التحقيق تمثيلات الكائن في مجرى Visual الظهرية المكاك استخدام التسجيلات وحدة واحدة

Summary

ويرد بروتوكول مفصل لتحليل انتقائية كائن أمامي بريتو الخلايا العصبية المعنية في التحولات فيسوموتور.

Abstract

وقد أظهرت الدراسات السابقة أن الخلايا العصبية في مناطق الدماغ المكاك بريتو أمامية يمكن أن تكون انتقائية للغاية لكائنات العالم الحقيقي والأسطح المنحنية يعرف التفاوت، وصوراً لكائنات العالم الحقيقي (مع ودون التفاوت) بطريقة مماثلة كما ووصف في تيار البصرية البطني. وباﻹضافة إلى ذلك، يعتقد المناطق بريتو أمامية لتحويل معلومات الكائن مرئي في النواتج الحركية المناسبة، مثل قبل تشكيل اليد أثناء استيعاب. أفضل وصف الكائن الانتقائية في الشبكة القشرية المشاركة في التحولات فيسوموتور، ونحن نقدم بطارية اختبارات تهدف إلى تحليل انتقائية الكائن المرئي من الخلايا العصبية في المناطق الأمامية بريتو.

Introduction

حصة الرئيسيات غير البشرية وقدرة أداء الأعمال الحركية المعقدة بما في ذلك استيعاب الكائن. لتنفيذ هذه المهام بنجاح، يحتاج الدماغ لإكمال تحويل خصائص كائن مضمن إلى الأوامر الحركية. ويعتمد هذا التحول على شبكة متطورة من المناطق القشرية الظهرية الموجودة في قشرة premotor الجدارية والبطني^1،،من²³ (الشكل 1).

من الآفة من الدراسات في البشر والقرود^54،، ونحن نعلم أن تيار البصرية الظهرية-الناشئة في القشرة البصرية الأولية وتوجه نحو القشرة الجدارية الخلفية-تشارك في الرؤية المكانية والتخطيط للسيارات الإجراءات. ومع ذلك، معظم المناطق الظهرية تيار لا مكرسة لنوع فريد من تجهيز. على سبيل المثال، منطقة إينتراباريتال الأمامي (الوكالة)، واحدة من المناطق نهاية المرحلة في تيار البصرية الظهرية، تحتوي على مجموعة متنوعة من الخلايا العصبية أن الحريق من خلال استيعاب^6،،من⁷⁸، بل أيضا أثناء البصرية التفتيش للكائن^7،،من^89،10.

مماثلة لوكالة الأنباء الأفغانية، تستجيب الخلايا العصبية في منطقة F5، الموجود في قشرة premotor البطني (PMv)، أيضا أثناء التثبيت المرئي وكائن استيعاب، التي من المحتمل أن تكون هامة لتحويل المعلومات البصرية إلى الإجراءات الحركية¹¹. الجزء الأمامي من هذه المنطقة (القطاع الفرعي F5a) يحتوي على الخلايا العصبية تستجيب بشكل انتقائي لثلاثي الأبعاد (3D، يعرف التفاوت) صور¹³من^12،، بينما القطاع الفرعي للموقع في التحدب (F5c) يحتوي على الخلايا العصبية تتميز بمرآة خصائص^1،3، إطلاق النار على حد سواء عندما ينفذ حيوان أو تلاحظ عمل. وأخيراً، منطقة F5 الخلفي (F5p) حقل المتصلة باليد، مع نسبة عالية من فيسوموتور الخلايا العصبية تستجيب للمراقبة على حد سواء، واستيعاب كائنات ثلاثية الأبعاد^14،15. بجوار F5، منطقة 45B، الموجود في راموس أقل شأنا من ناصف المقوسة، وقد تكون أيضا في شكل تجهيز^16،17 و استيعاب¹⁸.

اختبار كائن الانتقائية في القشرة الجدارية وأمامي هو التحدي، لأنه من الصعب تحديد الميزات التي تستجيب هذه الخلايا العصبية إلى وما الحقول تقبلا لهذه الخلايا العصبية. على سبيل المثال، إذا كانت خلية يستجيب للوحة ولكن ليس لمخروط، أي ميزة من هذه الكائنات هو يقود هذه الانتقائية: كفاف 2D، هيكل ثلاثي الأبعاد، التوجه في العمق، أو مزيج من العديد من الميزات المختلفة؟ لتحديد ملامح الكائن الحرجة للخلايا العصبية التي تستجيب أثناء التثبيت بالكائن واستيعاب، من الضروري أن توظف العديد من الاختبارات البصرية باستخدام الصور للكائنات وانخفاض إصدارات من نفس الصور.

يستجيب جزء كبير من الخلايا العصبية في الوكالة و F5 ليس فقط للعرض المرئي لكائن، بل أيضا عندما يمسك الحيوان هذا الكائن في الظلام (أي، في غياب المعلومات المرئية). قد لا تستجيب هذه الخلايا العصبية إلى صورة لأحد الكائنات التي لا يمكن تفويتها. ومن ثم، المكونات البصرية والحركية للاستجابة ارتباطاً وثيقا، مما يجعل من الصعب على التحقيق بتمثيل كائن الخلايا العصبية في هذه المناطق. حيث يمكن اختبار الخلايا العصبية فيسوموتور مع الكائنات في العالم الحقيقي، نحن بحاجة إلى نظام مرن لعرض كائنات مختلفة في مواقع مختلفة في المجال البصري، وفي توجهات مختلفة إذا كنا نريد تحديد الميزات التي هي هامة لهذه الخلايا العصبية. هذا الأخير لن يتحقق عن طريق روبوت قادر على عرض كائنات مختلفة في مواقع مختلفة في الفضاء المرئي.

وتعتزم هذه المادة توفر دليل تجريبي للباحثين المهتمين بدراسة الخلايا العصبية بريتو أمامية. في المقاطع التالية، سوف نقدم البروتوكول العامة المستخدمة في المختبر لتحليل استجابات الكائن استيعاب والبصرية في المكاك مستيقظا القرود (Macaca مالطا).

Protocol

وأجريت وفقا لفي الدليل "المعهد الوطني للصحة" لرعاية واستخدام الحيوانات المختبرية وتوجيه الاتحاد الأوروبي 2010/63/الاتحاد الأوروبي كافة الإجراءات التقنية ووافقت عليها "اللجنة الأخلاقية لوفين كو".

1-معلومات عامة أساليب للتسجيلات خارج الخلية في القرود يتصرف مستيقظا

1. تدريب الحيوانات على القيام بالمهام البصرية والحركية اللازمة لمعالجة مسألة محددة للبحث الخاص بك. تأكد من أن الحيوان قادراً على مرونة التبديل بين المهام أثناء الدورة تسجيل نفسه من أجل اختبار الخلايا العصبية على نطاق واسع، والحصول على فهم أفضل للسمات القيادة الاستجابة العصبية (الشكل 2-3).
   1. تدريب الحيوان في "استيعاب فيسواليجويديد" (فج؛ واستيعاب 'في ضوء') لتقييم عناصر الاستجابة فيسوموتور. ملاحظة: بشكل مستقل من مهمة المختار، تدريجيا تقييد كمية السائل على الأقل ثلاثة أيام قبل بدء مرحلة التدريب.
      1. كبح جماح رئيس القرد طيلة مدة الدورة التجريبية.
      2. في الدورة الأولى، عقد من ناحية كونترالاتيرال لدائرة التسجيل في موقف يستريح وتساعد الحيوان للوصول إلى وفهم الكائن، وإعطاء مكافأة اليدوي بعد كل محاولة.
      3. ضع يد القرد على موقف يستريح في نهاية كل تجربة.
      4. كل التجارب القليلة، إطلاق يد القرد، وانتظر بضع ثوان لمراقبة إذا كان الحيوان يبدأ الحركة عفوية.
      5. تطبيق مكافأة اليدوي كلما القرد تصل إلى نحو الكائن.
      6. عندما تصل إلى مرحلة يكتسب بشكل صحيح، تساعد الحيوان رفع (أو سحب) الكائن ومكافأة يدوياً.
      7. كما هو الحال في 1.1.1.4 و 1.1.1.5، إطلاق يد القرد، وانتظر بضع ثوان لمراقبة إذا كان الحيوان يبدأ الحركة عفوية. إعطاء مكافأة كلما يتم تنفيذ الحركة بشكل صحيح.
      8. تصحيح التوصل إلى، ومن ناحية موقف واتجاه المعصم عدة مرات حسب الضرورة أثناء الإجراء.
      9. كرر الخطوات المذكورة أعلاه حتى الحيوان ينفذ التسلسل تلقائياً.
      10. تحميل المهمة تلقائياً. يحصل على مكافأة الحيوانات تلقائياً عندما يقوم بإجراء حركات الوصول وإدراك لفترة محددة سلفا.
      11. تدريجيا زيادة وقت إجراء الكائن.
      12. إدخال الليزر الذي مشاريع نقطة التثبيت في القاعدة الكائن. إضافة ثم تعقب العين مراقبة الموقف العين حولها كائن-إلى-أن-اغتنامها.
   2. تدريب الحيوانات في ميموريجويديد استيعاب (مج) للتحقيق المكون موتور للاستجابة، ولا تتأثر بعنصر مرئي للتحفيز.
      1. كبح جماح رأس القرد.
      2. اتبع نفس الخطوات الموصوفة فج التأكد من أن الحيوان يحافظ على التثبيت على الليزر أثناء المهمة داخل إطار محدد إلكترونيا. لهذا الإصدار من المهمة، تنفجر الضوء في نهاية فترة التثبيت.
   3. تدريب القرد في "التثبيت السلبي" لمعالجة الاستجابة البصرية وانتقاء الشكل.
      1. كبح جماح رأس القرد.
      2. تقديم المحفزات البصرية إلى القرد استخدام أشعة القطب السالب (تثبيت السلبي من المحفزات 3D) أو جهاز عرض LCD (تثبيت السلبي من المحفزات 2D).
      3. هذا نقطة تثبيت في وسط الشاشة، وفرضه على المحفزات البصرية.
      4. مكافأة الحيوان بعد كل عرض تقديمي للتحفيز والزيادة تدريجيا في فترة التثبيت حتى وصلت إلى المعايير المهمة.
2. إجراء عمليات جراحية، باستخدام أدوات معقمة والستائر والعباءات.
   1. تخدير الحيوان مع الكيتامين (15 مغ/كغ، العضل) وهيدروكلوريد ميديتوميديني (0.01 0.04 مل/كجم عضليا) وتأكيد التخدير بشكل منتظم بفحص الاستجابة الحيوان للمحفزات ومعدل ضربات القلب ومعدل التنفس والدم الضغط.
   2. المحافظة على التخدير العام (بروبوفول 10 مغ/كغ/ساعة عن طريق الوريد) وإدارة الأوكسجين مع أنبوب الرغامى. استخدام مرهم المستندة إلى لانوليم لمنع جفاف العين في حين تحت التخدير.
   3. يقدم التسكين استخدام 0.5 سم مكعب من البوبرينورفين (0.3 ملغ/مل عن طريق الوريد). في حالة زيادة معدل ضربات القلب أثناء الجراحة، يمكن أن تدار جرعة الزائدة.
   4. زرع وظيفة التصوير بالرنين المغناطيسي رأس متوافق مع مسامير السيراميك والاكريليك الأسنان. إجراء جميع العمليات الجراحية البقاء على قيد الحياة تحت ظروف معقمة صارمة. لصيانة كافية من ميدان العقيمة، استخدام المتاح القفازات المعقمة وأقنعة وأدوات عقيمة.
   5. وتسترشد التشريحية التصوير بالرنين المغناطيسي (التصوير بالرنين المغناطيسي؛ إحداثيات هورسليكلارك)، وجعل من اوديما أعلاه فيما يتعلق بالفائدة وزرع قاعة تسجيل على جمجمة القرد. استخدام دائرة تسجيل قياسية لتسجيلات وحدة وحيدة الخلية أو microdrive مولتيليكترودي، لتسجيل متزامنة متعددة الخلايا العصبية.
   6. بعد الجراحة، التوقف عن إدارة بروبوفول حتى عفوية التنفس السير الذاتية عن طريق الحقن الوريدي. لا تترك الحيوان غير المراقب حتى قد وعيه وإدخال الحيوان في المجموعة الاجتماعية إلا بعد الشفاء الكامل.
   7. يقدم التسكين بعد العمليات الجراحية كما أوصى بها الطبيب البيطري المؤسسية؛ على سبيل المثال استخدام ميلوكسيكام (5 ملغ/مل عضليا).
   8. الانتظار 6 أسابيع بعد الجراحة قبل البدء التجربة. وهذا ما يسمح مرسى أفضل من منصب رئيس للجمجمة وضمانات بأن هذا الحيوان قد تعافي تماما من التدخل.
3. تعريب المنطقة تسجيل باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي (بالنسبة لتسجيلات خارج الخلية وحدة واحدة) والتصوير المقطعي (CT؛ لتسجيلات مولتيليكترودي).
   1. شغل الزجاج الشعيرات الدموية بمحلول كبريتات النحاس 2% وإدراجها في شبكة تسجيل.
   2. إجراء التصوير بالرنين المغناطيسي الهيكلية (شريحة سمك: 0.6 مم).
4. رصد النشاط العصبي.
   1. استخدام التنغستن ميكروليكتروديس مع مقاومة 0.8 – 1 MΩ.
   2. إدراج الكهربائي من خلال دوراً استخدام أنبوب دليل فولاذ المقاوم للصدأ ز 23 و microdrive هيدروليكية.
   3. لتصاعد التمييز وتضخيم وتصفية النشاط العصبي بين 300 و 5000 هرتز.
   4. للميدان المحلي المحتملة (طابعات الحجم الكبير) التسجيلات، تضخيم وتصفية إشارة بين 1 و 170 هرتز.
5. رصد إشارة العين
   1. ضبط كاميرا الأشعة تحت حمراء أمام عيون الحيوان للحصول على صورة كافية للتلميذ ومنعكس القرنية.
   2. استخدام كاميرا الأشعة تحت الحمراء المستندة إلى نموذج موقف التلميذ في 500 هرتز.

2-التحقيق في انتقاء الكائن في المناطق الظهرية

1. تنفيذ استيعاب الموجهة بشكل مرئي (فج).
   1. اختيار الحق في استيعاب الإعداد تبعاً لهدف البحث: إعداد دائري أو إعداد الروبوت (الشكل 3).
   2. لإعداد دائري، قم بتشغيل مهمة فج:
      1. واسمحوا القرد وضع اليد كونترالاتيرال لنصف الكرة الغربي مسجل في المكان يستريح في الظلام الدامس بدء التسلسل.
      2. بعد مرور فترة زمنية متغيرة (الفاصل الزمني إينتيرتريال: ms 2,000 3,000)، تطبيق ليزر حمراء (نقطة التثبيت) في قاعدة الكائن (المسافة: 28 سم من عيون القرود). إذا كان الحيوان يحتفظ النظرة داخل إطار برنامج تثبيت المحددة إلكترونيا (+/-2.5 درجة مئوية) عن 500 مللي، إلقاء الضوء على الكائن من أعلاه مع مصدر ضوء.
      3. بعد تأخير متغير (300-1500 مللي ثانية)، برنامج يعتم الليزر (جديلة الذهاب البصرية) يأمر القرد برفع اليد من موقف يستريح، والوصول إلى فهم وعقد الكائن لفاصل زمني متغير (تنظيم الوقت: 300-900 مللي ثانية).
      4. كلما كان الحيوان يقوم بالتسلسل كاملة بشكل صحيح، مكافأة مع قطره عصير.
   3. استخدام تسلسل مهام مماثلة لإعداد الروبوت.
      1. أما بالنسبة للإعداد دائري، اسمحوا القرد وضع اليد كونترالاتيرال لنصف الكرة الغربي مسجل في المكان يستريح في الظلام الدامس بدء التسلسل.
      2. بعد مرور فترة زمنية متغيرة (الفاصل الزمني إينتيرتريال: ms 2,000 3,000)، إضاءة LED (نقطة التثبيت) على الكائن (من داخل؛ المسافة: 28 سم من عيون القرود). مرة أخرى، إذا كان الحيوان يحتفظ النظرة داخل إطار برنامج تثبيت المحددة إلكترونيا (+/-2.5 درجة مئوية) عن 500 مللي، إلقاء الضوء على الكائن من داخل مع مصدر ضوء أبيض.
      3. بعد تأخير متغير (300-1500 مللي ثانية)، إيقاف تشغيل الصمام (جديلة الذهاب البصرية)، يأمر القرد برفع اليد من موقف يستريح، والوصول إليها، فهم وعقد الكائن لفاصل زمني متغير (تنظيم الوقت: 300-900 مللي ثانية).
      4. كلما كان الحيوان يقوم بالتسلسل كاملة بشكل صحيح، مكافأة مع قطره عصير.
   4. أثناء المهمة، وقياس أداء القرد، مع إيلاء اهتمام خاص إلى التوقيت. قياس كل الوقت المنقضي بين الذهاب--إشارة وبداية لحركة اليد (وقت رد الفعل)، وبين بداية الحركة والرفع من الكائن (استيعاب الوقت).
2. أداء الذاكرة تسترشد استيعاب (مج؛ 'استيعاب في الظلام'). استخدام المهمة مج لتحديد ما إذا كانت الخلايا العصبية فيسوموتور أو موتور المهيمنة.
   ملاحظة: التسلسل مشابه لذلك وصف فج، ولكن الكائن هو اغتنامها في ظلام دامس.
   1. مطابقة للمهمة فج، اسمحوا القرد وضع اليد كونترالاتيرال لنصف الكرة الغربي مسجل في موقف يستريح في الظلام الدامس بدء التسلسل.
   2. بعد مرور فترة زمنية متغيرة (الفاصل الزمني إينتيرتريال: ms 2,000 3,000)، تطبق ليزر/الصمام أحمر (نقطة التثبيت) للإشارة إلى نقطة التثبيت (في قاعدة الكائن للإعداد دائري، في مركز الكائن للإعداد روبوت؛ المسافة: 28 سم من عيون القرود) . إذا كان الحيوان يحتفظ النظرة داخل إطار برنامج تثبيت المحددة إلكترونيا (+/-2.5 درجة مئوية) عن 500 مللي، إلقاء الضوء على الكائن.
   3. وبعد وقت محدد (400 مللي ثانية)، إيقاف الضوء.
   4. بعد تأخير متغير الفترة (300-1500 مللي ثانية) بعد الضوء الإزاحة وخافت/تبديل قبالة نقطة التثبيت (الذهاب جديلة) الإيعاز إلى القرد لرفع اليد والوصول إلى فهم وعقد الكائن (تنظيم الوقت: 300-900 مللي ثانية).
   5. كلما كان الحيوان يقوم بالتسلسل كاملة بشكل صحيح، إعطاء قطره عصير كمكافأة.
3. إجراء التثبيت السلبي. أما بالنسبة لمهمة فج، اختر إعداد أنسب (الإعداد دائري أو روبوت) اعتماداً على هدف البحث.
   ملاحظة: يمكن تنفيذ مهام التثبيت سلبية مختلفة اثنين: التثبيت السلبي من كائنات العالم الحقيقي (استخدام الكائنات-إلى-أن-اغتنامها في الأجهزة دائري والروبوت) والتثبيت السلبي من الصور 3D/2D الكائنات.
   1. إجراء التثبيت السلبي للكائنات في العالم الحقيقي.
      1. هذا نقطة التثبيت (الليزر الأحمر للإعداد دائري المسقط في قاعدة الكائن والصمام الأحمر في الإعداد روبوت).
      2. إذا كان الحيوان يحتفظ النظرة داخل إطار برنامج تثبيت المحددة إلكترونيا (+/-2.5 درجة مئوية) عن 500 مللي، إلقاء الضوء على الكائن ل 2,000 مرض التصلب العصبي المتعدد.
      3. إذا كان الحيوان يحتفظ النظرة داخل الإطار لمرض التصلب العصبي المتعدد 1,000، مكافأة مع قطره عصير.
   2. إجراء التثبيت السلبي من الصور 3D/2D الكائنات.
      1. تقديم جميع المحفزات البصرية على خلفية سوداء (الإنارة من القرص المضغوط 8/م²) باستخدام جهاز (القرار 1,280 × 1,024 بكسل) مزودة الانحلال السريع p46-بطاقات مجانية-فوسفور وتعمل في 120 هرتز (عرض المسافة: 86 سم).
      2. في اختبارات 3D، تقديم المحفزات شاملة بالصور العين اليسرى واليمنى على شاشة عرض (شاشة crt)، بالتناوب في تركيبة مع مصاريع الكريستال السائل فيرويليكتريك اثنين. تحديد موقع هذه مصاريع أمام عيون القرد وتعمل بتردد 60 هرتز ومزامنة نسترجع الرأسي لجهاز العرض.
      3. بدء المحاكمة بعرض مربع صغير في وسط الشاشة (نقطة التثبيت؛ 0.2 × 0.2 °). إذا بقي موقف العين إطار معرفة إلكترونيا 1° مربعة (أصغر بكثير من أجل كائنات العالم الحقيقي) لمالا يقل عن 500 مللي، هذا الحافز المرئية على الشاشة، لفترة إجمالية 500 مللي ثانية.
      4. عندما يحتفظ القرد تثبيت مستقرة حتى إزاحة الحافز، مكافأة مع قطره عصير.
      5. لدراسة كافية لانتقاء الشكل، قم بتشغيل بطارية اختبارات شاملة مع صور ثنائية الأبعاد أثناء التثبيت السلبي للمهمة، في التسلسل التالي.
      6. تشغيل اختبار بحث. اختبار الانتقائية البصرية للخلية باستخدام مجموعة واسعة من الصور (الصور السطحية؛ الشكل 4A)، بما في ذلك صور للكائن الذي يتم اغتنامها فج. هذا وجميع المهام البصرية اللاحقة، قارن الصورة تستحضر استجابة أقوى (يطلق عليها 'صورة المفضلة') على الصورة ثانية التي تستجيب العصبية ضعيفة (يسمى 'صورة العارضات'). إذا العصبية تحت الدراسة يستجيب أيضا لأن الصور للكائنات، البحث عن مكونات محددة حافز القيادة استجابة للخلية (Contour الاختبار والاختبار "الميداني لتقبل" واختبار الحد).
      7. تشغيل اختبار كفاف. من الصور الأصلية السطحية من الكائنات الحقيقية (2D أو 3D صور تحتوي على مادة والتظليل والمنظور)، الحصول على نسخ مبسطة تدريجيا من نفس شكل التحفيز (الظلية والمخططات التفصيلية؛ الشكل 4). جمع مالا يقل عن 10 تجارب كل حالة لتحديد ما إذا كانت الخلايا العصبية تفضل السطح الأصلي، صورة ظلية أو المخطط التفصيلي من الشكل الأصلي.
      8. تشغيل اختبار حقل تقبلا (RF). لتعيين الترددات اللاسلكية لخلية، يقدم صوراً لكائنات في مواقع مختلفة على شاشة عرض (في هذه التجربة، مواقف 35؛ وحجم التحفيز 3 °)، تغطي المجال البصري المركزي^19،20. لجمع ما يكفي من التكرار التحفيز في جميع المواقع الممكنة في فترة زمنية معقولة، تقليل مدة التحفيز (المحفزات تومض؛ ومدة التحفيز: 300 مرض التصلب العصبي المتعدد، والفاصل الزمني إينتيرتريال: 300 مللي ثانية).
      9. تشغيل اختبار الحد. تشغيل اختبار الحد مع كفاف الشظايا التي عرضت في مركز للترددات اللاسلكية لتحديد ميزة الشكل الأدنى الفعال (ميسف). إنشاء مجموعة المحفزات في Photoshop بزراعة الكفاف من كل شكل من الأشكال كفاف الأصلي على طول محاور رئيسية (الشكل 3B). تصميم MESF كجزء أصغر على شكل تستحضر ردا على الأقل 70% من رد تفصيلي سليمة ولا أصغر كثيرا من أن استجابة⁸.
      10. لإجراء تقدير أفضل لموقف التبعية (أثر موقف التحفيز على الانتقائية يفتت)، تشغيل اختبارات مختلفة اثنين. تشغيل "اختبار الحد" مع الأجزاء الموجودة في موقف المحتل في الشكل المخطط الأصلي. تشغيل "اختبار الحد" بالشظايا في مركز الكتلة للشكل.
      11. في هذه المرحلة، بتشغيل تعيين الترددات اللاسلكية جديدة في ميسف باستخدام.

Representative Results

الشكل 5 قطع ردود العصبية مثال تسجيلها من منطقة F5p اختبار مع الكائنات الأربعة: اثنان مختلفة الأشكال-المجال ولوحة-سيظهر في حجمين مختلفين (6 و 3 سم). ورد هذا العصبية خاصة ليس فقط لمجال كبير (التحفيز المثلى؛ اللوحة اليسرى العلوية)، بل أيضا على لوحة كبيرة (اللوحة اليسرى السفلي). وبالمقارنة، كانت الاستجابة إلى كائنات أصغر الأضعف (العلوي والسفلي الحق الألواح).

ويبين الشكل 6 اختبار العصبية مثال مسجل في الوكالة خلال فج والتثبيت السلبي. هذه العصبية لم تكن استجابة إلا من خلال استيعاب (فج المهمة، لوحة أ) بل أيضا للعرض المرئي في 2D الصور من الكائنات المعروضة على شاشة (تثبيت السلبية بما في ذلك صورة الكائنات المستخدمة في استيعاب المهمة؛ الشكل 6B). ملاحظة أن الحافز المفضل في مهمة تثبيت السلبي ليس بالضرورة الكائن-إلى-أن-اغتنامها، ولكن آخر صورة 2D الذي تربطه بالحيوان لا خبرة سابقة استيعاب (اليوسفي). ويبين الشكل 6 RF هذه الخلية عند اختباره مع الصورة المفضلة والعارضات. ويرد مثال على الردود التي تم الحصول عليها في اختبار الحد في الشكل 6. ورد هذا المثال العصبية إلى أجزاء أصغر في الاختبار (1-1.5 درجة).

رقم 1. شبكة أمامية باريتو تشارك في معالجة كائن البصرية والحركية التخطيط والتنفيذ- المنطقة الجدارية الخلفية مشاريع الوكالة إلى مناطق البرنامجي، 45B و F5a، وثم إلى F5p، M1، وأخيراً، إلى الحبل الشوكي.

رقم 2. شجرة القرارات لاختبار كائن الانتقائية: بروتوكول تجريبي يستخدم لاختبار ردود فيسوموتور في سكاننا العصبية. يمكن أن يتبع مهمة فج مج أو مهمة بصرية (تثبيت السلبي). يمكن اعتبار مهمتين التثبيت سلبية مختلفة تبعاً لمنطقة الفائدة: تثبيت السلبي من كائنات العالم الحقيقي وتثبيت السلبي لصور ثنائية الأبعاد للكائنات. وقد تطور نظام فيسوموتور الرئيسيات لدعم التلاعب بالكائنات الحقيقية، لا صور كائنات^6،13 وذلك، من المتوقع أن تلك المناطق ذات عنصر مهيمن السيارات سوف تكون أكثر بكثير تستجيب لرؤية الكائنات الحقيقية، جراسبابل. ومع ذلك، يمكن استكشاف الانتقائية الشكل فقط بالتفصيل باستخدام نهج الحد، التي يمكن تنفيذها بسهولة أكبر مع الصور للكائنات. في مهمة تثبيت الكامن في 2D، يعني ردا إيجابيا (تشير إلى الانتقائية البصرية للصور للكائنات) أنه من الممكن تحسين استجابة الخلايا العصبية أبعد من ذلك. وهذا يؤدي بنا إلى تشغيل مهمة تجريبية جديدة استكشاف ميزات مستوى أدنى في التحفيز. وفي المقابل، يشير ردا سلبيا إلى نهاية التجربة.

الشكل 3. الأجهزة فيسوموتور- (أ)- إعداد دائري. اللوحة اليسرى: تصميم دائري (مرئية للقرد). اللوحة اليسرى: تفاصيل اللوحة دائري عرض الكائن يكون اغتنامها ويد القرد أنها تقترب. مع دائري الدورية رأسية التي تحتوي على الكائنات يصل إلى ستة، يمكن أن نقدم على كائنات مختلفة إلى القرد. (ب)- روبوت الإعداد. اللوحة اليسرى: الجبهة عرض الإعداد الروبوت. اللوحة اليسرى: التفاصيل من أربعة كائنات مختلفة قدمها الروبوت (اللوحة الصغيرة/الكبيرة؛ والمجال الصغيرة/الكبيرة). طريقة ثانية وأكثر تطورا لعرض الكائنات أثناء تسجيلات خلية واحدة يتم عن طريق ذراع روبوت تجارية مجهزة القابض. A و B، تسلسل الأحداث التي هي مماثلة أثناء التثبيت المرئي باستثناء أن في إعداد دائري، يحصل مضيئة الكائن من أعلاه وفي الإعداد روبوت مضاءة الكائن من داخل. في المرحلة فهم المهمة يختلف قليلاً. بينما في إعداد دائري، يشار إلى "الرمز الذهاب" بتعتيم الليزر؛ في إعداد الروبوت، ينطفئ تثبيت الصمام تماما. وثمة فرق آخر يشير إلى وظائف محددة لكل الأجهزة. بينما يمكن استخدام الإعداد دائري أساسا لاختبار كائن الانتقائية في وظيفة فريدة من نوعها في الفضاء المرئي، مع الإعداد الروبوت، يمكننا برنامج المسافة التي يتم تقديم الكائن يكون اغتنامها، الوضع في الطائرة فرونتوباراليل، أو حتى حمل اضطرابات في اتجاه الكائن من خلال استيعاب (مثلاً، تناوب سريع 45 ° الكائن أثناء مرحلة التوصل إلى). كل من نظم تسمح بتقديم الكائنات المستهدفة المختلفة مع استيعاب خصائص مختلفة (الحجم، الحجم، إلخ)، التي تتطلب استراتيجيات استيعاب مختلف (قبضة السلطة مقابل قبضة الدقة). (ج)- مثال لمهمة فج (دائري الإعداد). 1-التثبيت: في مهمتنا فج دائري، يضع القرد يده كونترالاتيرال على جهاز موقف يستريح لبدء التسلسل. بعد ذلك، يتوقع ليزر على كائن-إلى-أن-اغتنامها، الذي ما زال في ظلام دامس. 2-الضوء على: إذا كان الحيوان يحافظ على تثبيت استقرار حول إطار محدد إلكترونيا المحيطة بالكائن لمدة محددة، الكائن هو مضيئة في مصدر ضوء خارجي (المرحلة البصرية المهمة). وأخيراً، بعد تأخير متغير، الليزر تعتيم، تعمل كمساعدة الذهاب مرئية والتي تشير إلى أن القرد لبدء حركة استيعاب. الحيوان هو مكافأة للتوصل إلى واستيعاب ورفع الكائن (الكشف عن طريق كابلات الألياف البصرية).

الشكل 4. المحفزات البصرية. (أ)- مثال لمجموعة الحوافز المستخدمة لتقييم الانتقائية الشكل المرئي. (ب)- من الصور الأصلية السطحية في A، نحن ننتج نسخ مبسطة تدريجيا من المحفزات البصرية (الأسطح ثلاثية الأبعاد والسطوح ثنائية الأبعاد، الظلية، والخطوط العريضة والشظايا). بتقسيم المخطط التفصيلي في أجزاء أصغر، نقوم بالبحث للحد الأدنى الفعال الشكل ميزة (ميسف) تستحضر الانتقائية البصرية.

الرقم 5. اختبار المهمة فج مع الإعداد الروبوت (روبوت الإعداد في الشكل 3B). قدمنا أربع كائنات مختلفة في نفس الموضع في العمق: كبير المجالين (أعلى اليسار)، ولوحة كبيرة (أسفل اليسار)، ولوحة صغيرة (أسفل اليمين)، والصغيرة (أعلى اليمين). يتم محاذاة استجابة الخلايا العصبية لظهور الضوء في الكائن (بن حجم 20 مللي ثانية).

الشكل 6. وكالة الأنباء الأفغانية أن العصبية تسجيلها باستخدام مهام التثبيت السلبي وفج (استيعاب المعني دائري). (أ)- النشاط من خلال استيعاب. بيريستيمولوس-الوقت المدرج التكراري عرض استجابة وكالة الأنباء الأفغانية العصبية (الاستجابة العصبية الانحياز إلى ظهور الضوء على الكائن). (ب). رد العصبية نفسها عند اختباره مع مجموعة واسعة من صور ثنائية الأبعاد للكائنات في العالم الحقيقي، بما في ذلك صورة لكائن يكون اغتنامها البصرية (في توجهات مختلفة اثنين: أفقي مقابل عمودي). (ج)- تعيين الحقل تقبلا. خرائط 2D محرف تمثل متوسط الاستجابة للمحفزات (يمين) المفضل (يسار) والعارضات للعصبية في ألف وب عند اختباره مع 3° صور للكائنات. بناء الخرائط، ونحن كمياً استجابة الخلايا العصبية الصافية (عن طريق طرح النشاط الأساس) حصل على 35 مواقع مختلفة على الشاشة (يشار إليها بنقاط تقاطع خطوط الشبكة متقطع؛ [0, 0]: موقف المركزية؛ السَّمْت ° + 6: كونترالاتيرال)، ومتباعدة عن بعضها 2 °، وتغطي كل علوم--وكونترالاتيرال هيميفيلدس البصرية. اللون يشير إلى قوة الاستجابة العصبية (تتراوح بين 0 والحد الأقصى استجابة الخلية). (د). لون شجرة الأرض تمثل ردود صافي تطبيع (إطلاق معدل ناقص النشاط الأساس) من الخلايا العصبية نفسه كما هو الحال في الشكل 6A-ج لحافز المفضل والعارضات (الخطوط العريضة للصورة المفضلة والعارضات) في اختبار الحد القياسي (اختبار الحد مع الأجزاء الموجودة في موقف المحتل في الشكل المخطط الأصلي؛ 4-يفتت المحفزات، الصف الأول؛ 8-يفتت المحفزات، والصف الثاني؛ المحفزات 16-يفتت، الصف الثالث). اللون في كل دائرة يشير إلى حجم الاستجابة (1 = 28 المسامير/s).

Discussion

يتطلب اتباع نهج شامل لدراسة تيار الظهرية اختيار دقيق للمهام السلوكية واختبارات بصرية: يمكن أن تستخدم النماذج المرئية واستيعاب أما مجتمعة أو كل على حدة اعتماداً على الخصائص المحددة للمنطقة.

في هذه المقالة، نحن نقدم أمثلة لنشاط العصبية المسجلة في كل من الوكالة و F5p في الاستجابة لمجموعة فرعية مهام البصرية والحركية، ولكن يمكن ملاحظة استجابات مشابهة جداً في مناطق أخرى أمامي مثل منطقة 45B و F5a.

ونحن نقترح اثنين للتحقيق في تمثيل الكائنات العصبية خلال استيعاب الأجهزة التجريبية. مع دائري تناوب رأسي (الشكل 3 أ) التي تحتوي على كائنات يصل إلى ستة، يمكن أن نقدم كائنات مختلفة للقرد. دائري الدورية يسمح عرض الكائنات المستهدفة المختلفة (تختلف في الشكل، والحجم، وحجم، إلخ)، التي تتطلب استراتيجيات استيعاب مختلف (قبضة السلطة مقابل قبضة الدقة).

طريقة ثانية وأكثر تطورا لعرض الكائنات أثناء تسجيلات خلية واحدة يتم عن طريق ذراع الروبوت التجارية والممسك (الشكل 3B). وفي هذه الحالة، يبدأ الروبوت المحاكمة باستيعاب كائن (الشكل 3B) ونقله إلى موضع معين في الفضاء في ظلام دامس، في حين يبقى يد القرد على موقف يستريح. وباﻹضافة إلى هذا، تسلسل الأحداث مماثلة في الأجهزة اثنين. ومع ذلك، يسمح استخدام الروبوت تلاعب معلمات تجريبية واسعة (المسافة التي يتم تقديم الكائن، الموقف في الطائرة فرونتوباراليل، أو التوجه للكائن). وأخيراً، كما هو مبين في اللوحة اليمنى الشكل 3B، يمكن أيضا برمجة الروبوت فهم كائنات مختلفة (لوحة والمجال في حالتنا).

ويسمح هذا النهج التجريبي تحديد سمات كائن القيادة فيسوموتور من الخلايا العصبية التي تستجيب للمراقبة الكائن من خلال استيعاب. بيد أن هذا النهج أيضا على القيود. مع كل اختبار، سيتم استبعاد بعض الخلايا العصبية من إجراء مزيد من التجارب (مثلاً، أي ردود على هذه الصور للكائنات، أي انتقائية كفاف)، حيث أن استنتاجات التجربة يمكن تتصل فقط مجموعة فرعية من جميع الخلايا العصبية تظهر المهمة المتصلة النشاط من خلال استيعاب. ومع ذلك، في لنا الدراسات السابقة⁸، الغالبية العظمى (83 في المائة) من الخلايا العصبية عرض الاستجابات البصرية لمراقبة الكائن من خلال استيعاب أيضا تستجيب بشكل انتقائي للصور للكائنات، وكانت الغالبية العظمى من الخلايا العصبية الأخيرة (90%) أيضا انتقائية كفاف الإصدارات من هذه الصور. ولذلك قد يكون لدينا بروتوكول الاختبار المناسبة لجزء كبير جداً من جميع الخلايا العصبية تستجيب بصريا في القشرة الجدارية وأمامي.

بعض الخلايا العصبية فيسوموتور الأكثر احتمالاً في أكثر القطاعات الفرعية المتعلقة بالسيارات في القشرة الأمامية مثل منطقة F5p، قد تستجيب فقط لكائنات في سياق مهمة استيعاب، وتستجيب ابدأ للصور للكائنات (حتى مع تفاوت مجهر) عرضت على عرض. ومع ذلك نحن يمكن التحقيق في خصائص هذا يتدنى من الخلايا العصبية باستخدام الروبوت. مع هذا الإعداد التجريبية، يمكن أن نقدم الكائنات الموجودة في مواقع مختلفة في الطائرة فرونتوباراليل أثناء التثبيت السلبي (مشابه لاختبار RF)، في توجهات 3D مختلفة وعلى مسافات مختلفة من الحيوان، ويمكن أن نجمع بين العين ساككاديك التحركات نحو الكائن مع كائن استيعاب²¹.

هدفنا هو عدم توفر بروتوكول تجريبي مفرد أو جامد لدراسة الخلايا العصبية بريتو أمامية، بل التشديد على ضرورة اتباع نهج شامل وديناميكي، مع المهام والاختبارات مصممة خصيصا للخلايا العصبية تحت الدراسة. على سبيل المثال، لدينا بروتوكول فيما يتعلق بالانتقائية البصرية، ويمكن تكييفها بسهولة لدراسة أخرى الخصائص المرئية من الخلايا العصبية تستجيب للكائنات. على سبيل المثال، تابعنا نهجاً مماثلاً جداً عند التحقيق 3D الانتقائية في F5a¹² والوكالة الخلايا العصبية¹³ خلال استيعاب. ونحن أيضا مجتمعة استيعاب تنفيذ واختبار مرئية مفصلة مع أشرطة فيديو إجراءات عند التحقيق في الردود مراقبة العمل في الوكالة²². بنفس الطريقة، يمكن إضافة العديد من المهام التجريبية الأخرى، لم تدرج هنا، أيضا لدينا بروتوكول اعتماداً على مسألة علمية معالجتها. وتشمل هذه المهام دراسة كلا خصائص مادية بحتة للحافز (مثلاً، حجم الحوافز) والجوانب المعرفية مثل التحفيز الألفة²³ أو البيولوجية أهميتها (الأفضلية للأشكال ذات الصلة بيولوجيا مثل²⁴من وجوه).

إجراء مزيد من الدراسات في هذه المجالات سيتم توفير فهم أفضل للشبكة، وسيمكننا من تحسين نوع البروتوكولات لاستخدامه.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Grasping robot	GIBAS Universal Robots	UR-6-85-5-A	Robot arm equipped with a gripper
Carousel motor	Siboni	RD066/†20 MV6, 35x23 F02	Motor to be implemented in a custom-made vertical carousel. It allows the rotation of the carousel.
Eye tracker	SR Research	EyeLink II	Infrared camera system sampling at 500 Hz
Filter	Wavetek Rockland	852	Electronic filters perform a variety of signal-processing functions with the purpose of removing a signal's unwanted frequency components.
Preamplifier	BAK ELECTRONICS, INC.	A-1	The Model A-1 allows to reduce input capacity and noise pickup and allows to test impedance for metal micro-electrodes
Electrodes	FHC	UEWLEESE*N4G	Metal microelectrodes (* = Impedance, to be chosen by the researcher)
CRT monitor	Vision Research Graphics	M21L-67S01	The CRT monitor is equipped with a fast-decay P46-phosphor operating at 120 Hz
Ferroelectric liquid crystal shutters	Display Tech	FLC Shutter Panel; LV2500P-OEM	The shutters operate at 60 Hz in front of the monkeys and are synchronized to the vertical retrace of the monitor