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

אנו מודים למר Shijiang שן לעצתו על עיצוב מכשירים וגברת Guihua Wang לעזרתה בטיפול בבעלי חיים ובהכשרה. עבודה זו נתמכת על ידי תוכנית המחקר ופיתוח המפתח הלאומי של סין (2017yfc1308501), הקרן הלאומית למדע הטבע של סין (31627802), הפרויקטים הציבוריים של מחוז ג'ה-ג'יאנג (2016c33059), ואת קרנות המחקר הבסיסי עבור ה . אוניברסיטאות מרכזיות

כל ההליכים התנהגותיים וכירורגיים תאמו את המדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה (סין משרד הבריאות) ואושרו על ידי הוועדה לטיפול בבעלי חיים באוניברסיטת ג'ה-ג'יאנג, סין.
1. הרכבת התקן טרנסלאסטד תלת ממדי
<ol><li>לבנות מסגרת של גודל 920 mm x 690 mm x 530 mm עם מסילות בנייה אלומיניום (חתך רוחב: 40 mm x 40 m...

<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>

המנגנון התנהגותי מתואר כאן מאפשר שילוב מבחינת הניסוי של תנועות שונות להגיע ואוחז (כלומר, הקוף יכול לתפוס אובייקטים בצורת שונה בכל מיקומים שרירותיים תלת-ממד בכל משפט). פעולה זו מושגת באמצעות שילוב של טבלת מפנה מותאמת אישית המחליפה אובייקטים שונים והתקן טרנסלאני ליניארי המעביר את טבלת המפנ...

פותחו מכשירים שונים כדי ללמוד את עקרונות העצבים הבסיסיים המגיעים ואוחזים בתנועה בפרימטים שאינם אנושיים. בהגעה למשימות, מסך מגע1,2, סמן המסך נשלט על ידי ג'ויסטיק3,4,5,6,7, ו טכנולוגיה מציאות וירטואלית8 , מיכל בן 10 , 10 המועסקים כל להציג מטרות 2d ו-3d, בהתאמה. כדי להציג סוגי אחיזה שונים, אובייקטים בצורת שונה קבועים בתנוחה אחת או סיבוב סביב ציר היו בשימוש נרחב במשימות האוחז11,12,13. חלופה היא להשתמש ברמזים חזותיים כדי ליידע את הנושאים כדי לתפוס את אותו אובייקט עם סוגי אחיזה שונים14,15,16,17. לאחרונה, הגעה ואחיזה תנועות נחקרו יחד (כלומר, הנושאים להגיע מקומות מרובים ולתפוס עם סוגי אחיזה שונים במפגש ניסיוני)18,19,20, 21,22,23,24,25,26,27,28,29. ניסויים מוקדמים הציגו אובייקטים באופן ידני, אשר בהכרח מוביל לזמן נמוך ודיוק מרחבית20,21. כדי לשפר את הדיוק הנסיוני ולחסוך כוח אדם, נעשה שימוש נרחב בהתקני מצגת אוטומטיים הנשלטים על-ידי תוכניות. כדי לשנות את מיקום היעד ואת סוג האחיזה, הניסויים נחשפו אובייקטים מרובים בו, אבל הקרוב (או מוחלט) מיקום של יעדים וסוגי אחיזה מאוגדים יחד, מה שגורם דפוסי ירי נוקשה באמצעות אימון ארוך טווח22 ,27,28. אובייקטים מוצגים בדרך כלל במישור 2d, אשר מגביל את המגוון של תנועה להגיע פעילות עצבית19,25,26. לאחרונה, מציאות וירטואלית24 ורובוט זרוע23,29 הוצגו להציג אובייקטים בחלל 3d.
הציגו כאן פרוטוקולים מפורטים לבניית ושימוש במנגנון אוטומטי30 שיכול להשיג כל שילוב של עמדות יעד מרובים וסוגי אחיזה בחלל תלת-ממד. עיצבנו שולחן המפנה כדי להחליף אובייקטים והתקן טרנסלtional תלת-ממד כדי להעביר את הטבלה המפנה בחלל תלת-ממדי. הן שולחן המפנה והן מכשיר הטרנסלtional מונעים על ידי מנועים עצמאיים. בינתיים, המסלול התלת-ממדי של פרק כף היד והאותות העצביים נרשמים בו זמנית במהלך הניסוי. המנגנון מספק פלטפורמה רבת ערך לחקר תפקוד הגפיים העליון של הקוף רזוס.

<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

ההגעה והאחיזה הן תנועות מאוד מצמידים, והדינמיקה העצבית הבסיסית שלהם נחקרו בעשור האחרון. כדי להבחין בין הגעה ואחיזה לקידודים, חיוני להציג זהויות אובייקטים שונות ללא תלות בעמדותיהם. המוצג כאן הוא העיצוב של מכשיר אוטומטי כי הוא התאספו עם שולחן המפנה ו תלת מימדי (3D) התקן הטרנסלtional כדי להשיג מטרה זו. טבלת המפנה מחליפה אובייקטים שונים המתאימים לסוגי אחיזה שונים, ואילו התקן התלת-ממד מעביר את טבלת המפנה במרחב תלת-ממדי. שניהם מונעים באופן עצמאי על-ידי מנועים, כך שמיקום היעד והאובייקט משולבים בצורה שרירותית. בינתיים, מסלול כף היד וסוגי אחיזה נרשמים דרך מערכת לכידת תנועה וחיישנים לגעת, בהתאמה. יתרה מכך, תוצאות הנציג הממחישים קוף מאומן בהצלחה באמצעות מערכת זו מתוארים. הוא צפוי כי מכשיר זה יהיה להקל על החוקרים ללמוד kinאמאם, עקרונות עצביים, ואת המוח ממשקי ממשקים הקשורים לתפקוד הגפיים העליונות.

גודל סביבת העבודה המלאה של המנגנון הוא 600 מ"מ, 300 מ"מ, ו 500 mm ב x-, y, ו-z צירים, בהתאמה. העומס המקסימלי של התקן טרנסלנציה תלת-ממד הוא 25 ק"ג, ואילו טבלת המפנה (כולל מנוע הקפיצה) משוקלל 15 ק ג וניתן להעבירו במהירות של עד 500 מ"מ/s. הדיוק הקימטי של המכשיר התלת-ממדי של 3D הוא פחות מ 0.1 מ"מ והרעש של המנגנון הוא פח?...

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

עיצוב ושימוש של מכשיר להצגת אובייקטים Graspable בסביבת עבודה תלת-ממדית

המוצג כאן הוא פרוטוקול לבניית מכשיר אוטומטי המנחה קוף לבצע את המשימה הגמישה להגיע להישג. המנגנון משלב התקן טרנסלאסטד תלת-ממדי ומפנה טבלה כדי להציג אובייקטים מרובים במיקום שרירותי במרחב תלת-ממדי.

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

העיקרון העצבי שבבסיס התפוצה והתפיסה נחקר בהרחבה בעשורים האחרונים, אולם מעט מכשירים פותחו כדי לאפשר שילוב גמיש של שתי התנועות במשימה אחת. על ידי צימוד טבלת סיבוב מותאמת אישית עם מכשיר תרגום תלת מימדי, המנגנון שלנו מאפשר שילוב של עמדות מרובות במרחב תלת מימדי, ואובייקטים בעלי צורה שונה בכל תנוחה. המנגנון שלנו מספק פלטפורמה בעלת ערך לחקר תפקוד הגפיים העליונות והעקרונות העצביים הבסיסיים שלהן.זה עשוי גם להקל על שחזור בו זמנית של הגעה ותפיסת תנועות בממשק המוח-מכונה. התחל על ידי תיקון שתי מסילות Y על המשטח העליון של המסגרת במקביל, על ידי אבטחת הדום אל המשטח העליון עם ברגים. לאחר מכן, חבר שתי מסילות Y עם פיר מחבר ושני זיווגים של דיאפרגמה.הדקו את המנעולים של הזיווגים כדי לסנכרן את פירי שתי המסילות. שים שישה אגוזים לתוך החריצים האחוריים של מעקה Z ולצרף צד אחד של מסגרת המשולש הימנית בחלק האחורי של מעקה Z עם ברגים. משוך את מסגרת המשולש לקצה הדיסטלי לפיר והדק את הברגים.חבר את מסגרת המשולש הימנית האחרת למעקה Z האחר באותו אופן. תקן את הצדדים השניים בזווית ישרה של שתי מסגרות המשולש למ המחוונים של שתי מסילות Y עם ברגים. לאחר מכן, חברו את שתי מסילות ה-Z עם צימוד פיר וסרעפת מחברים, והדקו את מנעולי הצימוד.חבר את שני לוחות החיבור בצורת T לגב מעקה X עם אגוזים וברגים. לאחר מכן, משוך את שני הלוחות בצורת T לשני הקצוות של מעקה X והדק את הברגים. תקן את שני לוחות החיבור בצורת T על המחוונים של שתי מסילות Z עם ברגים.הכנס את מנוע ההנעה לתוך חור הפיר של מפחית ההילוכים, והברג את האוגנים שלהם יחד. לבסוף, בורג הטבעת המחברת לקצה הפיר של מעקה X. הכנס את פיר מפחית ההילוכים לתוך הצימוד, והברג את מפחית ההילוכים לטבעת המחברת.הדק את המנעולים של הצימוד. התחל על ידי הצבת חיישני המגע לתוך החריץ של גוף האובייקט ולתקוע אותם על אזורי מגע מוגדרים מראש עם סרט דו צדדי. העבר את החוטים דרך החור של הלוח האחורי של האובייקט ותקן את לוח הכיסוי על גוף האובייקט עם ברגים.לאחר מכן, להעביר את החוטים דרך החורים בצדי המסובב, ולבורג את האובייקטים על המסובב. הלחם את קצות החוט של חיישני המגע לקצוות החוט המסתובבים של טבעת ההחלקה החשמלית, ועטוף את המפרקים בקלטת חשמלית. בורג את המארז למ המחוון של מעקה X.מניחים את המסב בחור התחתון של התיבה. לאחר מכן, לשים את המסובב לתוך המקרה מימין ולהעביר את החוטים של טבעת החלקה חשמלית דרך החור העליון של המקרה. לאחר מכן, הכנס את פיר המתכת לתוך המסב מהחור העליון של המארז, והתאים את מפתח הפיר למפתח של המסובב.הגדר את טבעת ההחלקה החשמלית סביב פיר המתכת. מניחים את קצה סרגל האיתור בכיוון של טבעת ההחלקה החשמלית כדי למנוע סיבוב של הטבעת החיצונית. הכנס את פיר מנוע הדרך לתוך חור פיר המתכת, ותקן את המנוע בחלק העליון של התיבה עם ברגים.תקע LED טריקולור על הצד הקדמי של המקרה עם קלטת. לבסוף, לדפוק את הצד הימני על המקרה. הכנס את חוטי הבקרה של חיישני דריכה, LED ומגע ליציאות הדיגיטליות של לוח איסוף נתונים.כדי לאתחל את התקן התרגום התלת-ממדי ולסובב את הטבלה, משוך את המחוונים של כל מסילות השקופיות ליניאריות לנקודת ההתחלה וסובב את האובייקט הראשון של הטבלה המפנה אל הצד הקדמי של הטבלה המסתובבת. לאחר מכן, הזן את הקואורדינטות של כל המיקומים במטריצה במסמך טקסט. ודא שכל שורה כוללת את הקואורדינטות X, Y ו- Z במיקום אחד המופרדות באמצעות רווח ולאחר מכן שמור את המסמך.לאחר מכן, פתחו את תוכנת הפרדיגמה, לחצו על 'פתח קובץ' בחלונית 'מאגר' ובחרו במסמך המלל לטעינת מיקומי המצגת בתוכנת הפרדיגמה. בדוק את האובייקטים שיוצגו בניסוי במאגר האובייקטים של תוכנת הפרדיגמה. לאחר מכן, התאימו את הפרמטרים הניסיוניים בחלונית 'פרמטרי זמן' של תוכנת הפרדיגמה.הגדר תוכנית בסיסית ב- 400 אלפיות שניה, מוטור הפעלה שווה ל- 2000 אלפיות שניה, תכנון שווה ל- 1000 אלפיות שניה, זמן תגובה מרבי שווה ל- 500 אלפיות שניה, זמן הגעה מרבי שווה ל- 1000 אלפיות שניה, זמן החזקה דק שווה ל- 500 אלפיות שניה, Reward שווה ל- 60 אלפיות שניה ו- Error Cue שווה ל- 1000 אלפיות שניה. לאחר מכן, לתקן את כיסא הקוף למסגרת הבנייה אלומיניום. צרף שלושה סמנים רפלקטיביים בקצה הזרוע עם קלטת דו צדדית.ודא ששלושת הטשים יוצרים משולש קנה מידה. לאחר מכן, בתוכנת הפרדיגמה, לחץ על הפעל כדי להתחיל את המשימה. לחץ על לחצן הקלט בלוח לכידת התנועה של תוכנת Cortex כדי לתעד את המסלולים של שלושת סמנים במשך 60 שניות כאשר הקוף עושה את המשימה.לחץ על לחצן STOP כדי לסיים את הניסוי. בנה תבנית מעקב של שלושת סמנים על התוכנה באמצעות המסלולים המוקלטים ולשמור את התבנית. לאחר מכן, חבר את חוט הקרקע של המגבר הקדמי לקרקע של מערך המיקרו-אלקטרוד, המושתל בקליפת המוח המוטורית של הקוף.הכנס את שלבי הראש למחבר של מערך המיקרואלקטרווד. פתח את התוכנה המרכזית של מערכת רכישת האות העצבי. פתח את תוכנת הסינכרון.לחץ על שלושת לחצני החיבור בלוחות Cerebus, לכידת תנועה ופרדיגמה כדי לחבר את תוכנת הסינכרון עם מערכת רכישת האות העצבי, מערכת לכידת התנועה ותופת הפרדיגמה בהתאמה. לבסוף, לחץ על לחצן הפעל של תוכנת הפרדיגמה כדי להתחיל את המשימה שוב, ואחריו לחצן הקלט בלוח אחסון קבצים של התוכנה המרכזית כדי להתחיל להקליט את האותות העצביים. בדוק את תבנית המעקב השמורת ולחץ על לחצן הקלט בלוח לכידת התנועה של תוכנת Cortex כדי להתחיל להקליט את המסלול של פרק כף היד של הקוף.המסלול של פרק כף היד במהלך שלב ההגעה בכל הניסויים המוצלחים חולץ וחולק לשמונה קבוצות המבוססות על עמדות יעד. הקצוות של שמונה קבוצות של מסלול יוצר קובואיד, אשר יש את אותו גודל כמו סביבת העבודה קובואיד מוגדר מראש. כאן, היסטימולוס זמן היסטוגרמה מראה שני נוירונים לדוגמה כוונון הן להגיע למיקום אובייקטים מוצג.הנוירון בחלק העליון מראה סלקטיביות משמעותית במהלך שלבי ההגעה וההחזקה. בעוד הנוירון בתחתית מתחיל לכוונן עמדות וחפצים מאמצע שלב הריצה המוטורית. מכיוון שלתופת הפרדיגמה לא היתה אפשרות לקרוא את מיקומי המנועים, חיוני לאתחל את טבלת המפנה ואת התקן התרגום לפני כל מפגש.כדי לשלוט באופן מלא מתי הנושא יכול לראות את אובייקט היעד ואת מיקומו, זכוכית הניתנת להחלפה יכולה להיות מותקנת מול המנגנון. על ידי שימוש במנגנונים שלנו, עכשיו זה אפשרי ללמוד את האינטראקציה העצבית בין הגעה ותפיסה של תנועות, אשר עשוי לעזור בו זמנית לפענח את מסלול ההגעה ואת סוגי האחיזה.

Research

JoVE Journal

Behavior

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

העברת משימות קוגניטיביות בין שיטות הדמיה מוחית: השלכות על המשימה עיצוב ותוצאות פרשנות בfMRI לימודים

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

הערכה של Murine תרגיל סיבולת ללא השימוש ברשת הלם: אלטרנטיבי לתרגיל בכפייה

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

תכנון ויישום של מחקר fMRI בחינה חשבו דיכוי בנשים צעירות עם, ובסיכון, לדיכאון

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

T-maze אוטומטית המבוסס על המנגנון ופרוטוקול לניתוח עיכוב מאמץ מבוססות החלטות בחולדות העברה חינם

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

3D ניתוח הילוך קימטי למחקרים פרה-קליניים במכרסמים

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

גישת למידה ממוחשבת לעיצוב הקרנה סלקטיבית יעילה של ליקוי קוגניטיבי מתון

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

שיטות להצגת המציאות-חפצים בעולם תחת תנאי מעבדה מבוקרים

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

שיטה מבוססת יחידת מדידה אינרציאלית להערכת קינמטיקה מפרק הירך והברך בספורטאים ספורט צוות על המגרש

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

ערכת כלים רוטטת מישוש ופלטפורמת הדמיית נהיגה למחקר הקשור לנהיגה

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

שיטת הערכה וארגז כלים להערכת עיצוב לוח המקשים בסמארטפונים

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 ...