Name: using mazesuite and functional near infrared spectroscopy to study learning in spatial navigation
Uploaded: 2011-10-08T14:00:00
Duration: 20 min 12 s
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Le financement de ce travail a été fourni en partie par le Commonwealth de Pennsylvanie # 4100037709 # 240468 sous-traitance et de l&#39;Université Drexel de sous-traitance # 280773.

<ol>
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Périphériques fNIR, LLC fabrique l&#39;instrument d&#39;imagerie optique du cerveau et IP autorisés et savoir-faire de l&#39;Université Drexel. H. Ayaz, M. Izzetoglu, K. et B. Izzetoglu Onaral ont été impliqués dans le développement de la technologie et ainsi offrir une part mineure dans la nouvelle startup Périphériques fNIR cabinet, LLC.

Le cortex préfrontal (PFC) dans le cerveau humain facilite le contrôle cognitif sur la coordination des pensées et des actions par rapport aux objectifs internes. En particulier, le PFC antérieur / dorsolatéral est connu pour servir de médiateur des fonctions cognitives supérieures telles que la gestion des tâches, la planification et la navigation spatiale 25. fNIR est un appareil portable, outil sûr et non invasif de surveillance du cerveau qui a été utilisé dans les paramètres cliniques, biologiques et naturels pour étudier l&#39;activation cérébrale. Cette étude exploratoire a démontré l&#39;utilisation de la Suite Maze et fNIR pour étudier les aspects neuro-comportementaux de la navigation spatiale. Dans cette étude exploratoire, la plate-forme MazeSuite est utilisé en conjonction avec les fNIR d&#39;étudier les aspects neuro-comportementaux de la navigation spatiale dans la dorsolatéral PFC et de démontrer la combinaison de ces deux outils. MazeSuite est une plate-forme expérimentale de conception, de présentation et d&#39;analyse. Il permet la création et l&#39;application de simples environnements 3D avec une interface utilisateur graphique conviviale et enregistre automatiquement les mesures comportementales pour l&#39;intérieur ou à travers l&#39;objet de comparaisons sujet. Lors de la présentation des environnements MazeSuite, simultanée du temps synchronisé des mesures ont été prises fNIR utilisant une commercialement disponible, portable, système continu fNIR onde (Imager 1000, Périphériques fNIR, LLC) et COBI logiciel Studio 15. fNIR a déjà été établi comme un outil sûr et efficace de surveillance non invasive du cerveau dans les paramètres cliniques, biologiques et naturels pour l&#39;étude de l&#39;activation cérébrale et 7,11 est utilisé dans cette étude pour étudier les réponses cognitives associées à l&#39;interférence contextuelle au cours des tâches de navigation spatiale. Pour examiner les effets des interférences afin pratique contextuelle, les sujets ont été présentés avec soit une faible interférence (BLK) ou d&#39;interférence élevé (RND) afin pratique. Ces horaires pratiques distinctes ont été utilisées pour tester l&#39;effet de l&#39;apprentissage des multiples tâches spatiale virtuelle labyrinthe navigation à travers des tests d&#39;acquisition, de rétention et de transfert. Les résultats comportementaux indiquent que la pratique pour les commandes à la fois, il ya une tendance monotone décroissante dans le temps total nécessaire pour achever labyrinthe, suggérant que la pratique des sujets, ils ont rempli chaque labyrinthe de courtes périodes de temps. En outre, la vitesse moyenne avec laquelle les sujets navigué dans le labyrinthe (vitesse labyrinthe) a augmenté avec la pratique. Ces améliorations dans les mesures comportementales dans le temps sont attendus des inférences de l&#39;apprentissage. Les variations moyennes de concentration oxy-Hb au cours d&#39;essais pratiques montrent que la pratique BLK nécessaire d&#39;activation cérébrale plus élevé en comparaison avec la pratique afin RND. RND pratique s&#39;est traduite dans le temps plus vite l&#39;achèvement et la longueur des trajets plus courts par rapport à l&#39;ordre pratique, à la fois pour BLK conservation et le transfert, respectivement. Une tendance à la baisse observée dans la moyenne oxy-Hb pour BLK et pratiques à travers des essais RND de rétention indiquant une activité réduite dans le PFC. Ce résultat est attendu que des recherches antérieures ont suggéré qu&#39;il ya une réduction de l&#39;activité du PFC au cours des étapes ultérieures de l&#39;apprentissage 12,26. Par ailleurs, la navigation dans les labyrinthes de nouvelles pendant la phase de transfert requis pour l&#39;activation du cerveau supérieur pratique soumise BLK par rapport à la pratique RND sujet. Étant donné que l&#39;ordre pratique était différente pour les tâches déjà appris (ie, Maze1, maze2 et maze3), cet ordre pratique aléatoire stratifié pour le sujet qui a appris les tâches de façon séquentielle (BLK pratique) afin peut-être été suffisamment nouveau pour exiger des efforts supplémentaires et des ressources cognitives pour accomplir les tâches 12,26. Toutefois, pour la pratique RND, la phase de transfert de l&#39;activation des neurones n&#39;est pas plus élevé que la phase de rétention. Ces résultats corroborent les résultats TEP avec la navigation spatiale des labyrinthes virtuels rapporté par Van Horn et ses collègues 12. En résumé, nous avons décrit l&#39;utilisation de MazeSuite en combinaison avec COBI Studio pour une étude sur les effets de l&#39;interférence contextuelle liée à la pratique ordre quand l&#39;apprentissage spatial tâches de navigation. Les méthodes discutées ici fNIR ne sont pas limités à des tâches de navigation spatiale et peut être utilisé pour une variété de tâches dans d&#39;autres études de neuroimagerie. Phases de conception, réalisation, acquisition de données et l&#39;analyse de l&#39;étude ont été expliqués avec l&#39;intention de fournir une ligne directrice pour les études futures.

<ul><li> Maze Suite www.mazesuite.com </li><li> fNIR Imager 1000 www.fnirdevices.com </li></ul>

using mazesuite and functional near infrared spectroscopy to study learning in spatial navigation

MazeSuite est un ensemble d&#39;outils complet pour préparer, présenter et analyser des expériences de navigation et spatiale 1. MazeSuite peut être utilisé pour concevoir et éditer adaptée environnements virtuels en 3D, la piste la performance d&#39;un des participants de comportement dans l&#39;environnement virtuel et de synchroniser avec des appareils externes pour des mesures physiologiques et neuro-imagerie, y compris les électroencéphalogrammes et le suivi des yeux. Fonctionnelle spectroscopie proche infrarouge (fNIR) est une technique d&#39;imagerie optique du cerveau qui permet une surveillance continue, non invasive et portable de changements dans l&#39;oxygénation sanguine cérébrale liée aux fonctions du cerveau humain 2-7. Au cours des dix dernières années fNIR est utilisé pour surveiller efficacement les tâches cognitives comme l&#39;attention, la mémoire de travail et résolution de problèmes 7-11. fNIR peut être mis en œuvre sous la forme d&#39;un dispositif portable et moins intrusifs, elle a la capacité de surveiller l&#39;activité cérébrale dans des environnements écologiquement valide. Les fonctions cognitives évaluées par l&#39;exécution des tâches impliquent schémas d&#39;activation cérébrale de l&#39;cortex préfrontal (CPF) qui varient de l&#39;exécution de la tâche roman initial, après l&#39;entraînement et pendant la rétention 12. L&#39;utilisation par émission de positons (TEP), Van Horn et ses collègues ont constaté que le débit sanguin cérébral régional a été activé dans le lobe frontal droit lors de l&#39;encodage (c&#39;est à dire, les premières performances naïfs) de la navigation spatiale des labyrinthes virtuels alors qu&#39;il y avait peu ou pas d&#39;activation de la régions frontales après l&#39;entraînement et pendant les tests de rétention. Par ailleurs, les effets de l&#39;interférence contextuelle, un phénomène d&#39;apprentissage liées à l&#39;organisation de la pratique, sont évidents lorsque les individus acquièrent de multiples tâches dans des horaires pratiques différentes 13,14. Haute interférence contextuelle (horaire d&#39;entraînement aléatoire) est créé lorsque les tâches à apprendre sont présentées dans un non-séquentielle, l&#39;ordre imprévisible. Faible interférence contextuelle (horaire d&#39;entraînement bloqué) est créé lorsque les tâches à apprendre sont présentées dans un ordre prévisible. Notre objectif ici est double: tout d&#39;abord d&#39;illustrer le processus de conception protocole expérimental et l&#39;utilisation de MazeSuite et, deuxièmement, pour démontrer l&#39;installation et le déploiement du système de surveillance de l&#39;activité du cerveau fNIR utilisant cognitives du cerveau d&#39;imagerie optique (COBI) logiciel Studio 15. Pour illustrer nos objectifs, un sous-échantillon d&#39;une étude est citée pour montrer l&#39;utilisation des deux MazeSuite et COBI Studio dans une seule expérience. L&#39;étude porte sur l&#39;évaluation de l&#39;activité cognitive du PFC lors de l&#39;acquisition et l&#39;apprentissage des tâches labyrinthe informatique pour les commandes bloquées et aléatoire. Deux droitiers adultes (un homme et une femme) a effectué 315 acquisitions, 30 de rétention et de transfert de 20 essais sur quatre jours. Phases de conception, réalisation, acquisition de données et l&#39;analyse de l&#39;étude ont été expliqués avec l&#39;intention de fournir une ligne directrice pour les études futures.

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Using MazeSuite and Functional Near Infrared Spectroscopy to Study Learning in Spatial Navigation

MazeSuite est un ensemble d&#39;outils complet pour préparer, présenter et analyser des expériences de navigation et spatiale. Fonctionnelle spectroscopie proche infrarouge (fNIR) est une technique d&#39;imagerie optique du cerveau qui permet une surveillance non invasive et portable de changements cérébraux oxygénation du sang. Ce document résume l&#39;utilisation collective de MazeSuite et fNIR au sein d&#39;un paradigme de l&#39;apprentissage du traitement cognitif.

Utiliser MazeSuite et fonctionnelle proche infrarouge pour étudier l&#39;apprentissage de la navigation spatiale

MazeSuite is a complete toolset to prepare, present and analyze navigational and spatial experiments1. MazeSuite can be used to design and edit adapted ...

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