bluetooth-динамикSharkkSP-SK896WTR-GRYПортативное сканирование Воспроизведение аудио: водонепроницаемый Bluetooth-динамик Sharkk 2O IP67 Bluetooth-динамик Открытый бассейн Пляж и душ Портативный беспроводной динамик
Картонная бетонная форма трубаMenardsTU10120014Стационарное макет отверстия для МРТ: Sonotube диаметром 24 дюйма x стандартная стена водонепроницаемой бетонной формы 12 футов. Делает два макета отверстий; Разрежьте форму трубы пополам для двух отверстий диаметром 24 дюйма x 6 футов.
Чакит Болл, Чакит!17030Награда за игрушку: Чакит! Ultra Ball
Decibel XSkypawDecibel meter приложение для телефона
КоврикПодставка для подбородка из пенопласта: разрежьте коврик пополам вдоль. Сверните и закрепите рулон горячим клеем. Вырежьте выемку размером с подбородок в центре ножом X-ACTO. Приклейте липучку горячим клеем к нижней поверхности.
Складной стол3' x 6' складной стол
Микрофибра Автомобильный аппликатор для воскаViking Car Care862400Viking Car Care Аппликатор из микрофибры
Натуральный баланс Treat LogNatual Balance236020Вознаграждение за еду: например, куриная формула Корм для собак в рулоне, 3,5-фунтовый рулон
ФанераПлатформа: длина дерева 2 x 4 x 6 футов, прикрепленная к фанерной доске размером 3 x 6 футов. Горячим клеем коврик для упражнений на фанерной доске для сцепления. Скобки: 3 куба 4x4x4 дюйма, вырезанные под углом 45 градусов, прикрепленные к концам деревянных отрезков размером 1 x 4 x 3 дюйма. Делает 3 брекета.
Мешки с пескомJ& J Принадлежности для собакAG155J& J Мешки с песком профессионального качества x 2
акустическая системаPioneer ElectricsHTD645DVСтационарное сканирование Воспроизведение звука: Pioneer HTD645DV 5 дисков DVD Домашний кинотеатр с беспроводными колонками объемного звучания. Инструкция по эксплуатации.
Стандартное полотенце
для упражнений

Ссылки

  1. Tóth, L., Gácsi, M., Miklósi, Á, Bogner, P., Repa, I. Awake dog brain magnetic resonance imaging. Journal of Veterinary Behavior. 4 (2), (2009).
  2. Berns, G. S., Brooks, A. M., Spivak, M. Functional MRI in awake unrestrained dogs. PLoS One. 7 (5), e38027(2012).
  3. Bunford, N., Andics, A., Kis, A., Miklosi, A., Gacsi, M. Canis familiaris As a Model for Non-Invasive Comparative Neuroscience. Trends in Neurosciences. 40 (7), 438-452 (2017).
  4. Jia, H., et al. Functional MRI of the Olfactory System in Conscious Dogs. Plos One. 9 (1), e86362(2014).
  5. Thompkins, A. M., Deshpande, G., Waggoner, P., Katz, J. S. Functional Magnetic Resonance Imaging of the Domestic Dog: Research, Methodology, and Conceptual Issues. Comparative Cognition & Behavior Reviews. 11, 63-82 (2016).
  6. Berns, G. S., Cook, P. F. Why Did the Dog Walk Into the MRI? Current Directions in Psychological Science. 25 (5), 363-369 (2016).
  7. Huber, L., Lamm, C. Understanding dog cognition by functional magnetic resonance imaging. Learning & Behavior. 45 (2), 101-102 (2017).
  8. Ramirez, K. Animal training: successful animal management through positive reinforcement. , Shedd Aquarium Chicago. (1999).
  9. 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).
  10. Thompkins, A. M., et al. Separate brain areas for processing human and dog faces as revealed by awake fMRI in dogs (Canis familiaris). Learning & Behavior. 46 (4), 561-573 (2018).
  11. 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).
  12. Lazarowski, L., Waggoner, P., Katz, J. S. The future of detector dog research. Comparative Cognition & Behavior Reviews. 14, 77-80 (2019).
  13. Leidinger, C., Herrmann, F., Thone-Reineke, C., Baumgart, N., Baumgart, J. Introducing Clicker Training as a Cognitive Enrichment for Laboratory Mice. Journal of Visualized Experiments. (121), e55415(2017).
  14. Council, N. R. Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. , 8th ed, The National Academies Press. (2011).
  15. Andics, A., Gábor, A., Faragó, T., Szabó, D., Miklósi, Á Neural mechanisms for lexical processing in dogs. Science. 353 (6303), 1030-1032 (2016).
  16. 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).
  17. Berns, G. S., Brooks, A., Spivak, M. Replicability and Heterogeneity of Awake Unrestrained Canine fMRI Responses. PLoS One. 8 (12), e81698(2013).
  18. Cook, P., Prichard, A., Spivak, M., Berns, G. Jealousy in dogs? Evidence from brain imaging. Animal Sentience. 117, 1-15 (2018).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. Dilks, D. D., et al. Awake fMRI reveals a specialized region in dog temporal cortex for face processing. PeerJ. 3, e1115(2015).
  24. 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).
  25. 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).
  26. Ramaihgari, B., et al. Zinc Nanoparticles Enhance Brain Connectivity in the Canine Olfactory Network: Evidence From an fMRI Study in Unrestrained Awake Dogs. Frontiers in Veterinary Science. 5, 127(2018).
  27. 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).
  28. Berns, G. S., Brooks, A. M., Spivak, M., Levy, K. Functional MRI in Awake Dogs Predicts Suitability for Assistance Work. Scientific Reports. 7, 43704(2017).
  29. Berns, G. S., Spivak, M., Nemanic, S., Northrup, N. Clinical Findings in Dogs Trained for Awake-MRI. Frontiers in Veterinary Science. 5, 209(2018).
  30. Jia, H., et al. Enhancement of odor-induced activity in the canine brain using zinc nanoparticles: A functional MRI study in fully unrestrained conscious dogs. Chemical Senses. 41 (1), 53-67 (2016).
  31. Kyathanahally, S. P., et al. Anterior-posterior dissociation of the default mode network in dogs. Brain Structure and Function. 220 (2), 1063-1076 (2015).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Теги

Обучение собак для пробуждения, безудержной функциональной магнитно-резонансной томографии
Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.