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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Die Finanzierung dieser Arbeit wurde zum Teil von der Commonwealth of Pennsylvania # 4100037709 # 240468 Subunternehmer und Drexel University vergeben # 280773 zur Verfügung gestellt.

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	<li>Ayaz, H., Allen, S. L., Platek, S. M., Onaral, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maze+Suite+1.0:+a+complete+set+of+tools+to+prepare,+present,+and+analyze+navigational+and+spatial+cognitive+neuroscience+experiments.">Maze Suite 1.0: a complete set of tools to prepare, present, and analyze navigational and spatial cognitive neuroscience experiments.</a> Behav. 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fNIR Devices, LLC produziert die optische Bildgebung des Gehirns Instrument und lizenzierte IP und Know-how von der Drexel University. H. Ayaz, M. Izzetoglu, K. Izzetoglu und B. Onaral wurden in der Technologie-Entwicklung beteiligt und so bot einen geringen Anteil in den neuen Startup Firma fNIR Devices, LLC.

Der präfrontale Cortex (PFC) im menschlichen Gehirn erleichtert kognitive Kontrolle über die Koordinierung von Gedanken und Handlungen in Bezug auf interne Ziele. Insbesondere ist die anterior / dorsolateralen PFC bekannt, höhere kognitive Funktionen wie Task-Management, Planung und räumliche Navigation 25 zu vermitteln. fNIR ist ein tragbarer, sicherer und nicht-invasive Gehirn-Monitoring-Tool, dass in klinischen, Labor-und Natur-Einstellungen verwendet wurde, um Gehirn-Aktivierung zu studieren. Diese explorative Studie zeigte der Einsatz von Maze Suite und fNIR zu neurobehavioral Aspekte der räumlichen Navigation zu studieren. In dieser explorativen Studie ist die MazeSuite Plattform in Verbindung mit fNIR die neurologische Aspekte der räumlichen Navigation im dorsolateralen PFC zu studieren und die Kombination dieser beiden Instrumente zu demonstrieren. MazeSuite ist ein experimentelles Design, Darstellung und Analyse-Plattform. Es ermöglicht die Erstellung und Anwendung von einfachen 3D-Umgebungen mit einer benutzerfreundlichen grafischen Oberfläche und zeichnet automatisch Verhaltensmaßnahmen für im Betreff oder über unterliegen Vergleiche. Während der Präsentation des MazeSuite Umgebungen, gleichzeitige zeitsynchron fNIR Messungen wurden mit einem kommerziell erhältlichen, tragbaren, continuous wave fNIR System (Imager 1000, fNIR Devices, LLC) und COBI Studio Software 15. fNIR zuvor als eine sichere und effektive nicht-invasive Gehirn-Monitoring-Tool in der klinischen, Labor-und Natur-Einstellungen für das Studium der Gehirn-Aktivierung 7,11 festgelegt und wird in dieser Studie verwendet werden, um kognitive Reaktionen mit kontextuellen Störungen bei der räumlichen Navigation Aufgaben zugeordnet untersuchen. Um zu untersuchen, die Auswirkungen der Praxis um kontextuelle Interferenz erhielten die Probanden entweder mit einem geringen Störungen (BLK) oder hohe Interferenz (RND) Praxis Reihenfolge präsentiert. Diese unterschiedlichen Praxis Zeitpläne wurden verwendet, um die Wirkung des Lernens mehrere virtuelle räumliche Navigation Labyrinth Aufgaben auf Erwerb, die Aufrechterhaltung und den Transfer-Tests testen. Die Verhaltens-Ergebnisse zeigen, dass sowohl für die Praxis Bestellungen gibt es eine monotone rückläufigen Trend in der gesamten Zeit, die notwendig zum Labyrinth vollständig, was darauf hindeutet, dass die Themen der Praxis, sie jedes Labyrinth fertig in kürzerer Zeit. Darüber hinaus erhöhte sich die durchschnittliche Geschwindigkeit, mit der Themen navigiert das Labyrinth (Labyrinth Geschwindigkeit) mit der Praxis. Diese Verbesserungen in Verhaltensmaßnahmen über die Zeit sind Rückschlüsse von Lernen erwartet. Mittlere Oxy-Hb-Konzentration ändert sich während der Praxis-Studien zeigen, dass die BLK Praxis höhere Hirnaktivität erforderlich, wenn mit RND Praxis um verglichen. RND Praxis führten in schneller Zeit bis zur Fertigstellung und kürzere Weglängen, wenn die BLK Praxis um sowohl für Aufbewahrung und Übertragung bzw. verglichen. Ein rückläufiger Trend in der mittleren Oxy-Hb für BLK beobachtet und RND Praxis in Retention Studien zeigt verminderte Aktivität im PFC. Dieser Befund ist zu erwarten, da bisherige Forschung hat vorgeschlagen, dass es eine Reduktion der Aktivität des PFC in den späteren Phasen des Lernens 12,26. Darüber hinaus benötigt die Navigation in neue Labyrinthe während der Transferphase höhere Hirnaktivität für BLK Praxis unterliegt im Vergleich zu RND Praxis unterliegen. Da die Praxis um verschiedene für die Aufgaben bereits gelernt (dh maze1, maze2 und maze3), diese geschichteten Zufallsstichprobe der Praxis, um für das Thema, dass die Aufgaben in einem sequentiellen (BLK Praxis) um lernte, war möglicherweise nicht ausreichend Roman zu verlangen, haben zusätzlichen Aufwand und kognitiven Ressourcen zur Erfüllung der Aufgaben 12,26. Doch für die RND Praxis wurde die Übertragung Phase der neuronalen Aktivierung nicht höher als die Beibehaltung Phase. Diese Ergebnisse bestätigen die PET-Befunde mit der räumlichen Navigation der virtuellen Labyrinth von Van Horn und Kollegen 12 berichtet. Zusammenfassend haben wir beschrieben, die Verwendung von MazeSuite in Kombination mit COBI Studio für eine Studie über die Auswirkungen der kontextuellen Störungen im Zusammenhang mit der Praxis, um beim Lernen räumlichen Navigations-Aufgaben. Die fNIR besprochenen Methoden sind hier nicht die räumliche Navigation Aufgaben beschränkt und kann für eine Vielzahl von Aufgaben in anderen Studien mit bildgebenden Verfahren eingesetzt werden. Design, Implementierung, Datenerfassung und-analyse Phasen der Studie wurden mit der Absicht, einen Leitfaden für zukünftige Studien liefern erklärt.

<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 ist ein komplettes Toolset für die Vorbereitung, darzustellen und zu analysieren Navigations-und räumliche Experimente 1. MazeSuite können zur Gestaltung und Bearbeitung angepasst virtuellen 3D-Umgebungen, die Position eines der Teilnehmer Behavioral Leistung innerhalb der virtuellen Umgebung und eine Synchronisierung mit externen Geräten für physiologische und bildgebende Maßnahmen, einschließlich Elektroenzephalogramm und Eye-Tracking werden. Functional Nahinfrarot-Spektroskopie (fNIR) ist ein optisches bildgebendes Verfahren, das kontinuierliche, nichtinvasive und tragbare Überwachung von Änderungen ermöglicht in zerebralen Blutoxygenierung Zusammenhang mit der menschlichen Hirnfunktionen 2-7. In den letzten zehn fNIR wird verwendet, um wirksam zu überwachen, kognitive Aufgaben wie Aufmerksamkeit, Arbeitsgedächtnis und Problemlösung 7-11. fNIR kann in Form einer tragbaren und minimal-intrusive Gerät implementiert sein, es hat die Fähigkeit, Hirnaktivität in ökologisch validen Umgebungen zu überwachen. Kognitive Funktionen durch Aufgabenerfüllung beurteilt beinhalten Muster der Hirnaktivität des präfrontalen Cortex (PFC), die aus dem ersten Roman Aufgabenerfüllung variieren, nach dem Training und während der Retention 12. Mit der Positronen-Emissions-Tomographie (PET), Van Horn und Kollegen fanden heraus, dass die regionalen zerebralen Blutflusses im rechten Stirnlappen war während der Kodierung (dh zunächst naiv Performance) der räumlichen Navigation der virtuellen Labyrinth aktiviert, während es wenig bis gar keine Aktivierung des frontalen Regionen nach dem Training und während der Retention-Tests. Darüber hinaus sind die Auswirkungen der kontextuellen-Interferenz, ein Lern-Phänomen im Zusammenhang mit Organisation der Praxis deutlich, wenn Menschen mehrere Aufgaben zu erwerben unter verschiedenen Praxis Zeitpläne 13,14. Hohe kontextuellen Störungen (random Trainingsplan) wird erstellt, wenn die Aufgaben, die erlernt werden in einem nicht-sequentiell, unvorhersehbaren Reihenfolge präsentiert. Low kontextuellen Interferenz (gesperrt Trainingsplan) wird erstellt, wenn die Aufgaben, die gelernt werden in einer vorhersehbaren Reihenfolge vorgestellt werden. Unser Ziel hier ist eine doppelte: Erstens, um die experimentelle Protokoll-Design-Prozess und die Verwendung von MazeSuite, und zweitens zeigen, um das Setup und den Einsatz der fNIR Hirnaktivität Monitoring-System mit Cognitive Brain Imaging Optical (COBI) Studio Software 15 zu demonstrieren. Zur Veranschaulichung unserer Ziele ist eine Teilstichprobe aus einer Studie berichtet, dass die Verwendung von sowohl MazeSuite und COBI Studio in einem einzigen Experiment zu zeigen. Die Studie umfasst die Beurteilung der kognitiven Aktivität des PFC bei der Akquisition und das Erlernen von Computer-Labyrinth Aufgaben für blockierte und zufällige Bestellungen. Zwei Rechtshänder Erwachsene (ein Männchen, ein Weibchen) durchgeführt 315 Erwerb, 30 Zurückbehaltungsrecht und 20 übertragen Studien über vier Tage. Design, Implementierung, Datenerfassung und-analyse Phasen der Studie wurden mit der Absicht, einen Leitfaden für zukünftige Studien liefern erklärt.

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

MazeSuite ist ein komplettes Toolset für die Vorbereitung, darzustellen und zu analysieren Navigations-und räumliche Experimente. Functional Nahinfrarot-Spektroskopie (fNIR) ist ein optisches bildgebendes Verfahren, das nicht-invasive und tragbare Überwachung der zerebralen Blutoxygenierung Veränderungen ermöglicht. Dieser Beitrag fasst die gemeinsame Benutzung von MazeSuite und fNIR innerhalb eines kognitiven Verarbeitung Lernparadigma.

Mit MazeSuite und Functional Near Infrared Spectroscopy man Lernen in Spatial Navigation

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

Research

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Neuroscience

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