Die Autoren danken Christopher Green, Bradley Robinson, und Maria Manuela Valladares, für die Unterstützung bei der Datenerhebung zu bestätigen. Die Finanzierung für die EEG-Anlagen wurde von der Utah State University Amt für Forschung und Graduate Studies Ausrüstung Grant Kerry Jordan Multisensorielle Cognition Lab zur Verfügung gestellt. Benjamin Anruf wird von einem Präsidenten-Doctoral Research Fellowship erreicht von der Utah State University School of Graduate Studies für seine Arbeit mit Dr. Wade Goodridge unterstützt.

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Meth. 134, 9-21 (2004).</li><li>Delorme, A., Sejnowski, T., Makeig, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+detection+of+artifacts+in+EEG+data+using+higher-order+statistics+and+independent+component+analysis.">Enhanced detection of artifacts in EEG data using higher-order statistics and independent component analysis.</a> NeuroImage. 34, 1443-1449 (2007).</li><li>Meyer-Lindenberg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+maps+to+mechanisms+through+neuroimaging+of+schizophrenia.">From maps to mechanisms through neuroimaging of schizophrenia.</a> Nature. 468, 194-202 (2010).</li><li>Campbell, S. R., Patten, K. E., Campbell, S. 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J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+bilateral+EEG+biofeedback+on+verbal,+visual-spatial,+and+creative+skills+in+learning+disabled+male+adolescents.">The effects of bilateral EEG biofeedback on verbal, visual-spatial, and creative skills in learning disabled male adolescents.</a> J. Learn. Disabil. 14 (4), 204-208 (1981).</li></ol>

The authors declare that they have no conflicting or competing financial interests.

Das Protokoll beschreibt die Anwendung von Elektroenzephalographie für die Teilnehmer der Hirnaktivität zu messen, Probleme, die aus zwei typische räumliche Vorstellungsvermögen Instrumente arbeiten und Raumtechnik Statiken Probleme hoch. Die Methoden, die hier beschrieben werden, können letztlich in der Lage sein, um die neuronale Effizienz von hohen und niedrigen Darstellern zu arbeiten, diese Probleme beschäftigt, um zu verstehen. Es ist wichtig, alle Unterschiede in neuronalen Effizienz von Studenten der Ingen...

Räumliche Fähigkeit ist entscheidend für Wissenschaft, Technologie, Ingenieurwesen und Mathematik (STEM) Felder und Bildung und korreliert mit Erfolg in diesen Bereichen 1,2,3. Daher ist es wichtig , die Entwicklung , wie das räumliche Vorstellungsvermögen Auswirkungen Problemlösung 4 zu verstehen. Räumliche Fähigkeit wurde Interesse verknüpft 5, Leistung 6, Erfolg in Ingenieurwissenschaftler 7 und Erfolg in Engineering - Profis 8. Allerdings gibt es nicht viel Arbeit angibt, spezifische neuronale Prozesse in Probleme typisch für viele räumliche Fähigkeit Instrumente zu lösen, noch spezifische technische Inhalte, die sehr räumliche ist. Dieses Dokument bietet eine Einführung in die Methoden der Datenerhebung und Analyse der räumlichen Fähigkeit Instrument Noten kombiniert mit neuronalen Messungen verwendet. Die Absicht mit JoVE Veröffentlichung ist diese Methoden besser zugänglich zu einem breiteren Publikum zu machen. Allgemeine öffentliche Hardware- und Software-were in dieser Studie verwendet. Als Methodenpapier sind die vollständigen Ergebnisse / Datensätze nicht berichtet, noch sind vorgesehen, mehrere Proben. Alle Bilder wurden speziell für diese Veröffentlichung erfasst. Die Methoden , die unten detailliert wurden bei der Vorbereitung eines vorläufigen Konferenzbericht 9 basierend auf Daten von acht College - Student im zweiten Jahr Alters Teilnehmer genutzt, von denen drei weiblich. Viele von ihnen sind die bestehenden Instrumente verwendet, um Ebenen der Raum Fähigkeit eigen oder gelernt von Einzelpersonen an. Zwei gültige und zuverlässige 10,11 Instrumente , die häufig verwendet werden , sind die Mental Schneidetest (MCT) 12 und der Purdue Räumliche Visualisierung Test von Verdrehungen (PSVT: R) 13. Während ursprünglich berufs 14 entworfen testen diese Instrumente verschiedenen Phasen der Raumentwicklung Visualisierung von Piagets Theorie 10,15 beschrieben. Die Verwendung dieser Instrumente schafft eine Notwendigkeit, die zugrunde liegenden physiologischen kognitiven Phänomene zu verstehen existing, wenn Menschen arbeiten diese Probleme durch. Aus diesem Grund soll diese Studie Methoden unter Verwendung von empirischen physiologischen Daten zu präsentieren, die letztlich die Analyse und das Verständnis der räumlichen Denkens verbessern kann, bestehende Metriken Testfunktionen überprüfen und erhöhen die Anwendbarkeit der räumlichen Beurteilungen auf komplexere Probleme typisch für die Ingenieurausbildung. Viele dieser Probleme können in der Technik Statiken auftreten. Statiken ist eine grundlegende Mechanik natürlich für die meisten Studenten der Ingenieurwissenschaften geliefert (z. B. biologische, mechanische, Bau, Umwelt, Luftfahrttechnik) 16,17. Es ist eines der ersten umfassenden Problemlösung Erfahrungen , die Studenten 18 in Kerntechnik Inhalt gegeben werden. Statiken beinhaltet die Untersuchung der Wechselwirkung von Kräften auf einem starren Körper, der in Ruhe ist oder mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt. Leider hat Statiken hohe Abbrecherquote, Rückzug, und Ausfallraten (14% wie in den inves gesehentigated University), und dies kann zu traditionellen Vorlesung und Lehrplan Delivery-Modelle in Beziehung gesetzt werden, die wichtige Möglichkeiten der Unterstützung auslassen wie räumlich verbesserte Ansätze zur Bildung. räumlich verbesserte Ansätze in Statiken Zum Beispiel kann die Visualisierung von Ziel wie Kräfte außerhalb der typischen analytischen Analyse interagieren und mit geerdeten Konzeptualisierung Studenten prozedurales Wissen verstärken. Die Wirksamkeit solcher Interventionen muss von einer kognitiven neurowissenschaftlichen Perspektive untersucht werden. Elektroenzephalographie (EEG) stellt eine einzigartige und mobile Methode der Schüler Gehirnströme messen. Einzelpersonen Durchführung von Aufgaben , die Beta - Aktivierung entlocken sind in der Regel sehr mit der Aufgabe beschäftigt Besonderheiten und sind sehr aufmerksam, was sie 19,20 tun. Als Aufgabe verlangt Erhöhung, die Amplitude der Beta-Welle erhöht, da die Größe der kortikalen Bereich tut belegen die Bandbreite Frequenzen. Je mehr Neuronen, die Feuer indie Beta-Frequenzbereich (alpha: 8 - 12 Hz, Beta: 12 - 24 Hz) als größer Beta Leistung definiert werden. Im Zusammenhang damit als ein erfahrener in einer Aufgabe wird, nimmt die Amplitude von Beta-Wellen, weniger beta Leistung erzeugt. Dies ist Teil der neuralen Effizienz Hypothese 21-28, in denen größere Aufgabe Erfahrung beim Durchführen einer Aufgabe zu einer Abnahme der Frequenzleistung in Beziehung steht. Und anwendbare Daten wurden in der alpha, beta identifiziert, und Theta - Bands 27-33 - - Alpha und Beta - Banden wurden beobachtet für dieses Obwohl EEG wurde (für die mentale Rotation und Raumnavigationsaufgaben oft) in der Studie der räumlichen Fähigkeiten bisher verwendeten Studie und beta wurde für eine weitere repräsentative Analyse in diesem Papier und in der vorläufigen Konferenzbericht 9 ausgewählt. Die Verfahren, unter somit den Schwerpunkt auf die Beta-Band-Analyse, sondern eine Untersuchung aller drei Bänder in Abhängigkeit von den erfassten Daten wird in Zukunft zu empfehlen. Dasneuronale Effizienz Hypothese wurde auf verschiedene Aufgaben getestet, darunter Schach, visuospatial Speicher, balancieren, und Ausruhen. Alle haben zu einer verminderten Frequenzleistung Aufgabe Erfahrung als Faktor angezeigt, wenn bekannte Aufgaben ausführen. Eine besondere Studie 25 hat Beweise vorgelegt , dass, obwohl die Intelligenz einer Person (wie durch IQ gemessen) kann helfen , die individuellen Fähigkeiten zu erwerben , eine Aufgabe auszuführen, die Erfahrung mit der Aufgabe überwiegt Intelligenz in ihrem Beitrag zur neuronalen Effizienz. Mit anderen Worten, je mehr erfahren eine Person ist, desto effizienter neural er oder sie wird. Bestehende neuralen Effizienzstudien räumliche Vorstellungsvermögen beteiligt haben in erster Linie auf die räumliche Drehung fokussiert und unterschiedliche Problemstellungen verwendet wurden unterschiedliche Populationen zu vergleichen (zB., Männlich / weiblich) 27-28. EEG - Studien der räumlichen Fähigkeit , Aufgaben haben auch Einsicht zur Verfügung gestellt von Leistung zu anderen Aufgabentypen zu vergleichen (z. B. verbale Aufgaben)27,29,30. Die Verfahren in diesem Dokument diskutiert Fokus auf und vergleichen Probleme aus dem MCT, PSVT: R, sowie statische Gleichgewicht Aufgaben, die das räumliche Vorstellungsvermögen verbunden sind, sind jedoch nicht auf die räumliche Drehung und Navigation beschränkt. Andere räumliche Aufgaben können anstelle der als Beispiele in diesem Manuskript gegeben diejenigen verwendet werden. Auf diese Weise kann in der Zukunft in Bezug auf verschiedene Populationen zusätzliche Erkenntnisse gewonnen werden (zB., Männlich / weiblich oder Experte / Anfänger) , um letztendlich helfen Engineering Bildungspraktiken zu verbessern. In dem Bemühen, das räumliche Vorstellungsvermögen und Engineering-Fähigkeit zu untersuchen, haben wir ein Protokoll unter Verwendung von EEG-Messungen entwickelt, um die Beta-Welle Aktivierungen von geringer Leistung zu hochleistungsfähigen Teilnehmer während einer begrenzten Batterie von spezifischen räumlichen und technischen Aufgaben zu identifizieren. In diesem Fall ist der Begriff Leistungsträger im Zusammenhang mit der Leistung des Teilnehmers und ist nicht repräsentativ für die Menge an Zeit in dem Bereich durch das verbrauchteLernende, da alle Teilnehmer bei etwa der gleichen Stelle in ihrer Ausbildung waren. Darüber hinaus beteiligt das Problem Set ist sehr spezifisch und Grund; so werden die Begriffe &quot;Experte&quot; oder &quot;hohe Leistung&quot; hier darf nicht im Sinne eines Sachverständigen eingesehen werden, professionell beschäftigt Ingenieur, sondern repräsentieren nur eine hohe Leistung in diesem schmalen Scheibe Technische Mechanik Lehrplan und das räumliche Vorstellungsvermögen Instrumente. Die neuronalen Messungen können auch alle Brutto-Trends für die Aufgabentypen als andere kognitive Ressourcen rekrutieren können, zu ermitteln verwendet werden, wobei mögliche Interpretation bezüglich Schwierigkeitsgraden. Diese Informationen können möglicherweise Einblick in künftige Bewertung und Intervention in Bezug auf das räumliche Vorstellungsvermögen. Andere zukünftige Einsicht kann durch Berücksichtigung spezifischer Regionen des Gehirns abgeleitet werden, die aufgrund der begrenzten Anzahl von Kanälen in dieser Studie nicht möglich war, in dem EEG-Hardware verwendet.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Emotiv EPOC Model 1.0</td>
			<td>Emotiv</td>
			<td>Model: Emotiv Premium</td>
			<td>&#34;High resolution, multi-channel, portable EEG system.&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Emotiv Control Panel (software)</td>
			<td>Emotiv</td>
			<td></td>
			<td>Used for data collection.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Emotiv Testbench (software)</td>
			<td>Emotiv</td>
			<td></td>
			<td>Used for data collection.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Virtual Serial Port Emulator - VSPE (software)</td>
			<td>ETERLOGIC.COM</td>
			<td></td>
			<td>Used COM10 in data collection. Available as a free download, depending on the operating system.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E-Prime 2.0 (software)</td>
			<td>Psychology Software Tools</td>
			<td></td>
			<td>Used for data collection (presentation of problems to participants and collection of markers for different phases).</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EEGLab 13.4.4b (software)</td>
			<td>Swartz Center for Computational Neuroscience (SCCN)</td>
			<td></td>
			<td>Used for data analysis. &#34;An open source environment for electrophysiological signal processing&#34;. SCCN is a Center of the Institute for Neural Computation, the University of California San Diego.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLAB R2014b</td>
			<td>The Mathworks, Inc.</td>
			<td></td>
			<td>Used to run EEGLab</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microsoft Excel 2013</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td></td>
			<td>Used to assemble and compare tabulated results from EEGLab &#38; MATLAB, to create tables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camcorder with built in Mic</td>
			<td>Canon</td>
			<td>CNVHFR50</td>
			<td>Used to record sessions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe Kit (5cc syringe &#38; 2 16g blunted needles)</td>
			<td>Electro-Cap Intnl. Inc.</td>
			<td>E7</td>
			<td>For keeping the EEG cap&#39;s felts damp.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nuprep EEG Skin Prep Gel</td>
			<td>Weaver and Company</td>
			<td>10-30</td>
			<td>For cleaning the mastoid process.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sanitizer</td>
			<td>Purell</td>
			<td>S-12808</td>
			<td>For sanitizing hands</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

utilizing electroencephalography measurements for comparison of task-specific neural efficiencies: spatial intelligence tasks

Räumliche Intelligenz wird oft zum Erfolg in der Ingenieurausbildung und Ingenieurberufen verbunden. Die Verwendung von Elektroenzephalographie ermöglicht vergleichende Berechnung des Einzelnen neuronale Effizienz, wie sie aufeinanderfolgende Aufgaben, die das räumliche Vorstellungsvermögen abzuleiten Lösungen durchführen. Neuronale Effizienz ist hier als mit weniger Beta-Aktivierung definiert, und damit weniger neuronale Ressourcen aufwenden, um eine Aufgabe im Vergleich zu anderen Gruppen oder andere Aufgaben zu erfüllen. Für Inter-Task-Vergleiche von Aufgaben mit ähnlichen Laufzeiten können diese Messungen einen Vergleich der Aufgabentyp Schwierigkeiten ermöglichen. Für den inner Teilnehmer und Inter-Teilnehmer-Vergleiche liefern diese Messungen Potenzial Einblick in die Ebene des Teilnehmers der räumlichen Fähigkeiten und unterschiedliche technische Problemlösungsaufgaben. Leistung auf den ausgewählten Aufgaben analysiert und mit Beta-Aktivitäten korreliert werden. Diese Arbeit stellt einen detaillierten Forschungsprotokoll, das neuronale Effizienz von Studenten eng studierenbei der Lösung von typischen räumlichen Fähigkeit und Statiken Probleme im Alter. Studenten abgeschlossen spezifischen Probleme des Mental-Test Cutting (MCT), Purdue Räumliche Visualisierung Test von Verdrehungen (PSVT: R) und Statiken. Während bei der Lösung dieser Probleme beschäftigt, Teilnehmer Gehirnwellen wurden gemessen mit EEG-Daten werden gesammelt in Bezug auf Alpha- und Beta-Gehirnwellen-Aktivierung und Nutzung zu ermöglichen. Die Arbeit sieht mit räumlich intensive Engineering-Aufgaben funktionale Leistung auf reinen räumlichen Aufgaben zu korrelieren, die Wege für eine erfolgreiche Leistung in der Technik und die daraus resultierenden Verbesserungen in der Ingenieurausbildung zu identifizieren, die folgen.

In diesem Abschnitt werden die vorhergehenden Schritte mit Beispiel Figuren dargestellt wie nachfolgend beschrieben. Vollständige Datenübersichten mit statistischen Tests sind nicht vorgesehen, da das Ziel dieses Papiers auf Methoden zu konzentrieren. Beispiele für potentielle PSVT: R, MCT, und Raumprobleme werden in Abbildung 1, Abbildung 2 und Abbildung 3. Die Kappe EEG wird für jeden gegebenen Kanal Hirnaktivierung über elektrische Potentiale sammelt, die parallel angezeigt ...

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Utilizing Electroencephalography Measurements for Comparison of Task-Specific Neural Efficiencies: Spatial Intelligence Tasks

Dieses Manuskript beschreibt einen Ansatz neuronale Aktivität des Menschen zu messen, während räumlich fokussierte technische Probleme zu lösen. Die Elektroenzephalographie Methodik hilft in Bezug auf die neuronale Effizienz, mit dem Ziel, letztlich ermöglicht Vergleiche der Aufgabenleistung sowohl zwischen Problemtypen und zwischen den Teilnehmern Beta Gehirnwellen-Messungen interpretieren.

Unter Verwendung Elektroenzephalographie Messungen zum Vergleich der Aufgabenspezifische Neural Gelegenheit: Spatial Intelligence-Aufgaben

Spatial intelligence is often linked to success in engineering education and engineering professions. The use of electroencephalography enables ...

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Research

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Behavior

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Thinking, Language And Intelligence

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11.3K Aufrufe.  Utah State University.  Dieses Manuskript beschreibt einen Ansatz neuronale Aktivität des Menschen zu messen, während räumlich fokussierte technische Probleme zu lösen. Die Elektroenzephalographie Methodik hilft in Bezug auf die neuronale Effizienz, mit dem Ziel, letztlich ermöglicht Vergleiche der Aufgabenleistung sowohl zwischen Problemtypen und zwischen den Teilnehmern Beta Gehirnwellen-Messungen interpretieren. 

Serie: Utilizing Electroencephalography Measurements for Comparison of Task-Specific Neural Efficiencies: Spatial Intelligence Tasks

Simultaneous Scalp Electroencephalography (EEG), Electromyography (EMG), and Whole-body Segmental Inertial Recording for Multi-modal Neural Decoding

Recent studies support the involvement of supraspinal networks in control of bipedal human walking. Part of this evidence encompasses studies, including our previous work, demonstrating that gait kinematics and limb coordination during treadmill walking can be inferred from the scalp electroencephalogram (EEG) with reasonably high decoding accuracies. These results provide impetus for development of non-invasive brain-machine-interface (BMI) systems for use in restoration and/or augmentation of gait- a primary goal of rehabilitation research. To date, studies examining EEG decoding of activity during gait have been limited to treadmill walking in a controlled environment. However, to be practically viable a BMI system must be applicable for use in everyday locomotor tasks such as over ground walking and turning. Here, we present a novel protocol for non-invasive collection of brain activity (EEG), muscle activity (electromyography (EMG)), and whole-body kinematic data (head, torso, and limb trajectories) during both treadmill and over ground walking tasks. By collecting these data in the uncontrolled environment insight can be gained regarding the feasibility of decoding unconstrained gait and surface EMG from scalp EEG.

Simultaneous Scalp Electroencephalography EEG, Electromyography EMG, and Whole-body Segmental Inertial Recording for Multi-modal Neural Decoding

Development of an effective brain-machine-interface (BMI) system for restoration and rehabilitation of bipedal locomotion requires accurate decoding of user's intent. Here we present a novel experimental protocol and data collection technique for simultaneous non-invasive acquisition of neural activity, muscle activity, and whole-body kinematics during various locomotion tasks and conditions.

Gleichzeitige Scalp Elektroenzephalographie (EEG), Elektromyographie (EMG) und Ganzkörper-Segment Inertial Recording für Multi-modal Neural Decoding

Recent  studies support the involvement of supraspinal networks in control of bipedal  human walking. Part of this evidence  encompasses studies, ...

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 ...

Performing Behavioral Tasks in Subjects with Intracranial Electrodes

Patients having stereo-electroencephalography (SEEG) electrode, subdural grid or depth electrode implants have a multitude of electrodes implanted in different areas of their brain for the localization of their seizure focus and eloquent areas. After implantation, the patient must remain in the hospital until the pathological area of brain is found and possibly resected. During this time, these patients offer a unique opportunity to the research community because any number of behavioral paradigms can be performed to uncover the neural correlates that guide behavior. Here we present a method for recording brain activity from intracranial implants as subjects perform a behavioral task designed to assess decision-making and reward encoding. All electrophysiological data from the intracranial electrodes are recorded during the behavioral task, allowing for the examination of the many brain areas involved in a single function at time scales relevant to behavior. Moreover, and unlike animal studies, human patients can learn a wide variety of behavioral tasks quickly, allowing for the ability to perform more than one task in the same subject or for performing controls. Despite the many advantages of this technique for understanding human brain function, there are also methodological limitations that we discuss, including environmental factors, analgesic effects, time constraints and recordings from diseased tissue. This method may be easily implemented by any institution that performs intracranial assessments; providing the opportunity to directly examine human brain function during behavior.

Patients implanted with intracranial electrodes provide a unique opportunity to record neurological data from multiple areas of the brain while the patient performs behavioral tasks. Here, we present a method of recording from implanted patients that can be reproducible at other institutions with access to this patient population.

Darstellende Behavioral Aufgaben bei Patienten mit Hirnelektroden

Patients having stereo-electroencephalography (SEEG) electrode, subdural grid or depth electrode implants have a multitude of electrodes implanted in ...

Asymmetric Walkway: A Novel Behavioral Assay for Studying Asymmetric Locomotion

Behavioral assays are commonly used for the assessment of sensorimotor impairment in the central nervous system (CNS). The most sophisticated methods for quantifying locomotor deficits in rodents is to measure minute disturbances of unconstrained gait overground (e.g., manual BBB score or automated CatWalk). However, cortical inputs are not required for the generation of basic locomotion produced by the spinal central pattern generator (CPG). Thus, unconstrained walking tasks test locomotor deficits due to motor cortical impairment only indirectly. In this study, we propose a novel, precise foot-placement locomotor task that evaluates cortical inputs to the spinal CPG. An instrumented peg-way was used to impose symmetrical and asymmetrical locomotor tasks mimicking lateralized movement deficits. We demonstrate that shifts from equidistant inter-stride lengths of 20% produce changes in the forelimb stance phase characteristics during locomotion with preferred stride length. Furthermore, we propose that the asymmetric walkway allows for measurements of behavioral outcomes produced by cortical control signals. These measures are relevant for the assessment of impairment after cortical damage.

Here, we present a protocol to quantify precise stepping in rodents. Cortical and the spinal central pattern generator signals are required for precise foot-placement during obstructed locomotion. We report here the novel constrained walking task that directly examines precise stepping behavior.

Asymmetrische Walkway: Roman Behavioral Assay zur Untersuchung Asymmetrische Locomotion

Behavioral assays are commonly used for the assessment of sensorimotor impairment in the central nervous system (CNS). The most sophisticated methods for ...

Using the Activity-based Anorexia Rodent Model to Study the Neurobiological Basis of Anorexia Nervosa

Anorexia nervosa (AN) is a psychiatric illness characterized by excessively restricted caloric intake and abnormally high levels of physical activity. A challenging illness to treat, due to the lack of understanding of the underlying neurobiology, AN has the highest mortality rate among psychiatric illnesses. To address this need, neuroscientists are using an animal model to study how neural circuits may contribute toward vulnerability to AN and may be affected by AN. Activity-based anorexia (ABA) is a bio-behavioral phenomenon described in rodents that models the key symptoms of anorexia nervosa. When rodents with free access to voluntary exercise on a running wheel experience food restriction, they become hyperactive &#8211; running more than animals with free access to food. Here, we describe the procedures by which ABA is induced in adolescent female C57BL/6 mice. On postnatal day 36 (P36), the animal is housed with access to voluntary exercise on a running wheel. After 4 days of acclimation to the running wheel, on P40, all food is removed from the cage. For the next 3 days, food is returned to the cage (allowing animals free food access) for 2 hr daily. After the fourth day of food restriction, free access to food is returned and the running wheel is removed from the cage to allow the animals to recover. Continuous multi-day analysis of running wheel activity shows that mice become hyperactive within 24 hr following the onset of food restriction. The mice run even during the limited time during which they have access to food. Additionally, the circadian pattern of wheel running becomes disrupted by the experience of food restriction. We have been able to correlate neurobiological changes with various aspects of the animals&#8217; wheel running behavior to implicate particular brain regions and neurochemical changes with resilience and vulnerability to food-restriction induced hyperactivity.

Here we present a protocol to induce activity-based anorexia (ABA) in female adolescent mice. ABA is a condition of hyperactivity evoked by imposing food restriction on rodents with access to a running wheel. This phenomenon is being used as a model to study the underlying neurobiology of anorexia nervosa.

Unter Verwendung des Activity-based Anorexia Nagetiermodell die neurobiologischen Grundlagen von Anorexia Nervosa Study

Anorexia nervosa (AN) is a psychiatric illness characterized by excessively restricted caloric intake and abnormally high levels of physical activity. A ...

Using Laser Doppler Imaging and Monitoring to Analyze Spinal Cord Microcirculation in Rat

Laser Doppler flowmetry (LDF) is a noninvasive method for blood flow (BF) measurement, which makes it preferable for measuring microcirculatory alterations of the spinal cord. In this article, our goal was to use both Laser Doppler imaging and monitoring to analyze the change of BF after spinal cord injury. Both the laser Doppler image scanner and the probe/monitor were being employed to obtain each readout. The data of LDPI provided a local distribution of BF, which gave an overview of perfusion around the injury site and made it accessible for comparative analysis of BF among different locations. By intensely measuring the probing area over a period of time, a combined probe was used to simultaneously measure the BF and oxygen saturation of the spinal cord, showing overall spinal cord perfusion and oxygen supply. LDF itself has a few limitations, such as relative flux, sensitivity to movement, and biological zero signal. However, the technology has been applied in clinical and experimental study due to its simple setup and rapid measurement of BF.

Here we present a combination of laser Doppler perfusion imaging (LDPI) and laser Doppler perfusion monitoring (LDPM) to measure spinal cord local blood flows and oxygen saturation (SO2), as well as a standardized procedure for introducing spinal cord trauma on rat.

Mittels Laser-Doppler Imaging und Überwachung, Rückenmark Mikrozirkulation in der Ratte zu analysieren

Laser Doppler flowmetry (LDF) is a noninvasive method for blood flow (BF) measurement, which makes it preferable for measuring microcirculatory ...

The (Spatial) Memory Game: Testing the Relationship Between Spatial Language, Object Knowledge, and Spatial Cognition

The memory game paradigm is a behavioral procedure to explore the relationship between language, spatial memory, and object knowledge. Using two different versions of the paradigm, spatial language use and memory for object location are tested under different, experimentally manipulated conditions. This allows us to tease apart proposed models explaining the influence of object knowledge on spatial language (e.g., spatial demonstratives), and spatial memory, as well as understanding the parameters that affect demonstrative choice and spatial memory more broadly. Key to the development of the method was the need to collect data on language use (e.g., spatial demonstratives: &#34;this/that&#34;) and spatial memory data under strictly controlled conditions, while retaining a degree of ecological validity. The language version (section 3.1) of the memory game tests how conditions affect language use. Participants refer verbally to objects placed at different locations (e.g., using spatial demonstratives: &#34;this/that red circle&#34;). Different parameters can be experimentally manipulated: the distance from the participant, the position of a conspecific, and for example whether the participant owns, knows, or sees the object while referring to it. The same parameters can be manipulated in the memory version of the memory game (section 3.2). This version tests the effects of the different conditions on object-location memory. Following object placement, participants get 10 seconds to memorize the object&#39;s location. After the object and location cues are removed, participants verbally direct the experimenter to move a stick to indicate where the object was. The difference between the memorized and the actual location shows the direction and strength of the memory error, allowing comparisons between the influences of the respective parameters.

The Spatial Memory Game: Testing the Relationship Between Spatial Language, Object Knowledge, and Spatial Cognition

We present a protocol to explore the relationship between spatial language production, spatial memory, and object knowledge. The procedure allows experimental manipulation of, and control over, conditions of object knowledge, language at instruction, and physical location, thus teasing apart cognitive and linguistic models describing interactions between these variables.

Die (räumliche) Memory-Spiel: Prüfung der Beziehung zwischen räumlichen Sprache, Objekt wissen und räumliche Wahrnehmung

The memory game paradigm is a behavioral procedure to explore the relationship between language, spatial memory, and object knowledge. Using two different ...

A Behavioral Assay for Investigating the Role of Spatial Memory During Instinctive Defense in Mice

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often stereotyped actions elicited in response to innately aversive sensory stimuli, but their success requires enough flexibility for adapting to different spatial environments, which can change rapidly. Here, we describe a behavioral assay to evaluate the influence of learned spatial knowledge on defensive behaviors in mice. We have adapted the widely used Barnes maze spatial memory assay to investigate how mice navigate to a shelter during escape responses to innately aversive sensory stimuli in a novel environment, and how they adapt to acute changes in the environment. This new assay is an ethological paradigm that does not require training and exploits the natural exploration patterns and navigation strategies in mice. We propose that the set of protocols described here are a powerful means of studying goal-directed behaviors and stimulus-triggered navigation, which should be of interest to both the fields of instinctive behaviors and spatial memory.

This protocol describes a behavioral assay, based on the Barnes maze test, to study how instinctive defensive actions are modified by the knowledge of spatial environment.

Ein Verhaltens-Assay für die Untersuchung der Rolle des räumlichen Gedächtnisses während der instinktiven Verteidigung bei Mäusen

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often ...

Using Electroencephalography Measurements and High-quality Video Recording for Analyzing Visual Perception of Media Content

This article explores a method to detect differences in visual perception in humans. The method used is based on the psychological (or "cognitive") function of eyeblinks. Participants' eyeblinks are detected and acquired while watching videos specifically created for the investigation. The detection and acquisition of eyeblinks are carried out with the help of a 20-channel electroencephalographic (EEG) wireless device. The international 10-20 system for electrode placement is followed. A high-definition (HD) video camera is used to record participants' facial expressions, for contrast purposes. Instead of using pre-existing media content, purpose-made video content has been created following specific criteria of interest for this investigation, with stimuli enabling researchers to manage the precise parameters of interest. Otherwise, results could be contaminated with uncontrolled variables. The synchronization of the presentation of video stimuli with EEG recordings needs to be done in milliseconds. Analysis of collected data is performed with robust software for working with big matrices. Statistically significant differences in eyeblink rate related to media professionalization and editing style are found with the reported experimental procedures.

We present detection, acquisition, and analysis of eyeblink rates while watching media content.

Mittels Elektroenzephalografie Messungen und qualitativ hochwertige Videoaufnahmen für die Analyse der visuellen Wahrnehmung von Medieninhalten

This article explores a method to detect differences in visual perception in humans. The method used is based on the psychological (or "cognitive") ...

Utilizing a Reconfigurable Maze System to Enhance the Reproducibility of Spatial Navigation Tests in Rodents

Several maze shapes are used to test spatial navigation performance and behavioral phenotypes. Traditionally, each experiment requires a unique maze shape, thus requiring several separate mazes in different configurations. The maze geometry cannot be reconfigured in a single environment to accommodate scalability and reproducibility. The reconfigurable maze is a unique approach to address the limitations, allowing quick and flexible configurations of maze pathways in a repeatable manner. It consists of interlocking pathways and includes feeders, treadmills, movable walls, and shut-off sensors. The current protocol describes how the reconfigurable maze can replicate existing mazes, including the T-shaped, plus-shaped, W-shaped, and figure-eight mazes. Initially, the T-shaped maze was constructed inside a single experimental room, followed by modifications. The rapid and scalable protocol outlined herein demonstrates the flexibility of the reconfigurable maze, achieved through the addition of components and behavioral training phases in a stepwise manner. The reconfigurable maze systematically and precisely assesses the performance of multiple aspects of spatial navigation behavior.

The present protocol describes a reconfigurable maze, a unique system for testing spatial navigation and behavioral phenotypes in rodents. The adaptability of this maze system enables the execution of various experiments in a single physical environment. The ease of structural rearrangement generates reliable and reproducible experimental results.

Verwendung eines rekonfigurierbaren Labyrinthsystems zur Verbesserung der Reproduzierbarkeit von räumlichen Navigationstests bei Nagetieren

Several maze shapes are used to test spatial navigation performance and behavioral phenotypes. Traditionally, each experiment requires a unique maze ...