Diese Arbeit wurde von der NINDS Zuschuss # NS054148 unterstützt.

Alle Verfahren, die Tiere wurden von der Michigan State University Institutional Animal Care und Verwenden Committee (IACUC) zugelassen. 1. Versuchsaufbau <ol><li> Verwenden Sie eine Box, die operante Konditionierung eines Fünf-Loch-nosepoke Wand auf der einen Seite und ein Lebensmittel-Liefertrog auf der gegenüberliegenden Seite besteht. <ol><li> Das Zentrum nosepoke Loch wird als &quot;Fixierung&quot; Loch und die vier anderen Bohrungen (zwei auf jeder Seite des Befestigungsloch) betrachtet werden als Motorzielbohrungen. Jedes Loch ist mit einem Drei-Farben-Leuchtdiode und einem Infrarotstrahl-Emitter-Detektor-System, wenn das Tier eintritt, und zieht aus dem Befestigungsloch detektiert ausgestattet. </li><li> Verwenden Sie einen programmierbaren Tongenerator auf einzelne Frequenztöne millisekundengenau erzeugen und an einen Lautsprecher in der operanten Kasten montiert. Steuern Sie den Klangerzeuger und nosepokes durch die Verhaltens-Tracking-System unter Verwendung der entsprechenden Software. Verwenden Sie ein Hardware-und Softwsind System, das Millisekunden Überwachung von Verhaltens-Veranstaltungen und Kontrolle von Stimmungen und Reaktionen bietet. Hinweis: Die Amplitude der beiden Ton-und Geräusch Cues sollte um 60 ± 3 dB SPL gehalten werden. </li></ol></li></ol> 2. Frühe Gewöhnung <ol><li> Beschränken des Subjekts der Nahrungsaufnahme nach und nach auf ~ 5 g pro 100 g Normalgewicht (zB im Laufe der 3 Tage) des Subjekts. Das Motiv sollte 85-90% ihrer ad libitum Gewicht zu halten. </li><li> Gewöhnen Sie das Motiv in der Handhabung durch den Experimentator und machen das Thema mit dem Gerät ab dem ersten Tag des Beginns der Nahrungsentzug Protokoll. Starten Umgang mit dem Tier und legen Sie sie in der operanten Konditionierung Feld und bietet Futterpellets in der Pellet-Trog, das Thema zu fördern, um den Käfig zu erkunden und sich mit der Belohnung Lieferort vertraut. </li></ol> 3. Thema Ausbildung <ol><li> Allgemeine Hinweise<ol><li> Die Aufgabe, die hier vorgeschlagen braucht präzise Koordination zwischen Wahrnehmung eines Gehör Cue, während der Verzögerungszeit und Bewegungsausführung Bewegungen minimiert. </li><li> Nach und trainieren das Thema Schritt-für-Schritt, um sie für die endgültige gewünschte Verhalten vorzubereiten. </li><li> Stellen Sie sicher, dass am Ende jeder Stufe, die Gegenstand behält&gt; 75% der Verhaltensleistung für mindestens drei aufeinanderfolgende Sitzungen vor der in die nächste Stufe. </li><li> Sobald die letzte Stufe erreicht ist, halten das Motiv auf dem Protokoll für eine Woche, um sicherzustellen, dass die Leistung an der wünschenswerten Niveau. </li></ol></li><li> Beginn: Machen Sie das Thema mit den nosepoke Löcher, Lebensmittel-Liefer Hafen und die Assoziation zwischen den blinkenden Löcher und Belohnung. <ol><li> Wählen Sie eines der vier Ziele auf einem zufälligen Zeitplan. </li><li> Spielen Sie das Go-Cue (ein weißer Gehör Lärm) und halten die LED in das Loch blinkt (0,3 sec Pulsdauer). </li><li> Stellen Sie die software, das Thema auf Besuche in das Loch zu belohnen. </li><li> Time-out der Versuch nach 30 Sekunden, wenn das Loch nicht besucht und eine neue Studie. </li><li> Keine Besuche in den falschen Löchern belohnen Sie nicht. </li></ol></li><li> Zielauswahl: Bestrafung des fehlerhaften Besuche in den nicht ausgewählten Löchern. <ol><li> Nach Besuchen in falsche Löcher, die Studie zu beenden, gefolgt von 5 Sekunden von black-out. Hinweis: Während eines Black-out Epoche wird das Befestigungsloch LED aus in den Käfig eingeschaltet. Dies bedeutet, dass das Thema nicht einen Versuch zu starten und muss bis zum Befestigungsloch LED blinkt warten. </li><li> Wählen Sie ein neues Loch und eine neue Studie. </li></ol></li><li> Nosepoke: Trainiere das Thema innerhalb der Befestigungsloch stecken, um einen Versuch zu starten. <ol><li> Blinkt eine gelbe LED im Inneren der Befestigungsloch. </li><li> Beim Besuch der Befestigungsloch sofort spielen die Go-Cue und eine neue Studie. </li><li> Bestrafen falsche Besuche um 5 Sek., Von black-out. </li></ol></li><li> Delay: Bringen Sie das Motiv in ihre Nase in das Befestigungsloch für einen festgelegten Zeitraum (Verzögerungszeit), die nach und nach erhöht wird als Ausbildung fortschreitet halten. <ol><li> Warten Sie, bis das Thema, um das Befestigungsloch besuchen. </li><li> Beenden Sie den Prozess, wenn das Thema zieht sich innerhalb von 500 msec. Ansonsten spielen die Go Stichwort. </li><li> Bestrafen vorzeitige Rückzüge von einem Black-out Periode für 7 sek. </li><li> Belohnen Sie die richtigen Besucher durch die Bereitstellung einer Nahrungstablette. </li></ol></li><li> Zwei Cues (mit Licht): Steigerung und zufälliger Verzögerung Periodenlänge und die Einführung der Gehör Anweisung Stichwort. <ol><li> Erhöhen Sie die Länge der Wartezeit auf einen Durchschnitt von 1,5 sek. </li><li> Wählen Sie eine zufällige Verzögerung Periodenlänge bei jedem Versuch, basierend auf einer einheitlichen Dichte zwischen 1,3 bis 1,8 Sekunden. </li><li> Führen Sie die Anweisung Cue als eine einzige Frequenz Gehör Ton in Triolen gepulst, mit einer Pulsdauer von 150 ms undZwischenpulsintervall von 100 ms. <ol><li> Spielen Sie die Anweisung Cue unmittelbar nach dem Thema in den Befestigungsloch. </li><li> Weisen zwei Befehls Hinweise, um jedes der Ziele. </li><li> Verwenden Sie nur ein Stichwort für jede Ziel in dieser Phase verbunden. </li></ol></li><li> Lassen Sie das Thema mit beiden auditive und visuelle Hinweise, um das Zielloch zu wählen. </li></ol></li><li> Zwei Cues (ohne Licht): Trainieren Sie den Gegenstand nur akustische Signale. <ol><li> Schalten Sie die blinkenden LEDs in den Ziel Löcher, so dass das Thema würde nur auditive Anweisung Cues. </li></ol></li><li> Vier Queues: Führen Sie die beiden anderen Hinweise auf die Sequenz von zufällig präsentiert Anweisung Cues und wiederholen Abschnitte 3.5.3-3.6.1. </li></ol> 4. Behavioral Data Analysis <ol><li> Erfolgsrate: Definieren Erfolgsrate als der Prozentsatz der richtigen Besucher auf die Ziele, geteilt durch die Gesamtzahl der Versuche. <ol><li&gt; Messen Sie die Erfolgsrate in jeder Phase der Ausbildung. </li></ol></li><li> Fehlertypen: <ol><li> Vorzeitiger Rückzug: messen den Anteil der Studien Zeitüberschreitung aufgrund der vorzeitigen Rückzüge aus dem Befestigungsloch. </li><li> Comission-Fehler: Berechnen Sie den Prozentsatz der fehlgeschlagenen Versuche, wenn das Thema besucht eine uninstructed Ziel </li><li> Auslassen Fehler: Der prozentuale Anteil von Fehlern, wenn das Thema nicht nach Probe Einleitung besuchen Sie eines der Ziele. </li></ol></li><li> Messgrößen: <ol><li> Reaktionszeit (RT): Für jeden Versuch, messen Sie die Verzögerung zwischen dem Beginn der Go-Cue und das Thema Zurückziehen aus dem Befestigungsloch. </li><li> Zeit zum Ziel (TT): Messen Sie die Dauer zwischen dem Subjekt Rückzug aus der Befestigungsloch und die Eingabe der Ziel Loch. </li></ol></li></ol>

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Neurosci. 4, 203-218 (2003).</li><li>Romo, R., de Lafuente, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conversion+of+sensory+signals+into+perceptual+decisions.">Conversion of sensory signals into perceptual decisions.</a> Prog. Neurobiol. 10, (2012).</li><li>Shadlen, M. N., Britten, K. H., Newsome, W. T., Movshon, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+computational+analysis+of+the+relationship+between+neuronal+and+behavioral+responses+to+visual+motion.">A computational analysis of the relationship between neuronal and behavioral responses to visual motion.</a> J. Neurosci. 16, 1486-1510 (1996).</li><li>Beck, J. 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D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+cortical+substrate+for+memory-guided+orienting+in+the+rat.">A cortical substrate for memory-guided orienting in the rat.</a> Neuron. 72, 330-343 (2011).</li><li>Mohebi, A., Oweiss, K. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+ensemble+correlates+of+working+memory+in+the+rat+medial+prefrontal+cortex.">Neural ensemble correlates of working memory in the rat medial prefrontal cortex.</a> 41 st Ann. Meet. Soc. Neurosci. , (2011).</li><li>Oweiss, K. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Statistical signal processing for neuroscience and neurotechnology. , (2010).</li><li>Thorndike, E. 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Die Autoren erklären, keine finanziellen Interessen konkurrieren.

Ratten sind weit verbreitet in der neurowissenschaftlichen Forschung seit über einem Jahrhundert. Seit Thorndikes Einführung des Konzepts des Gesetzes der Effekt bei Katzen 34 wurde operante Konditionierung der Standard-Ansatz, um verschiedene Aspekte des Verhaltens von Tieren zu testen. Viele Neurowissenschaften Experimente mit Entscheidungs-und Motor Vorbereitung eine Verzögerungszeit zwischen der Befehls Cues und der Aktion Intervall. Es ist wünschenswert, Bewegungen während dieser Verzögerungszeiten...

<html> Die Untersuchung der Beziehung zwischen Neurophysiologie und Verhalten ist das ultimative Ziel in Systems Neuroscience. Historisch gesehen, hat es einen Kompromiss zwischen Tiermodell Auswahl und Verhaltensrepertoire 1-5. Während einfache Organismen wie Nacktschnecken 6 oder 7 Tintenfische wurden ausgiebig genutzt, um Eigenschaften von einzelnen Ionenkanälen, Neuronen und einfachen neuronalen Schaltkreisen zu untersuchen, um höhere Spezies benötigt werden, um komplexere Funktionen wie die räumliche Navigation, Entscheidungs ​​8-11 und kognitive studieren 12-14 steuern. Obwohl er ein Standardtiermodell für die menschliche wie Verhalten, die Verwendung von nicht-menschlichen Primaten aufgefordert, Kosten und ethische Überlegungen, die ihre Verwendung in einem Labor Einstellung 15-18 schließt in einer Vielzahl von Experimenten. Einfachere Tiermodellen wie Nager sind im allgemeinen bevorzugt 19, sofern sie ähnliche neuronale Substrate zugrunde liegenden Verhaltensweisen von Interesse. &quot;&gt; Es gibt reichlich Hinweise darauf, dass Nagetiere haben ähnliche kortikalen und subkortikalen Strukturen wie die in Primaten 20-22 gefunden. Nagetiere sind auch bekannt, Informationen über mehrere Sinnesmodalitäten zu integrieren, um ihre Wirkung zu führen 23-25, zum Beispiel, durch die Koordinierung wischend und Schnüffeln während der Erkundungsverhalten 26 oder durch die Integration von auditiven und visuellen / Geruchsereignisse 25,27. Hier beschreiben wir einen Rahmen für die operante Konditionierung von Nagetieren verwendet werden, um kognitive Aufgaben 28-32 testen. In diesem Rahmen werden die Themen benötigt, um in einem nosepoke Loch fixieren und pflegen ihre Schnauze in das Loch, bis der Präsentation eines Go Stichwort. Die Verhaltens Aufgabe ist eine Fünf-Loch-Design, das nosepoke konventionell für die 5-Wahl serielle Reaktionszeit-Aufgabe Studien verwendet. Während der Verzögerungszeit, eine Reihe von Cues Anweisung wird präsentiert, um das Thema zu führen, um eine Aktion auszuführen. Dieser Rahmen kann leicht geändert, um zu entsprecheneine Vielzahl von Experimenten, in denen die Ausbildung der unter ihrer offenen Bewegung über einen kurzen Zeitraum benötigt wird, zu minimieren. Dies ermöglicht die Untersuchung der Umfang, in dem spiking Aktivität einzelner Nervenzellen durch spezifische Signale während dieses Intervalls beeinflusst. Das Protokoll kann die Trainingszeit zu minimieren und können über-Thema Lernen Variabilität zu reduzieren. Ein schematisches Flussdiagramm des Vorgangs ist in Fig. 1 gezeigt.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="757">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:359px;"> 5-HOLED NOSE POKE WITH 3STIM CUE LIGHT - RAT CAGE</td>
			<td style="width:112px;">Coulbourn</td>
			<td style="width:119px;"> H21-06M/R</td>
			<td style="width:167px;"> </td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">TEST CAGE</td>
			<td style="width:112px;">Coulbourn</td>
			<td style="width:119px;">H10-11R-TC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Graphic State Software</td>
			<td style="width:112px;">Coulbourn</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">PROGRAMMABLE TONE/NOISE GENERATOR</td>
			<td style="width:112px;">Coulbourn</td>
			<td style="width:119px;">A12-33</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Dustless Precision Pellets</td>
			<td style="width:112px;">Bio-Serv</td>
			<td style="width:119px;">F0165</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;"> SPEAKER MODULE</td>
			<td style="width:112px;">Coulbourn</td>
			<td style="width:119px;">H12-01R</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a fully automated rodent conditioning protocol for sensorimotor integration and cognitive control experiments

Nagetiere wurden traditionell als Standardtiermodell in Laborversuchen mit einer Vielzahl von sensorischen, kognitiven und motorischen Aufgaben eingesetzt. Höhere kognitive Funktionen, die präzise Kontrolle über sensomotorische Reaktionen wie Entscheidungs-und Aufmerksamkeitsmodulation erfordern, sind jedoch in der Regel in nicht-menschlichen Primaten bewertet. Trotz der Fülle der Primatenverhalten, die mehrere Varianten dieser Funktionen untersucht werden können, bleibt die Nagetier-Modell eine attraktive, kostengünstige Alternative zu Primatenmodelle. Außerdem, fügt die Fähigkeit, vollständig zu automatisieren operante Konditionierung in Nagetieren einzigartige Vorteile gegenüber dem Arbeits intensive Schulung der nicht-menschlichen Primaten während des Studiums ein breites Spektrum dieser komplexen Funktionen. Hier stellen wir ein Protokoll für operant Anlage Ratten auf Durchführung von Arbeitsgedächtnisaufgaben. Während kritische Zeiten der Aufgabe, stellt das Protokoll, das offene Bewegung des Tieres durch requ minimiertiring das Tier zu &quot;fixieren&quot;, bis ein Go Cue geliefert wird, ähnlich wie nicht-menschliche Primaten experimentelles Design. Eine einfache zwei alternative forced choice Aufgabe wird implementiert, um die Leistung zu demonstrieren. Wir diskutieren die Anwendung dieses Paradigma für andere Aufgaben.

Die vorgeschlagene Framework ermöglicht die Ausbildung das Thema auf einer Reihe von kognitiven Aufgaben. Hier werden wir eine Verzögerung angewiesen Aufgabe entwickelt, um die Mechanismen der zielgerichteten Handeln bei der Nager präfrontalen Kortex untersuchen implementiert. Fig. 1 zeigt ein Ablaufdiagramm des experimentellen Designs. Um sicherzustellen, dass das Thema die Aufgabe, Anforderung bei jedem Schritt versteht, sollte Kennzahlen kontinuierlich bewertet werden ...

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A Fully Automated Rodent Conditioning Protocol for Sensorimotor Integration and Cognitive Control Experiments

Eine vollautomatische Protokoll für Nager operante Konditionierung vorgeschlagen. Das Protokoll stützt sich auf genaue zeitliche Steuerung der Verhaltens Ereignisse, um das Ausmaß, zu dem diese Steuer Einflüsse zugrunde liegenden neuronalen Aktivität sensomotorische Integration und kognitive Kontrollexperimenten zu untersuchen.

Eine vollautomatische Nageranlage Protokoll für die Integration sensorischer und kognitiver Kontrollexperimente

Rodents have been traditionally used as a standard animal model in laboratory experiments involving a myriad of sensory, cognitive, and motor tasks. ...

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Research

JoVE Journal

Behavior

10.5K Aufrufe.  Michigan State University.  Eine vollautomatische Protokoll für Nager operante Konditionierung vorgeschlagen. Das Protokoll stützt sich auf genaue zeitliche Steuerung der Verhaltens Ereignisse, um das Ausmaß, zu dem diese Steuer Einflüsse zugrunde liegenden neuronalen Aktivität sensomotorische Integration und kognitive Kontrollexperimenten zu untersuchen. 

Serie: A Fully Automated Rodent Conditioning Protocol for Sensorimotor Integration and Cognitive Control Experiments

A Method for Investigating Age-related Differences in the Functional Connectivity of Cognitive Control Networks Associated with Dimensional Change Card Sort Performance

The ability to adjust behavior to sudden changes in the environment develops gradually in childhood and adolescence. For example, in the Dimensional Change Card Sort task, participants switch from sorting cards one way, such as shape, to sorting them a different way, such as color. Adjusting behavior in this way exacts a small performance cost, or switch cost, such that responses are typically slower and more error-prone on switch trials in which the sorting rule changes as compared to repeat trials in which the sorting rule remains the same. The ability to flexibly adjust behavior is often said to develop gradually, in part because behavioral costs such as switch costs typically decrease with increasing age. Why aspects of higher-order cognition, such as behavioral flexibility, develop so gradually remains an open question. One hypothesis is that these changes occur in association with functional changes in broad-scale cognitive control networks. On this view, complex mental operations, such as switching, involve rapid interactions between several distributed brain regions, including those that update and maintain task rules, re-orient attention, and select behaviors. With development, functional connections between these regions strengthen, leading to faster and more efficient switching operations. The current video describes a method of testing this hypothesis through the collection and multivariate analysis of fMRI data from participants of different ages.

This video presents a method of examining age-related changes in functional connectivity of cognitive control networks engaged by targeted tasks/processes. The technique is based on multi-variate analysis of fMRI data.

Eine Methode zur Untersuchung altersbedingte Unterschiede in der Funktions Konnektivität der kognitiven Kontrolle Networks Verbunden mit Performance-Dimensional Change Card sortieren

The ability to adjust behavior to sudden changes in the environment develops gradually in childhood and adolescence. For example, in the Dimensional ...

Forschung

Verhalten

Automated Visual Cognitive Tasks for Recording Neural Activity Using a Floor Projection Maze

Neuropsychological tasks used in primates to investigate mechanisms of learning and memory are typically visually guided cognitive tasks. We have developed visual cognitive tasks for rats using the Floor Projection Maze1,2&#160;that are optimized for visual abilities of rats permitting stronger comparisons of experimental findings with other species.
In order to investigate neural correlates of learning and memory, we have integrated electrophysiological recordings into fully automated cognitive tasks on the Floor Projection Maze1,2. Behavioral software interfaced with an animal tracking system allows monitoring of the animal's behavior with precise control of image presentation and reward contingencies for better trained animals. Integration with an in vivo electrophysiological recording system enables examination of behavioral correlates of neural activity at selected epochs of a given cognitive task.
We describe protocols for a model system that combines automated visual presentation of information to rodents and intracranial reward with electrophysiological approaches. Our model system offers a sophisticated set of tools as a framework for other cognitive tasks to better isolate and identify specific mechanisms contributing to particular cognitive processes.

We describe protocols for training rats for chronic electrophysiological recordings in fully automated cognitive tasks on a Floor Projection Maze.

Automatisierte kognitive Anforderungen für die Aufnahme Neuronale Aktivität Mit einer Bodenprojektion Maze

Neuropsychological tasks used in primates to investigate mechanisms of learning and memory are typically visually guided cognitive tasks. We have ...

Assessment of Social Cognition in Non-human Primates Using a Network of Computerized Automated Learning Device (ALDM) Test Systems

Fagot &#38; Paleressompoulle1 and Fagot &#38; Bonte2 have published an automated learning device (ALDM) for the study of cognitive abilities of monkeys maintained in semi-free ranging conditions. Data accumulated during the last five years have consistently demonstrated the efficiency of this protocol to investigate individual/physical cognition in monkeys, and have further shown that this procedure reduces stress level during animal testing3. This paper demonstrates that networks of ALDM can also be used to investigate different facets of social cognition and in-group expressed behaviors in monkeys, and describes three illustrative protocols developed for that purpose. The first study demonstrates how ethological assessments of social behavior and computerized assessments of cognitive performance could be integrated to investigate the effects of socially exhibited moods on the cognitive performance of individuals. The second study shows that batteries of ALDM running in parallel can provide unique information on the influence of the presence of others on task performance. Finally, the last study shows that networks of ALDM test units can also be used to study issues related to social transmission and cultural evolution. Combined together, these three studies demonstrate clearly that ALDM testing is a highly promising experimental tool for bridging the gap in the animal literature between research on individual cognition and research on social cognition.

Assessment of Social Cognition in Non-human Primates Using a Network of Computerized Automated Learning Device ALDM Test Systems

Fagot &#38; Paleressompoulle1 have published an automated learning device (ALDM) aimed at testing individual cognitive abilities in semi-free ranging monkeys. The main goal of our protocol is to use a network of ALDM test units to study social cognition in non-human primates.

Beurteilung der sozialen Kognition in nicht-menschlichen Primaten Mit einem Netzwerk von Computermated Learning-Gerät (ALDM) Test Systems

Fagot &#38; Paleressompoulle1 and Fagot &#38; Bonte2 have published an automated learning device (ALDM) for the study of cognitive abilities of monkeys ...

A Structured Rehabilitation Protocol for Improved Multifunctional Prosthetic Control: A Case Study

Advances in robotic systems have resulted in prostheses for the upper limb that can produce multifunctional movements. However, these sophisticated systems require upper limb amputees to learn complex control schemes. Humans have the ability to learn new movements through imitation and other learning strategies. This protocol describes a structured rehabilitation method, which includes imitation, repetition, and reinforcement learning, and aims to assess if this method can improve multifunctional prosthetic control. A left below elbow amputee, with 4 years of experience in prosthetic use, took part in this case study. The prosthesis used was a Michelangelo hand with wrist rotation, and the added features of wrist flexion and extension, which allowed more combinations of hand movements. The participant&#8217;s Southampton Hand Assessment Procedure score improved from 58 to 71 following structured training. This suggests that a structured training protocol of imitation, repetition and reinforcement may have a role in learning to control a new prosthetic hand. A larger clinical study is however required to support these findings.

As prosthetic development moves towards the goal of natural control, harnessing amputees&#8217; inherent ability to learn new motor skills may enable proficiency. This manuscript describes a structured rehabilitation protocol, which includes imitation, repetition, and reinforcement learning strategies, for improved multifunctional prosthetic control.

Eine strukturierte Rehabilitation Protokoll zur Verbesserung der Multifunktions Prosthetic Steuerung: Eine Fallstudie

Advances in robotic systems have resulted in prostheses for the upper limb that can produce multifunctional movements. However, these sophisticated ...

Protocol for Data Collection and Analysis Applied to Automated Facial Expression Analysis Technology and Temporal Analysis for Sensory Evaluation

We demonstrate a method for capturing emotional response to beverages and liquefied foods in a sensory evaluation laboratory using automated facial expression analysis (AFEA) software. Additionally, we demonstrate a method for extracting relevant emotional data output and plotting the emotional response of a population over a specified time frame. By time pairing each participant's treatment response to a control stimulus (baseline), the overall emotional response over time and across multiple participants can be quantified. AFEA is a prospective analytical tool for assessing unbiased response to food and beverages. At present, most research has mainly focused on beverages. Methodologies and analyses have not yet been standardized for the application of AFEA to beverages and foods; however, a consistent standard methodology is needed. Optimizing video capture procedures and resulting video quality aids in a successful collection of emotional response to foods. Furthermore, the methodology of data analysis is novel for extracting the pertinent data relevant to the emotional response. The combinations of video capture optimization and data analysis will aid in standardizing the protocol for automated facial expression analysis and interpretation of emotional response data.

A protocol for capturing and statistically analyzing emotional response of a population to beverages and liquefied foods in a sensory evaluation laboratory using automated facial expression analysis software is described.

Protokoll für die Datenerhebung und Analyse Applied zu Automatische Gesichtsausdruck Analysis Technologie und zeitliche Analyse für die sensorische Prüfung

We demonstrate a method for capturing emotional response to beverages and liquefied foods in a sensory evaluation laboratory using automated facial ...

Eye-Tracking Control to Assess Cognitive Functions in Patients with Amyotrophic Lateral Sclerosis

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disorder with pathological involvement of upper and lower motoneurons, subsequently leading to progressive loss of motor and speech abilities. In addition, cognitive functions are impaired in a subset of patients. To evaluate these potential deficits in severely physically impaired ALS patients, eye-tracking is a promising means to conduct cognitive tests. The present article focuses on how eye movements, an indirect means of communication for physically disabled patients, can be utilized to allow for detailed neuropsychological assessment. The requirements, in terms of oculomotor parameters that have to be met for sufficient eye-tracking in ALS patients are presented. The properties of stimuli, including type of neuropsychological tests and style of presentation, best suited to successfully assess cognitive functioning, are also described. Furthermore, recommendations regarding procedural requirements are provided. Overall, this methodology provides a reliable, easy to administer and fast approach for assessing cognitive deficits in patients who are unable to speak or write such as patients with severe ALS. The only confounding factor might be deficits in voluntary eye movement control in a subset of ALS patients.

Cognitive deficits are common in about one third of patients with amyotrophic lateral sclerosis, a neurological condition leading to progressive impairments in speech and movement abilities. To conduct cognitive tests in patients unable to speak or write a reliable and easy to administer eye-tracking paradigm was developed.

Eye-Tracking-Steuerung zur Beurteilung kognitiver Funktionen bei Patienten mit amyotropher Lateralsklerose

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disorder with pathological involvement of upper and lower motoneurons, subsequently leading to ...

Automated, Long-term Behavioral Assay for Cognitive Functions in Multiple Genetic Models of Alzheimer's Disease, Using IntelliCage

Multiple factors&#8212;such as aging and genes&#8212;are frequently associated with cognitive decline. Genetically modified mouse models of cognitive decline, such as Alzheimer&#39;s disease (AD), have become a promising tool to elucidate the underlying mechanisms and promote the therapeutic advances. An important step is the validation and characterization of expected behavioral abnormality in the models, in the case of AD, cognitive decline. The long-term behavioral investigations of laboratory animals to study the effect of aging demand substantial efforts from researchers. The IntelliCage system is a high-throughput and cost-effective test battery for mice that eliminates the need for daily human handling. Here, we describe how the system is utilized in the long-term phenotyping of a genetic Alzheimer&#39;s disease model, specifically focusing on the cognitive functions. The experiment employs repeated battery of tests that assess spatial learning and executive functions. This cost-effective age-dependent phenotyping allows us to identify the transient and/or permanent effects of genes on various cognitive aspects.

Automated, Long-term Behavioral Assay for Cognitive Functions in Multiple Genetic Models of Alzheimer&#039;s Disease, Using IntelliCage

This paper describes a protocol for cognitive assessments for genetic models of the Alzheimer&#39;s disease using the IntelliCage system, which is a high throughput automated behavioral monitoring system with operant conditioning.

Automatisiert, langfristige Verhaltensstörungen Assay für kognitive Funktionen in mehreren genetischen Modellen der Alzheimer-Krankheit, mit IntelliCage

Multiple factors&#8212;such as aging and genes&#8212;are frequently associated with cognitive decline. Genetically modified mouse models of cognitive ...

A Networked Desktop Virtual Reality Setup for Decision Science and Navigation Experiments with Multiple Participants

Investigating the interactions among multiple participants is a challenge for researchers from various disciplines, including the decision sciences and spatial cognition. With a local area network and dedicated software platform, experimenters can efficiently monitor the behavior of the participants that are simultaneously immersed in a desktop virtual environment and digitalize the collected data. These capabilities allow for experimental designs in spatial cognition and navigation research that would be difficult (if not impossible) to conduct in the real world. Possible experimental variations include stress during an evacuation, cooperative and competitive search tasks, and other contextual factors that may influence emergent crowd behavior. However, such a laboratory requires maintenance and strict protocols for data collection in a controlled setting. While the external validity of laboratory studies with human participants is sometimes questioned, a number of recent papers suggest that the correspondence between real and virtual environments may be sufficient for studying social behavior in terms of trajectories, hesitations, and spatial decisions. In this article, we describe a method for conducting experiments on decision-making and navigation with up to 36 participants in a networked desktop virtual reality setup (i.e., the Decision Science Laboratory or DeSciL). This experiment protocol can be adapted and applied by other researchers in order to set up a networked desktop virtual reality laboratory.

This paper describes a method for conducting multi-user experiments on decision-making and navigation using a networked computer laboratory.

Ein vernetzten Desktop-Virtual-Reality-Setup für Entscheidung Wissenschaft und Navigation Experimente mit mehreren Teilnehmern

Investigating the interactions among multiple participants is a challenge for researchers from various disciplines, including the decision sciences and ...

Virtual Reality Experiments with Physiological Measures

Virtual reality (VR) experiments are increasingly employed because of their internal and external validity compared to real-world observation and laboratory experiments, respectively. VR is especially useful for geographic visualizations and investigations of spatial behavior. In spatial behavior research, VR provides a platform for studying the relationship between navigation and physiological measures (e.g., skin conductance, heart rate, blood pressure). Specifically, physiological measures allow researchers to address novel questions and constrain previous theories of spatial abilities, strategies, and performance. For example, individual differences in navigation performance may be explained by the extent to which changes in arousal mediate the effects of task difficulty. However, the complexities in the design and implementation of VR experiments can distract experimenters from their primary research goals and introduce irregularities in data collection and analysis. To address these challenges, the Experiments in Virtual Environments (EVE) framework includes standardized modules such as participant training with the control interface, data collection using questionnaires, the synchronization of physiological measurements, and data storage. EVE also provides the necessary infrastructure for data management, visualization, and evaluation. The present paper describes a protocol that employs the EVE framework to conduct navigation experiments in VR with physiological sensors. The protocol lists the steps necessary for recruiting participants, attaching the physiological sensors, administering the experiment using EVE, and assessing the collected data with EVE evaluation tools. Overall, this protocol will facilitate future research by streamlining the design and implementation of VR experiments with physiological sensors.

Virtual reality (VR) experiments can be difficult to implement and require meticulous planning. This protocol describes a method for the design and implementation of VR experiments that collect physiological data from human participants. The Experiments in Virtual Environments (EVE) framework is employed to accelerate this process.

Virtual-Reality-Experimente mit physiologischen Maßnahmen

Virtual reality (VR) experiments are increasingly employed because of their internal and external validity compared to real-world observation and ...

Visual Classical Conditioning in Wood Ants

Several species of insects have become model systems for studying learning and memory formation. Although many studies focus on freely moving animals, studies implementing classical conditioning paradigms with harnessed insects have been important for investigating the exact cues that individuals learn and the neural mechanisms underlying learning and memory formation. Here we present a protocol for evoking visual associative learning in wood ants through classical conditioning. In this paradigm, ants are harnessed and presented with a visual cue (a blue cardboard), the conditional stimulus (CS), paired with an appetitive sugar reward, the unconditional stimulus (US). Ants perform a Maxilla-Labium Extension Reflex (MaLER), the unconditional response (UR), which can be used as a readout for learning. Training consists of 10 trials, separated by a 5-minute intertrial interval (ITI). Ants are also tested for memory retention 10 minutes or 1 hour after training. This protocol has the potential to allow researchers to analyze, in a precise and controlled manner, the details of visual memory formation and the neural basis of learning and memory formation in wood ants.

We present a protocol for the classical conditioning of harnessed ants that permits researchers to study visual learning and memory formation at a level of analysis not possible with freely moving individuals.

Visuelle Klassische Konditionierung in Waldameisen

Several species of insects have become model systems for studying learning and memory formation. Although many studies focus on freely moving animals, ...