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Behavior

Perros de entrenamiento para imágenes de resonancia magnética funcional despierta y sin restricciones

Published: October 13, 2019 doi: 10.3791/60192
Automatic Translation
*1, *2, *1,3,4,5, *1,3,4,5
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

Summary

La resonancia magnética (RM) en perros despiertos sin restricciones es un nuevo método con varias ventajas sobre la imagen con restricción física o química. Este protocolo introduce un método de capacitación rentable que minimiza la capacitación en el entorno de RMN, que puede ser costoso, y maximiza el grupo de asignaturas disponible para la RMN funcional canina.

Abstract

Presentamos un protocolo de entrenamiento de imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI) caninos que se puede hacer de manera rentable, con perros de alta energía, para la adquisición de datos funcionales y estructurales. Este método de entrenamiento de perros para la fMRI despierto y sin restricciones emplea un procedimiento de generalización de colocación en varios lugares diferentes para facilitar la transferencia del comportamiento de colocación al entorno de exploración por RMN real; lo hace sin necesidad de un amplio tiempo de entrenamiento en el entorno de exploración por RMN, lo que puede ser costoso. Además, este método divide la formación de un comportamiento de estación (es decir, reposo de mentón) de la desensibilización al entorno de RMN (es decir, más de 100 decibelios de audio), este último realizado durante las sesiones dedicadas de acondicionamiento de la exposición auditiva. El protocolo completo de entrenamiento y pruebas requería 14 horas y resultó en una transferencia inmediata a lugares nuevos. También presentamos ejemplos de datos fMRI caninos que se han adquirido a partir de paradigmas de procesamiento visual de rostros y discriminación olfativa.

Introduction

La resonancia magnética (RM) realizada en perros despiertos sin restricciones es un método nuevo, creando una nueva manera de examinar la función y la estructura en el cerebro del perro. Las primeras cuentas publicadas de la adquisición de imágenes de RM de perros despiertos sin restricciones se publicaron en 2009 (estructural) y 2012 (funcional)1,2. Hay varias ventajas de la resonancia magnética funcional (fMRI) para estudiar la función cerebral en perros despiertos sin restricciones. En primer lugar, la recopilación de datos es similar a la de los seres humanos, y por lo tanto más fácilmente generalizable entre las especies3. En segundo lugar, no hay necesidad de anestesia, eliminando cualquier efecto posterior indeseable. En tercer lugar, la actividad cerebral se ve alterada por la anestesia y por lo tanto la función cognitiva se puede evaluar mejor sin anestesia4. En cuarto lugar, si bien la privación de líquidos/alimentos y la restricción física permiten a los investigadores sondear animales no sededos (por ejemplo, modelos de roedores, aviares y primates), esos animales pueden estar en estados cognitivos muy diferentes de sus homólogos no privados y sin restricciones 3.

Por el momento, hay cinco laboratorios en todo el mundo que están escaneando perros despiertos (Atlanta, EE. UU.; Auburn, Estados Unidos; Budapest, Hungría; Querétaro, México; Viena, Austria), y no existe un método estandarizado para entrenar perros para someterse intencionalmente a una resonancia magnética5,6,7. Todos los métodos de entrenamiento comparten el objetivo común de entrenar perros para permanecer inmóviles durante largos períodos de tiempo, que es necesario para escaneos cerebrales de calidad. Si bien todos los métodos funcionan a través de los principios del aprendizaje de refuerzo, cómo exactamente se implementa varía, y todavía no sabemos el impacto de esta varianza en los resultados. Por lo tanto, si se acepta un método de entrenamiento propuesto y se utiliza ampliamente, puede reducir cierta cantidad de varianza indeseable en los datos. En este artículo, nos centramos en el método de entrenamiento para la estación en el escáner de RMN. El escaneo de RMN es caro, y el método propuesto que desarrollamos tiene el propósito de ser rentable y, por lo tanto, generalizable para los entrenadores de todo el mundo sin acceso regular a un escáner de RMN para la capacitación.

El método consta de dos componentes principales: entrenamiento y pruebas. La formación consta de dos fases. La primera fase es entrenar al perro al blanco de la barbilla (es decir, estación) en un ambiente abierto y la fase dos es entrenar al perro para estacionar en una resonancia magnética simulada. La desensibilización a la RMN se produce a lo largo de las fases de formación, durante sesiones separadas y dedicadas a la exposición auditiva. Las pruebas consisten en estacionar en una resonancia magnética simulada portátil, en cinco lugares de prueba diferentes. La utilidad de esta fase de prueba es generalizar el comportamiento de estacionamiento, facilitando la transferencia al entorno de RMN real. El protocolo general se resume en la Figura 1.

Figure 1
Figura 1: Línea de tiempo del protocolo. La línea de tiempo del protocolo se divide en dos componentes, Entrenamiento y Pruebas. La formación se divide además en dos fases, Open Environment y Mock MRI. Las sesiones separadas de exposición auditiva también se producen durante el entrenamiento. Las pruebas consisten en estacionar en una resonancia magnética simulada portátil, en cinco lugares de transferencia diferentes (T1-T5). Una vez que el perro ha generalizado el comportamiento de colocación a criterio en cinco lugares de transferencia distintos, el perro está listo para la recolección de datos en el entorno de RMN real. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Dependiendo de la fase, el entrenamiento y las pruebas tardan de 25 a 75 minutos por semana, por perro: una sesión de exposición auditiva de 10 minutos y dos o más sesiones de estacionamiento de 5 a 30 minutos. Este protocolo se puede completar en 25 semanas. Durante las pruebas de transferencia, los perros ejecutan varios peleas de un descanso de 5 minutos inmóviles y el descanso de la barbilla en una resonancia magnética simulada portátil (agujero, bobina de radiofrecuencia, 90+ dB de audio, acolchado de oído) en cinco lugares diferentes. Las sesiones de transferencia ocurren una vez por semana durante 30-60 minutos, durante cinco semanas consecutivas. Durante las pruebas de RMN, los perros ejecutan varios ataques del comportamiento final de la estación durante una sesión de 60 minutos de adquisición de datos estructurales y funcionales en un escáner de RMN real.

A lo largo del entrenamiento y las pruebas, un reposo de barbilla es el comportamiento de enfoque. Un reposabarbillas es que el perro toca la barbilla a la superficie de un objeto siguiendo alguna señal al objetivo (es decir, apoya su barbilla) hacia esa superficie. Esa señal al objetivo puede ser física (por ejemplo, gesto, señuelo), verbal (por ejemplo, palabra hablada "descanso"), o un objeto (por ejemplo, acceso al reposo de la barbilla en sí). El rendimiento fluido del comportamiento de orientación de la barbilla es fundamental para limitar el movimiento de la cabeza. En este protocolo, el comportamiento del reposo de la barbilla está condicionado, mantenido y generalizado para que ocurra en múltiples contextos (diferentes aparatos de reposo, en múltiples ubicaciones) con una duración objetivo creciente (hasta cinco minutos). Además, el entrenador condiciona y mantiene un fuerte rendimiento de los comportamientos hacia abajo y se queda, así como un buen control de estímulo sobre la cue de liberación "Okay", el reforzador condicionado y el marcador de evento conductual "click", y el "bueno" Keep Going Signal (KGS) 8. En el transcurso del protocolo, se introducen múltiples estímulos y aparatos en etapas específicas y para intervalos específicos. Estos materiales se adquieren fácil y económicamente. Para obtener más información, consulte la Tabla de materiales.

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Protocol

La aprobación ética para estos métodos se obtuvo del Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad de Auburn y todos los métodos se realizaron de acuerdo con sus directrices y regulaciones. Para la exposición auditiva, la progresión a través de las sesiones se basa en el número de semana. Para las sesiones de alojamiento, se debe cumplir un criterio de rendimiento específico especificado por la sesión (por ejemplo, al menos una duración de once segundos de la focalización de la barbilla), antes de que el entrenador pueda avanzar al perro a la siguiente sesión en esa fase de entrenamiento. De lo contrario, ese paso se repite.

1. Sesiones de exposición auditiva

NOTA: Estas sesiones constituyen exposición pasiva y contraacondicionamiento clásico activo de una respuesta emocional condicionada (CER) positiva al ruido del escáner de RMN; el ruido del escáner se establece como un estímulo que predice el acceso al juego de juguetes o a las recompensas alimentarias. Las sesiones de exposición se realizan una vez por semana durante aproximadamente 10 minutos.

  1. Las sesiones de exposición pasiva (PE) son de exposición ambiental, 40-70 decibelios (dB) a los ruidos del escáner de RMN. Transporte al perro a un área de ejercicio familiar y permita que el perro camine mientras la reproducción de audio es silenciosamente audible en el volumen especificado por la sesión a través de un altavoz Bluetooth portátil (consulte Tabla de materiales). Realizar tres sesiones de PE de 10 min de reproducción de ruido del escáner, una vez por semana durante tres semanas (PE1 40-60 dB, PE2 65 dB, PE3 70 dB).
  2. Las sesiones de exposición activa (AE) utilizan un paradigma de acondicionamiento clásico estándar y se llevan a cabo después de las tres sesiones de PE. Transportar al perro a una sala de entrenamiento de interior familiar y pasar por diez pruebas del procedimiento de acondicionamiento clásico de corto retraso (ver Figura 2).
    1. Reproduzca el audio de escaneado en el volumen especificado por la sesión durante 10 s.
    2. Después de 10 s han transcurrido, participar en 20 s de juego de juguete (o recompensa continua de alimentos) con el perro, mientras que el ruido del escáner todavía es audible.
    3. Después de 20 s de juego, recuperar el juguete del perro y pausar el ruido. Espere con el perro (en silencio, perro sin juguete/comida) durante 10 s.
    4. Después de este retraso, inicie el siguiente ensayo. Llevar a cabo diez ensayos por sesión.
    5. El volumen aumenta de forma incremental en las sesiones. Realizar una sesión AE una vez por semana durante doce semanas (AE1 45 dB, AE2 50 dB, AE3 55 dB, AE4 60 dB, AE5 65 dB, AE6 70 dB, AE7 75 dB, AE8 80 dB, AE9 85 dB , AE10 90 dB, AE11 100 dB, AE12 > 100 dB).

Figure 2
Figura 2: Exposición activa. La exposición activa (AE) es un procedimiento de acondicionamiento clásico de retardo corto. 10 s CS (es decir, escanear audio presentado por sí mismo), 20 s CS + US (es decir, bola y audio de escaneo presentados juntos), 10 s de retraso (sin bola, sin audio de escaneo). Después de este retraso, el juicio comienza de nuevo. Hay diez pruebas por sesión, con aumentos incrementales del volumen en las sesiones. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

NOTA: Recopile el siguiente audio: línea base del escáner de rmis, shim, localizador (scout), MPRAGE, GRE Field, EPI, Multiband EPI, DTI y RESOLVE DTI, utilizando, por ejemplo, la aplicación de grabación de audio de un smartphone a través de la puerta abierta de una suite de resonancia magnética 3T durante los escaneos fantasma. Determinar el nivel de volumen de reproducción de audio durante las sesiones de entrenamiento a través de una aplicación de teléfono dedecibels.

2. Sesiones de estacionamiento

NOTA: Estas sesiones se dividen en dos fases: entorno abierto y rmes falsas. Después de que se aprende el objetivo de barbilla a objeto, las duraciones se incrementan en un cronograma de percentil es un aumento del 10%. A medida que se añaden nuevos elementos y piezas de equipo al contexto de entrenamiento, ciertos criterios del comportamiento (por ejemplo, duración) se relajan temporalmente:
1) En las sesiones de estacionado, el entrenador entrena un comportamiento de toque nasal a una toalla doblada y luego un reposamentón sobre una toalla doblada. Ese comportamiento de reposo de la barbilla se generaliza para ocurrir en un descanso de la barbilla de espuma y gradualmente construido a una duración de 5 minutos de pelea.
2) Simultáneamente, se construyen y mantienen los comportamientos robustos de descenso y estancia.
3) Esos comportamientos están condicionados a ocurrir en un espacio cerrado (es decir, túnel) y en una elevación de 3'.
4) El perro se aclimata a la carcasa de la cabeza (espiral de RF de extremidad humana simulada).
5) Se introduce el relleno del oído, y el audio de escaneo se (re)introduce en el contexto del comportamiento de la emisora.
El perro será finalmente capaz de realizar un descanso de barbilla robusto con la cabeza y el cuerpo encerrados a una elevación de 3', con acolchado de oído y escanear audio jugando a 90 + decibelios (dB), durante al menos 5 minutos de peleas. En el refuerzo - algunos perros están inherentemente más motivados por la comida, mientras que otros están más motivados por el juego o elogios9. En "click-then-treat" (C/T), la T no significa necesariamente golosinas alimentarias, sino que se refiere al procedimiento de recompensa, cualquiera que sea el de ese perro en particular en esa etapa particular de su entrenamiento. Aunque las recompensas de alimentos se prestan a tasas más altas y repeticiones de comportamiento más quietas, lo que el perro prefiera se puede usar inicialmente, incluso si es un juego de alto movimiento (por ejemplo, pelota, tirón). A medida que el comportamiento del objetivo de la barbilla se vuelve más resistente contra la distracción y la duración, la transición al uso de recompensas alimentarias. Eventualmente, el juego de juguetes se puede guardar para larga duración o peleas encadenadas de rendimiento de reposo de barbilla.

  1. Fase 1 - Entorno abierto
    1. Cargue el clicker. Construir una asociación entre el 'tic-toc' del clicker y la recompensa principal del perro (por ejemplo, la comida) mientras capta la atención. Llevar a cabo repeticiones rápidas de eventos de C/T para la atención (orientación del cuerpo hacia y/ o contacto visual); desate las golosinas para restablecer la posición del perro. Lleve a cabo esta sesión una vez.
      NOTA: Esta sesión suele tardar no más de 3 minutos. Puede ser más largo o repetido si el entrenador no está viendo signos de que el clicker se está estableciendo como un reforzador condicionado-orientación hacia el entrenador y la emisión de comportamientos de búsqueda de recompensas al escuchar el clic son buenas indicaciones de que el clicker es convirtiéndose en una señal significativa para el perro.
    2. Captura el objetivo de la barbilla a la toalla. Con el perro de pie, sentado o en un down, C/T para mirar, luego investigar (es decir, oler) la toalla. Una vez que eso está ocurriendo de forma fiable, C / T para cualquier nariz a-toalla, y luego contacto de barbilla a toalla. Construir la duración del contacto con la toalla a 2 s.
      1. Repita esta sesión hasta que el perro se meta en la barbilla durante 2 s; cada sesión debe durar aproximadamente 5 minutos.
        NOTA: Si un perro está luchando con este paso, el entrenador puede (a) frotar un capricho en la toalla para iniciar el comportamiento a través de un señuelo de olor a alimentoy/o (b) enseñar al perro un objetivo de nariz (nariz a palma), luego un blanco de barbilla (barbilla a palma), y luego indicar un blanco de barbilla sobre la toalla.
    3. Objetivo de menta a toallita con corta duración y adición de cue. Con el perro de pie, sentado o en un down, C/T para 1-2 s de contacto de la barbilla a la toalla. Diga "descanso" mientras el perro está tocando o a punto de tocar la toalla. Después de muchas repeticiones de 1-2 s peleas, C/ T después de 3, luego 4, luego 5, luego 7 s.
      1. Repita esta sesión hasta que el perro se chin objetivo para 7 s; cada sesión debe durar aproximadamente 5 minutos.
        NOTA: Variar las longitudes de pelea de cada mentón de cada mentón de modo que la siguiente repetición no siempre sea más larga que la repetición anterior (es decir, 1", 1", 1", 3", 1", 5", 2", 6", 4", 1", 2", 7", en lugar de, 1", 1", 1", 2", 2", 2", 3", 4", 5", 6" , 7").
    4. Descanso de la barbilla en la toalla en un down y adición de distracción. Con el perro en un down, cue "descanso" y C / T para 1-5 s de contacto de barbilla a toalla. Agregue gradualmente distracciones visuales y acústicas en la forma de que el entrenador mueva las manos y los pies (por ejemplo, golpee los dedos, mueva los dedos, regodee el pie, etc.). Construir la duración del contacto de barbilla a toallita a 11 s. Los incrementos pueden ser de 1"-5", 6"-7", 8", 9-10", 11"+.
      1. Repita esta sesión hasta que el perro se meta durante 11 s; cada sesión debe durar aproximadamente 5 minutos.
    5. Descanso de mentón sobre toalla con distancia. Con el perro en un down al lado de una toalla doblada o una pila de toallas dobladas, cue "descanso" y C / T para 1-3 s de contacto de barbilla a toalla. Cue el comportamiento de progresivamente más lejos (es decir, sentado en el suelo, arrodillado, de pie). Construir la duración del contacto de barbilla a toallita a 16 s. Los incrementos pueden ser de 1"-3", 4"-8", 9"-11", 12"-14", y luego 16"+.
      1. Repita esta sesión hasta que el perro se fija mente durante al menos 16 s; cada sesión debe durar entre 5 y 10 min.
    6. Reposamentón sobre la toalla con mayor duración y distancia. Con el perro en un down al lado de una toalla doblada o pila de toallas dobladas, cue "descanso" y C / T para 1-11 s de contacto con la barbilla. Construir la duración del contacto de barbilla a toallita a 26 s. Los incrementos pueden ser 1"-11", 12"-16", 17"-19", 21"-23", 26"+.
      1. Repita esta sesión hasta que el perro se fija mente durante al menos 26 s; cada sesión debe durar entre 5 y 10 min.
    7. Introducir el descanso de la barbilla de espuma. C/T para cualquier investigación (es decir, olfateo, proximidad, orientación hacia) del aparato de reposo de mentón de espuma. Después de varias investigaciones reforzadas del aparato, cue "descanso" y C/T para 1-10 s de contacto con la barbilla. Duración de construcción a 40 s. Los incrementos pueden ser reposo de mentón para 1"-10", 11"-21", 23"-31", 40"+.
      1. Repita esta sesión hasta que el perro se fija mente durante al menos 40 s; cada sesión debe durar entre 5 y 15 min.
        NOTA: Construir el aparato de descanso de la barbilla de espuma enrollada para adaptarse al hocico de cada perro individual; para un perro del tamaño de Labrador, haga un reposa barbilla de espuma de 6" de ancho con una muesca de 4" de ancho por 2.5" de profundidad cortada fuera del medio. Este material es seguro para llevar en el entorno de RMN.
    8. Descanso de mentón en reposo de espuma barbilla con creciente distracción y duración. Con el perro en un down al lado del descanso de la barbilla de espuma, cue "descanso" y C / T para 1 "-23" de contacto de la barbilla. Agregue gradualmente distracciones visuales y acústicas. Construir la duración a 73 s, con y sin distracciones. Los incrementos pueden ser de 1"-23", 26"-31", 34"-45", 50"-60" y 73"+.
      1. Repita esta sesión hasta que el perro se fija mente durante al menos 73 s; cada sesión debe durar entre 5 y 15 min.
  2. Fase 2 - Resonancia magnética simulada.
    NOTA: Para ensamblar la resonancia magnética simulada estacionaria, compile un túnel (diámetro de RMN proxy, tubo de forma de hormigón de cartón de 70 cm de diámetro cortado a una longitud de seis pies y elevado en una mesa plegable de tres pies de altura), una plataforma de madera contrachapada, una bobina receptora de radiofrecuencia simulada de acrílico (RF) cortada a una longitud de seis pies y elevada sobre una mesa plegable de tres pies de altura), una plataforma de madera contrachapada, una bobina receptora de radiofrecuencia simulada de acrílico (RF) , el aparato de reposo de la barbilla de espuma y un sistema de altavoces (véaseTabla de materiales). Estabilice el agujero simulado sobre la mesa con dos aparatos ortopédicos de madera contrachapada. Almohadillas de amortiguación de fijación fijadas al interior de la bobina de RF simulada para proporcionar acolchado contra las orejas de los perros y la estabilización craneal adicional / retroalimentación de colocación.
    1. Introducir el agujero y la elevación con una duración reducida. Lleve a cabo toda la primera sesión con el agujero simulado en el suelo. Cue el perro para entrar en el túnel y acostarse en la plataforma, C / T. Cue el perro para "descansar" y C / T para cualquier duración de la barbilla apuntando al descanso de la barbilla de espuma dentro del agujero en el suelo.
      1. Llevar a cabo sesiones posteriores con el taladro perforado elevado 3'. Invite al perro a saltar o levantar al perro en el agujero elevado, C/T.
      2. Cue el perro para que se acueste, C/T.
      3. Cue el perro para "descansar" y C / T para 1-12 s de contacto de la barbilla al descanso de la barbilla de espuma en el agujero elevado.
      4. Repita esta sesión hasta que el perro se fija mente durante al menos 16 s; cada sesión debe durar entre 5 y 15.
    2. Descanso elevado de la barbilla con mayor duración. Invite al perro a saltar o levantar al perro en el agujero simulado. Cue el perro para que se acueste, C/T.
      1. Cue el perro para "descansar" y C / T para 1-12 s de barbilla apuntando al descanso de la barbilla de espuma en el agujero elevado.
      2. Duración de la construcción a 60 ss. Los incrementos pueden ser 1"-12", 16"-23", 26"-45", 60"+.
      3. Repita esta sesión hasta que el perro se fija mente durante al menos 60 s; cada sesión debe durar entre 5 y 15 min.
    3. Introducir bobina de radiofrecuencia simulada (RF) sin elevación y duración reducida. Mientras está sentado en el suelo junto a la bobina de RF simulada y el descanso de la barbilla de espuma, C / T el perro para cualquier investigación (es decir, olfateo, proximidad, orientación hacia) del aparato.
      1. Cue el perro para "descansar" y utilizar un toque de nariz o señuelo de alimentos para guiar la cabeza del perro en y a través de la bobina de RF simulada en el descanso de la barbilla de espuma y C / T para 1-5 s de contacto con la barbilla.
      2. Duración de construcción a 30 s. Los incrementos pueden ser reposo de mentón para 1"-5", 6"-12", 16"-26", 30"+.
      3. Repita esta sesión hasta que el perro apunte a través de la bobina de RF simulada durante 30 s; cada sesión debe durar entre 5 y 15 min.
    4. Descanso de barbilla elevado en bobina RF simulada. Con la bobina de RF simulada y el descanso de la barbilla de espuma dentro del agujero simulado, invite al perro a saltar o levantar al perro en el agujero.
      1. Cue el perro para acostarse y "descansar", y C / T para 1-5 s de contacto con la barbilla.
      2. La duración de la construcción a 50 s. Los incrementos pueden ser de 1"-5", 6"-12", 16"-26", 28"-37", 50"+.
      3. Repita esta sesión hasta que el perro va a la barbilla de la barbilla de descanso a través de la bobina de RF simulada en el agujero elevado para 50 s; cada sesión debe durar entre 5 y 15 min.
    5. Descanso de barbilla elevado en bobina RF simulada con creciente distracción y duración. Con la bobina de RF simulada y el descanso de la barbilla de espuma dentro del agujero simulado, invite al perro a saltar o levantar al perro en el agujero.
      1. Cue el perro para acostarse y "descansar", y C / T para 1-12 s de contacto con la barbilla.
      2. Agregue gradualmente distracciones visuales y acústicas. Construir la duración a 100 s (1'40") con y sin distracciones.
      3. Los incrementos pueden ser 1"-12", 16"-37", 41"-60", 66"-88" (1'6"-1'28"), 100"+ (1'40"+).
      4. Repita esta sesión hasta que el perro se chin objetivo para 100 s; cada sesión debe durar entre 5 y 15 min.
    6. Introducir acolchado de oído, duración inicialmente reducida. Levante o invite al perro a saltar en el agujero, indicar "abajo", equiparlo con acolchado de la oreja, y C / T para cualquier duración de tolerar el acolchado de la oreja sin movimiento excesivo.
      1. Cue "descanso", y C/T para 1-5 s de contacto con la barbilla. Duración de la construcción a 60 s. Los incrementos pueden ser de 1"-5", 6"-26", 28" 45", 60"+.
      2. Repita esta sesión hasta que el perro se chin objetivo en el agujero simulado con acolchado de oído para 60 s; cada sesión debe durar entre 5 y 15 min.
    7. Descanso elevado de la barbilla en bobina RF simulada con acolchado de oído y aumento de la duración y la distracción. Levante o invite al perro a saltar en el agujero, cue "abajo" y "descanso", equiparlo con acolchado de la oreja, y C / T para 1-12 s de contacto con la barbilla.
      1. Agregue gradualmente distracciones visuales y acústicas. Duración de la construcción a 107 s. Los incrementos pueden ser 1"-12", 16"-37", 41"-60", 66"-88", 107"+.
      2. Repita esta sesión hasta que el perro se chin objetivo en el agujero simulado con acolchado de la oreja para 107 s; cada sesión debe durar entre 5 y 15 min.
    8. Introducir ruido del escáner. Levante o invite al perro a saltar en el agujero, cue "abajo" y "descanso", y equiparlo con acolchado de la oreja.
      1. Reproduzca el audio de escaneo a un volumen apenas audible entre 0-40 dB y C/T para 1-12 s de contacto con la barbilla.
      2. Duración de la construcción a 107 s. Los incrementos pueden ser 1"-12", 16"-37", 41"-60", 66"-88", 107"+.
      3. Repita esta sesión hasta que el perro se chin objetivo en el agujero simulado con acolchado de oído y hasta 40 dB escanear audio para 107 s; cada sesión debe durar entre 15 y 30 min.
    9. Duración de la construcción a 2 min 30 s con una distancia creciente. Levante o invite al perro a saltar en el agujero, cue "abajo" y "descanso", y equiparlo con acolchado de la oreja.
      1. Reproduzca audio de escaneo entre 41 y 70 dB y C/T para 1-37 s de contacto con la barbilla. Poco a poco añadir distancia, moviéndose alrededor del agujero simulado, fuera de la vista y luego de nuevo a la vista del perro.
      2. La duración de la construcción a 142 s. Los incrementos pueden ser 1"-37", 41"-88", 97"-107", 117"-129", 142"+.
      3. Repita esta sesión hasta que el perro se chin objetivo en el agujero simulado con acolchado de oído y 41-70 dB escanear audio para 142 s, con y sin distracción y distancia; cada sesión debe durar entre 15 y 30 min.
    10. Duración de la construcción a 4 min. Levante o invite al perro a saltar en el agujero, cue "abajo" y "descanso", y equiparlo con acolchado de la oreja.
      1. Reproduzca audio de escaneo entre 60 y 90 dB y C/T para 1-107 s de contacto con la barbilla.
      2. La duración de la construcción a 240 s. Los incrementos pueden ser 1"-107", 117"-142", 156"-189", 208"-229", 240"+.
      3. Repita esta sesión hasta que el perro se chin objetivo en el agujero simulado con acolchado de oído y 60-90 dB escanear audio para 240 s, con y sin distracción y distancia; cada sesión debe durar entre 15 y 30 min.
    11. Duración de la construcción a 5 min. Levante o invite al perro a saltar en el agujero, cue "abajo" y "descanso", y equiparlo con acolchado de la oreja.
      1. Reproduzca audio de escaneo entre 80 y 110 dB y C/T durante 1-120 s de contacto con la barbilla.
      2. La duración de la construcción a 300 s. Los incrementos pueden ser 1"-120", 129"-189", 208"-229", 252"-277", 300"+.
      3. Repita esta sesión hasta que el perro se chin objetivo en el agujero simulado con acolchado de la oreja y 80-110 dB escanear audio para 300 s, con y sin distracción y distancia; cada sesión debe durar entre 15 y 30 min.

3. Transferencia

NOTA: 1) Al alcanzar el criterio final del comportamiento de colocación en el lugar de entrenamiento de RMN simulado (5 minutos de bajada y descanso de la barbilla en el agujero simulado y bobina de RF simulada mientras usa acolchado de oído, con el ruido del escáner jugando a 80-110 dB), el perro se somete a cinco lugares distintos sesiones de transferencia (generalización). Durante estas sesiones de traslado, las estaciones de perros a los criterios anteriores en varios lugares interiores y exteriores que son lo más únicos posible, con diferentes vistas, sonidos y grados de distracción social en todos los escenarios (por ejemplo, campo de césped aislado, pasillo del edificio académico, vestíbulo del edificio académico ocupado, parada de autobús abarrotada, planta de tratamiento de agua fuerte)8.

  1. Para ensamblar la resonancia magnética simulada portátil utilizada para la transferencia, compile un túnel (túnel de agilidad de regulación, estabilizado con bolsas de arena), una plataforma de madera contrachapada, una bobina receptora de RF simulada de acrílico, el aparato de reposo de mentón de espuma y un sistema de altavoces portátiles (ver Tabla de Materiales). Almohadillas de amortiguación de fijación fijadas al interior de la bobina de RF simulada para proporcionar acolchado contra las orejas de los perros y la estabilización craneal adicional / retroalimentación de colocación.
  2. Párese o siéntase junto al taladro simulado (portátil) con la bobina de RF simulada y el descanso de la barbilla en el interior. Haga gestos con el perro para entrar en el agujero, cue "abajo" y "descanso", y equiparlo con acolchado de la oreja.
  3. Reproduce audio de escaneo a 80-110 dB y C/T durante 1-30 s de colocación en la nueva ubicación.
  4. A continuación, sonda para la duración del criterio (reforzar a 5 min o cuando el perro se rompe).
  5. Realizar episodios repetidos de repeticiones de descanso de mentón de 1-5 minutos durante 30-60 min.
  6. Realice una sesión de 30-60 minutos en cada ubicación. Una vez que el perro ha generalizado el comportamiento de colocación a criterio en cinco lugares de transferencia distintos, el perro está listo para la recolección de datos en el entorno de RMN real.

4. RMN

  1. Una sesión de recopilación de datos de RMN toma entre 30 y 60 minutos Comenzar la sesión de recopilación de datos con un localizador, seguido de la adquisición de imágenes anatómicas de alta resolución para servir como referencia de prescripción utilizando el gradiente rápido preparado para magnetización 3D (MPRAGE). Después de la exploración anatómica, realice las exploraciones de imágenes de resonancia magnética funcional (por ejemplo, presentación de estímulo y estado de reposo). Este protocolo de RMN representa ejemplos de trabajos anteriores y sólo es sugerente (véanse Jia et al.4 y Thompkins et al.10 para saber cómo realizar el protocolo).
    1. Dar a los perros aproximadamente 1 minuto de descanso con su recompensa fuera del escáner entre escaneos.

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Representative Results

El número medio de repeticiones de cada nivel de sesión se enumera en el Cuadro 1. El protocolo completo de entrenamiento y pruebas requería 14 h (M a 13,55 h, rango de 12-16 h) y consistía en 90 sesiones (rango 87-93 sesiones). El entrenamiento en ambiente abierto duró 4,38 h (rango 3-5 h), el entrenamiento simulado de RMN duró 5,4 h (rango 4.2-6.5 h), y la transferencia fue de 2,5 h dividida en cinco sesiones de 30 minutos. Las sesiones de mantenimiento en el nivel 19 se llevaron a cabo durante la transferencia y se reflejan en el tiempo de entrenamiento completo anterior.

Nivel de sesión Criterios Duración Repeticiones de sesión (M, SE)
Entorno abierto 1. Cargue el clicker Construir una asociación entre el 'tic-toc' del clicker y la recompensa principal del perro (por ejemplo, la comida) mientras capturala atención. 3 min 1, 0
2. Capturar el blanco de la barbilla a la toalla Construir contacto de barbilla a toalla a más de 2 segundos. * 5 min 3.75, .75
3. Objetivo de menta a toallita con corta duración y adición y una señal Contacto de la barbilla durante más de 7 segundos. * 5 min 8.25, 2.8
4. El mentón descansa sobre la toalla en un down y la adición de distracción Contacto de la barbilla durante más de 11 segundos, con y sin distracciones. 5-10 min 2.75, .25
5. Reposamentón sobre la toalla con distancia Contacto de la barbilla durante más de 16 segundos, curado de progresivamente más lejos (es decir, sentado en el suelo, arrodillado, de pie). 5-10 min 3.5, .87
6. Reposamenta sobre la toalla con mayor duración y distancia Contacto de la barbilla durante más de 26 segundos. 5-10 min 5.5, 1.5
7. Introducir el reposapiés de espuma, duración inicialmente reducida Contacto de la barbilla para el reposapiés de espuma durante más de 40 segundos. 5-15 min 4.75, .75
8. Reposamentón en el descanso de la barbilla de espuma con mayor duración y distracción Contacto de la barbilla durante más de 73 segundos. 5-15 min 6, 1.2
Resonancia magnética simulada 9. Introducir el agujero y la elevación con una duración reducida Contacto de la barbilla en el orificio en la mesa durante más de 16 segundos. ** 5-15 min 2.5, .5
10. Descanso elevado de la barbilla con duración creciente Contacto de la barbilla en el agujero en la mesa durante más de 60 segundos. 5-15 min 3, 0
11. Introducir bobina de radiofrecuencia simulada (RF) sin elevación y duración reducida Contacto de la barbilla en la bobina RF en tierra durante más de 30 segundos. 5-15 min 2.75, .25
12. Descanso de barbilla elevado en bobina RF simulada Contacto de la barbilla para espuma de la barbilla de descanso a través de la bobina de RF simulada en el agujero elevado durante más de 50 segundos. 5-15 min 2, 0
13. Descanso de barbilla elevado en bobina RF simulada con creciente distracción y duración Contacto de mentón durante más de 100 segundos, con y sin distracciones. 5-15 min 2.5, .29
14. Introducir acolchado de oído, duración inicialmente reducida Contacto de mentón en taladro simulado y bobina DE RF (RMde simulada) con acolchado de oído durante más de 60 segundos. 5-15 min 3, .41
15. Reposabarbilla elevado en bobina RF simulada con acolchado de oído y aumento de la duración y la distracción Contacto de la barbilla durante 107 segundos, con y sin distracciones. 5-15 min 2.5, .29
16. Introducir el ruido del escáner Contacto de mentón en resonancia magnética simulada con acolchado de oído y hasta 40 dB escanear audio durante más de 107 segundos. 10-30 min 2.5, .5
17. Duración de la construcción a 2 minutos y 30 segundos con el aumento de la distancia Contacto de mentón en resonancia magnética simulada con acolchado de oído y audio de escaneo de 41-70 dB durante más de 142 segundos, con y sin distracciones y distancia. 10-30 min 2.5, .5
18. Duración de la construcción a 4 minutos Contacto de mentón en resonancia magnética simulada con acolchado de oído y audio de escaneo de 60-90 dB durante más de 240 segundos, con y sin distracciones y distancia. 10-30 min 2.75, .75
19. Duración de la construcción a 5 minutos Contacto de mentón en resonancia magnética simulada con acolchado de oído y 80-110 dB escanear audio durante más de 300 segundos, con y sin distracciones y distancia. 10-30 min 10, 1.8
Transferencia 20. Cinco sesiones distintas de transferencia de ubicación (generalización) Durante estas sesiones de traslado, las estaciones de perros cumplen con los criterios anteriores en varios lugares interiores y exteriores que son lo más únicos posible, con diferentes vistas, sonidos y grados de distracción social en todos los entornos. 30 min 5, 0
todo Comportamiento(s) final(es) El perro realiza un descanso de barbilla con la cabeza y el cuerpo encerrados a una elevación de 3', con acolchado de oído y escanear audio a 90 + dB, durante al menos cinco minutos. 12-16 h (M-13,55, SE-0,94) 87-93 sesiones (M-90, SE-1,5)

Tabla 1: Niveles de sesión. *Véase la nota en manuscrito. **Llevar a cabo la primera sesión con el agujero simulado en el suelo.

Entrenamiento y pruebas de conforse
La Figura 3 muestra la duración máxima de cuatro perros entrenados en el protocolo para las últimas tres sesiones al final del entrenamiento y las diferentes ubicaciones de entrenamiento. El rendimiento fue estable al final del entrenamiento de colocación, F(2, 6) < 1, y más de 5 min(M a 311 segundos, SEM a 1,9). Todos los perros transferidos a los lugares de entrenamiento simulado con una duración máxima equivalente al entrenamiento, F(1,3) < 1. Tres de los perros se transfirieron al escáner de RMN y demostraron episodios repetidos de la duración máxima posible (206 s). El único perro que no se transfirió al escáner de RMN tenía una cabeza más grande que los otros perros y no podía caber cómodamente dentro de la bobina. Esta incomodidad probablemente llevó al perro a no participar voluntariamente en los escaneos.

Figure 3
Figura 3: Duración máxima de cuatro perros entrenados en el protocolo para las últimas tres sesiones al final del entrenamiento y las diferentes ubicaciones de entrenamiento. Todos los perros transferidos a los lugares de entrenamiento simulado y tres de los perros transferidos al escáner de RMN demostrando la máxima duración posible (206 s). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Escaneos representativos impulsados por el estímulo de la RMN
En estos escaneos, se presentaron estímulos visuales u olores al perro mientras el perro permanece inmóvil. Los estímulos visuales se proyectaron en una pantalla situada en el orificio del escáner. Cada escaneo duró 140 s y contenía 12 imágenes diferentes (por ejemplo, caras humanas y de perros). Se presentó un estímulo para 5 s seguido de un intervalo interestímulo variable de 3-11 s (ver Figura 4 para la representación visual y Thompkins et al. 2018 para más detalles)10.

Figure 4
Figura 4: Estímulos visuales. El panel superior muestra un ejemplo de cara de perro. El panel inferior muestra un ejemplo de corrida de caras humanas. Los estímulos faciales se mostraron durante 5 s, con intervalos inter-estímulos de 3-11 s. Se mostraron doce estímulos faciales por corrida. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Comprobación de atención
Para determinar si los perros estaban atendiendo los estímulos visuales, los tasadores independientes vieron videos de los ojos de los perros dentro del agujero del escáner de RESONANCIA magnética sincronizados con la presentación del estímulo. Sobre la base de si los ojos de los perros estaban abiertos y sus pupilas visibles, los evaluadores asignaron una puntuación apropiada para cada estímulo(Figura 5). los datos de fMRI sólo se utilizaron cuando había un acuerdo perfecto entre tarifas.

Figure 5
Figura 5: Comprobación de atención. Para asegurar que cada perro mirara cada estímulo presentado durante el escaneo, el video sincronizado con estímulos del ojo del perro dentro del escáner fue analizado por dos tasadores post hoc; para cada ensayo, si el ojo del perro estaba visiblemente abierto, el clasificador asignó una puntuación de "sí" y si el ojo del perro estaba cerrado, el clasificador asignó una puntuación de "no", los datos de fMRI se utilizaron sólo cuando había un acuerdo perfecto entre clasificadores. Esta figura ha sido modificada de Thompkins et al.10Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Procesamiento facial de perros y humanos
La Figura 6 muestra que las áreas cerebrales adyacentes pero diferentes de la corteza temporal en el cerebro del perro están activas para procesar rostros humanos y de perro. Las regiones verdes representan áreas del cerebro más activas para rostros humanos contrastados con caras de perro(p < 0.05, FDR (falsa tasa de descubrimiento corregida)). Las regiones rojas representan áreas del cerebro más activas para las caras de perro contrastadas con las carashumanas (p < 0.05, FDR).

Figure 6
Figura 6: Resultados de contrastes de rostro humano y canino. Las regiones en verde representan áreas que son significativamente más activas durante el procesamiento de caras humanas en comparación con las caras de los perros (es decir, el área de la cara humana, HFA). Las regiones en rojo representan áreas que son significativamente más activas durante el procesamiento de caras de perro en comparación con las caras humanas (es decir, el área de la cara del perro, DFA). Esta figura ha sido modificada de Thompkins et al.10Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Estímulos de olor
Los estímulos de olor se administraron a través de un olfatometro(Figura 7); altas concentraciones (0,16 mM) y bajas (0,016 mM) de aroma itinerato olordena se utilizaron para sondear la modulación paramétrica de áreas olfativas por concentración de olores. Cada exploración duró 200 s y contenía 5 bloques de estimulación odorante de 10 s, cada uno seguido de un intervalo de interestímulo de 30 s (ver Figura 8 para la representación visual y Jia et al. 2014 para más detalles)4.

Figure 7
Figura 7: Sistema de imágenes olfativa. Componentes del sistema de imágenes olfativas para perros fuera de la sala de resonancia magnética que muestra aplicador de olor, tanque de aire, palmtop de grabación de parámetros de movimiento, monitor de vídeo, computadora portátil con software VT-8 y el puerto de entrada a la sala de resonancia magnética. Esta figura ha sido modificada de Jia et al.4Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 8
Figura 8: Entrega de olores. La entrega de olores fue controlada por el software VT-8 Warner Timer en un diseño de bloque fMRI. La primera fila muestra la secuencia de entrega de olores con flechas verdes que indican el inicio del estímulo y las flechas rojas que indican el desplazamiento del estímulo. La segunda fila muestra el espacio libre del olor, con flechas verdes que indican el inicio de la holgura del olor y las flechas rojas que indican el desplazamiento del espacio libre del olor. La tercera fila muestra el diseño del bloque fMRI, que coincide con la primera fila, con las condiciones "0" y "1" que denota el olor "desactivado" y "encendido", respectivamente. Esta figura ha sido modificada de Jia et al.4Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Los investigadores entregaron altas concentraciones (0,16 mM) y bajas (0,016mM) de una solución de butitrato etílico a seis caninos de detección entrenados (Labradors) mientras estaban despiertos y anestesiados. Los aumentos paramétricos en la magnitud de la activación a bajas y altas concentraciones de olor en regiones olfativas (bulbo olfativo, lóbulos piriformes bilaterales, cerebelo) estaban de acuerdo con la Ley de Weber (tres veces se percibió un aumento por diez veces concentración). Además, mientras que el bulbo olfativo, periamygdala, corteza olfativa anterior, corteza entorhinal y lóbulos piriformes estaban activos tanto en perros despiertos como anestesiados, regiones que implicaban un procesamiento cognitivo de mayor orden (superior, medial y orbital porciones de corteza frontal) se activaron principalmente en perros despiertos(Figura 9).

Figure 9
Figura 9: Mapas de activación de grupo para perros anestesiados. En cada subfigura se muestran tres vistas ortogonales. El mapa de colores se utiliza para la intensidad de la activación y las áreas importantes se indican mediante flechas con etiquetas (FDR general a 0,05, umbral de clúster a 15 vóxeles con AlphaSim, contraste t). A: Anterior, P: posterior, S: superior, I: inferior, L: izquierda, R: derecha. La subfigura (A) corresponde a olor a baja concentración (0,016 mM), la subfigura (B) corresponde al odorante de alta concentración (0,16 mM), la subfigura (C) corresponde al procesamiento olfativo del perro anestesiado y la subfigura (D ) corresponde al procesamiento olfativo del perro despierto. Esta figura ha sido modificada de Jia et al.4Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Discussion

El protocolo descrito anteriormente separa el entrenamiento del comportamiento de estacionamiento (descanso de la barbilla) de la desensibilización al entorno de RMN. Además, utiliza un procedimiento de generalización de colocación en varios lugares diferentes, para ayudar en la transferencia del comportamiento de colocación al entorno de exploración por RMN real; lo hace sin necesidad de un amplio tiempo de entrenamiento en el entorno de exploración por RMN, lo que puede ser costoso. En general, la capacitación y las pruebas se completaron en 14 horas y resultaron en la transferencia inmediata a lugares nuevos. Aunque es difícil comparar métodos entre laboratorios de una manera significativa en este momento, presentamos un protocolo de entrenamiento fMRI canino que se puede completar de una manera rentable, con perros de alta energía.

En cuanto a la generalización de este protocolo de entrenamiento a otros entrenadores, mientras que utilizamos perros de detección de raza de propósito, este protocolo debe auguizar bien para otras poblaciones de perros. Los perros de detección son típicamente reutilizados American Field Trial, Hunt Test, y Upland Game perros con intrínsecamente alta energía y "alta unidad"11. El término "conducir", refiriéndose a la motivación intrínseca del perro para trabajar, es difícil de poner en práctica y medir, y está muy extendido en su uso para caracterizar a los perros más adecuados para el trabajo de detección; la industria favorece y selecciona perros audaces, excitables y de alta energía, con niveles basales más altos de excitación (es decir, emoción, ansiedad) que otros tipos de perros de trabajo y mascotas12. Si estos perros pueden ser entrenados a la estación, otras poblaciones también deben tener éxito. Además, los perros pudieron estacionar en una variedad de lugares, incluyendo el escáner de rmis real. En cuanto a los perros de compañía, si el protocolo de entrenamiento puede tener éxito o no es una cuestión empírica. En particular, con la instrucción adecuada, todos los pasos de entrenamiento se pueden implementar en el entorno doméstico con el taladro portátil.

El entrenamiento clicker, la aproximación sucesiva y el acondicionamiento de contadores clásicos son métodos utilizados para acondicionar el comportamiento en una amplia gama de especies, desde ratones de laboratorio hasta animales salvajes en cautiverio8. Los métodos son indulgentes con respecto a pequeños errores cometidos a lo largo del proceso de entrenamiento (por ejemplo, marcar y reforzar el comportamiento incorrecto, falta de interés en la recompensa)13. Las mismas dimensiones que hacen que los métodos sean más indulgentes para los maestros novatos también los hacen más universales para los estudiantes de animales; aumentando la tasa de éxito de más perros en la piscina temática y más tipos de perros (por ejemplo, perros especiales de detección de población), uno puede comenzar a combatir un sesgo de selección inherente debido al sujeto y potencialmente reducir el desgaste de los datos. Este sesgo afecta a las muestras experimentales y se deriva de la incapacidad del método para adaptarse a la variabilidad individual en el temperamento y la tractabilidad para una tarea orientada al aparato que requiere altos niveles de paciencia y control de impulsos, como se requiere para para la rmn. En la reducción del desgaste, este método proporciona soporte para dos de las tres R (reemplazo, reducción y refinamiento) para las mejores prácticas de diseño experimental con sujetos animales14. Se necesitan menos sujetos cuando se espera que menos de la agrupación de sujetos adquiridos se acobarde fuera del entrenamiento, y se necesitan menos sesiones de exploración con menos de los datos que tienen que ser censurados debido a la alta amplitud o artefactos de movimiento frecuentes, un potencialmente notable reducción. El entrenamiento minimiza el dolor y la angustia del aprendiz de animales en la adquisición de esta tarea, un refinamientopotencialmente notable.

Los materiales de capacitación se adquieren fácil y económicamente. Los elementos clásicos de contraacondicionamiento y generalización de este método reducen el estrés y la novedad del entorno del escáner, sin necesidad de varias horas de entrenamiento costosas en un entorno de escáner alquilado. Sin entrenamiento en el entorno de RMN, el instructor es incapaz de replicar el campo magnético estático dentro del orificio del escáner o las emisiones de audio inusualmente altas/bajas frecuencias de las secuencias de escaneo; esta limitación se aborda potencialmente porque teóricamente, estas dimensiones se agrupan en un componente de "variabilidad" de realizar el comportamiento en diversos entornos durante el entrenamiento.

Otra limitación es que este protocolo no está optimizado para la velocidad. El comportamiento de estacionamiento se puede acondicionar en trece horas de entrenamiento, lo que durante seis meses equivale a aproximadamente 80 sesiones de entrenamiento de cinco a quince minutos. El enfoque metodológico es "lento y correcto", en lugar de "rápido y arreglarlo más tarde". Una mentalidad de "rápido y arreglarlo más tarde" conduce a la posible sensibilización del entorno de escaneo, y posterior desgaste de datos o sujetos enteros. En un estudio del procesamiento léxico en perros, los investigadores fueron capaces de recopilar datos a una tasa de éxito del 80% en el primer intento de un perro dado. Si un perro necesitaba un segundo intento, el éxito bajó al 16%, y sólo 4% si el perro necesitaba un tercer intento, lo que sugiere que esos perros se volvieron perjudicialmente sensitos al ambiente de escaneo con la exposición repetida15. El protocolo descrito anteriormente probablemente no funcionará en todos los perros, y las alternativas metodológicas incluyen el uso de un comportamiento de palo de nariz a diana en lugar de un comportamiento de reposo de barbilla, la implementación de sesiones de entrenamiento más largas, y el aumento de la frecuencia del entrenamiento Sesiones. Se podría preseleccionar para sujetos más adecuados (por ejemplo, tractabilidad, temperamento, tamaño de la cabeza), aunque el equilibrio con el sesgo de selección persiste, y además, los perros más difíciles de entrenar podrían ser patologías modelo de interés: ansiedad desordenada, agresión, perros de trabajo especiales de población (por ejemplo, aquellos seleccionados para alta conducción/energía). Para comparar mejor los métodos de aclimatación y entrenamiento para estacionar en la RMN, necesitaríamos más perros y más entrenadores. Una fortaleza del trabajo realizado en la Universidad de Auburn es el acceso del investigador a la población "Auburn Dog" a través de las Ciencias del Rendimiento Canino (CPS). Los perros de detección utilizados en estos estudios tienen genética similar e historias de crianza y entrenamiento casi idénticas.

Independientemente del método de entrenamiento, ciertas mejoras tecnológicas podrían mejorar la fidelidad de los datos de RMN canina, incluido un diseño mejorado de bobinas de radiofrecuencia para facilitar la toma de imágenes de la anatomía craneal canina, así como un hardware y secuencias mejorados para el escáner durante la adquisición de datos7. El fMRI despierto y sin restricciones ha proporcionado información cognitiva sobre la psique canina con respecto al aprendizaje multimodal, la función ejecutiva, el procesamiento de estímulos y el procesamiento de recompensas6,16,17,18 ,19,20,21,22,23,24,25,26,27 ,30,31. Los investigadores comparativos y traslacionales pueden examinar múltiples modalidades sensoriales con esta técnica de imagen. La técnica se puede utilizar para sondear el procesamiento de información en poblaciones de trabajo especiales (por ejemplo, procesamiento de señales en perros de servicio y procesamiento de olores paramétricos en perros de detección)4,28. Estas técnicas tienen utilidad traslacional cuando se trata de determinar el potencial operativo y la idoneidad de un rol de trabajo; como técnica convergente junto con los análisis genéticos y conductuales, la información obtenida de los paradigmas de estímulo-presentación de RM puede informar la selección de fenotipos de perro de trabajo adecuados para fines de reproducción.

Muchas estrategias de entrenamiento provienen de las prácticas de entrenamiento de mamíferos marinos y animales zoológicos, adaptadas de Skinner, para aproximar los procedimientos de cría a través del enriquecimiento basado en el refuerzo y la formación8. Los procedimientos veterinarios de rutina (toma de peso, recorte de uñas, extracción de sangre), o cualquier cosa incómoda o que provoque ansiedad, se pueden facilitar con refuerzo por aproximación sucesiva siguiendo un plan de entrenamiento dedicado, modelado después de la sugerida aquí para la fMRI canina. La RMN despierta y sin restricciones incluso se ha discutido que tiene utilidad clínica por derecho propio para perros epilépticos29.

En resumen, la fMRI canina se encuentra en sus etapas nacientes. Hemos presentado un programa de capacitación humana que se puede implementar con éxito de una manera rentable. El futuro es prometedor para el uso continuo de "mejor amigo del hombre" en la comprensión, relaciones cerebro-comportamiento como el campo de la neurociencia cognitiva continúa evolucionando.

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Disclosures

Los autores no tienen nada que revelar.

Acknowledgments

Estamos agradecidos a Las Ciencias del Rendimiento Canino y a los Departamentos de Psicología de la Universidad de Auburn e Ingeniería Eléctrica e Informática. Este trabajo fue apoyado por la Asociación de Entrenadores Profesionales de Perros.

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

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Strassberg, L. R., Waggoner, L. P., Deshpande, G., Katz, J. S. Training Dogs for Awake, Unrestrained Functional Magnetic Resonance Imaging. J. Vis. Exp. (152), e60192, doi:10.3791/60192 (2019).

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