Summary
자기 공명 화상 진찰 (MRI)는 억제되지 않은 깨어 있는 개에 물리적 또는 화학적 구속을 가진 화상 진찰을 통해 몇몇 이점을 가진 새로운 방법입니다. 이 프로토콜은 비용이 많이 들 수 있는 MRI 환경에서의 훈련을 최소화하고 개 기능 MRI에 사용할 수 있는 피사체 풀을 최대화하는 비용 효율적인 교육 방법을 소개합니다.
Abstract
우리는 기능적 및 구조적 데이터의 수집을 위해 고에너지 개와 함께 비용 효율적인 방식으로 수행 할 수있는 개 기능 자기 공명 영상 (fMRI) 교육 프로토콜을 제시합니다. 깨어, 억제되지 않은 fMRI에 대한 개를 훈련하는이 방법은 실제 MRI 스캔 환경에 주둔 동작의 전송을 용이하게하기 위해 여러 다른 위치에 주둔의 일반화 절차를 채택; MRI 스캔 환경에서 광범위한 훈련 시간을 할 애들이지 않고도 그렇게 할 수 있으며, 이는 비용이 많이 들 수 있습니다. 또한, 이 방법은 둔감화로부터 MRI 환경(즉, 100+ 데시벨 스캔 오디오)에 대한 경유(즉, 턱 나머지) 동작의 훈련을 분할하고, 후자는 전용 청각 노출 컨디셔닝 세션 동안 달성된다. 완벽한 교육 및 테스트 프로토콜은 14시간이 필요했으며, 그 결과 새로운 위치로 즉시 전송되었습니다. 우리는 또한 시각적 인 얼굴 처리 및 후각 차별 패러다임에서 획득 한 개 fMRI 데이터의 예를 제시한다.
Introduction
자기 공명 영상 (MRI)는 억제되지 않은 깨어 개에 실시하는 새로운 방법, 개 뇌의 기능과 구조를 검사하는 새로운 방법을 만드는. 2009년(구조) 및 2012년(기능)1,2에서무심다에서 MR 이미지 획득에 대한 첫 번째 게시된 계정이 출판되었다. 기능적 자기 공명 영상의 몇 가지 장점이 있다 (fMRI) 억제 되지 않은 깨어 개에서 뇌 기능을 공부 하기 위한. 첫째, 데이터 수집은 인간의 데이터와 유사하므로 종3에서보다 쉽게 일반화 할 수 있습니다. 둘째, 바람직하지 않은 후유증을 제거하는 마취가 필요하지 않습니다. 셋째, 뇌 활동은 마취에 의해 변경되므로 인지 기능은 마취없이 더 잘 평가 될 수있다4. 넷째, 유체/음식 부족 및 신체적 구속을 통해 연구원들이 비진정동물(예: 설치류, 조류 및 영장류 모델)을 조사할 수 있지만, 이러한 동물은 비박탈 및 억제되지 않은 동물과 는 매우 다른 인지 상태에 있을 수 있습니다. 3.
현재, 깨어있는 개를 스캔하는 전 세계 5 개의 실험실이 있습니다 (미국 애틀랜타; 미국 오번; 부다페스트, 헝가리; 케레타로, 멕시코; 비엔나, 오스트리아) 및 MRI 스캔5,6,7을고의로 받아야 하는 개 훈련방법에는 표준화된 방법이 없다. 모든 훈련 방법은 양질의 뇌 스캔에 필요한 장시간 동안 가만히 있는 개를 훈련시키는 공통의 목표를 공유합니다. 모든 방법은 강화 학습의 원칙을 통해 작동하지만, 정확히 구현되는 방법은 다양하며, 우리는 아직 결과에 대한 이 차이의 영향을 알지 못합니다. 따라서 제안된 교육 방법이 허용되고 널리 사용되는 경우 데이터에서 바람직하지 않은 분산을 어느 정도 줄일 수 있습니다. 이 기사에서는 MRI 스캐너에 주둔하기위한 교육 방법에 중점을 둡니다. MRI 스캐닝은 비용이 많이 들며, 우리가 개발한 방법은 훈련을 위한 MRI 스캐너에 정기적으로 접근하지 않고도 비용 효율적이고 전 세계 트레이너에게 일반화될 수 있는 목적을 가지고 있습니다.
이 방법은 교육 및 테스트의 두 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다. 교육은 두 단계로 구성됩니다. 1단계는 개방형 환경에서 개에게 턱표적(즉, 역)을 훈련시키고 2단계는 개가 모의 MRI로 스테이션으로 훈련시키는 것이다. MRI에 대한 둔감은 별도의 전용 청각 노출 세션 동안 훈련 단계 전반에 걸쳐 발생합니다. 테스트는 5개의 다른 시험 위치에 휴대용 모의 MRI에 주둔하는 것으로 구성됩니다. 이 테스트 단계의 유틸리티는 실제 MRI 환경으로의 전송을 용이하게 하는 주둔 동작을 일반화하는 것입니다. 전체 프로토콜은 그림 1에요약되어 있습니다.
그림 1: 프로토콜 타임라인. 프로토콜 타임라인은 교육 및 테스트의 두 가지 구성 요소로 나뉩니다. 교육은 더 두 단계로 나뉩니다, 오픈 환경과 모의 MRI. 별도의 청각 노출 세션은 교육 중에도 발생합니다. 테스트는 5개의 서로 다른 전송 위치(T1-T5)에서 휴대용 모의 MRI에 주둔하는 것으로 구성됩니다. 개가 다섯 개의 서로 다른 전송 위치에서 기준에 주둔 동작을 일반화하면 개는 실제 MRI 환경에서 데이터 수집을위한 준비가되어 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
단계에 따라, 훈련 및 테스트는 개 당 주당 25~75분이 소요됩니다: 10분 청각 노출 세션 1회, 5~30분 이상 주둔 세션. 이 프로토콜은 25주 안에 완료할 수 있습니다. 전송 테스트 중, 개는 휴대용 모의 MRI (보어, 무선 주파수 코일, 90 + dB 오디오, 귀 패딩)에서 5 분 동안 움직이지 않는 다운 / 스테이 및 턱 나머지의 여러 시합을 5 개의 서로 다른 위치에서 실행합니다. 전송 세션은 5주 연속으로 30-60분 동안 일주일에 한 번 발생합니다. MRI 테스트 중, 개는 실제 MRI 스캐너에서 구조 및 기능 적 데이터 수집의 60 분 세션 동안 최종 주둔 행동의 여러 시합을 실행합니다.
훈련과 테스트를 통해 턱 나머지는 초점의 행동입니다. 턱 받침대는 그 표면에 (즉, 턱을 쉬게) 대상에 약간의 단서를 따라 개체의 표면에 턱을 만지는 개입니다. 대상에 대한 큐는 물리적(예: 제스처, 미끼), 구두(예: 말한 단어 "rest") 또는 개체(예: 턱 나머지 자체에 대한 액세스)일 수 있습니다. 턱 표적 화 동작의 유창한 성능은 머리 움직임을 제한하는 데 중요합니다. 이 프로토콜에서는 턱 나머지 동작이 대상 지속 시간(최대 5분)을 증가시키는 여러 컨텍스트(여러 위치에서 다른 나머지 장치)에서 발생하도록 조절, 유지 및 일반화됩니다. 또한, 트레이너는 다운 및 체류 행동의 강력한 성능을 유지, 뿐만 아니라 릴리스 큐를 통해 좋은 자극 제어 "좋아," 조건부 강화 및 행동 이벤트 마커 "클릭"과 유지 가는 신호 (KGS) "좋은" 8. 프로토콜의 과정을 통해, 여러 자극 및 장치는 특정 단계와 특정 간격에 대해 도입된다. 이러한 재료는 쉽고 저렴하게 조달됩니다. 자세한 내용은 재료 표를참조하십시오.
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Protocol
이러한 방법에 대한 윤리적 승인은 오번 대학 기관 동물 관리 및 사용위원회에서 얻은 모든 방법은 지침과 규정에 따라 수행되었습니다. 청각 노출의 경우 세션을 통한 진행은 주 수를 기준으로 합니다. 주둔 세션의 경우, 특정 세션 지정 성능 기준(예: 턱 타겟팅의 최소 11초 지속 시간)을 충족해야 트레이너가 해당 교육 단계의 다음 세션으로 개를 진행할 수 있습니다. 그렇지 않으면 해당 단계가 반복됩니다.
1. 청각 노출 세션
참고 : 이 세션은 MRI 스캐너 소음에 대한 긍정적 인 조건조정 된 정서적 반응 (CER)의 수동 노출 및 능동 고전 적 조정을 구성합니다. 스캐너 소음은 장난감 놀이 또는 음식 보상에 대한 액세스를 예측하는 자극으로 설정됩니다. 노출 세션은 대략 10 분 동안 주당 한 번 생깁니다.
- 패시브 노광(PE) 세션은 MRI 스캐너 소음에 대한 주변, 40-70 데시벨(dB) 노출입니다. 강아지를 친숙한 운동 공간으로 옮기고, 휴대용 블루투스 스피커를 통해 세션에 지정된 볼륨에서 오디오 재생이 조용히 들리는 동안 개가 걸어다닐 수 있도록 하십시오(재료 표참조). 3주 동안 일주일에 한 번 스캐너 노이즈를 10분 동안 재생하여 3회의 PE 세션을 실시합니다(PE1 40-60dB, PE2 65dB, PE3 70dB).
- 활성 노출(AE) 세션은 표준 클래식 컨디셔닝 패러다임을 활용하며 세 번의 PE 세션 후에 수행됩니다. 개를 친숙한 실내 훈련실로 이송하고 10번의 단기 지연 고전 컨디셔닝 절차시험을 거쳤습니다(그림 2참조).
- 세션이 지정한 볼륨에서 10s의 스캔 오디오를 재생합니다.
- 10s가 경과 한 후 스캐너 소음이 여전히 들리는 동안 개와 함께 20 s의 장난감 놀이 (또는 연속 음식 보상)에 참여하십시오.
- 20s 의 놀이 후, 개에서 장난감을 검색하고 소음을 일시 중지합니다. 10s에 대한 개 (침묵, 장난감 / 음식없이 개)와 함께 기다립니다.
- 이 지연 후 다음 평가판을 시작합니다. 세션당 10번의 시험을 실시합니다.
- 세션에 비해 볼륨이 점진적으로 증가합니다. 12주 동안 주 1회 AE 세션 실시(AE1 45dB, AE2 50dB, AE3 55dB, AE4 60dB, AE5 65dB, AE 670dB, AE77b, AE 880dB, AE9 85dB , AE10 90dB, AE11 100dB, AE12 > 100dB).
그림 2: 활성 노출. 활성 노출(AE)은 단기 지연 클래식 컨디셔닝 절차입니다. 10 s CS (즉, 자체적으로 제시 된 오디오 스캔), 20 s CS + US (즉, 공 및 스캔 오디오가 함께 제시됨), 10 s 지연 (공 없음, 스캔 오디오 없음). 이 지연 후 평가판이 다시 시작됩니다. 세션당 10개의 시험이 있으며 세션에 비해 볼륨이 증가합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
참고 : MRI 스캐너 베이스 라인, 심, 지역화자 (스카우트), MPRAGE, GRE 필드, EPI, 멀티 밴드 EPI, DTI 및 해결 DTI, 예를 들어, 팬텀 스캔 중에 3T MRI 제품군의 열린 문을 통해 스마트 폰의 오디오 녹음 응용 프로그램을 사용하여 다음과 같은 오디오를 수집합니다. 데시벨 미터 전화 응용 프로그램을 통해 교육 세션 동안 오디오 재생의 볼륨 레벨을 결정합니다.
2. 주둔 세션
참고: 이러한 세션은 개방형 환경과 모의 MRI의 두 단계로 나뉩니다. 턱-개체 대상을 학습한 후 백분위수 일정이 10% 증가하면 지속 시간이 증가합니다. 새로운 요소와 장비가 교육 컨텍스트에 추가되면 동작의 특정 기준(예: 기간)이 일시적으로 완화됩니다.
1) 주둔 세션에서 트레이너는 접힌 수건으로 코 터치 동작을 훈련한 다음 턱을 접은 수건에 놓습니다. 그 턱 나머지 행동은 거품 턱 나머지에서 발생 하도록 일반화 하 고 점차적으로 구축 5 분 시합 기간.
2) 동시에 견고한 다운 및 스테이 동작이 구축되고 유지됩니다.
3) 이러한 동작은 밀폐된 공간(즉, 터널)과 3' 고도에서 발생하도록 조절됩니다.
4) 개는 다음 머리 인클로저에 적응된다 (모의 인간의 말단 RF 코일).
5) 귀 패딩이 도입되고, 스캔 오디오는 (재)역거 동작의 맥락에서 도입된다.
개는 궁극적으로 적어도 5 분 시합에 대한 90 + 데시벨 (dB)에서 재생 귀 패딩 및 스캔 오디오와 함께, 3 '고도에 동봉 머리와 몸으로 강력한 턱 나머지를 수행 할 수있을 것입니다. 보강에 - 일부 개는 다른 놀이 또는 칭찬9에의해 더 동기를 부여하는 반면, 본질적으로 더 많은 음식에 의해 동기를 부여합니다 . "클릭 후 치료"(C/T)에서 T는 반드시 음식 간식을 의미하는 것이 아니라 훈련의 특정 단계에서 특정 개에 대한 보상 절차를 의미합니다. 음식 보상은 더 높은 비율과 행동의 스틸 반복에 자신을 빌려하지만, 개가 선호하는 무엇이든 처음에 사용할 수 있습니다, 그것은 높은 모션 플레이경우에도 (예를 들어, 공, 잡아 당김). 턱 대상 행동이 산만과 지속 시간에 대해 더 탄력이됨에 따라 음식 보상을 사용하여 전환합니다. 결국, 장난감 놀이는 턱 나머지 성능의 긴 기간 또는 체인 시합을 위해 저장할 수 있습니다.
- 1단계 - 개방형 환경
- 리클릭커를 충전합니다. 리모콘의 '틱-toc'과 반려견의 주요 보상(예: 음식)을 분리하여 시선을 사로잡습니다. 주의를 위해 C / T 이벤트의 빠른 반복을 수행 (신체 방향 및 / 또는 눈 접촉); 간식을 토스하여 강아지의 위치를 재설정합니다. 이 세션을 한 번 진행합니다.
참고: 이 세션은 일반적으로 3분 이상 걸리지 않습니다. 트레이너가 리모콘이 트레이너를 향한 조건부 보강 으로 설정되고 있다는 징후를 보이지 않거나 반복될 수 있으며 클릭을 듣고 보상을 찾는 행동이 발생하면 리모콘이 리모콘이 된다는 좋은 징후가 있습니다. 개에게 의미있는 신호가되고. - 턱 표적을 수건으로 캡처합니다. 개가 서 있거나, 앉거나, 아래로 내려가면, C/T를 보고, 수건을 조사합니다(즉, 스니핑). 일단 안정적으로 발생하면, 코에서 수건으로 C/T를 한 다음 턱에서 수건으로 접촉하십시오. 2 s에 수건 접촉 기간을 구축 합니다.
- 개가 2 s에 대 한 대상을 턱 것 때까지이 세션을 반복; 각 세션은 약 5분 동안 지속되어야 합니다.
참고: 개가 이 단계로 어려움을 겪고 있는 경우, 트레이너는 (a) 수건에 간식을 문질러 음식 냄새 미끼를 통해 행동을 시작하고(b) 개에게 코 표적(코에서 손바닥까지), 턱 표적(턱에서 손바닥까지)을 가르친 다음 수건 위에 턱 표적을 큐로 지정할 수 있습니다.
- 개가 2 s에 대 한 대상을 턱 것 때까지이 세션을 반복; 각 세션은 약 5분 동안 지속되어야 합니다.
- 짧은 기간과 큐의 추가와 턱 - 투 - 타월 대상. 개가 서 있거나, 앉거나, 아래로 내려가면, C/T는 턱을 수건에 1-2s로 접촉시다. 개가 수건을 만지거나 만지는 동안 "휴식"이라고 말하십시오. 1-2 s 시합의 많은 반복 후, C / T 후 3, 다음 4, 다음 5, 7 s.
- 개가 7s에 대한 대상을 턱 것 때까지이 세션을 반복; 각 세션은 약 5분 동안 지속되어야 합니다.
참고 : 다음 반복이 항상 이전 반복보다 길지 않도록 각 턱 나머지의 시합 길이를 변경하십시오 (즉, 1", 1", 1", 3", 1", 5", 2", 6", 4", 1", 2", 7", 대신, 1", 1", 1", 1", 1", 2", 2", 2", 2", 2", 4", 5", 6"" , 7").
- 개가 7s에 대한 대상을 턱 것 때까지이 세션을 반복; 각 세션은 약 5분 동안 지속되어야 합니다.
- 턱은 수건에 누워 아래로 산만하게 합니다. 개를 내려놓고 턱에서 수건으로 접촉하는 1-5s에 대해 "휴식"과 C/T를 큐합니다. 점차적으로 그녀의 손과 발을 이동 트레이너의 형태로 시각적 및 음향 산만 추가 (예를 들어, 땅에 노크, 손가락을 흔들어, 발을 셔플, 기타). 11s. 증분11"-5", 6"-7", 8", 9-10", 11"+가 될 수 있습니다.
- 개가 11 s에 대 한 대상을 턱 것 때까지이 세션을 반복; 각 세션은 약 5분 동안 지속되어야 합니다.
- 턱은 거리가 있는 수건에 휴식을 취합니다. 개는 접힌 수건 이나 접힌 된 수건 의 스택 옆에 아래로, 큐 "휴식" 그리고 C/T 에 대 한 1-3 s의 턱-수건 접촉. 점진적으로 멀리 에서 행동을 큐 (즉, 지상에 앉아, 무릎을 꿇고, 서). 턱에서 수건으로 접촉하는 지속 시간을 16s로 빌드하면 1"-3", 4"-8", 9"-11", 12"-14", 다음 16"+가 될 수 있습니다.
- 개가 적어도 16 s에 대 한 대상 을 턱 것 때까지이 세션을 반복; 각 세션은 5분에서 10분 사이에 지속되어야 합니다.
- 턱은 지속 시간과 거리가 증가와 수건에 휴식. 개는 접힌 수건 이나 접힌 된 수건 의 스택 옆에 아래, 큐 "휴식" 그리고 C/T 에 대 한 1-11 턱 접촉의. 26s. 증분은 1"-11", 12"-16", 17"-19", 21"-23", 26"+가 될 수 있습니다.
- 개가 적어도 26 s에 대 한 대상 을 턱 것 때까지이 세션을 반복; 각 세션은 5분에서 10분 사이에 지속되어야 합니다.
- 거품 턱 나머지를 소개합니다. 폼 턱 받침대장치의 모든 조사(즉, 스니핑, 근접, 방향)를 위한 C/T. 장치의 몇 가지 강화 조사 후, 턱 접촉의 1-10 s에 대한 큐 "휴식"과 C / T. 빌드 지속 시간 40s. 증분은 1"-10", 11"-21", 23"-31", 40"+에 대한 턱 휴식이 될 수 있습니다.
- 개가 적어도 40 초 동안 대상을 턱 때까지이 세션을 반복; 각 세션은 5분에서 15분 사이에 지속되어야 합니다.
참고 : 각 개별 강아지의 총구에 맞게 압연 폼 턱 나머지 장치를 구성; 래브라도 크기의 개를 위해, 중간에서 잘라 2.5"깊은 노치에 의해 4 "폭 6 "폭을 측정 거품 턱 나머지를 합니다. 이 물질은 MRI 환경에 안전하게 걸릴 수 있습니다.
- 개가 적어도 40 초 동안 대상을 턱 때까지이 세션을 반복; 각 세션은 5분에서 15분 사이에 지속되어야 합니다.
- 산만과 지속 시간이 증가거품 턱 나머지에 턱 휴식. 개는 거품 턱 받침대 옆에 아래로, 큐 "휴식"과 턱 접촉의 1"-23"에 대한 C / T. 점차적으로 시각적 및 음향 산만 추가. 산만과 함께 또는산만하지 않고, 73 s에 기간을 구축 할 수 있습니다. 증분은 1"-23", 26"-31", 34"-45", 50"-60", 73"+일 수 있습니다.
- 개가 적어도 73 s에 대 한 대상 을 턱 것 때까지이 세션을 반복; 각 세션은 5분에서 15분 사이에 지속되어야 합니다.
- 리클릭커를 충전합니다. 리모콘의 '틱-toc'과 반려견의 주요 보상(예: 음식)을 분리하여 시선을 사로잡습니다. 주의를 위해 C / T 이벤트의 빠른 반복을 수행 (신체 방향 및 / 또는 눈 접촉); 간식을 토스하여 강아지의 위치를 재설정합니다. 이 세션을 한 번 진행합니다.
- 단계 2 - 모의 MRI.
참고 : 고정 모의 MRI를 조립하려면 터널 (프록시 MRI 보어, 70cm 직경 의 골판지 콘크리트 형태 튜브는 6 피트의 길이로 절단하고 3 피트 높은 접이식 테이블에 상승), 합판 플랫폼, 아크릴 모의 무선 주파수 (RF) 수신기 코일 폼 턱 받침대 장치 및 스피커 시스템(참조)재료 표). 두 개의 합판 버팀목으로 테이블의 모의 구멍을 안정화합니다. 모의 RF 코일 내부에 부착된 버퍼 패드를 부착하여 강아지의 귀에 패딩을 제공하고 추가적인 두개골 안정화/배치 피드백을 제공합니다.- 지속 시간이 줄어 보어 및 고도를 도입합니다. 바닥에 모의 구멍으로 전체 첫 번째 세션을 수행합니다. 터널을 입력하고 플랫폼에 누워 개를 큐, C / T. 땅에 구멍 내부 거품 턱 나머지에 턱 타겟팅의 기간 동안 "휴식"과 C / T에 개를 큐.
- 모의 구멍 상승 3'와 후속 세션을 수행합니다. 개에게 점프하거나 높은 구멍, C / T로 개를 들어 올려 초대합니다.
- C / T, 누워 개를 큐.
- 개가 "휴식"과 C / T에 대한 큐 1-12 의 턱 접촉은 높은 구멍에서 거품 턱 나머지에.
- 개가 적어도 16 s에 대 한 대상 을 턱 것 때까지이 세션을 반복; 각 세션은 5에서 15 사이지속되어야 합니다.
- 증가 된 기간으로 높은 턱 나머지. 개에게 점프하거나 개를 모의 구멍으로 들어 올리라고 한다. C / T, 누워 개를 큐.
- 개가 "휴식"과 C / T에 대한 큐 1-12 의 턱은 높은 구멍에서 거품 턱 나머지를 대상으로.
- 빌드 지속 시간은 60s. 증분은 1"-12", 16"-23", 26"-45", 60"+가 될 수 있습니다.
- 개가 적어도 60 초 동안 대상을 턱 때까지이 세션을 반복; 각 세션은 5분에서 15분 사이에 지속되어야 합니다.
- 고도가 없고 지속 시간이 단축된 모의 무선 주파수(RF) 코일을 소개합니다. 모의 RF 코일과 폼 턱 받침대 옆에 바닥에 앉아있는 동안, C / T는 장치의 모든 조사 (즉, 스니핑, 근접, 방향)를 위해 개.
- 개를 "휴식"하고 코 터치 또는 음식 미끼를 사용하여 모의 RF 코일을 거품 턱 받침대와 C /T에 넣고 1-5 s의 턱 접촉을 유도합니다.
- 빌드 지속 시간 30s. 증분은 1"-5", 6"-12", 16"-26", 30"+에 대한 턱 휴식이 될 수 있습니다.
- 개가 30 초 동안 모의 RF 코일을 통해 대상을 턱 때까지이 세션을 반복; 각 세션은 5분에서 15분 사이에 지속되어야 합니다.
- 모의 RF 코일에 높은 턱 나머지. 모의 RF 코일과 폼 턱 받침대가 모의 구멍 안에 있는 채로, 개가 뛰어오르거나 개를 구멍안으로 들어 올리도록 권유한다.
- 개가 누워서 "쉬다"라고 큐를 하고, 턱접촉의 1-5s를 C/T로 합니다.
- 50s. 증분은 1"-5", 6"-12", 16"-26", 28"-37", 50"+가 될 수 있습니다.
- 개가 50초 동안 높은 보어에서 모의 RF 코일을 통해 거품 턱 받침을 목표로 삼을 때까지 이 세션을 반복합니다. 각 세션은 5분에서 15분 사이에 지속되어야 합니다.
- 산만과 지속 시간이 증가하는 모의 RF 코일의 턱 받침대가 상승했습니다. 모의 RF 코일과 폼 턱 받침대가 모의 구멍 안에 있는 채로, 개가 뛰어오르거나 개를 구멍안으로 들어 올리도록 권유한다.
- 개가 누워서 "휴식"하고 턱 접촉의 1-12 s에 대한 C / T큐.
- 점차적으로 시각적 및 음향 산만 추가. 산만하지 않고 100s (1'40")까지 지속 시간을 구축 하십시오.
- 증분은 1"-12", 16"-37", 41"-60", 66"-88"(1'6"-1'28"), 100"+ (1'40"+)일 수 있습니다.
- 개가 100초 동안 대상을 턱으로 칠 때까지 이 세션을 반복합니다. 각 세션은 5분에서 15분 사이에 지속되어야 합니다.
- 처음에는 귀 패딩을 도입하여 지속 시간을 줄입니다. 개에게 과도한 움직임 없이 귀 패딩을 수납할 수 있는 지속 시간 동안 귀 패딩을 입고 "아래로" 큐를 입히거나, C/T를 들어 올리거나 초대합니다.
- 큐 "휴식"과 턱 접촉의 1-5 s에 대한 C / T. 60s. 증분은 1"-5", 6"-26", 28"45", 60"+가 될 수 있습니다.
- 개가 60 s에 대한 귀 패딩과 모의 구멍에 턱 대상이 될 때까지이 세션을 반복; 각 세션은 5분에서 15분 사이에 지속되어야 합니다.
- 귀 패딩과 증가 기간과 산만 모의 RF 코일에 높은 턱 나머지. 개를 들어 올리거나 보어로 뛰어 들어 올리고, "아래로"와 "휴식"을 큐하고, 귀 패딩으로 그를 옷을 입히거나, 턱 접촉의 1-12 s에 대한 C / T를.
- 점차적으로 시각적 및 음향 산만 추가. 107s. 증분은 1"-12", 16"-37", 41"-60", 66"-88", 107"+가 될 수 있습니다.
- 개가 107 s에 대한 귀 패딩과 모의 구멍에 대상을 턱 때까지이 세션을 반복; 각 세션은 5분에서 15분 사이에 지속되어야 합니다.
- 스캐너 노이즈를 소개합니다. 개를 들어 올리거나 보어로 뛰어 들어 "아래로"와 "휴식"큐, 귀 패딩으로 옷을 초대합니다.
- 0-40dB와 C/T 사이의 간신히 들리는 볼륨으로 스캔 오디오를 재생하여 턱접촉1-12s를 재생할 수 있습니다.
- 107s. 증분은 1"-12", 16"-37", 41"-60", 66"-88", 107"+가 될 수 있습니다.
- 개가 귀 패딩과 107 s에 대한 최대 40 dB 스캔 오디오와 모의 구멍에 대상을 턱 때까지이 세션을 반복; 각 세션은 15분에서 30분 사이에 지속되어야 합니다.
- 증가 거리와 2 분 30 s에 시간을 구축 할 수 있습니다. 개를 들어 올리거나 보어로 뛰어 들어 "아래로"와 "휴식"큐, 귀 패딩으로 그를 옷을 초대합니다.
- 41~70dB, C/T 사이를 스캔하여 1-37s의 턱 접촉을 재생할 수 있습니다. 점차적으로 거리를 추가, 모의 구멍 주위를 이동, 시야에서 다음 다시 강아지의 시력으로.
- 142s. 증분은 1"-37", 41"-88", 97"-107", 117"-129", 142"+가 될 수 있습니다.
- 개가 귀 패딩과 41-70 dB 스캔 오디오를 142 s에 대한 모의 구멍에 턱 대상이 될 때까지이 세션을 반복, 방해와 거리없이; 각 세션은 15분에서 30분 사이에 지속되어야 합니다.
- 4 분까지 의 시간을 구축 할 수 있습니다. 개를 들어 올리거나 보어로 뛰어 들어 "아래로"와 "휴식"큐, 귀 패딩으로 그를 옷을 초대합니다.
- 턱 접촉의 1-107s에 대한 60과 90 dB와 C / T 사이의 스캔 오디오를 재생합니다.
- 빌드 지속 시간은 240s. 증가가 1"-107", 117"-142", 156"-189", 208"-229", 240"+일 수 있습니다.
- 개가 귀 패딩과 60-90 dB 스캔 오디오240s, 산만과 거리없이 모의 구멍에서 대상을 턱 때까지이 세션을 반복; 각 세션은 15분에서 30분 사이에 지속되어야 합니다.
- 5 분까지 의 기간을 구축할 수 있습니다. 개를 들어 올리거나 보어로 뛰어 들어 "아래로"와 "휴식"큐, 귀 패딩으로 옷을 초대합니다.
- 턱 접촉의 1-120s에 대한 80과 110 dB와 C / T 사이의 스캔 오디오를 재생합니다.
- 300s. 증분은 1"-120", 129"-189", 208"-229", 252"-277", 300"+가 될 수 있습니다.
- 개가 귀 패딩과 80-110 dB 스캔 오디오를 300초 동안 모의 구멍에서 대상을 턱으로 만들 때까지 이 세션을 반복합니다. 각 세션은 15분에서 30분 사이에 지속되어야 합니다.
- 지속 시간이 줄어 보어 및 고도를 도입합니다. 바닥에 모의 구멍으로 전체 첫 번째 세션을 수행합니다. 터널을 입력하고 플랫폼에 누워 개를 큐, C / T. 땅에 구멍 내부 거품 턱 나머지에 턱 타겟팅의 기간 동안 "휴식"과 C / T에 개를 큐.
3. 전송
참고 : 1) 모의 MRI 훈련 위치에서 주둔 행동의 최종 기준에 도달하면 (5 분 다운 스테이 및 모의 구멍과 모의 RF 코일에서 턱 나머지, 80-110 dB에서 재생 스캐너 소음과 함께), 개는 다섯 가지 위치를 겪는다 전송(일반화) 세션. 이러한 전송 세션 동안 개 스테이션은 다른 광경, 소리, 설정에 걸쳐 사회적 산만의 각도 (예를 들어, 한적한 잔디 필드, 조용한) 가능한 한 독특한 여러 실내 및 실외 위치에서 위의 기준에 개 역 학술 건물 복도, 바쁜 학술 건물 로비, 붐비는 버스 정류장, 시끄러운 물 처리 공장)8.
- 전송에 사용되는 휴대용 모의 MRI를 조립하려면 터널(규제 민첩성 터널, 모래 주머니로 안정화), 합판 플랫폼, 아크릴 모의 RF 수신기 코일, 폼 턱 받침대 장치 및 휴대용 스피커 시스템(표 표 참조) 재료)를참조하십시오. 모의 RF 코일 내부에 부착된 버퍼 패드를 부착하여 강아지의 귀에 패딩을 제공하고 추가적인 두개골 안정화/배치 피드백을 제공합니다.
- 모의 RF 코일과 턱 받침대가 있는 (휴대용) 모의 구멍 옆에 서거나 앉습니다. 개가 보어에 들어가고,큐 "아래로"와 "휴식"을 제스처하고 귀 패딩으로 옷을 입습니다.
- 80-110dB 및 C/T에서 스캔 오디오를 재생하여 새 위치에 1-30s의 스테이션을 제공합니다.
- 다음으로, 기준 지속 시간 동안 프로브(5분 또는 개가 부러질 때 강화).
- 30-60 분 동안 1-5 분 턱 나머지 반복의 반복 시합을 실시합니다.
- 각 위치에서 30-60분 동안 한 번씩 세션을 진행합니다. 개가 다섯 개의 서로 다른 전송 위치에서 기준에 주둔 동작을 일반화하면 개는 실제 MRI 환경에서 데이터 수집을위한 준비가되어 있습니다.
4. MRI
- MRI 데이터 수집 세션은 30~60분 정도 소요됩니다. 에코(MPRAGE) 시퀀스를 설정합니다. 해부학 적 스캔 후, 기능적 자기 공명 영상 스캔을 수행 (예를 들어, 자극 프리젠 테이션 및 휴식 상태). 이러한 MRI 프로토콜은 이전 작업의 예를 나타내며 단지 암시적일 뿐입니다(프로토콜을 수행하는 방법에 대한 Jia et al.4 및 Thompkins10 참조).
- 스캔 사이에 스캐너 외부에서 보상을 받으며 개에게 약 1분 간 휴식을 제공합니다.
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Representative Results
각 세션 수준의 평균 반복 횟수는 표 1에나열되어 있습니다. 전체 교육 및 테스트 프로토콜은 14시간(M = 13.55h, 범위 12-16시간)이 필요하며 90개의 세션(범위 87-93세션)으로 구성되었습니다. 개방형 환경 훈련은 4.38 시간 (범위 3-5 시간), 모의 MRI 훈련은 5.4 시간 (범위 4.2-6.5 시간)을 지속했으며, 전송은 5 개의 30 분 세션으로 나누어 2.5 시간이었다. 19레벨의 유지보수 세션은 이전 중에 진행되었으며 위의 전체 교육 시간에 반영됩니다.
| 세션 수준 | 기준 | 기간 | 세션 반복(M, SE) | |
| 개방형 환경 | 1. 리클릭커 충전 | 리모콘의 '틱-toc'과 강아지의 주요 보상(예: 음식)을 포착하는 동안 연관성을 구축합니다. | 약 3분 | 1, 0 |
| 2. 수건으로 턱 대상을 캡처 | 턱에서 수건으로 접촉하는 것을 2초 이상 합니다. * | 약 5분 | 3.75, .75 | |
| 3. 짧은 지속 시간과 추가 및 큐와 턱 - 투 - 타월 대상 | 7초 이상 턱접촉. * | 약 5분 | 8.25, 2.8 | |
| 4. 턱은 수건에 누워 아래로 내려와 주의 산만함을 더합니다. | 11 초 이상 턱 접촉, 방해받지 않고. | 5-10분 | 2.75, .25 | |
| 5. 턱은 거리와 수건에 휴식 | 16 초 이상 턱 접촉, 점진적으로 멀리에서 큐 (즉, 땅에 앉아, 무릎을 꿇고, 서). | 5-10분 | 3.5, .87 | |
| 6. 지속 시간과 거리가 증가하는 수건에 턱 받침대 | 26 초 이상 턱 접촉. | 5-10분 | 5.5, 1.5 | |
| 7. 거품 턱 나머지를 소개, 처음 감소 된 기간 | 40초 이상 동안 턱받이에 턱을 접촉합니다. | 약 5-15분 | 4.75, .75 | |
| 8. 지속 시간과 산만 증가와 거품 턱 나머지에 턱 휴식 | 73초 이상 턱 접촉. | 약 5-15분 | 6, 1.2 | |
| 모의 MRI | 9. 지속 시간이 단축된 보어 및 고도 도입 | 16 초 이상 테이블에 구멍에 턱 접촉. ** | 약 5-15분 | 2.5, .5 |
| 10. 지속 시간이 증가하면서 턱 받침대가 상승했습니다. | 60 초 이상 테이블에 구멍에 턱 접촉. | 약 5-15분 | 3, 0 | |
| 11. 고도가 없고 지속 시간이 단축된 모의 무선 주파수(RF) 코일 도입 | 30 초 이상 지상에 RF 코일의 턱 접촉. | 약 5-15분 | 2.75, .25 | |
| 12. 모의 RF 코일에 높은 턱 받침대 | 턱 접촉은 50 초 이상 동안 높은 보어에서 모의 RF 코일을 통해 거품 턱 나머지. | 약 5-15분 | 2, 0 | |
| 13. 산만과 지속 시간이 증가하는 모의 RF 코일의 턱 받침대 상승 | 100 초 이상 턱 접촉, 방해받지 않고. | 약 5-15분 | 2.5, .29 | |
| 14. 귀 패딩을 도입, 처음 감소 된 기간 | 60 초 이상 귀 패딩이있는 모의 보어 및 RF 코일 (모의 MRI)의 턱 접촉. | 약 5-15분 | 3, .41 | |
| 15. 귀 패딩이있는 모의 RF 코일에 턱 받침대가 높아지고 지속 시간과 주의 산만이 증가합니다. | 107 초 동안 턱 접촉, 방해받지 않고. | 약 5-15분 | 2.5, .29 | |
| 16. 스캐너 소음 발생 | 귀 패딩과 최대 40dB 스캔 오디오로 107초 이상 오디오를 스캔한 모의 MRI의 턱 접촉. | 약 10-30분 | 2.5, .5 | |
| 17. 증가 된 거리와 2 분 30 초에 구축 하는 시간 | 귀 패딩과 41-70 dB 스캔 오디오와 모의 MRI에서 턱 접촉 142+ 초, 산만과 거리없이. | 약 10-30분 | 2.5, .5 | |
| 18. 빌드 지속 시간 4분 | 귀 패딩과 60-90 dB 스캔 오디오와 모의 MRI에서 턱 접촉 240+ 초, 산만과 거리없이. | 약 10-30분 | 2.75, .75 | |
| 19. 빌드 지속시간을 5분으로 | 귀 패딩과 80-110 dB 스캔 오디오와 모의 MRI에서 턱 접촉 300 초 이상, 산만과 거리없이. | 약 10-30분 | 10, 1.8 | |
| 전송 | 20. 5개의 별개의 위치 이전(일반화) 세션 | 이러한 전송 세션 동안 개 스테이션은 설정에 걸쳐 다른 광경, 소리, 사회적 산만의 각도, 가능한 한 독특한 여러 실내 및 실외 위치에서 위의 기준에 개 스테이션. | 약 30분 | 5, 0 |
| 모든 | 최종 동작 | 개는 적어도 5 분 동안 90 + dB에서 재생 귀 패딩및 스캔 오디오와 함께, 3 '고도에 동봉 머리와 몸턱 나머지를 수행합니다. | 12-16 시간 (M= 13.55, SE = 0.94) | 87-93개 세션(M=90, SE=1.5) |
표 1: 세션 수준입니다. *원고에서 메모를 참조하십시오. ** 지상에 모의 구멍과 첫 번째 세션을 실시합니다.
주둔 교육 및 테스트
도 3은 훈련이 끝난 후 마지막 3개의 세션과 상이한 훈련 장소에 대한 프로토콜에서 훈련된 4마리의 개들의 최대 지속기간을 나타낸다. 성능은 주둔 훈련이 끝날 때, F(2, 6) 및 lt; 1, 및 5 분 이상(M = 311 초, SEM = 1.9)에서 안정적이었다. 모든 개는 훈련, F(1,3) 및 lt; 1에 해당하는 최대 기간으로 모의 훈련 장소로 전송. 3마리의 개가 MRI 스캐너로 옮겨져 최대 지속 시간(206s)의 반복적인 시합을 시연하였다. MRI 스캐너로 옮기지 않은 한 마리의 개는 다른 개보다 머리가 더 크고 코일 안에 편안하게 들어갈 수 없었습니다. 이 불편함은 개가 기꺼이 스캔에 참여하지 않도록 했습니다.
그림 3: 훈련이 끝난 후 마지막 세 세션과 다른 훈련 장소에서 프로토콜로 훈련된 4마리의 개최대 지속 시간. 모의 훈련 장소로 옮겨진 모든 개와 MRI 스캐너로 옮겨진 개 3마리는 가능한 최대 지속 시간(206s)을 보여줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
대표적인 fMRI 자극 구동 스캔
이 검사에서, 개가 가만히 있는 동안 개에게 시각 또는 냄새 자극을 제시하였다. 스캐너의 보어에 있는 화면에 시각적 자극이 투사되었습니다. 각 스캔은 140초 동안 지속되었으며 12개의 서로 다른 이미지(예: 인간 및 개 얼굴)를 포함했습니다. 자극은 5s에 대해 제시되었고, 그 다음에 변수 3-11의 상호 자극 간격(시각적 묘사및 톰프킨스 에 대한 도 4 참조)10.
그림 4: 시각적 자극. 상단 패널에는 개 얼굴의 예가 표시됩니다. 아래쪽 패널에는 인간 얼굴의 예가 표시됩니다. 얼굴 자극은 3-11s의 상호 자극 간격으로 5 s에 대해 표시되었습니다. 12개의 얼굴 자극이 실행당 나타내어졌다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
주의력 검사
개가 시각 자극에 참석하고 있는지 여부를 확인하기 위해 독립적 인 평가자는 MRI 스캐너의 구멍 내부에 있는 강아지의 눈의 비디오를 자극 프리젠 테이션과 동기화했습니다. 개들의 눈이 열려 있고 동공이 보이는지 여부에 따라 평가자는 각 자극에 대해 적절한 점수를 할당했습니다(그림5). fMRI 데이터는 완벽한 평가자 간 합의가 있을 때만 사용되었습니다.
그림 5: 주의력 검사. 각 개가 스캔 중에 제시된 각 자극을 보았도록 하기 위해, 스캐너 내부에 있는 개 눈의 자극 동기화 비디오를 두 명의 평가자에 의해 분석하였습니다. 각 시험에 대해, 강아지의 눈이 눈에 띄게 열려있는 경우, 평가자는 "예"의 점수를 할당하고 강아지의 눈이 닫힌 경우, 평가자는 "아니오" fMRI 데이터의 점수를 할당 완벽한 상호 평가자 계약이있을 때만 사용되었다. 이 그림은 Thompkins 등에서수정되었습니다. 10이그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
개와 인간의 얼굴 가공
도 6은 개 뇌에서 측두피질의 인접하지만 상이한 뇌 영역이 개와 인간의 얼굴을 처리하기 위해 활성화되어 있음을 나타낸다. 녹색 영역은 개 얼굴과 대조되는 인간의 얼굴에 대해 더 활동적인 뇌 영역을 나타냅니다(p < 0.05, FDR (잘못된 발견 비율 수정)). 빨간색 영역은 인간의 얼굴과 대조되는 개 얼굴에 대해 더 활동적인 뇌 영역을 나타냅니다(p < 0.05, FDR).
그림 6: 인간과 개 얼굴의 대조결과. 녹색 영역은 개 얼굴(즉, 인간의 얼굴 영역, HFA)과 비교하여 사람의 얼굴을 처리하는 동안 훨씬 더 활동적인 영역을 나타냅니다. 빨간색 영역은 인간의 얼굴(즉, 개 얼굴 영역, DFA)과 비교하여 개 얼굴 처리 중에 훨씬 더 활발한 영역을 나타냅니다. 이 그림은 Thompkins 등에서수정되었습니다. 10이그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
냄새 자극
냄새 자극은 고작계를 통해 전달되었다(도7); 높은 (0.16 mM) 및 낮은 (0.016 mM) 악취 에틸 부티 레이트의 농도는 냄새 농도에 의해 후각 영역의 파라 메트릭 변조를 조사하는 데 사용되었다. 각 스캔은 200s 지속 및 포함 5 블록을 포함 10 의 냄새 자극, 각각 뒤에 30 의 상호 자극 간격 (시각적 묘사및 Jia 등. 2014 추가 세부 사항에 대한 그림 8 참조)4.
그림 7: 후각 이미징 시스템. MRI 실 외부의 개 후각 이미징 시스템의 구성 요소는 악취 어플리케이터, 공기 탱크, 모션 파라미터 기록 팜탑, 비디오 모니터, VT-8 소프트웨어가있는 노트북 및 MRI 룸 입구 포트를 보여줍니다. 이 그림은 Jia 등에서 수정되었습니다.4이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 8: 악취 전달. 냄새 전달은 fMRI 블록 설계에서 VT-8 워너 타이머 소프트웨어에 의해 제어되었다. 첫 번째 행은 자극 개시를 나타내는 녹색 화살표와 자극 오프셋을 나타내는 빨간색 화살표와 악취 전달 순서를 보여줍니다. 두 번째 행은 악취 클리어런스를 표시하는 녹색 화살표와 악취 클리어런스의 오프셋을 나타내는 빨간색 화살표를 표시합니다. 세 번째 행은 fMRI 블록 설계를 보여 주며, 첫 번째 행과 "0" 및 "1"은 악취 "off" 및 "on" 조건을 각각 표시합니다. 이 그림은 Jia 등에서 수정되었습니다.4이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
연구진은 깨어 있고 마취되는 동안 6 개의 훈련 된 검출 개 (래브라도)에 에틸 부티 레이트 용액의 높은 (0.16 mM) 및 낮은 (0.016mM) 농도를 전달했다. 후각 영역(후각 전구, 양측 이상엽, 소뇌)에서 낮은 농도의 악취로 의 활성화 의 크기증가(베버의 법칙(10배에 대한 3배 인식 증가)에 따라 파라메트릭 증가 농도 증가). 또한 후각 전구, periamygdala, 전방 후각 피질, 내측 피질 및 이상형 엽이 깨어 있고 마취된 개 모두에서 활성화되었지만, 고차 인지 처리(우수, 내측 및 궤도)를 연루하는 영역 전두엽 피질의 부분)은 주로 깨어있는 개에서 활성화되었습니다(그림 9).
그림 9: 마취된 개를 위한 그룹 활성화 맵. 각 하위 그림에는 3개의 직교 뷰가 표시됩니다. 컬러맵은 활성화 강도에 사용되며 중요한 영역은 레이블이 있는 화살표로 표시됩니다(전체 FDR = 0.05, 클러스터 임계값 = AlphaSim, t-contrast을 사용하는 15개의 복셀). A: 전방, P: 후방, S: 우수, I: 열등한, L: 왼쪽, R: 오른쪽. 하위 피겨(A)는저농도 악취 (0.016 mM), 하위 그림(B)에해당고 고농도 냄새 (0.16 mM), 하위 그림(C)는마취 개 후각 처리 및 하위 그림 (D)에 해당합니다. )는 깨어 있는 개 후각 처리에 해당합니다. 이 그림은 Jia 등에서 수정되었습니다.4이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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Discussion
전술한 프로토콜은 MRI 환경에 대한 둔감화로부터 의거(chin rest) 동작의 훈련을 분리한다. 또한, 여러 개의 서로 다른 위치에 주둔하는 일반화 절차를 활용하여, 실제 MRI 스캔 환경으로 의 거동거체 동작의 전달을 돕는; MRI 스캔 환경에서 광범위한 훈련 시간을 할 애들이지 않고도 그렇게 할 수 있으며, 이는 비용이 많이 들 수 있습니다. 전반적으로, 교육 및 테스트는 14 시간 만에 완료되었으며 새로운 위치로 즉시 전송되었습니다. 현재로서는 실험실 전체의 방법을 의미 있는 방식으로 비교하기는 어렵지만, 고에너지 개와 함께 비용 효율적인 방식으로 완료할 수 있는 개 fMRI 교육 프로토콜을 제시합니다.
다른 트레이너에게이 교육 프로토콜의 일반화에 관해서는, 우리는 사육 목적 사육 탐지 개를 사용하는 동안, 이 프로토콜은 다른 개 인구에 대한 잘 보탬이되어야한다. 탐지 견은 일반적으로 본질적으로 높은 에너지와 "높은드라이브"11와미국 필드 재판, 사냥 테스트, 업랜드 게임 개를 용도 변경됩니다. "드라이브"라는 용어는 개가 일하는 본질적인 동기를 가리키는 것으로, 운영 및 측정이 어렵고 탐지 작업에 가장 적합한 개를 특성화하는 데 널리 퍼져 있습니다. 업계는 다른 유형의 작업 개와 애완 동물(12)보다각성 (즉, 흥분, 불안)의 높은 기준 수준과 함께, 대담하고 흥분, 고에너지 개를 선호하고 선택합니다. 이러한 개는 역에 훈련 할 수있는 경우, 다른 인구도 성공해야합니다. 또한, 개는 실제 MRI 스캐너를 포함하여 다양한 장소에 배치 할 수 있었다. 반려견의 경우, 트레이닝 프로토콜이 성공할 수 있는지 여부는 경험적인 질문입니다. 특히 적절한 교육을 통해 모든 교육 단계를 휴대용 모의 구멍으로 가정 환경에서 구현할 수 있습니다.
리모콘 훈련, 연속근사화 및 고전 카운터 컨디셔닝은 실험실 마우스에서 야생 동물에 이르기까지 다양한 종의 행동을 컨디셔닝하는 데 사용되는 방법8. 이 방법은 교육 과정 전반에 걸쳐 저지른 작은 실수(예: 잘못된 행동을 표시하고 강화하며 보상에 대한 관심 의 부족)에 대하여 용서하는 것입니다13. 초보 교사를 위해 방법을 더 용서하게 하는 동일한 차원은 또한 동물 학습자에게 더 보편적입니다. 피험자 풀에서 더 많은 개와 더 많은 유형의 개 (예 : 특수 인구 탐지 개)의 성공률을 증가시킴으로써, 피사체로 인한 내재 된 선택 편향에 대처하고 잠재적으로 데이터 감소를 시작할 수 있습니다. 이 편견은 실험 샘플을 괴롭히고 필요한 대로 높은 수준의 인내와 충동 제어를 필요로하는 장치 지향 작업에 대한 기질 및 견인력의 개별 변동성에 적응할 수있는 방법의 무능력에서 비롯됩니다. MRI에 대한 주둔. 감소를 위해, 이 방법은 동물 과목과 실험 설계의 모범 사례에 대한 3개의 R(교체, 감소 및 정제) 중 2개에 대한 지원을 제공한다14. 조달된 피험자 풀수가 교육에서 벗어날 것으로 예상되는 경우 더 적은 수의 피험자가 필요하며, 진폭이 높거나 동작 아티팩트가 자주 발생하여 검열해야 하는 데이터가 적어 지나갈 때 더 적은 수의 스캔 세션이 필요합니다. 감소. 이 훈련은 이 과제를 획득하는 데 있는 동물 학습자의 고통과 고통을 최소화하며, 잠재적으로 주목할 만한 개선입니다.
교육 자료는 쉽고 저렴하게 조달할 수 있습니다. 이 방법의 고전적인 카운터 컨디셔닝 및 일반화 요소는 임대 스캐너 환경에서 몇 시간 의 값비싼 교육 시간을 필요로하지 않고 스캐너 환경의 스트레스와 참신함을 줄입니다. MRI 환경에서 훈련을 하지 않으면 트레이너는 스캐너 보어 내의 정적 자기장 또는 스캔 시퀀스의 비정상적으로 고/저주파 오디오 방출을 복제할 수 없습니다. 이론적으로 이러한 차원은 교육 중에 다양한 설정에서 동작을 수행하지 못하도록 '가변성' 구성 요소로 일괄 처리되기 때문에 이러한 제한이 잠재적으로 해결됩니다.
또 다른 제한은 이 프로토콜이 속도에 최적화되지 않는다는 것입니다. 주둔 동작은 6 개월 이상 약 80 5 ~ 15 분 교육 세션에 해당 하는 훈련의 13 시간에서 조절 될 수 있다. 방법론적 접근 방식은 "빠르고 나중에 수정"하는 대신 "느리고 정확하다"입니다. "빠르고 나중에 고치라"는 사고 방식은 스캔 환경의 잠재적감과 데이터 또는 전체 피사체의 후속 감소로 이어집니다. 개에서 어휘 처리의 연구에서, 연구원은 주어진 개첫 시도에 80 %의 성공률로 데이터를 수집 할 수 있었다. 개가 두 번째 시도를 필요로하는 경우, 성공은 16 %로 떨어졌다, 단지 4% 개는 세 번째 시도가 필요한 경우, 그 개는 반복 노출과 스캔 환경에 해로운 감작되었다 제안15. 위에서 설명한 프로토콜은 모든 개에게 효과가 없을 가능성이 높으며, 방법론적 대안으로는 턱 받침대 행동 대신 코대표적 스틱 동작사용, 더 긴 훈련 세션 구현, 훈련 빈도 증가 등이 있습니다. 세션. 하나는 더 적합한 주제에 대한 사전 화면 수 (예를 들어, 견로성, 기질, 머리 크기), 선택 편견과 트레이드 오프가 지속되지만, 더 어려운 훈련 개는 관심의 모델 병리 일 수있다 : 무질서 한 불안, 침략, 특수 인구 작업 개 (예를 들어, 높은 드라이브 / 에너지에 대한 선택). MRI에 주둔을 위한 적응과 훈련 방법을 더 잘 비교하기 위해서는 더 많은 개와 더 많은 트레이너가 필요합니다. 오번 대학에서 수행 작업의 강도는 개 성능 과학을 통해 "오번 개"인구에 대한 연구원의 액세스입니다 (CPS). 이 연구 결과에 사용된 탐지 개는 유사한 유전학 및 거의 동일 양육 및 훈련 역사를 가지고 있습니다.
훈련 방법과는 별개로, 특정 기술 개선은 개 두개골 해부학의 이미징을 용이하게하기 위해 향상된 무선 주파수 코일 설계뿐만 아니라 조용히 개선 된 하드웨어 및 시퀀스를 포함하여 개 MRI 데이터의 충실도를 향상시킬 수 있습니다. 데이터 수집 중 스캐너7. 깨어, 억제되지 않은 fMRI는 멀티 모달 학습, 집행 기능, 자극 처리 및 보상처리6,16,17,18에 대한 개 정신에 대한 인지 통찰력을 제공했습니다. , 19,20,21,22, 23,24,25,26,27 ,30,31. 비교 및 번역 연구원은 이 화상 진찰 기술로 다중 감각 양식검사를 할 수 있습니다. 이 기술은 특수 작업 집단에서 정보 처리를 프로브하는 데 사용할 수 있습니다 (예를 들어, 서비스 견의 신호 처리 및 탐지 견의 파라메트릭 악취 처리)4,28. 이러한 기술은 작업 역할에 대한 운영 잠재력과 적합성을 결정할 때 번역 유틸리티를 가지고 있습니다. 유전 및 행동 분석과 함께 수렴 기술로, MR 자극 프리젠 테이션 패러다임에서 얻은 정보는 번식 목적을 위해 적합한 작업 개 표현형의 선택을 알릴 수 있습니다.
많은 훈련 전략은 해양 포유류와 동물원 동물 훈련 연습에서 온다, 스키너에서 적응, 보강 기반농축 및 훈련을 통해 대략적인 축산 절차에8. 일상적인 수의학 절차 (체중 복용, 네일 클리핑, 혈액 무승부), 또는 불편하거나 불안을 유발하는 것은 전용 교육 계획에 따라 연속적인 근사치에 의해 보강으로 촉진 될 수 있습니다. 개 fMRI에 대한 여기에 제안. 깨어, 억제되지 않은 MRI는 간질 개(29)에대한 자신의 권리에 임상 유틸리티를 갖는 것으로 논의되고있다.
요약하면, 개 fMRI는 초기 단계에 있다. 우리는 비용 효율적인 방식으로 성공적으로 구현 할 수있는 인도적 인 교육 프로그램을 발표했습니다. 인지 신경 과학 분야가 계속 진화함에 따라 뇌-행동 관계에 대한 이해에서 "사람의 가장 친한 친구"의 지속적인 사용에 대한 미래가 유망합니다.
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Disclosures
저자는 공개 할 것이 없다.
Acknowledgments
우리는 개 성능 과학 및 심리학 및 전기 및 컴퓨터 공학의 오번 대학 부서에 감사드립니다. 이 작품은 전문 개 트레이너 협회에 의해 지원되었다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Acrylic Mock Radiofrequency Coil | Menards | TU59018594 | Mock Radiofrequency (RF) Coil: 8" diameter x 4' Concrete Form Tube. Makes four mock RF coils; cut form tube in four even lengths for four 8" diameter x 1' mock RF coils. |
| Agility Tunnel | J&J Dog Supplies | TT053 | Open Agility Training Tunnel |
| Bluetooth Speaker | Sharkk | SP-SK896WTR-GRY | Portable Scan Audio Playback: Waterproof Bluetooth Speaker Sharkk 2O IP67 Bluetooth Speaker Outdoor Pool Beach and Shower Portable Wireless Speaker |
| Cardboard Concrete Form Tube | Menards | TU10120014 | Stationary Mock MRI Bore: Sonotube 24" diameter x 12' Standard Wall Water-Resistant Concrete Form. Makes two mock bores; cut form tube in half for two 24" diameter x 6' bores. |
| Chuckit Ball | Chuckit! | 17030 | Toy Reward: Chuckit! Ultra Ball |
| Decibel X | Skypaw | Decibel meter phone app | |
| Exercise Mat | Foam chin rest: cut mat in half lengthwise. Roll up, and secure roll with hot glue. Cut chin-size notch in center with X-ACTO knife. Hot-glue velcro to bottom surface. | ||
| Folding Table | 3' x 6' folding table | ||
| Microfiber Car Wax Applicator Pad | Viking Car Care | 862400 | Viking Car Care Microfiber Applicator Pads |
| Natural Balance Treat Log | Natual Balance | 236020 | Food Reward: E.g., Chicken Formula Dog Food Roll, 3.5-lb roll |
| Plywood | Platform: 2"x4"x6' length of wood affixed to 3'x6' plywood board. Hot glue exercise mat on plywood board for traction. Braces: 3 4x4x4" cubes cut at 45-degree angle affixed to ends of 1"x4"x3' lengths of wood. Makes 3 braces. | ||
| Sand Bags | J&J Dog Supplies | AG155 | J&J Professional Quality Sandbags x 2 |
| Speaker System | Pioneer Electrics | HTD645DV | Stationary Scan Audio Playback: Pioneer HTD645DV 5 Disk DVD Home Theater System with Wireless Surround Speakers. Operating Instructions. |
| Towel | standard towel |
References
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