Cães do treinamento para a imagem latente de ressonância magnética funcional acordada, desenfreada

Summary

A imagem latente de ressonância magnética (MRI) em cães acordados uncontido é um método novo com diversas vantagens sobre a imagem latente com contenção física ou química. Este protocolo introduz um método de treinamento rentável que minimize o treinamento no ambiente de MRI, que pode ser caro, e maximiza a associação sujeita disponível para MRI funcional canino.

Abstract

Nós apresentamos um protocolo funcional canino da formação da imagem latente de ressonância magnética (fMRI) que possa ser feito em uma maneira cost-effective, com os cães da elevado-energia, para a aquisição de dados funcionais e estruturais. Este método de treinar cães para acordado, fMRI desenfreado emprega um procedimento da generalização de postar em diversos locais dissimilares para facilitar a transferência do comportamento postar ao ambiente real da varredura de MRI; faz assim sem a necessidade para o tempo de treinamento extensivo no ambiente da varredura de MRI, que pode ser caro. Além disso, este método divide o treinamento de um comportamento estacionando (ou seja, descanso do queixo) da dessensibilização para o ambiente de ressonância magnética (i.e., 100 + decibel Scan Audio), este último realizado durante sessões dedicadas de condicionamento auditivo de exposição. O protocolo completo do treinamento e do teste exigiu 14 horas e conduziu à transferência imediata aos locais novos. Também apresentamos exemplos de dados de fMRI caninos que foram adquiridos a partir de processamento visual de face e paradigmas de discriminação olfativa.

Introduction

A imagem latente de ressonância magnética (MRI) conduzida em cães acordados unrestrinados é um método novo, criando uma maneira fresca de examinar a função e a estrutura no cérebro do cão. As primeiras contas publicadas do Sr. aquisição de imagens de cães desimobilizados foram publicadas em 2009 (estrutural) e 2012 (funcional)^1,2. Há diversas vantagens da imagem latente de ressonância magnética funcional (fMRI) para estudar a função de cérebro em cães acordados uncontido. Primeiro, a coleta de dados é semelhante à dos seres humanos e, portanto, mais prontamente generalizável entre as espécies³. Em segundo lugar, não há necessidade de anestesia, eliminando quaisquer efeitos colaterais indesejáveis. Em terceiro lugar, a atividade cerebral é alterada pela anestesia e, portanto, a função cognitiva pode ser melhor avaliada sem anestesia⁴. Em quarto lugar, enquanto a privação de líquidos/alimentos e a contenção física permitem aos investigadores sondar animais não sedados (por exemplo, modelos de roedores, aves e primatas), esses animais podem estar em Estados cognitivos muito diferentes dos seus homólogos não-privados e desenfreados a ³.

No momento, há cinco laboratórios em todo o mundo que estão escaneando cães acordados (Atlanta, EUA; Auburn, EUA; Budapeste, Hungria; Querétaro, México; Viena^{, Áustria}), e não há nenhum método padronizado para treinar cães para submeter-se deliberadamente a uma^{varredura de MRI5,6,7}. Todos os métodos de treinamento compartilham o objetivo comum de cães de treinamento para permanecer ainda por longos períodos de tempo, o que é necessário para varreduras de qualidade do cérebro. Enquanto todos os métodos funcionam através dos princípios da aprendizagem de reforço, como exatamente ele é implementado varia, e nós ainda não sabemos o impacto desta variância sobre os resultados. Portanto, se um método de treinamento proposto é aceito e vem a ser amplamente utilizado, pode reduzir alguma quantidade de variância indesejável nos dados. Neste artigo, nós focalizamos no método do treinamento para postar no varredor de MRI. A varredura de MRI é cara, e o método que proposto nós desenvolvemos tem a finalidade de ser cost-effective e assim generalizáveis aos instrutores em torno do mundo sem acesso regular a um varredor de MRI para o treinamento.

O método consiste em dois componentes principais: treinamento e testes. O treinamento consiste em duas fases. A fase um está treinando o cão ao alvo do queixo (isto é, estação) em um ambiente aberto e a fase dois está treinando o cão à estação em um MRI mock. A dessensibilização para a RM ocorre ao longo das fases de treinamento, durante sessões de exposição auditiva separadas e dedicadas. O teste consiste em estacionando em uma RM simulada portátil, em cinco locais de teste diferentes. A utilidade desta fase do teste é generalizar o comportamento postar, facilitando a transferência ao ambiente real de MRI. O protocolo geral está resumido na Figura 1.

Figura 1: cronograma do protocolo. A linha do tempo do protocolo é dividida em dois componentes, treinamento e teste. O treinamento é dividido em duas fases, ambiente aberto e simulação de ressonância magnética. Sessões de exposição auditiva separadas ocorrem durante o treinamento também. O teste consiste em estacionando em uma RM simulada portátil, em cinco locais de transferência diferentes (T1-T5). Uma vez que o cão generalizou o comportamento de postar ao critério em cinco posições distintas da transferência, o cão está pronto para a coleção de dados no ambiente real de MRI. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Dependendo da fase, o treinamento e o teste levam de 25 a 75 minutos por semana, por cão: sessão de exposição auditiva de 1 10 minutos e duas ou mais sessões de Stationing de 5 a 30 minutos. Este protocolo pode ser concluído em 25 semanas. Durante o teste de transferência, os cães executam diversas crises de um 5-Minute imóvel para baixo/estada e o descanso do queixo em um mock simulado portátil (furo, bobina da radiofrequência, 90 + dB Audio, estofamento da orelha) em cinco posições dissimilares. As sessões de transferência ocorrem uma vez por semana durante 30-60 minutos, durante cinco semanas consecutivas. Durante o teste de MRI, os cães executam diversos ataques do comportamento de postar final durante uma sessão de 60 minutos da aquisição de dados estrutural e funcional em um varredor real de MRI.

Durante todo o treinamento e teste, um descanso do queixo é o comportamento do foco. Um descanso do queixo é o cão que toca em seu queixo à superfície de um objeto que segue alguma sugestão ao alvo (isto é, descansa seu queixo) àquela superfície. Essa sugestão para o alvo pode ser física (por exemplo, gesto, atração), verbal (por exemplo, palavra falada “descanso”), ou um objeto (por exemplo, o acesso ao próprio queixo de descanso). O desempenho fluente do comportamento de segmentação do queixo é fundamental para limitar o movimento da cabeça. Neste protocolo, o comportamento de repouso do queixo é condicionado, mantido e generalizado para ocorrer em vários contextos (diferentes aparelhos de repouso, em vários locais) com o aumento da duração do alvo (até cinco minutos). Adicionalmente, as condições do instrutor e mantem o desempenho forte dos comportamentos para baixo e estada, assim como o bom controle do estímulo sobre a sugestão da liberação “está bem,” o reforçador condicionado e o marcador comportamental do evento “estalam,” e o sinal do sustento que vai (quilogramas) “bom” ⁸. ao longo do curso do protocolo, múltiplos estímulos e aparelhos são introduzidos em estágios específicos e para intervalos específicos. Estes materiais são facilmente e barata adquiridos. Para obter detalhes completos, consulte a tabela de materiais.

Protocol

A aprovação ética para estes métodos foi obtida do Comitê institucional de cuidados e uso de animais da Universidade de Auburn e todos os métodos foram realizados de acordo com suas diretrizes e regulamentações. Para a exposição auditiva, a progressão através das sessões é baseada no número da semana. Para sessões de postar, um critério específico de desempenho especificado por sessão (por exemplo, pelo menos onze segundos de duração da segmentação por queixo), deve ser atendido antes que o instrut…

Representative Results

O número médio de repetições de cada nível de sessão está listado na tabela 1. O treinamento completo e o protocolo de teste exigiram 14 h (M = 13,55 h, escala 12-16 h) e consistiram em 90 sessões (escala 87-93 sessões). O treinamento aberto do ambiente durou 4,38 h (escala 3-5 h), o treinamento mock de MRI durou 5,4 h (escala 4.2-6.5 h), e a transferência era 2,5 h dividido em 5 30 sessões do minuto. As sessões de manutenção no nível 19 foram conduzidas du…

Discussion

O protocolo descrito acima separa o treinamento do comportamento de postar (descanso do queixo) da dessensibilização ao ambiente de MRI. Mais, utiliza um procedimento do generalização de postar em diversas posições dissimilares, para ajudar na transferência do comportamento postar ao ambiente real da varredura de MRI; faz assim sem a necessidade para o tempo de treinamento extensivo no ambiente da varredura de MRI, que pode ser caro. Globalmente, o treinamento e teste foi concluído em 14 horas e resultou em trans…

Materials

Acrylic Mock Radiofrequency Coil	Menards	TU59018594	Mock Radiofrequency (RF) Coil: 8" diameter x 4' Concrete Form Tube. Makes four mock RF coils; cut form tube in four even lengths for four 8" diameter x 1' mock RF coils.
Agility Tunnel	J&J Dog Supplies	TT053	Open Agility Training Tunnel
Bluetooth Speaker	Sharkk	SP-SK896WTR-GRY	Portable Scan Audio Playback: Waterproof Bluetooth Speaker Sharkk 2O IP67 Bluetooth Speaker Outdoor Pool Beach and Shower Portable Wireless Speaker
Cardboard Concrete Form Tube	Menards	TU10120014	Stationary Mock MRI Bore: Sonotube 24" diameter x 12' Standard Wall Water-Resistant Concrete Form. Makes two mock bores; cut form tube in half for two 24" diameter x 6' bores.
Chuckit Ball	Chuckit!	17030	Toy Reward: Chuckit! Ultra Ball
Decibel X	Skypaw		Decibel meter phone app
Exercise Mat			Foam chin rest: cut mat in half lengthwise. Roll up, and secure roll with hot glue. Cut chin-size notch in center with X-ACTO knife. Hot-glue velcro to bottom surface.
Folding Table			3' x 6' folding table
Microfiber Car Wax Applicator Pad	Viking Car Care	862400	Viking Car Care Microfiber Applicator Pads
Natural Balance Treat Log	Natual Balance	236020	Food Reward: E.g., Chicken Formula Dog Food Roll, 3.5-lb roll
Plywood			Platform: 2"x4"x6' length of wood affixed to 3'x6' plywood board. Hot glue exercise mat on plywood board for traction. Braces: 3 4x4x4" cubes cut at 45-degree angle affixed to ends of 1"x4"x3' lengths of wood. Makes 3 braces.
Sand Bags	J&J Dog Supplies	AG155	J&J Professional Quality Sandbags x 2
Speaker System	Pioneer Electrics	HTD645DV	Stationary Scan Audio Playback: Pioneer HTD645DV 5 Disk DVD Home Theater System with Wireless Surround Speakers. Operating Instructions.
Towel			standard towel