Name: design and use of an apparatus for presenting graspable objects in 3d workspace
Uploaded: 2019-08-08T14:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Design and Use of an Apparatus for Presenting Graspable Objects in 3D Workspace at JoVE.com

ونشكر السيد شيجيانغ شين على مشورته بشأن تصميم الأجهزة والسيدة غيهوا وانغ على مساعدتها في رعاية الحيوانات وتدريبها. وقد تم دعم هذا العمل من قبل البرنامج الوطني للبحث والتطوير الرئيسي في الصين (2017YFC1308501)، والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (31627802)، والمشاريع العامة لمقاطعة تشجيانغ (2016C33059)، وصناديق البحوث الأساسية ل الجامعات المركزية.

جميع الإجراءات السلوكية والجراحية تتوافق مع دليل رعاية واستخدام الحيوانات المختبرية (وزارة الصحة الصينية) وتمت الموافقة عليها من قبل لجنة رعاية الحيوان في جامعة تشجيانغ، الصين.
1. تجميع جهاز الترجمة 3D
<ol><li>بناء إطار من حجم 920 مم × 690 مم × 530 مم مع قضبان البناء الألومنيوم (المق...

<ol>
	<li>Leone, F. T., Monaco, S., Henriques, D. Y., Toni, I., Medendorp, W. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flexible+Reference+Frames+for+Grasp+Planning+in+Human+Parietofrontal+Cortex.">Flexible Reference Frames for Grasp Planning in Human Parietofrontal Cortex.</a> eNeuro. 2 (3), (2015).</li><li>Caminiti, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+coding+of+reaching:+frontal+and+parietal+association+connections+of+parieto-occipital+cortex.">Early coding of reaching: frontal and parietal association connections of parieto-occipital cortex.</a> European Journal of Neuroscience. 11 (9), 3339-3345 (1999).</li><li>Georgopoulos, A. P., Schwartz, A. B., Kettner, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+population+coding+of+movement+direction.">Neuronal population coding of movement direction.</a> Science. 233 (4771), 1416-1419 (1986).</li><li>Fu, Q. G., Flament, D., Coltz, J. D., Ebner, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporal+encoding+of+movement+kinematics+in+the+discharge+of+primate+primary+motor+and+premotor+neurons.">Temporal encoding of movement kinematics in the discharge of primate primary motor and premotor neurons.</a> Journal of Neurophysiology. 73 (2), 836-854 (1995).</li><li>Moran, D. W., Schwartz, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor+cortical+representation+of+speed+and+direction+during+reaching.">Motor cortical representation of speed and direction during reaching.</a> Journal of Neurophysiology. 82 (5), 2676-2692 (1999).</li><li>Carmena, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Learning+to+control+a+brain-machine+interface+for+reaching+and+grasping+by+primates.">Learning to control a brain-machine interface for reaching and grasping by primates.</a> PLoS Biology. 1 (2), E42 (2003).</li><li>Li, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prior+Knowledge+of+Target+Direction+and+Intended+Movement+Selection+Improves+Indirect+Reaching+Movement+Decoding.">Prior Knowledge of Target Direction and Intended Movement Selection Improves Indirect Reaching Movement Decoding.</a> Behavioral Neurology. , 2182843 (2017).</li><li>Reina, G. A., Moran, D. W., Schwartz, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+relationship+between+joint+angular+velocity+and+motor+cortical+discharge+during+reaching.">On the relationship between joint angular velocity and motor cortical discharge during reaching.</a> Journal of Neurophysiology. 85 (6), 2576-2589 (2001).</li><li>Taylor, D. M., Tillery, S. I., Schwartz, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+cortical+control+of+3D+neuroprosthetic+devices.">Direct cortical control of 3D neuroprosthetic devices.</a> Science. 296 (5574), 1829-1832 (2002).</li><li>Wang, W., Chan, S. S., Heldman, D. A., Moran, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor+cortical+representation+of+hand+translation+and+rotation+during+reaching.">Motor cortical representation of hand translation and rotation during reaching.</a> Journal of Neuroscience. 30 (3), 958-962 (2010).</li><li>Murata, A., Gallese, V., Luppino, G., Kaseda, M., Sakata, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selectivity+for+the+shape,+size,+and+orientation+of+objects+for+grasping+in+neurons+of+monkey+parietal+area+AIP.">Selectivity for the shape, size, and orientation of objects for grasping in neurons of monkey parietal area AIP.</a> Journal of Neurophysiology. 83 (5), 2580-2601 (2000).</li><li>Raos, V., Umilt&#225;, M. A., Murata, A., Fogassi, L., Gallese, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+Properties+of+Grasping-Related+Neurons+in+the+Ventral+Premotor+Area+F5+of+the+Macaque+Monkey.">Functional Properties of Grasping-Related Neurons in the Ventral Premotor Area F5 of the Macaque Monkey.</a> Journal of Neurophysiology. 95 (2), 709 (2006).</li><li>Schaffelhofer, S., Scherberger, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Object+vision+to+hand+action+in+macaque+parietal,+premotor,+and+motor+cortices.">Object vision to hand action in macaque parietal, premotor, and motor cortices.</a> eLife. 5, (2016).</li><li>Baumann, M. A., Fluet, M. C., Scherberger, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Context-specific+grasp+movement+representation+in+the+macaque+anterior+intraparietal+area.">Context-specific grasp movement representation in the macaque anterior intraparietal area.</a> Journal of Neuroscience. 29 (20), 6436-6448 (2009).</li><li>Riehle, A., Wirtssohn, S., Grun, S., Brochier, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mapping+the+spatio-temporal+structure+of+motor+cortical+LFP+and+spiking+activities+during+reach-to-grasp+movements.">Mapping the spatio-temporal structure of motor cortical LFP and spiking activities during reach-to-grasp movements.</a> Frontiers in Neural Circuits. 7, 48 (2013).</li><li>Michaels, J. A., Scherberger, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Population+coding+of+grasp+and+laterality-related+information+in+the+macaque+fronto-parietal+network.">Population coding of grasp and laterality-related information in the macaque fronto-parietal network.</a> Scientific Reports. 8 (1), 1710 (2018).</li><li>Fattori, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hand+orientation+during+reach-to-grasp+movements+modulates+neuronal+activity+in+the+medial+posterior+parietal+area+V6A.">Hand orientation during reach-to-grasp movements modulates neuronal activity in the medial posterior parietal area V6A.</a> Journal of Neuroscience. 29 (6), 1928-1936 (2009).</li><li>Asher, I., Stark, E., Abeles, M., Prut, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+direction+and+object+selectivity+of+local+field+potentials+and+single+units+in+macaque+posterior+parietal+cortex+during+prehension.">Comparison of direction and object selectivity of local field potentials and single units in macaque posterior parietal cortex during prehension.</a> Journal of Neurophysiology. 97 (5), 3684-3695 (2007).</li><li>Stark, E., Asher, I., Abeles, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Encoding+of+reach+and+grasp+by+single+neurons+in+premotor+cortex+is+independent+of+recording+site.">Encoding of reach and grasp by single neurons in premotor cortex is independent of recording site.</a> Journal of Neurophysiology. 97 (5), 3351-3364 (2007).</li><li>Velliste, M., Perel, S., Spalding, M. C., Whitford, A. S., Schwartz, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+control+of+a+prosthetic+arm+for+self-feeding.">Cortical control of a prosthetic arm for self-feeding.</a> Nature. 453 (7198), 1098-1101 (2008).</li><li>Vargas-Irwin, C. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decoding+complete+reach+and+grasp+actions+from+local+primary+motor+cortex+populations.">Decoding complete reach and grasp actions from local primary motor cortex populations.</a> Journal of Neuroscience. 30 (29), 9659-9669 (2010).</li><li>Mollazadeh, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatiotemporal+variation+of+multiple+neurophysiological+signals+in+the+primary+motor+cortex+during+dexterous+reach-to-grasp+movements.">Spatiotemporal variation of multiple neurophysiological signals in the primary motor cortex during dexterous reach-to-grasp movements.</a> Journal of Neuroscience. 31 (43), 15531-15543 (2011).</li><li>Saleh, M., Takahashi, K., Hatsopoulos, N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Encoding+of+coordinated+reach+and+grasp+trajectories+in+primary+motor+cortex.">Encoding of coordinated reach and grasp trajectories in primary motor cortex.</a> Journal of Neuroscience. 32 (4), 1220-1232 (2012).</li><li>Collinger, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-performance+neuroprosthetic+control+by+an+individual+with+tetraplegia.">High-performance neuroprosthetic control by an individual with tetraplegia.</a> The Lancet. 381 (9866), 557-564 (2013).</li><li>Lehmann, S. J., Scherberger, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reach+and+gaze+representations+in+macaque+parietal+and+premotor+grasp+areas.">Reach and gaze representations in macaque parietal and premotor grasp areas.</a> Journal of Neuroscience. 33 (16), 7038-7049 (2013).</li><li>Rouse, A. G., Schieber, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatiotemporal+distribution+of+location+and+object+effects+in+reach-to-grasp+kinematics.">Spatiotemporal distribution of location and object effects in reach-to-grasp kinematics.</a> Journal of Neuroscience. 114 (6), 3268-3282 (2015).</li><li>Rouse, A. G., Schieber, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatiotemporal+Distribution+of+Location+and+Object+effects+in+Primary+Motor+Cortex+Neurons+during+Reach-to-Grasp.">Spatiotemporal Distribution of Location and Object effects in Primary Motor Cortex Neurons during Reach-to-Grasp.</a> Journal of Neuroscience. 36 (41), 10640-10653 (2016).</li><li>Hao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+synergies+for+controlling+reach+and+grasp+movement+in+macaques.">Neural synergies for controlling reach and grasp movement in macaques.</a> Neuroscience. 357, 372-383 (2017).</li><li>Takahashi, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Encoding+of+Both+Reaching+and+Grasping+Kinematics+in+Dorsal+and+Ventral+Premotor+Cortices.">Encoding of Both Reaching and Grasping Kinematics in Dorsal and Ventral Premotor Cortices.</a> Journal of Neuroscience. 37 (7), 1733-1746 (2017).</li><li>Chen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+automated+behavioral+apparatus+to+combine+parameterized+reaching+and+grasping+movements+in+3D+space.">An automated behavioral apparatus to combine parameterized reaching and grasping movements in 3D space.</a> Journal of Neuroscience Methods. 312, 139-147 (2019).</li><li>Zhang, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+an+invasive+brain-machine+interface+with+a+monkey+model.">Development of an invasive brain-machine interface with a monkey model.</a> Chinese Science Bulletin. 57 (16), 2036 (2012).</li><li>Hao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distinct+neural+patterns+enable+grasp+types+decoding+in+monkey+dorsal+premotor+cortex.">Distinct neural patterns enable grasp types decoding in monkey dorsal premotor cortex.</a> Journal of Neural Engineering. 11 (6), 066011 (2014).</li></ol>

يتم وصف الجهاز السلوكي هنا يتيح مزيج من الحكمة محاكمة من مختلف الوصول واستيعاب الحركات (أي، القرد يمكن فهم الكائنات على شكل مختلف في أي مواقع 3D التعسفي في كل محاكمة). ويتم ذلك من خلال الجمع بين جدول تحول مخصص يقوم بتبديل كائنات مختلفة وجهاز ترجمة خطي ينقل جدول التحويل إلى مواضع متعددة في مس?...

وقد وضعت أجهزة مختلفة لدراسة المبادئ العصبية الكامنة وراء الوصول واستيعاب الحركة في الرئيسيات غير البشرية. في الوصول إلىالمهام، شاشة تعمل باللمس 1،2،مؤشر الشاشة التي تسيطر عليها عصا التحكم3،4،5،6،7،وتكنولوجيا الواقع الافتراضي8 , 9 , وقد تم توظيف 10 جميعها لتقديم أهداف 2D و 3D، على التوالي. لإدخال أنواع قبضة مختلفة، وتستخدم على نطاق واسع الكائنات على شكل مختلف ثابتة في موقف واحد أو تدور حول محور في فهم المهام11،12،13. والبديل هو استخدام الإشارات البصرية لإعلام الأشخاص لفهم نفس الكائن مع أنواع قبضة مختلفة14،15،16،17. في الآونة الأخيرة، تم دراسة حركات الوصول واستيعاب معا (أي، المواضيع تصل إلى مواقف متعددة واستيعاب مع أنواع قبضة مختلفة في دورة تجريبية)18،19،20، 21،22،23،24،25،26،27،28،29. وقد قدمت التجارب المبكرة الكائنات يدويا، مما يؤدي حتما إلى انخفاض الوقت والدقة المكانية20،21. لتحسين الدقة التجريبية وتوفير القوى العاملة، تم استخدام أجهزة العرض التلقائي التي تسيطر عليها البرامج على نطاق واسع. لتغيير موضع الهدف ونوع القبضة، كشف القائمون على التجارب كائنات متعددة في وقت واحد، ولكن الموقف النسبي (أو المطلق) للأهداف وأنواع القبضة مرتبطة معًا، مما يسبب أنماط إطلاق جامدة من خلال التدريب الطويل الأجل22 ،27،28. عادة ما يتم عرض الكائنات في طائرة ثنائية الأبعاد، مما يحد من تنوع الحركة والوصول والنشاط العصبي19،25،26. في الآونة الأخيرة، تم إدخال الواقع الافتراضي24 وذراع الروبوت23،29 لتقديم كائنات في الفضاء 3D.
تقدم هنا بروتوكولات مفصلة لبناء واستخدام جهاز الآلي30 التي يمكن أن تحقق أي مزيج من مواقف الهدف متعددة وأنواع قبضة في الفضاء 3D. صممنا جدول تحول للتبديل الكائنات وجهاز الترجمة 3D لنقل الجدول تحول في الفضاء 3D. كل من الجدول تحول وجهاز الترجمة مدفوعة من قبل المحركات المستقلة. وفي الوقت نفسه، يتم تسجيل المسار 3D من المعصم الموضوع والإشارات العصبية في وقت واحد طوال التجربة. يوفر الجهاز منصة قيمة لدراسة وظيفة الطرف العلوي في القرد الريسوس.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Active X-rail</td>
			<td>CCM Automation technology Inc., China</td>
			<td>W50-25</td>
			<td>Effective travel, 600 mm; Load, 25 kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Active Y-rail</td>
			<td>CCM Automation technology Inc., China</td>
			<td>W60-35</td>
			<td>Effective travel, 300 mm, Load 35 kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Active Z-rail</td>
			<td>CCM Automation technology Inc., China</td>
			<td>W50-25</td>
			<td>Effective travel, 500 mm; Load 25 kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bearing</td>
			<td>Taobao.com</td>
			<td>6004-2RSH</td>
			<td>Acrylic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Case</td>
			<td>Custom mechanical processing</td>
			<td>TT-C</td>
			<td>Acrylic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Connecting ring</td>
			<td>CCM Automation technology Inc., China</td>
			<td>57/60-W50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Connecting shaft</td>
			<td>CCM Automation technology Inc., China</td>
			<td>D12-700</td>
			<td>Diam., 12 mm;Length, 700 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diaphragm coupling</td>
			<td>CCM Automation technology Inc., China</td>
			<td>CCM 12-12</td>
			<td>Inner diam., 12-12mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diaphragm coupling</td>
			<td>CCM Automation technology Inc., China</td>
			<td>CCM 12-14</td>
			<td>Inner diam., 14-12mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electric slip ring</td>
			<td>Semring Inc., China</td>
			<td>SNH020a-12</td>
			<td>Acrylic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Locating bar</td>
			<td>Custom mechanical processing</td>
			<td>TT-L</td>
			<td>Acrylic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motion capture system</td>
			<td>Motion Analysis Corp. US</td>
			<td>Eagle-2.36</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neural signal acquisition system</td>
			<td>Blackrock Microsystems Corp. US</td>
			<td>Cerebus</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NI DAQ device</td>
			<td>National Instruments, US</td>
			<td>USB-6341</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Object</td>
			<td>Custom mechanical processing</td>
			<td>TT-O</td>
			<td>Acrylic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Passive Y-rail</td>
			<td>CCM Automation technology Inc., China</td>
			<td>W60-35</td>
			<td>Effective travel, 300 mm; Load 35 kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Passive Z-rail</td>
			<td>CCM Automation technology Inc., China</td>
			<td>W50-25</td>
			<td>Effective travel, 500 mm; Load 25 kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pedestal</td>
			<td>CCM Automation technology Inc., China</td>
			<td>80-W60</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peristaltic pump</td>
			<td>Longer Inc., China</td>
			<td>BT100-1L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Planetary gearhead</td>
			<td>CCM Automation technology Inc., China</td>
			<td>PLF60-5</td>
			<td>Flange, 60&#215;60 mm; Reduction ratio, 1:5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Right triangle frame</td>
			<td>CCM Automation technology Inc., China</td>
			<td>290-300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotator</td>
			<td>Custom mechanical processing</td>
			<td>TT-R</td>
			<td>Acrylic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Servo motor</td>
			<td>Yifeng Inc., China</td>
			<td>60ST-M01930</td>
			<td>Flange, 60&#215;60 mm; Torque, 1.91 N&#183;m; for Y- and Z-rail</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Servo motor</td>
			<td>Yifeng Inc., China</td>
			<td>60ST-M01330</td>
			<td>Flange, 60&#215;60 mm; Torque, 1.27 N&#183;m; for X-rail</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shaft</td>
			<td>Custom mechanical processing</td>
			<td>TT-S</td>
			<td>Acrylic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stepping motor</td>
			<td>Taobao.com</td>
			<td>86HBS120</td>
			<td>Flange, 86&#215;86 mm; Torque, 1.27 N&#183;m; Driving turning table</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Touch sensor</td>
			<td>Taobao.com</td>
			<td>CM-12X-5V</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tricolor LED</td>
			<td>Taobao.com</td>
			<td>CK017, RGB</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T-shaped connecting board</td>
			<td>CCM Automation technology Inc., China</td>
			<td>110-120</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

design and use of an apparatus for presenting graspable objects in 3d workspace

الوصول واستيعاب هي حركات مقترنة للغاية، وقد درست دينامياتها العصبية الكامنة على نطاق واسع في العقد الماضي. للتمييز بين الوصول إلى الترميزات واستيعابها، من الضروري تقديم هويات كائنات مختلفة مستقلة عن مواقفها. يعرض هنا هو تصميم جهاز أوتوماتيكي التي يتم تجميعها مع جدول تحول وثلاثي الأبعاد (3D) جهاز الترجمة لتحقيق هذا الهدف. يقوم جدول الدوران بتبديل كائنات مختلفة تتوافق مع أنواع قبضة مختلفة بينما ينقل الجهاز المترجم ثلاثي الأبعاد جدول الدوران في مسافة ثلاثية الأبعاد. كلاهما مدفوع بشكل مستقل بواسطة المحركات بحيث يتم دمج موضع الهدف والكائن بشكل تعسفي. وفي الوقت نفسه، يتم تسجيل مسار المعصم وأنواع قبضة عن طريق نظام التقاط الحركة وأجهزة الاستشعار التي تعمل باللمس، على التوالي. وعلاوة على ذلك، يتم وصف النتائج التمثيلية التي تظهر القرد المدرب بنجاح باستخدام هذا النظام. ومن المتوقع أن يسهل هذا الجهاز على الباحثين دراسة الحركية والمبادئ العصبية والواجهات بين الدماغ والماكينة المتعلقة بوظيفة الطرف العلوي.

حجم مساحة العمل الكاملة للجهاز هو 600 مم، 300 مم، و 500 مم في محاور x و y و z على التوالي. الحد الأقصى للحمولة من الجهاز الترجمة 3D هو 25 كجم، في حين أن الجدول تحول (بما في ذلك محرك خطوة) هو المرجح 15 كجم ويمكن نقلها بسرعة تصل إلى 500 ملم / ث. الدقة الحركية للجهاز الترجمة ثلاثي الدنومث أقل من 0.1 مم وضوضاء ال?...

Watch this Scientific Journal Video about Design and Use of an Apparatus for Presenting Graspable Objects in 3D Workspace at JoVE.com

Design and Use of an Apparatus for Presenting Graspable Objects in 3D Workspace

تصميم واستخدام جهاز لعرض كائنات قابلة للاستيعاب في مساحة عمل ثلاثية الأبعاد

يعرض هنا بروتوكول لبناء جهاز تلقائي يوجه القرد لأداء مهمة مرنة الوصول إلى قبضة. يجمع الجهاز بين جهاز ترجمة ثلاثي الأبعاد وطاولة تحويل لتقديم كائنات متعددة في وضع عشوائي في مساحة ثلاثية الأبعاد.

Reaching and grasping are highly-coupled movements, and their underlying neural dynamics have been widely studied in the last decade. To distinguish ...

وقد تمت دراسة المبدأ العصبي الكامنة في الوصول وفهم على نطاق واسع في العقود الماضية، ومع ذلك، تم تطوير عدد قليل من الأجهزة لتمكين مزيج مرن من كل من الحركات في مهمة واحدة. من خلال اقتران طاولة تحول مخصصة مع جهاز 3-الأبعاد ترجمة، جهازنا تمكين مزيج من المحاكمة الحكيمة من مواقف متعددة في الفضاء 3 الأبعاد، وكائنات على شكل مختلف في كل موقف. يوفر جهازنا منصة قيمة لدراسة وظيفة الأطراف العليا ومبادئها العصبية الأساسية.كما قد يسهل إعادة البناء المتزامنة للوصول إلى الحركات واستيعابها في واجهة بين الدماغ والآلة. تبدأ من خلال تحديد اثنين من القضبان Y على السطح العلوي من الإطار في موازاة، عن طريق تأمين الرواد إلى السطح العلوي مع مسامير. ثم، ربط اثنين من القضبان Y مع رمح ربط واثنين من اقترانات الحجاب الحاجز.تشديد lockscrews من اقترانات لمزامنة مهاوي القضبان اثنين. وضع ستة المكسرات في الأخادق الخلفي للسكك الحديدية Z وإرفاق جانب واحد من الإطار المثلث الأيمن إلى الجزء الخلفي من السكك الحديدية Z مع مسامير. سحب إطار المثلث إلى النهاية التي هي قعة إلى رمح وتشديد مسامير.إرفاق إطار المثلث الأيمن الآخر إلى السكك الحديدية Z الأخرى في نفس الطريق. إصلاح الجانبين الأخرى الزاوية اليمنى من الإطارات مثلث اثنين إلى المتزلجون من اثنين من القضبان Y مع مسامير. المقبل، وربط اثنين من القضبان Z مع رمح ربط والاقترانات الحجاب الحاجز، وتشديد lockscrews من اقتران.إرفاق اثنين من تي لوحات ربط على شكل إلى الجزء الخلفي من السكك الحديدية X مع المكسرات والمسامير. ثم، سحب اثنين من لوحات تي على شكل إلى طرفي السكك الحديدية X وتشديد مسامير. إصلاح اثنين من تي لوحات على شكل ربط المتزلجون من القضبان Z اثنين مع مسامير.إدراج المحرك خطوة في فتحة رمح من المخفض والعتاد، والمسمار الشفاه معا. وأخيرا ، المسمار حلقة ربط إلى نهاية رمح من السكك الحديدية X. إدراج رمح من المخفض الترس في اقتران، والمسمار المخفض للعتاد إلى حلقة الاتصال.تشديد الأقفال من اقتران. تبدأ عن طريق وضع أجهزة استشعار تعمل باللمس في الأخدود من الجسم الكائن والتمسك بها على مناطق اللمس محددة مسبقا مع الشريط على الوجهين. تمرير الأسلاك من خلال ثقب من اللوح الخلفي الكائن وإصلاح اللوح على الجسم الكائن مع مسامير.ثم، تمرير الأسلاك من خلال الثقوب على جانبي الدوار، والمسمار الكائنات على الدوار. لحام ينتهي السلك من أجهزة الاستشعار التي تعمل باللمس إلى نهايات السلك الدوارة من حلقة زلة الكهربائية، والتفاف المفاصل مع الشريط الكهربائي. المسمار القضية إلى المنزلق من السكك الحديدية X.وضع واضعة في حفرة أسفل من مربع. المقبل، ووضع الدوار في القضية من اليمين وتمرير أسلاك حلقة زلة الكهربائية من خلال ثقب أعلى من القضية. ثم، أدخل رمح معدني في تحمل من ثقب أعلى من القضية، وتناسب مفتاح رمح إلى الطريق الرئيسي من الدوار.تعيين حلقة زلة الكهربائية حول رمح معدني. ضع نهاية شريط تحديد الموقع في درجة حلقة الانزلاق الكهربائي لمنع الحلقة الخارجية من الدوران. إدراج رمح محرك يخطو في ثقب رمح معدني، وإصلاح المحرك على الجزء العلوي من مربع مع مسامير.عصا ثلاثية الألوان الصمام على الجانب الأمامي من القضية مع الشريط. وأخيرا، المسمار الجانب الأيمن على القضية. أدخل أسلاك التحكم في المحركات الداسرة، وأجهزة استشعار LED، وأجهزة استشعار اللمس في المنافذ الرقمية للوحة الحصول على البيانات.لتهيئة الجهاز التحويلي ثلاثي الأبعاد وجدول الدوران، اسحب أشرطة التمرير لجميع قضبان الشريحة الخطية إلى نقطة البداية، ثم قم بتشغيل الكائن الأول من جدول الدوران لمواجهة الجانب الأمامي من جدول الدوران. بعد ذلك، أدخل إحداثيات كافة المواضع في مصفوفة في مستند نصي. تأكد من أن كل صف يتضمن إحداثيات س و ص و Z من موضع واحد مفصولة بمسافة ثم حفظ المستند.ثم افتح برنامج النموذج، وانقر فوق فتح ملف في لوحة التجمع، وحدد المستند النصي لتحميل مواضع العرض التقديمي في برنامج النموذج. تحقق من الكائنات التي يتم عرضها في التجربة في "تجمع الكائنات" لبرنامج النموذج. ثم، ضبط المعلمات التجريبية في لوحة المعلمات الوقت من برنامج نموذجي.تعيين خط الأساس في 400 ميلي ثانية، محرك تشغيل يساوي 2000 ميلي ثانية، التخطيط يساوي 1000 ميلي ثانية، أقصى وقت التفاعل يساوي 500 ميلي ثانية، أقصى وقت الوصول يساوي 1000 ميلي ثانية، دقيقة وقت الانتظار يساوي 500 ميلي ثانية، مكافأة يساوي 60 مللي ثانية، و رمز الخطأ يساوي 1000 مللي ثانية. بعد ذلك، إصلاح كرسي إلى إطار البناء الألومنيوم. إرفاق ثلاث علامات عاكسة في نهاية الذراع مع الشريط من جانبين.تأكد من أن العلامات الثلاثة تشكل مثلث مقياس. ثم، في برنامج النموذج، انقر فوق تشغيل لبدء المهمة. انقر فوق الزر RECORD على لوحة التقاط الحركة لبرنامج Cortex لتسجيل مسارات العلامات الثلاثة لمدة 60 ثانية عندما يقوم القرد بالمهمة.انقر على الزر STOP لإنهاء التجربة. بناء قالب تتبع من علامات الثلاثة على البرنامج باستخدام المسارات المسجلة وحفظ القالب. ثم، ربط الأسلاك الأرضية من مكبر للصوت الواجهة الأمامية إلى الأرض من مجموعة microelectrode، الذي يتم زرعه في القشرة الحركية للقرد.أدخل مراحل الرأس في موصل صفيف microelectrode. افتح البرنامج المركزي لنظام الحصول على الإشارة العصبية. افتح برنامج المزامنة.انقر فوق أزرار الاتصال الثلاثة في لوحات Cerebus و Motion Capture و Paradigm لتوصيل برنامج المزامنة بنظام اكتساب الإشارة العصبية ونظام التقاط الحركة وبرنامج النموذج على التوالي. وأخيراً، انقر فوق زر تشغيل برنامج النموذج لبدء المهمة مرة أخرى، متبوعاً بزر تسجيل على لوحة تخزين الملفات من البرنامج المركزي لبدء تسجيل الإشارات العصبية. تحقق من قالب التتبع المحفوظ وانقر على زر التسجيل في لوحة التقاط الحركة لبرنامج Cortex لبدء تسجيل مسار معصم القرد.تم استخراج مسار المعصم خلال مرحلة الوصول في جميع التجارب الناجحة وتقسيمه إلى ثماني مجموعات استنادًا إلى المواقع المستهدفة. تشكل نهايات ثماني مجموعات من المسار مكعب، الذي له نفس حجم مساحة العمل التكعيبية المعرفة مسبقًا. هنا، يظهر الرسم البياني الزمني peristimulus الوقت اثنين من الأمثلة الخلايا العصبية ضبط كل من الوصول إلى الموقف ويظهر الكائنات.تظهر العصبونات على القمة انتقائية كبيرة خلال مراحل الوصول والقابضة. في حين أن الخلايا العصبية في الجزء السفلي يبدأ لضبط المواقف والكائنات من منتصف مرحلة تشغيل المحرك. بما أن برنامج النموذج لم يتمكن من قراءة مواضع المحركات ، فمن الضروري تهيئة طاولة الدوران والجهاز الترجمي قبل كل جلسة.للسيطرة الكاملة عندما يمكن أن نرى الهدف الكائن وموقعه، يمكن تركيب زجاج قابل للتبديل أمام الجهاز. باستخدام أجهزتنا، أصبح من الممكن الآن دراسة التفاعل العصبي بين حركات الوصول والإمساك، والتي قد تساعد على فك شفرة مسار الوصول وأنواع القبضة في وقت واحد.

Research

JoVE Journal

Behavior

Transferring Cognitive Tasks Between Brain Imaging Modalities: Implications for Task Design and Results Interpretation in fMRI Studies

نقل المهام المعرفية بين الدماغ التصوير الطرائق: الآثار المترتبة على تصميم العمل ونتائج التفسير في دراسات الرنين المغناطيسي الوظيفي

As cognitive neuroscience methods develop, established experimental tasks are used with emerging brain imaging modalities. Here transferring a paradigm ...

Assessment of Murine Exercise Endurance Without the Use of a Shock Grid: An Alternative to Forced Exercise

تقييم الفئران تمرين التحمل من دون استخدام الشبكة من الصدمة: بديل لممارسة القسري

Using laboratory mouse models, the molecular pathways responsible for the metabolic benefits of endurance exercise are beginning to be defined. The most ...

Design and Implementation of an fMRI Study Examining Thought Suppression in Young Women with, and At-risk, for Depression

تصميم وتنفيذ دراسة الرنين المغناطيسي الوظيفي دراسة الفكر قمع في الشابات مع والمعرضة للخطر، للاكتئاب

Ruminative brooding is associated with increased vulnerability to major depression. Individuals who regularly ruminate will often try to reduce the ...

An Automated T-maze Based Apparatus and Protocol for Analyzing Delay- and Effort-based Decision Making in  Free Moving Rodents

تمازي الآلي أساس جهاز وبروتوكول لتحليل قائم على الجهود وتأخير اتخاذ القرار في القوارض الانتقال الحر

Many neurological and psychiatric patients demonstrate difficulties and/or deficits in decision making. Rodent models are helpful to produce a deeper ...

3D Kinematic Gait Analysis for Preclinical Studies in Rodents

تحليل مشية حركية ثلاثية الدلل للدراسات ما قبل السريرية في القوارض

The utility of three-dimensional (3D) kinematic motion analysis systems is limited in rodents. Part of the reason for this inadequacy is the use of ...

A Machine Learning Approach to Design an Efficient Selective Screening of Mild Cognitive Impairment

نهج التعلم الألى لتصميم فحص انتقائي فعال للاعاقه الادراكيه الخفيفة

Mild cognitive impairment (MCI) is the first sign of dementia among elderly populations and its early detection is crucial in our aging societies. Common ...

Methods for Presenting Real-world Objects Under Controlled Laboratory Conditions

طرق عرض كائنات في العالم الحقيقي تحت ظروف مختبرية خاضعة للرقابة

Our knowledge of human object vision is based almost exclusively on studies in which the stimuli are presented in the form of computerized two-dimensional ...

An Inertial Measurement Unit Based Method to Estimate Hip and Knee Joint Kinematics in Team Sport Athletes on the Field

وحدة قياس بالقصور الذاتي طريقة تستند إلى تقدير الورك والركبة كينمياتية مشتركة في فريق الرياضيين الرياضة على أرض الملعب

Current athlete monitoring practice in team sports is mainly based on positional data measured by global positioning or local positioning systems. The ...

Tactile Vibrating Toolkit and Driving Simulation Platform for Driving-Related Research

مجموعة أدوات تهتز عن طريق اللمس ومنصة محاكاة القيادة للأبحاث المتعلقة بالقيادة

Collision warning system plays a key role in the prevention of driving distractions and drowsy driving. Previous studies have proven the advantages of ...

An Assessment Method and Toolkit to Evaluate Keyboard Design on Smartphones

طريقة تقييم ومجموعة أدوات لتقييم تصميم لوحة المفاتيح على الهواتف الذكية

Keyboard input has played an essential role in human-computer interaction with a vast user base, and the keyboard design has always been one of the ...