慢性大脑功能超声波成像在自由移动的动物执行认知任务
Ahmed El Hady1, Daniel Takahashi2, Ruolan Sun3
1Princeton Neuroscience Institute, Princeton University, Princeton, United States; Center for advanced study of collective behavior, University of Konstanz, Germany; Max Planck Institute of Animal Behavior, Konstanz, Germany.
Journal of neuroscience methods
|December 6, 2023
概括
这项研究引入了慢性功能性超声波成像 (fUS) 在自由移动的动物中的新解决方案,使得在认知任务期间能够稳定,长期记录大脑活动. 这些进步允许对任务变量进行强大的解码,并揭示大脑动态和认知负载之间的非线性关系.
科学领域:
- 神经科学是一个神经科学.
- 生物医学工程 生物医学工程
- 动物行为 动物行为
背景情况:
- 功能性超声波成像 (fUS) 通过血液体积变化间接测量神经活动.
- 在自由移动的动物中,慢性fUS带来了挑战,包括手术植入,行为任务设计,探头稳定,运动工件评估和绑定验证.
研究的目的:
- 为慢性fUS成像中的技术挑战提供验证的解决方案.
- 为fUS.US建立标准化的协议,程序和数据处理管道.
- 使用fUS. 在决策任务期间分析大脑动态.
主要方法:
- 开发用于慢性fUS植入和探针稳定解决方案.
- 行为实验的设计与血液动力学时间尺度相容.
- 创建用于fUS数据校正和细分的计算管道.
主要成果:
- 实现了稳定的,多个月的fUS记录,允许对任务变量进行强大的解码.
- 在整个大脑的血液动力学反应和诸如任务难度之类的认知变量之间展示了非线性关系.
- 提出了在决策任务期间对大脑动态的概念验证分析.
结论:
- 开发的方法使得稳定的fUS成像和行为分析在自由移动的动物.
- 这些进展为研究自然主义行为中大脑范围动态的新实验范式提供了便利.
- 该研究为fUS数据处理提供了初始计算管道.
