Name: design and use of an apparatus for presenting graspable objects in 3d workspace
Uploaded: 2019-08-08T14:45:00
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장치 설계에 대한 조언에 시장 셴 씨와 동물 관리 및 훈련에 도움을 준 구이화 왕 씨에게 감사드립니다. 이 사업은 중국 국가 핵심 연구 개발 프로그램(2017YFC1308501), 중국 국립자연과학재단(31627802), 절강성 공공프로젝트(2016C33059), 기초연구기금(2016C33059)의 지원을 받았습니다. 중앙 대학.

모든 행동 및 외과 적 절차는 실험실 동물의 관리 및 사용에 대한 가이드 (중국 보건부)에 부합하고 절강 대학의 동물 관리위원회의 승인을 받았습니다.
1.3D 번역 장치 조립
<ol><li>알루미늄 구조 레일(단면: 40mm x 40mm)으로 920mm x 690mm x 530mm 크기의 프레임을 구축합니다.</li>
	<li>나사 (M4)(그림 1B)로 Y 레일의 두 끝에 4개의 받침대를 고정하십시오.</li>
	<li>나?...

<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>

여기서 설명된 행동 장치는 서로 다른 도달 및 파악 움직임의 시험 현명한 조합을 가능하게 합니다(즉, 원숭이는 각 시험에서 임의의 3D 위치에서 다른 모양의 물체를 파악할 수 있음). 이는 다양한 객체를 전환하는 사용자 지정 선삭 테이블과 터닝 테이블을 3D 공간의 여러 위치로 전송하는 선형 변환 장치의 조합을 통해 수행됩니다. 또한, 원숭이의 신경 신호, 손목의 궤적 및 손 모양은 신경 생리?...

비인간 영장류의 움직임에 도달하고 잡는 근본적인 신경 원리를 연구하기 위해 다양한 장치가 개발되었습니다. 도달 작업에서,터치 스크린 1,2,조이스틱에 의해 제어 화면 커서3,4,5,6,7,및 가상 현실 기술8 , 9개 , 10은 모두 각각 2D 및 3D 표적을 제시하기 위하여 채택되었습니다. 다른 그립 유형을 도입하기 위해, 한 위치에 고정된 다른 모양의 물체또는축을 중심으로 회전하는 것은 11,12,13의잡기 작업에 널리 사용되었다. 대안은 시각적 신호를 사용하여 피사체가 다른 그립 유형14,15,16,17을사용하여 동일한 개체를 파악하도록 알리는 것입니다. 최근에는 도달 및 잡기 움직임을 함께 연구했습니다 (즉, 피험자는 실험 세션에서 여러 위치에 도달하고 다른 그립 유형을 파악)18,19,20, 21,22,23,24,25,26,27,28,29. 초기 실험은 필연적으로 낮은 시간과 공간 정밀도로 이어질 수동으로 개체를 제시했다20,21. 실험 정밀도를 향상시키고 인력을 절약하기 위해 프로그램에 의해 제어되는 자동 프레젠테이션 장치가 널리 사용되었습니다. 대상 위치와 그립 유형을 다양하게 변경하기 위해 실험자는 여러 개체를 동시에 노출했지만 대상의 상대적(또는 절대) 위치와 그립 유형이 함께 바인딩되어 장기 학습(22)을 통해 경직된 발사 패턴을 일으킵니다. ,27,28. 개체는 일반적으로 2D 평면에 제시되며, 이는 19,25,26에도달하는 움직임 및 신경 활동의 다양성을 제한한다. 최근에는 가상현실(24)과 로봇암(23,29)이 3D 공간에 객체를 제시하기 위해 도입되고 있다.
여기에 제시된 상세한 프로토콜은 3D 공간에서 여러 표적 위치 및 그립 유형의 조합을 달성할 수 있는 자동화된 장치(30)를 구축하고 사용하기 위한 것이다. 우리는 3D 공간에서 터닝 테이블을 전송하기 위해 객체와 3D 번역 장치를 전환하는 터닝 테이블을 설계했습니다. 터닝 테이블과 평행 장치 모두 독립 모터에 의해 구동됩니다. 한편, 피사체의 손목과 신경 신호의 3D 궤적은 실험 전반에 걸쳐 동시에 기록됩니다. 이 장치는 rhesus 원숭이의 상지 기능을 연구하기위한 귀중한 플랫폼을 제공합니다.

<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

도달 하 고 파악은 매우 결합 된 움직임, 그리고 그들의 기본 신경 역학 은 지난 10 년 동안 널리 공부 되었습니다. 도달 및 파악 인코딩을 구분하려면 위치와 관계없이 서로 다른 개체 ID를 표시하는 것이 필수적입니다. 여기에 제시된 자동 장치는 이러한 목표를 달성하기 위해 터닝 테이블과 3차원(3D) 번역 장치로 조립되는 설계이다. 터닝 테이블은 다른 그립 유형에 해당하는 다른 오브젝트를 전환하고 3D 번역 장치는 터닝 테이블을 3D 공간으로 전송합니다. 둘 다 모터에 의해 독립적으로 구동되므로 대상 위치와 물체가 임의로 결합됩니다. 한편, 손목 궤적과 그립 유형은 모션 캡처 시스템과 터치 센서를 통해 각각 기록됩니다. 또한, 이 시스템을 사용하여 성공적으로 훈련 된 원숭이를 입증하는 대표적인 결과가 설명되어 있습니다. 이 장치는 상지 기능과 관련된 운동학, 신경 원리 및 뇌 - 기계 인터페이스를 연구하는 연구원을 용이하게 할 것으로 예상된다.

장치의 전체 작업 공간 크기는 각각 600mm, 300mm 및 500mmx,y-, 및 z 축입니다. 3D 평행 장치의 최대 하중은 25kg이며 터닝 테이블(스테핑 모터 포함)은 15kg의 가중치가 있으며 최대 500mm/s의 속도로 운반할 수 있습니다. 3D 번역 장치의 운동 정밀도는 0.1 mm 미만이고 장치의 소음은 60dB 미만입니다.
시스템의 유용성을 입증하기 위해 원숭이는 시스템30을사용하여 지연된 ...

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

3D 작업 공간에서 파악 가능한 개체를 표시하기 위한 장치 설계 및 사용

여기에 제시된 프로토콜은 원숭이가 유연한 도달-파악 작업을 수행하도록 안내하는 자동 장치를 구축하는 프로토콜입니다. 이 장치는 3D 번역 장치와 터닝 테이블을 결합하여 3D 공간에서 임의의 위치에 여러 객체를 표시합니다.

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

도달 범위와 손아귀에 근본적인 신경 원리는 지난 수십 년 동안 광범위하게 연구되었지만 한 가지 작업에서 두 움직임의 유연한 조합을 가능하게하기 위해 개발된 장치는 거의 없습니다. 사용자 지정 선삭 테이블을 3차원 번역 장치와 결합하여 3차원 공간에서 여러 위치와 각 위치에서 다른 모양의 물체를 시험적으로 조합할 수 있습니다. 우리의 장치는 상지 기능과 그 근본적인 신경 원리를 공부하는 귀중한 플랫폼을 제공합니다.그것은 또한 도달 하 고 두뇌 기계 인터페이스에서 움직임을 파악의 동시 재구성을 촉진할 수 있습니다. 먼저 두 개의 Y 레일을 프레임의 위표면에 병렬로 고정하여 나사로 받침대를 상단 표면에 고정합니다. 그런 다음 연결된 샤프트와 두 개의 다이어프램 커플링과 두 개의 Y 레일을 연결합니다.커플링의 자물쇠를 조이어 두 레일의 샤프트를 동기화합니다. Z 레일의 후면 홈에 6개의 너트를 넣고 오른쪽 삼각형 프레임의 한쪽을 나사로 Z 레일 의 뒷면에 부착합니다. 삼각형 프레임을 샤프트에 단면이 있는 끝까지 당기고 나사를 조입니다.다른 오른쪽 삼각형 프레임을 다른 Z 레일에 동일한 방식으로 연결합니다. 두 삼각형 프레임의 다른 오른쪽 각도 면을 나사로 두 Y 레일의 슬라이더에 고정합니다. 다음으로 두 개의 Z 레일을 연결 축과 다이어프램 커플링과 연결하고 커플링의 잠금 장치를 조입니다.두 개의 T 모양의 연결 보드를 X 레일 뒷면에 너트와 나사로 부착합니다. 그런 다음 두 개의 T 모양의 보드를 X 레일의 두 쪽 끝으로 당겨 나사를 조입니다. 두 개의 T 모양의 연결 보드를 나사로 두 Z 레일의 슬라이더에 고정합니다.스테핑 모터를 기어 감속기의 샤프트 구멍에 삽입하고 플랜지를 함께 나사로 연결합니다. 마지막으로 연결 링을 X 레일의 샤프트 끝에 나사로 연결합니다. 기어 감속기의 샤프트를 커플링에 삽입하고 기어 감속기를 연결 링에 나사로 연결합니다.커플링의 자물쇠를 조입니다. 먼저 터치 센서를 오브젝트 바디의 홈에 넣고 양면 테이프로 미리 정의된 터치 영역에 고정합니다. 오브젝트 백보드의 구멍을 통해 와이어를 전달하고 덮개판을 나사로 오브젝트 본체에 고정합니다.그런 다음 회전기 측면의 구멍을 통해 와이어를 통과하고 오브젝트를 회전기 위에 나사로 연결합니다. 터치 센서의 와이어 끝을 전기 슬립 링의 회전 와이어 끝으로 납땜하고 전기 테이프로 조인트를 감쌉니다. 케이스를 X 레일의 슬라이더에 나사로 나사로 나사로 두습니다.베어링을 상자 의 하단 구멍에 놓습니다. 다음으로, 회전터를 오른쪽에서 케이스에 넣고 케이스의 상단 구멍을 통해 전기 슬립 링의 와이어를 전달합니다. 그런 다음 케이스의 상단 구멍에서 베어링에 금속 샤프트를 삽입하고 샤프트 키를 회전자의 키웨이에 맞춥니다.금속 샤프트 주위에 전기 슬립 링을 설정합니다. 위치 표시줄의 끝을 전기 슬립 링의 노치에 배치하여 외부 링이 회전하지 않도록 합니다. 스테핑 모터 샤프트를 금속 샤프트 구멍에 삽입하고 나사로 상자 상단의 모터를 고정합니다.테이프로 케이스의 전면에 삼색 LED를 붙입니다. 마지막으로 오른쪽 사이드보드를 케이스에 나사로 끼우습니다. 스테핑 모터, LED 및 터치 센서의 제어 와이어를 데이터 수집 보드의 디지털 포트에 삽입합니다.3차원 번역 장치 및 회전 테이블을 초기화하려면 모든 선형 슬라이드 레일의 슬라이더를 시작점으로 끌어당기고 턴테이블의 첫 번째 오브젝트를 회전 테이블의 전면을 향하도록 설정합니다. 다음으로 행렬의 모든 위치좌표를 텍스트 문서에 입력합니다. 각 행에 공백으로 분리된 한 위치의 X, Y 및 Z 좌표가 포함되어 있는지 확인하고 문서를 저장합니다.그런 다음 패러다임 소프트웨어를 열고 풀 패널에서 파일 열기를 클릭하고 텍스트 문서를 선택하여 프레젠테이션 위치를 패러다임 소프트웨어에 로드합니다. 패러다임 소프트웨어의 오브젝트 풀에서 실험에 표시할 개체를 확인합니다. 그런 다음 패러다임 소프트웨어의 시간 매개 변수 패널에서 실험 매개 변수를 조정합니다.기준선을 400밀리초로 설정하고, 모터 런은 2000밀리초, 계획 계획은 1000밀리초, 최대 반응 시간은 500밀리초, 최대 도달 시간은 1000밀리초, 최소 보류 시간은 500밀리초, 보상은 60밀리초, 오류 큐는 1000밀리초와 같습니다. 다음으로 원숭이 의자를 알루미늄 구조 프레임에 고정합니다. 양면 테이프로 팔 끝에 3개의 반사 마커를 부착합니다.세 마커가 scalene 삼각형을 형성하는지 확인합니다. 그런 다음 패러다임 소프트웨어에서 실행을 클릭하여 작업을 시작합니다. 피질 소프트웨어의 모션 캡처 패널의 레코드 버튼을 클릭하여 원숭이가 작업을 수행할 때 60초 동안 세 마커의 궤적을 기록합니다.STOP 버튼을 클릭하여 실험을 종료합니다. 기록된 궤적을 사용하여 소프트웨어에 세 개의 마커의 추적 템플릿을 빌드하고 템플릿을 저장합니다. 그런 다음, 원숭이의 모터 피질에 이식되는 마이크로 전광제 어레이의 지면에 프론트 엔드 앰프의 접지 와이어를 연결합니다.헤드 스테이지를 미세 전극 어레이의 커넥터에 삽입합니다. 신경 신호 획득 시스템의 중앙 소프트웨어를 엽니다. 동기화 소프트웨어를 엽니다.세레버스, 모션 캡처 및 패러다임 패널의 세 연결 버튼을 클릭하여 동기화 소프트웨어를 신경 신호 획득 시스템, 모션 캡처 시스템 및 패러다임 소프트웨어와 각각 연결합니다. 마지막으로 패러다임 소프트웨어의 실행 버튼을 클릭하여 작업을 다시 시작하고 중앙 소프트웨어의 파일 저장소 패널의 레코드 버튼이 신경 신호 녹음을 시작합니다. 저장된 추적 템플릿을 확인하고 피질 소프트웨어의 모션 캡처 패널의 기록 버튼을 클릭하여 원숭이손목의 궤적을 기록합니다.모든 성공적인 시험에서 도달 단계 동안 손목의 궤적을 추출하고 대상 위치에 따라 8 그룹으로 나뉩니다. 8개의 궤적 그룹의 끝은 미리 정의된 큐비드 작업 공간과 동일한 크기를 가지는 큐비드를 형성합니다. 여기서, peristimulus 시간 히스토그램은 도달 위치와 물체를 모두 튜닝하는 두 가지 예뉴런을 나타낸다.상단의 뉴런은 도달 및 유지 단계 동안 상당한 선택성을 보여줍니다. 하단의 뉴런이 모터 실행 단계의 중간에서 위치와 물체를 조정하기 시작하는 동안. 패러다임 소프트웨어가 모터의 위치를 읽을 수 없어서 각 세션 전에 터닝 테이블과 번역 장치를 초기화하는 것이 필수적입니다.피사체가 대상 물체와 그 위치를 볼 수 있을 때 완전히 제어하기 위해 장치 앞에 스위치 유리를 설치할 수 있습니다. 우리의 장치를 사용하여, 도달과 손아귀 운동 사이의 신경 상호 작용을 연구하는 것이 가능, 이는 동시에 도달 궤적과 그립 유형을 디코딩하는 데 도움이 될 수 있습니다.

Research

JoVE Journal

Behavior

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

뇌 영상의 감각적 양상 사이인지 작업을 전송 :의 fMRI 연구 작업 설계를위한 시사점 및 결과의 해석

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

연구

행동분석학

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

충격 그리드를 사용하지 않고 쥐과 운동 지구력의 평가 : 강제 운동에 대한 대안

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

의 fMRI 연구의 설계 및 구현은 젊은 여성 진압 생각하고, 위험에 처한, 우울증에 대한 검사

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

자동화 된 T-maze는 무료 이동 설치류에 의사 결정 지연 및 노력 기반 분석에 대 한 장치 및 프로토콜을 기반으로

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

설치류의 전임상 연구를 위한 3D 운동걸음걸이 분석

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

경도 인지 장애의 효율적인 선택적 스크리닝을 설계하는 기계 학습 접근 방식

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

통제된 실험실 조건에서 실제 물체를 표시하는 방법

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

현장에서 팀 스포츠 운동 선수의 엉덩이와 무릎 관절 운동학을 추정하는 관성 측정 단위 기반 방법

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

운전 관련 연구를 위한 촉각 진동 툴킷 및 운전 시뮬레이션 플랫폼

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

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스마트폰에서 키보드 디자인을 평가하는 평가 방법 및 툴킷

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 ...