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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इस काम के लिए अनुदान के हिस्से में # # 4100037709 240468 उपपट्टा और Drexel उपपट्टा 280773 # विश्वविद्यालय पेंसिल्वेनिया के राष्ट्रमंडल द्वारा प्रदान किया गया.

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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 डिवाइस, LLC ऑप्टिकल ब्रेन इमेजिंग उपकरण और लाइसेंस और आईपी Drexel विश्वविद्यालय से पता है कि कैसे बनाती है. एच. अयाज, एम. Izzetoglu, लालकृष्ण Izzetoglu और बी Onaral प्रौद्योगिकी के विकास में शामिल किया गया है और इस तरह नए स्टार्टअप फर्म fNIR डिवाइस, LLC में एक छोटी सी हिस्सेदारी की पेशकश की है.

मानव मस्तिष्क में prefrontal प्रांतस्था (पीएफसी) के विचारों और आंतरिक लक्ष्य के संबंध में कार्रवाई के समन्वय पर संज्ञानात्मक नियंत्रण की सुविधा. विशेष रूप से, पूर्वकाल / dorsolateral पीएफसी कार्य प्रबंधन, नियोजन और स्थानिक नेविगेशन 25 जैसे उच्च संज्ञानात्मक कार्यों में मध्यस्थता करने के लिए जाना जाता है. fNIR एक पोर्टेबल, सुरक्षित और noninvasive मस्तिष्क निगरानी उपकरण है कि नैदानिक ​​प्रयोगशाला, और प्राकृतिक सेटिंग में इस्तेमाल किया गया है मस्तिष्क सक्रियण का अध्ययन है. इस खोजपूर्ण अध्ययन भूलभुलैया सूट और स्थानिक नेविगेशन के neurobehavioral पहलुओं का अध्ययन करने के लिए fNIR के उपयोग का प्रदर्शन किया. इस खोजपूर्ण अध्ययन में, MazeSuite मंच dorsolateral पीएफसी में स्थानिक नेविगेशन के neurobehavioral पहलुओं का अध्ययन करने के लिए और इन दो उपकरणों के संयोजन का प्रदर्शन fNIR के साथ संयोजन के रूप में प्रयोग किया जाता है. MazeSuite एक प्रयोगात्मक डिजाइन, प्रस्तुति और विश्लेषण मंच है. यह और सरल 3 डी वातावरण के निर्माण आवेदन के लिए सक्षम बनाता हैएक उपयोगकर्ता के अनुकूल ग्राफिकल इंटरफ़ेस के साथ बयान और स्वचालित रूप से विषय भीतर या विषय तुलना में व्यवहार उपायों के लिए रिकॉर्ड है. MazeSuite वातावरण की प्रस्तुति, एक साथ समय सिंक्रनाइज़ fNIR का माप एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध है, पोर्टेबल, निरंतर तरंग fNIR (1000 Imager, fNIR डिवाइसेज, LLC) प्रणाली और COBI स्टूडियो 15 सॉफ्टवेयर का उपयोग कर लिया गया है. के दौरान fNIR पहले एक सुरक्षित और प्रभावी मस्तिष्क सक्रियण 7,11 के अध्ययन के लिए नैदानिक ​​प्रयोगशाला, और प्राकृतिक सेटिंग्स में noninvasive मस्तिष्क निगरानी उपकरण के रूप में स्थापित किया गया गया है और इस अध्ययन में इस्तेमाल करने के लिए संज्ञानात्मक स्थानिक नेविगेशन कार्यों के दौरान प्रासंगिक हस्तक्षेप के साथ जुड़े प्रतिक्रियाओं की जांच. अभ्यास क्रम प्रासंगिक हस्तक्षेप के प्रभाव की जांच करने के लिए, विषयों या तो एक कम (BLK) हस्तक्षेप या उच्च (RND) हस्तक्षेप अभ्यास आदेश के साथ प्रस्तुत किए गए. ये अलग अभ्यास कार्यक्रम के लिए बहु सीखने के प्रभाव का परीक्षण करने के लिए इस्तेमाल किया गयामिसाल आभासी अधिग्रहण, प्रतिधारण, और हस्तांतरण परीक्षण भर स्थानिक नेविगेशन भूलभुलैया कार्यों. व्यवहार के परिणामों से संकेत मिलता है कि दोनों अभ्यास के आदेश के लिए, वहाँ कुल भूलभुलैया को पूरा करने के लिए आवश्यक समय में एक monotonic कम प्रवृत्ति है, सुझाव है कि विषयों के अभ्यास के रूप में, वे समय की छोटी अवधि में प्रत्येक भूलभुलैया पूरा. इसके अलावा, औसत गति के साथ जो विषयों भूलभुलैया navigated (भूलभुलैया वेग) अभ्यास के साथ वृद्धि हुई है. समय के पार व्यवहार उपायों में इन सुधारों सीखने की inferences की उम्मीद कर रहे हैं. अभ्यास परीक्षण के दौरान ऑक्सी एचबी एकाग्रता बदलाव का मतलब है संकेत मिलता है कि BLK अभ्यास उच्च मस्तिष्क सक्रिय करने की आवश्यकता है जब RND अभ्यास के आदेश के साथ तुलना. RND तेजी से पूरा समय और कम पथ लंबाई के परिणामस्वरूप अभ्यास जब दोनों को बनाए रखने और हस्तांतरण के लिए क्रमशः BLK अभ्यास क्रम की तुलना में. BLK के लिए एक कम मतलब ऑक्सी - एचबी में मनाया और RND प्रवृत्ति प्रतिधारण कम एसी संकेत परीक्षण भर में अभ्यासपीएफसी में tivity. यह निष्कर्ष के रूप में पिछले अनुसंधान का सुझाव दिया गया है कि वहाँ 12,26 सीखने के बाद के चरणों के दौरान पीएफसी की गतिविधि में एक कमी है की उम्मीद है. इसके अलावा, हस्तांतरण चरण के दौरान नई mazes में नेविगेशन BLK अभ्यास विषय के लिए उच्च मस्तिष्क RND विषय अभ्यास की तुलना में सक्रिय करने की आवश्यकता है. यह देखते हुए कि अभ्यास के आदेश पहले से ही (यानी, maze1, maze2, और maze3) सीखा है, इस विषय है कि एक अनुक्रमिक क्रम (BLK अभ्यास) में कार्य सीखा के लिए स्तरीकृत यादृच्छिक अभ्यास क्रम कार्यों के लिए अलग था पर्याप्त उपन्यास के लिए आवश्यकता होती है हो सकता है अतिरिक्त प्रयास और संज्ञानात्मक संसाधनों के लिए कार्य 12,26 प्रदर्शन. हालांकि, RND अभ्यास के लिए, तंत्रिका सक्रियण के हस्तांतरण चरण अवधारण चरण से अधिक नहीं था. इन निष्कर्षों को आभासी वान हॉर्न और उनके सहयोगियों ने 12 से रिपोर्ट mazes के स्थानिक नेविगेशन के साथ पीईटी के निष्कर्षों की पुष्टि. Summ मेंआरे, हम COBI स्टूडियो के साथ संयोजन में MazeSuite के आदेश अभ्यास जब स्थानिक नौवहन कार्य सीखने से संबंधित प्रासंगिक के हस्तक्षेप के प्रभाव पर एक अध्ययन के लिए उपयोग में वर्णित है. fNIR यहाँ पर चर्चा तरीकों स्थानिक नेविगेशन कार्यों तक ही सीमित नहीं रहे हैं और अन्य न्यूरोइमेजिंग अध्ययन में कार्यों की एक किस्म के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. भविष्य के अध्ययन के लिए एक दिशानिर्देश प्रदान करने के लिए डिजाइन, क्रियान्वयन, डाटा अधिग्रहण विश्लेषण और अध्ययन के चरणों के इरादे से समझाया गया.

<ul><li> भूलभुलैया सुइट 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 is a complete toolset to prepare, present and analyze navigational and spatial experiments1. MazeSuite can be used to design and edit adapted virtual 3D environments, track a participants' behavioral performance within the virtual environment and synchronize with external devices for physiological and neuroimaging measures, including electroencephalogram and eye tracking.
Functional near-infrared spectroscopy (fNIR) is an optical brain imaging technique that enables continuous, noninvasive, and portable monitoring of changes in cerebral blood oxygenation related to human brain functions2-7. Over the last decade fNIR is used to effectively monitor cognitive tasks such as attention, working memory and problem solving7-11. fNIR can be implemented in the form of a wearable and minimally intrusive device; it has the capacity to monitor brain activity in ecologically valid environments. 
Cognitive functions assessed through task performance involve patterns of brain activation of the prefrontal cortex (PFC) that vary from the initial novel task performance, after practice and during retention12. Using positron emission tomography (PET), Van Horn and colleagues found that regional cerebral blood flow was activated in the right frontal lobe during the encoding (i.e., initial na&iuml;ve performance) of spatial navigation of virtual mazes while there was little to no activation of the frontal regions after practice and during retention tests. Furthermore, the effects of contextual interference, a learning phenomenon related to organization of practice, are evident when individuals acquire multiple tasks under different practice schedules13,14. High contextual interference (random practice schedule) is created when the tasks to be learned are presented in a non-sequential, unpredictable order. Low contextual interference (blocked practice schedule) is created when the tasks to be learned are presented in a predictable order.
Our goal here is twofold: first to illustrate the experimental protocol design process and the use of MazeSuite, and second, to demonstrate the setup and deployment of the fNIR brain activity monitoring system using Cognitive Optical Brain Imaging (COBI) Studio software15. To illustrate our goals, a subsample from a study is reported to show the use of both MazeSuite and COBI Studio in a single experiment. The study involves the assessment of cognitive activity of the PFC during the acquisition and learning of computer maze tasks for blocked and random orders. Two right-handed adults (one male, one female) performed 315 acquisition, 30 retention and 20 transfer trials across four days. Design, implementation, data acquisition and analysis phases of the study were explained with the intention to provide a guideline for future studies.

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Using MazeSuite and Functional Near Infrared Spectroscopy to Study Learning in Spatial Navigation (Video) | JoVE

MazeSuite एक पूरा करने के लिए तैयार करते हैं, वर्तमान और नौवहन और स्थानिक प्रयोगों का विश्लेषण toolset है. कार्यात्मक लगभग अवरक्त (fNIR) स्पेक्ट्रोस्कोपी एक ऑप्टिकल ब्रेन इमेजिंग तकनीक है कि मस्तिष्क में रक्त oxygenation में परिवर्तन के noninvasive और पोर्टेबल निगरानी के लिए सक्षम बनाता है. इस कागज एक संज्ञानात्मक प्रसंस्करण सीखने प्रतिमान भीतर MazeSuite और fNIR के सामूहिक उपयोग सार.

इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी के पास MazeSuite और कार्यात्मक का उपयोग करने के लिए सीखने के स्थानिक नेविगेशन में अध्ययन

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