Name: design and use of an apparatus for presenting graspable objects in 3d workspace
Uploaded: 2019-08-08T14:45:00
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Nous remercions M. Shijiang Shen pour ses conseils sur la conception d'appareils et Mme Guihua Wang pour son aide en matière de soins et de formation des animaux. Ce travail a été soutenu par le National Key Research and Development Program of China (2017YFC1308501), la National Natural Science Foundation of China (31627802), les Projets publics de la province du Zhejiang (2016C33059) et les Fonds de recherche fondamentale pour le Universités centrales.

Toutes les procédures comportementales et chirurgicales étaient conformes au Guide for the Care and Use of Laboratory Animals (China Ministry of Health) et ont été approuvées par le Comité des soins aux animaux de l'Université de Zhejiang, en Chine.
1.Assemblage de l'appareil de traduction 3D
<ol><li>Construire un cadre de taille 920 mm x 690 mm x 530 mm avec rails de construction en aluminium (section transversale : 40 mm x 40 mm).</li>
	<li>Fixer quatre piédestaux aux deux extrémi...

<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>

L'appareil comportemental est décrit ici permet une combinaison d'essai-sage de différents mouvements d'atteindre et de saisir (c.-à-d., le singe peut saisir des objets de forme différente dans n'importe quel emplacement 3D arbitraire dans chaque essai). Ceci est accompli grâce à la combinaison d'une table tournante personnalisée qui change différents objets et d'un dispositif de traduction linéaire qui transporte la table tournante à plusieurs positions dans l'espace 3D. En outre, les signaux neuronaux du sing...

Divers appareils ont été développés pour étudier les principes neuronaux sous-jacents à l'atteinte et à la saisie du mouvement chez les primates non humains. Dans l'atteinte des tâches, écran tactile1,2, curseur d'écran contrôlé par un joystick3,4,5,6,7, et la technologie de réalité virtuelle8 , 9 (en) , 10 ont tous été employés pour présenter des cibles 2D et 3D, respectivement. Pour introduire différents types d'adhérence, des objets de forme différente fixés dans une position ou tournant autour d'un axe ont été largement utilisés dans les tâches de saisie11,12,13. Une alternative consiste à utiliser des repères visuels pour informer les sujets de saisir le même objet avec différents types d'adhérence14,15,16,17. Plus récemment, les mouvements d'atteinte et de saisie ont été étudiés ensemble (c.-à-d. que les sujets atteignent de multiples positions et saisissent différents types d'adhérence lors d'une session expérimentale)18,19,20, 21,22,23,24,25,26,27,28,29. Les premières expériences ont présenté des objets manuellement, ce qui conduit inévitablement à un temps faible et la précision spatiale20,21. Pour améliorer la précision expérimentale et économiser de la main-d'œuvre, les dispositifs de présentation automatique contrôlés par les programmes ont été largement utilisés. Pour varier la position cible et le type d'adhérence, les expérimentateurs ont exposé plusieurs objets simultanément, mais la position relative (ou absolue) des cibles et les types d'adhérence sont liés entre eux, ce qui provoque des schémas de tir rigides grâce à une formation à long terme22 ,27,28. Les objets sont généralement présentés dans un plan 2D, ce qui limite la diversité du mouvement d'atteinte et de l'activité neuronale19,25,26. Récemment, la réalité virtuelle24 et le bras robot23,29 ont été introduits pour présenter des objets dans l'espace 3D.
Présentés ici sont des protocoles détaillés pour la construction et l'utilisation d'un appareil automatisé30 qui peut atteindre n'importe quelle combinaison de positions cibles multiples et les types d'adhérence dans l'espace 3D. Nous avons conçu une table tournante pour changer d'objet et un dispositif de traduction 3D pour transporter la table tournante dans l'espace 3D. La table tournante et l'appareil de traduction sont pilotés par des moteurs indépendants. Pendant ce temps, la trajectoire 3D du poignet du sujet et les signaux neuronaux sont enregistrés simultanément tout au long de l'expérience. L'appareil fournit une plate-forme précieuse pour l'étude de la fonction des membres supérieurs chez le singe rhésus.

<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

Atteindre et saisir sont des mouvements très couplés, et leur dynamique neuronale sous-jacente ont été largement étudiés au cours de la dernière décennie. Pour distinguer les codages d'atteindre et de saisir, il est essentiel de présenter différentes identités d'objets indépendamment de leurs positions. Présenté ici est la conception d'un appareil automatique qui est assemblé avec une table tournante et en trois dimensions (3D) dispositif de traduction pour atteindre cet objectif. La table tournante change différents objets correspondant à différents types d'adhérence tandis que l'appareil de traduction 3D transporte la table tournante dans l'espace 3D. Les deux sont entraînés indépendamment par des moteurs de sorte que la position cible et l'objet sont combinés arbitrairement. Pendant ce temps, la trajectoire du poignet et les types d'adhérence sont enregistrés via le système de capture de mouvement et les capteurs tactiles, respectivement. En outre, les résultats représentatifs qui démontrent le singe avec succès formé utilisant ce système sont décrits. On s'attend à ce que cet appareil facilite des chercheurs pour étudier la cinématique, les principes neuraux, et les interfaces cerveau-machine liées à la fonction supérieure de membre.

La taille de l'espace de travail complet de l'appareil est de 600 mm, 300 mm et 500 mm en x-, y-, et z-axes, respectivement. La charge maximale de l'appareil de traduction 3D est de 25 kg, tandis que la table tournante (y compris le moteur de marche) est pondérée de 15 kg et peut être transportée à une vitesse allant jusqu'à 500 mm/s. La précision cinématique de l'appareil de traduction 3D est inférieure à 0,1 mm et le bruit de l'appareil est inférieur à 60 dB.
Pour démontrer l'ut...

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

Conception et utilisation d'un apparatus pour la présentation d'objets graspables dans l'espace de travail 3D

Présenté ici est un protocole pour construire un appareil automatique qui guide un singe pour effectuer la tâche flexible de portée à saisir. L'appareil combine un dispositif de traduction 3D et une table tournante pour présenter plusieurs objets dans une position arbitraire dans l'espace 3D.

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

Le principe neuronal sous-jacent à la portée et à la saisie a été étudié en profondeur au cours des dernières décennies, cependant, peu d’appareils ont été développés pour permettre une combinaison flexible des deux mouvements en une seule tâche. En coupant une table de rotation personnalisée avec un dispositif translationnel tridimensionnel, notre appareil permet une combinaison d’essai-sage de positions multiples dans l’espace tridimensionnel, et des objets de forme différente dans chaque position. Notre appareil fournit une plate-forme précieuse pour étudier la fonction des membres supérieurs et leurs principes neuronaux sous-jacents.Il peut également faciliter la reconstruction simultanée des mouvements d’atteinte et de saisie dans l’interface cerveau-machine. Commencez par fixer deux rails Y sur la surface supérieure du cadre en parallèle, en fixant les piédestaux à la surface supérieure avec des vis. Ensuite, connectez deux rails Y avec un arbre de raccordement et deux couplages de diaphragme.Serrer les écluses des couplages pour synchroniser les arbres des deux rails. Mettez six écrous dans les rainures arrière du rail Z et fixez un côté du cadre triangle droit à l’arrière du rail Z avec des vis. Tirez le cadre triangle à l’extrémité qui est distal à l’arbre et serrer les vis.Fixez l’autre cadre triangle droit à l’autre rail Z de la même manière. Fixer les autres côtés inclinés droit des deux cadres triangle aux curseurs des deux rails Y avec des vis. Ensuite, connectez les deux rails Z avec un arbre de raccordement et des couplages de diaphragme, et serrez les écluses du couplage.Fixez les deux planches de raccordement en forme de T à l’arrière du rail X avec des écrous et des vis. Ensuite, tirez les deux planches en forme de T aux deux extrémités du rail X et serrez les vis. Fixez les deux planches de raccordement en forme de T sur les curseurs des deux rails Z à l’l’appui de vis.Insérez le moteur de marche dans le trou d’arbre du ré reduceur d’engrenage, et vissez leurs brides ensemble. Enfin, vissez l’anneau de raccordement à l’extrémité de l’arbre du rail X. Insérez l’arbre du ré reduceur d’engrenage dans le couplage et vissez le ré reduceur de vitesse sur l’anneau de raccordement.Serrer le porte-serrure du couplage. Commencez par placer les capteurs tactiles dans la rainure du corps de l’objet et collez-les sur les zones de toucher prédéfinis avec du ruban adhésif à double face. Passez les fils à travers le trou de l’arrière-plan de l’objet et fixez la planche de couverture sur le corps de l’objet avec des vis.Ensuite, passez les fils à travers les trous sur les côtés du rotateur, et vissez les objets sur le rotateur. Souder les extrémités métalliques des capteurs tactiles aux extrémités rotatives du fil de l’anneau de glissement électrique, et envelopper les joints avec du ruban électrique. Vissez le boîtier du curseur du rail X.Placez le roulement dans le trou inférieur de la boîte. Ensuite, mettez le rotateur dans le boîtier à partir de la droite et passez les fils de l’anneau de glissement électrique à travers le trou supérieur de l’étui. Ensuite, insérez l’arbre métallique dans le roulement à partir du trou supérieur du boîtier, et adaptez la clé de l’arbre au porte-clés du rotateur.Placez l’anneau de glissement électrique autour de l’arbre métallique. Placez l’extrémité de la barre de localisation dans l’encoche de l’anneau de glissement électrique pour empêcher l’anneau extérieur de tourner. Insérez l’arbre moteur de marche dans le trou d’arbre métallique, et fixez le moteur sur le dessus de la boîte avec des vis.Collez une LED tricolore sur le côté avant de l’étui avec du ruban adhésif. Enfin, vissez le buffet droit sur le boîtier. Insérez les fils de commande des moteurs de marche, des LED, et des capteurs tactiles dans les ports numériques d’un conseil d’acquisition de données.Pour initialiser l’appareil translationnel tridimensionnel et la table de rotation, tirez les curseurs de tous les rails linéaires vers le point de départ et tournez le premier objet de la table de rotation pour faire face au côté avant de la table rotatif. Ensuite, entrez les coordonnées de toutes les positions d’une matrice dans un document texte. Assurez-vous que chaque ligne inclut les coordonnées X, Y et Z d’une position séparée par un espace, puis enregistrez le document.Ensuite, ouvrez le logiciel de paradigme, cliquez sur Open File dans le panneau Pool, et sélectionnez le document texte pour charger les positions de présentation dans le logiciel de paradigme. Vérifiez les objets présentés dans l’expérience dans le pool d’objets du logiciel de paradigme. Ensuite, ajustez les paramètres expérimentaux dans le panneau Paramètres de temps du logiciel de paradigme.Définissez la ligne de base à 400 millisecondes, Motor Run égale 2000 millisecondes, planification égale à 1000 millisecondes, temps de réaction maximum égal à 500 millisecondes, max Reach Time égale 1000 millisecondes, min Hold Time équivaut à 500 millisecondes, Récompense égale 60 millisecondes, et Error Cue égale 1000 millisecondes. Ensuite, fixez la chaise de singe au cadre de construction en aluminium. Fixez trois marqueurs réfléchissants à l’extrémité du bras avec du ruban adhésif à double face.Assurez-vous que les trois marqueurs forment un triangle scalene. Ensuite, dans le logiciel de paradigme, cliquez sur Exécuter pour démarrer la tâche. Cliquez sur le bouton RECORD sur le panneau de capture de mouvement du logiciel Cortex pour enregistrer les trajectoires des trois marqueurs pendant 60 secondes lorsque le singe fait la tâche.Cliquez sur le bouton STOP pour mettre fin à l’expérience. Créez un modèle de suivi des trois marqueurs sur le logiciel à l’aide des trajectoires enregistrées et enregistrez le modèle. Ensuite, connectez le fil de sol de l’amplificateur avant au sol du réseau de microélecrodes, qui est implanté dans le cortex moteur du singe.Insérez les étapes de la tête dans le connecteur du tableau microélecrode. Ouvrez le logiciel Central du système d’acquisition de signaux neuronaux. Ouvrez le logiciel de synchronisation.Cliquez sur les trois boutons de connexion dans les panneaux Cerebus, Motion Capture et Paradigm pour connecter le logiciel de synchronisation avec le système d’acquisition de signaux neuronaux, le système de capture de mouvement et le logiciel de paradigme respectivement. Enfin, cliquez sur le bouton Exécuter du logiciel de paradigme pour recommencer la tâche, suivi du bouton Enregistrement sur le panneau de stockage de fichiers du logiciel central pour commencer à enregistrer les signaux neuronaux. Vérifiez le modèle de suivi enregistré et cliquez sur le bouton RECORD sur le panneau de capture de mouvement du logiciel Cortex pour commencer à enregistrer la trajectoire du poignet du singe.La trajectoire du poignet au cours de la phase d’atteinte de tous les essais réussis a été extraite et divisée en huit groupes basés sur des positions cibles. Les extrémités de huit groupes de trajectoire forment un cuboïde, qui a la même taille que l’espace de travail cuboïde prédéfini. Ici, l’histogramme du temps peristimulus montre deux exemples neurones réglage à la fois atteindre la position et les objets est montré.Le neurone sur le dessus montre une sélectivité significative pendant les phases d’atteinte et de détention. Alors que le neurone sur le fond commence à régler les positions et les objets à partir du milieu de la phase de course du moteur. Comme le logiciel de paradigme ne pouvait pas lire les positions des moteurs, il est essentiel de paraize la table de rotation et l’appareil translationnel avant chaque session.Pour contrôler complètement quand le sujet pouvait voir l’objet cible et sa position, un verre commutable pouvait être installé devant l’appareil. En utilisant notre appareil, il est maintenant possible d’étudier l’interaction neuronale entre atteindre et saisir les mouvements, ce qui peut aider à décoder simultanément la trajectoire de portée et les types d’adhérence.

Research

JoVE Journal

Behavior

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

Transfert de tâches cognitives entre le cerveau modalités d&#39;imagerie: Implications pour la conception des tâches et l&#39;interprétation des résultats dans les études IRMf

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

Recherche

Sciences du comportement

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

Conception et mise en œuvre d&#39;une étude IRMf examen Pensée répression chez les jeunes femmes avec, et à risque, pour la dépression

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

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Un labyrinthe en t automatisée basée appareil et protocole d’analyse de retard - et fondé sur l’Effort de prise de décision chez les rongeurs de déplacement gratuit

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