目覚め、無制限の機能的磁気共鳴イメージングのための訓練犬
Summary
拘束されていない目覚め犬の磁気共鳴イメージング(MRI)は、物理的または化学的拘束によるイメージングに対するいくつかの利点を有する新しい方法です。このプロトコルは、高価なMRI環境でのトレーニングを最小限に抑え、イヌ機能MRIに利用可能な対象プールを最大化する費用対効果の高いトレーニング方法を導入します。
Abstract
機能的および構造的なデータを取得するために、高エネルギーの犬と共に、費用対効果の高い方法で行うことができる犬の機能的磁気共鳴イメージング(fMRI)トレーニングプロトコルを提示します。目を覚ます、拘束されていないfMRIのための犬を訓練するこの方法は、実際のMRIスキャン環境へのステーション動作の転送を容易にするために、いくつかの異なる場所に駐留する一般化手順を採用しています。MRIスキャン環境での広範なトレーニング時間を必要とせずに、コストがかかる可能性があります。また、この方法は、脱感作からMRI環境(すなわち、100+デシベルスキャンオーディオ)へのステーション(すなわち、顎の休息)の挙動のトレーニングを分割し、後者は、専用の聴覚暴露調節セッション中に達成される。完全なトレーニングとテストプロトコルは14時間を必要とし、新しい場所に即座に転送しました。また、視覚顔処理や嗅覚判パラダイムから取得したイヌfMRIデータの例も紹介する。
Introduction
無制限の目覚め犬に対して行われる磁気共鳴イメージング(MRI)は、犬の脳の機能と構造を調べる新しい方法を生み出す新しい方法です。拘束されていない目覚め犬からのMR画像取得の最初の公開アカウントは、2009年(構造)と2012年(機能的)1、2に掲載されました。無制限の目覚め犬の脳機能を研究するための機能的磁気共鳴イメージング(fMRI)のいくつかの利点があります。まず、データ収集は人間のデータ収集に似ているため、種3全体でより容易に一般化可能である。第二に、任意の望ましくない後遺症を排除し、麻酔の必要はありません。第三に、脳の活動は麻酔によって変化し、したがって認知機能は麻酔なしでより良い評価することができる4.第四に、流体/食物の剥奪と身体的拘束は、研究者が非鎮静動物(例えば、げっ歯類、鳥類、霊長類モデル)を調べることができますが、これらの動物は、彼らの非貧困と拘束されていない動物とは非常に異なる認知状態にすることができます。3.
現時点では、目を覚ます犬をスキャンしている世界中の5つの研究所があります(アトランタ、米国;オーバーン, アメリカ合衆国;ブダペスト, ハンガリー;ケレタロ, メキシコ;ウィーン、オーストリア)、およびMRIスキャン5、6、7を故意に受ける犬を訓練するための標準化された方法はありません。すべてのトレーニング方法は、質の高い脳スキャンに必要な長期間、犬を訓練するという共通の目標を共有しています。すべての方法は強化学習の原則を介して動作しますが、どのように正確に実装されるのかは異なり、この差異が結果に与える影響はまだ分かっていません。したがって、提案されたトレーニング方法が受け入れられ、広く使用されるようになれば、データ内の望ましくない分散の一定量を減らされる可能性があります。この記事では、MRI スキャナに配置するためのトレーニング方法に焦点を当てます。MRIスキャンは高価であり、我々が開発した提案された方法は、トレーニングのためのMRIスキャナに定期的にアクセスすることなく、世界中のトレーナーに費用対効果が高く、一般化可能であるという目的を持っています。
この方法は、トレーニングとテストという 2 つの主要なコンポーネントで構成されます。トレーニングは2つのフェーズで構成されています。フェーズ1は、オープンな環境であごターゲット(すなわち、ステーション)に犬を訓練し、フェーズ2は模擬MRIでステーションに犬を訓練しています。MRIへの脱感感性は、トレーニングフェーズ全体で、個別の専用の聴覚暴露セッション中に行われます。テストは5つの異なったテストの場所で携帯用模擬MRIの位置の位置から成っている。このテストフェーズの有用性は、ステーション動作を一般化し、実際のMRI環境への転送を容易にすることです。全体的なプロトコルを図 1に要約します。
図 1: プロトコル タイムライン。プロトコルのタイムラインは、トレーニングとテストの 2 つのコンポーネントに分かれています。トレーニングはさらに、オープン環境とモックMRIの2つのフェーズに分かれています。トレーニング中にも別々の聴覚暴露セッションが行われます。テストは5つの異なった移動場所(T1-T5)の携帯用模擬MRIの位置の位置から成っている。犬が5つの異なる転送場所の基準にステーション動作を一般化すると、犬は実際のMRI環境でデータ収集の準備が整います。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
フェーズに応じて、トレーニングとテストは、犬1匹につき週25~75分かかります:10分間の聴覚暴露セッションと2つ以上の5~30分のステーションセッション。このプロトコルは 25 週間で完了できます。転送テスト中、犬は5つの異なる場所でポータブルモックMRI(ボア、無線周波コイル、90+dBオーディオ、イヤーパディング)で5分間の動きのないダウン/ステイと顎の休息のいくつかの試合を実行します。転送セッションは週に1回、30~60分間、5週間連続で行われます。MRIテスト中、犬は実際のMRIスキャナで構造および機能的データ取得の60分間のセッション中に、最終的なステーション動作のいくつかの試合を実行します。
トレーニングとテストを通して、あごの休息は焦点の挙動です。あごの休息とは、犬がその表面に向けていくつかの合図(すなわち、顎を休ませる)に続いて、あごを物体の表面に触れることです。ターゲットに対するその合図は、物理的(例えば、ジェスチャー、ルアー)、口頭(例えば、話し言葉「休息」)、またはオブジェクト(例えば、顎の休息自体へのアクセス)であり得る。あごのターゲティング動作の流暢なパフォーマンスは、ヘッドモーションを制限するために重要です。このプロトコルでは、あごの休息の挙動は、ターゲット持続時間(最大5分)を増加させ、複数のコンテキスト(異なる休憩装置、複数の場所)で起こるように条件付け、維持、および一般化される。さらに、トレーナーのコンディションと行動のパフォーマンスが下がり、滞在が良好であり、リリースキュー「オーケー」、条件付き補強および行動イベントマーカー「クリック」、キープ・グイン・シグナル(KGS)「良好」に対する良好な刺激制御8.プロトコルの過程で、複数の刺激および装置は、特定の段階および特定の間隔で導入される。これらの材料は容易に、そして安価に調達される。詳細については、材料の表を参照してください。
Protocol
Representative Results
Discussion
上記のプロトコルは、ステーション(あごの休息)動作のトレーニングを脱感作からMRI環境に分離します。また、複数の異なる場所に駐留する一般化手順を利用して、実際のMRIスキャン環境へのステーション動作の転送を支援する。MRIスキャン環境での広範なトレーニング時間を必要とせずに、コストがかかる可能性があります。全体として、トレーニングとテストは14時間で完了し、新しい場…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
私たちは、イヌパフォーマンスサイエンスとオーバーン大学心理学と電気&コンピュータ工学の学科に感謝しています。この作品は、プロの犬トレーナー協会によってサポートされました。
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 |
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