Name: Untersuchung von Objekt-Vertretungen in den Makaken dorsalen Visual Stream mit Monoblock-Aufnahmen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-01T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 8 s
Description: Erfahren Sie die Untersuchung neuronaler Objektselektivität bei Makaken im dorsalen visuellen Strom. Diese Methode ermöglicht die Analyse visuomotorischer Transformationen von visuellen zu motorischen Repräsentationen.

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Wir danken Inez Puttemans, Marc De Paep, Sara De Pril, Wouter Depuydt, Astrid Hermans, Piet Kayenbergh, Gerrit Meulemans, Christophe Ulens und Stijn Verstraeten für technische und administrative Unterstützung.

Alle technische Verfahren wurden gemäß dem National Institute of Health Guide für die Pflege und Verwendung von Labortieren und EU-Richtlinie 2010/63/EG durchgeführt und durch die ethischen Ausschuss der KU Leuven angenommen wurden.
1. allgemeine Methoden für extrazelluläre Aufnahmen im wach-Verhalten-Affen
<ol><li>Trainieren Sie die Tiere für die visuellen und motorischen Aufgaben erforderlich, um Ihre spezifische Fragestellung. Stellen Sie sicher, dass das Tier in der Lage ist, flexibel zwischen Aufgaben während der gleichen Aufnahme-Session um das Neuron ausgiebig testen und erhalten ein besseres Verständnis der Funktionen fahren die neuronale Antwort (Abbildung 2-3) wechseln.<ol>
<li>Trainieren Sie das Tier in Visually-Guided greifen (VGG; greifen "ins Licht"), die antwortauslösung Komponenten der Antwort zu bewerten. Hinweis: schränken Sie unabhängig von der Aufgabe ausgewählt ein, allmählich Flüssigkeitszufuhr mindestens drei Tage vor Beginn der Trainingsphase.<ol>
<li>Zurückhalten der Affenkopf für die gesamte Dauer der experimentelle Sitzung.</li>
			<li>Halten Sie in den ersten Sitzungen die Hand an die Aufnahme Kammer in der Ruheposition kontralateralen und helfen Sie, das Tier zu erreichen und das Objekt zu erfassen, geben manuelle Belohnung nach jedem Versuch.</li>
			<li>Legen Sie der Affe Hand auf der Ruheposition am Ende jeder Prüfung zurück.</li>
			<li>Jeder nur wenige Studien, lassen Sie die Hand des Affen und warten ein paar Sekunden, um zu beobachten, ob das Tier die Bewegung spontan initiiert.</li>
			<li>Gelten Sie manuelle Lohn, wenn der Affe auf das Objekt erreicht.</li>
			<li>Wenn die reichende Phase korrekt erworben wird, helfen Sie dem Tier zu heben (oder ziehen) das Objekt und die Belohnung manuell.</li>
			<li>1.1.1.4. und 1.1.1.5. lassen Sie den Affen Hand und warten ein paar Sekunden, um zu beobachten, ob das Tier die Bewegung spontan initiiert. Geben Sie Belohnung, wenn die Bewegung korrekt ausgeführt wird.</li>
			<li>Korrigieren Sie das erreichen, hand Position und Handgelenk Ausrichtung so oft wie nötig während des Verfahrens.</li>
			<li>Wiederholen Sie die oben genannten Schritte, bis das Tier die Sequenz automatisch ausführt.</li>
			<li>Laden Sie die automatische Aufgabe. Das Tier wird automatisch belohnt, wenn sie die Reichweite und Griff Bewegungen für eine vorbestimmte Zeit ausführt.</li>
			<li>Schrittweise Erhöhung der Haltezeit des Objekts.</li>
			<li>Stellen Sie die Laser vor, der die Fixierung-Punkt an der Basis des Objekts Projekte. Fügen Sie dann den Eye-Tracker zur Überwachung der augenposition rund um das Objekt zu Begriffen.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Trainieren Sie das Tier in Memory-Guided greifen (MGG), die motorische Komponente der Antwort, unempfindlich gegen die visuelle Komponente des Reizes zu untersuchen.<ol>
<li>Zurückhalten der Affenkopf.</li>
			<li>Befolgen Sie die gleichen Schritte für die VGG dafür sorgen, dass das Tier Fixierung auf den Laser während der Aufgabe innerhalb eines elektronisch definierten Fensters verwaltet. Für diese Version der Aufgabe erlischt das Licht am Ende des Zeitraums Fixierung.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Der Affe in Passive Fixierung an visuellen Reaktionsfähigkeit und Form Selektivität zu trainieren.<ol>
<li>Zurückhalten der Affenkopf.</li>
			<li>Präsentieren Sie die visuellen Reize der Affe mit einer CRT (Passive Fixierung des 3D Reize) oder ein LCD-Monitor (Passive Fixation von 2D reizen).</li>
			<li>Eine Fixierung Fleck in der Mitte des Bildschirms, überlagert die visuellen Reize zu präsentieren.</li>
			<li>Belohnen Sie das Tier nach jeder Präsentation des Reizes zu und steigern Sie allmählich die Fixierung-Zeitraum bis zum Erreichen der Standards der Aufgabe.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>Operieren Sie mit sterilen Werkzeugen, Vorhänge und Kleider.<ol>
<li>Das Tier mit Ketamin zu betäuben (15 mg/kg, intramuskulär) und Medetomidine-Hydrochlorid (0,01-0,04 mL/kg intramuskulär) und bestätigen Sie die Narkose regelmäßig durch Kontrolle des Tieres als Reaktion auf Reize, Herzfrequenz, Atemfrequenz und Blut Druck.</li>
		<li>Pflegen der Vollnarkose (Propofol 10 mg/kg/h intravenös) und Sauerstoff mit einer Trachealkanüle Röhre zu verwalten. Verwenden Sie eine Lanolim-basierte Salbe, um Augentrockenheit unter Narkose zu verhindern.</li>
		<li>Bieten Analgesie mit 0,5 cc von Buprenorphin (0,3 mg/ml intravenös). Im Falle einer Erhöhung der Herzfrequenz während der Operation kann eine zusätzliche Dosierung verabreicht werden.</li>
		<li>Eine MRI kompatibel Kopf Post mit keramischen Schrauben und zahnärztliche Acryl-Implantat. Operationen Sie alle Überleben unter strengen aseptischen Bedingungen. Verwenden Sie für eine angemessene Pflege der sterilen Bereich sterile Einweg-Handschuhe, Masken und sterilen Instrumenten.</li>
		<li>Geleitet von anatomischen Magnetresonanztomographie (MRT; Horsley-Clark Koordinaten), machen eine Kraniotomie oberhalb des Bereichs des Interesses und die Aufnahme-Kammer auf der Affe Schädel-Implantat. Verwenden Sie eine standard-Aufzeichnung-Kammer für Einheit extrazelluläre Aufnahmen oder eine multielectrode Microdrive für die gleichzeitige Aufnahme von mehreren Neuronen.</li>
		<li>Einzustellen Sie nach der Operation die intravenöse Verabreichung von Propofol bis spontane Atmung Lebensläufe. Nicht das Tier unbeaufsichtigt, bis er das Bewusstsein wiedererlangt hat und das Tier in der sozialen Gruppe erst nach vollständigen Genesung führen.</li>
		<li>Postoperative Analgesie bieten von der institutionellen Tierarzt empfohlen; Verwenden Sie z. B. Meloxicam (5mg/ml intramuskulär).</li>
		<li>Warten Sie, 6 Wochen nach der Operation vor Beginn des Experiments. Dies ermöglicht eine bessere Verankerung der Kopf Post den Schädel und Garantien, die das Tier vollständig von dem Eingriff erholt hat.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Lokalisieren Sie den Aufnahmebereich mit MRI (für Einheit extrazelluläre Aufnahmen) und Computertomographie (CT; für multielectrode Aufnahmen).<ol>
<li>Füllen Sie Glaskapillaren mit einer 2 % Kupfersulfatlösung und fügen Sie sie in einem Aufnahme-Raster.</li>
		<li>Strukturellen MRT durchführen (Schneiden Dicke: 0,6 mm).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Überwachung der neuronalen Aktivität.<ol>
<li>Verwenden Sie Wolfram Mikroelektroden mit einer Impedanz von 0,8 – 1 MΩ.</li>
		<li>Legen Sie die Elektrode durch die Dura mit einem Führungsrohr 23G aus rostfreiem Stahl und einer hydraulischen Microdrive.</li>
		<li>Für Spike Diskriminierung zu verstärken und die neuronale Aktivität zwischen 300 und 5.000 Hz filtern.</li>
		<li>Verstärken Sie für lokale potenzielle (LFP) Feldaufnahmen und Filtern Sie das Signal zwischen 1 und 170 Hz.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Das Auge-Signal zu überwachen<ol>
<li>Stellen Sie eine Infrarot-Kamera vor Augen des Tieres, ein einwandfreies Bild der Pupille und die Hornhaut-Reflex zu erhalten.</li>
		<li>Verwenden Sie eine Infrarot-basierte Kamera um die Pupille Position bei 500 Hz zu probieren.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. untersuchen Objekt Selektivität im dorsalen Bereiche
<ol><li>Führen Sie optisch geführte greifen (VGG).<ol>
<li>Wählen Sie die richtige Einstellung je nach Ziel der Forschung zu erfassen: Karussell Setup oder Roboter Setup (Abbildung 3).</li>
		<li>Führen Sie für das Karussell-Setup den VGG Task aus:<ol>
<li>Lassen Sie den Affen, die Hand in die Ruheposition in völliger Dunkelheit, die Sequenz einzuleiten kontralateralen der aufgezeichneten Hemisphäre legen.</li>
			<li>Nach einer Variablen Zeit (intertrial Intervall: 2.000-3.000 ms), einen roten Laser (Fixierung Punkt) an der Basis des Objekts anwenden (Entfernung: 28 cm von den Affen Augen). Wenn das Tier seinen Blick innerhalb eines Fensters elektronisch definierten Fixierung (+/-2,5 °) für 500 ms unterhält, leuchtet das Objekt von oben mit einer Lichtquelle.</li>
			<li>Nachdem eine Variable Verzögerung (300-1500 ms), Programmieren eine Verdunkelung des Lasers (visuelle GO Cue) anweist, den Affen, heben Sie die Hand von der Ruheposition und erreichen, greifen und halten das Objekt für eine Variable Intervall (Haltezeit: 300-900 ms).</li>
			<li>Wenn das Tier die ganze Sequenz korrekt ausführt, belohnen sie mit einem Tropfen des Saftes.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Verwenden Sie eine ähnliche Tasksequenz für die Roboter-Setup.<ol>
<li>Was das Karussell-Setup der Affe, die Hand in die Ruheposition in völliger Dunkelheit, die Sequenz einzuleiten kontralateralen der aufgezeichneten Hemisphäre legen möchte.</li>
			<li>Nach einer Variablen Zeit (intertrial Intervall: 2.000-3.000 ms), Leuchten die LED (Fixierung Punkt) auf das Objekt (Entfernung von innen;: 28 cm von den Affen Augen). Wieder, wenn das Tier seinen Blick innerhalb eines Fensters elektronisch definierten Fixierung (+/-2,5 °) für 500 ms unterhält, beleuchten Sie das Objekt von innerhalb mit einer weißen Lichtquelle.</li>
			<li>Nachdem eine Variable Verzögerung (300-1500 ms), schalten Sie die LED (visuelle GO Cue), Instruktion der Affe, heben Sie die Hand von der Ruheposition und erreichen, fassen und halten das Objekt für eine Variable Intervall (Haltezeit: 300-900 ms).</li>
			<li>Wenn das Tier die ganze Sequenz korrekt ausführt, belohnen sie mit einem Tropfen des Saftes.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Während des Vorgangs zu quantifizieren die Leistung des Affen, wobei besonderes Augenmerk auf das Timing. Messen Sie beide Zeit verstrichene zwischen der Go-Signal und dem Beginn der Handbewegung (Reaktionszeit) und zwischen dem Beginn der Bewegung und der Aufzug des Objekts (greifen Zeit).</li>
	</ol></li>
	<li>Führen Sie Speicher-geführte greifen (MGG; "Greifen in der Dunkelheit"). Verwenden Sie die MGG-Aufgabe, um festzustellen, ob Neuronen antwortauslösung oder Motor-Dominant sind. Hinweis: Die Reihenfolge ist ähnlich dem für die VGG beschrieben, aber das Objekt ist in völliger Dunkelheit erfasst.<ol>
<li>Identisch mit der VGG Aufgabe, lassen Sie den Affen legen Sie die Hand auf die aufgezeichneten Hemisphäre kontralateralen in der Ruheposition in völliger Dunkelheit, die Sequenz einzuleiten.</li>
		<li>Nach einer Variablen Zeit (intertrial Intervall: 2.000-3.000 ms), eine rote Laser/LED (Fixierung Punkt) um die Fixierung Stelle angegeben sein, gelten (an der Basis des Objekts für die Karussell-Einrichtung, in der Mitte des Objekts für die Roboter-Setup; Entfernung: 28 cm von den Affen Augen) . Wenn das Tier seinen Blick innerhalb eines Fensters elektronisch definierten Fixierung (+/-2,5 °) für 500 ms unterhält, leuchtet das Objekt.</li>
		<li>Schalten Sie nach einer bestimmten Zeit (400 ms) das Licht aus.</li>
		<li>Nach einer Variable Verzögerung Periode (300-1500 ms) folgt Licht versetzt, Dim/ausschalten und die Fixierung Punkt (CUE gehen), der Affe, heben die Hand und Reichweite, Griff zu unterrichten und halten das Objekt (Haltezeit: 300-900 ms).</li>
		<li>Wenn das Tier die ganze Sequenz korrekt ausführt, geben Sie einen Tropfen Saft als Belohnung.</li>
	</ol></li>
	<li>Führen Sie Passive Fixierung. Wie für die VGG Aufgabe wählen Sie die am besten geeignete Einrichtung (Karussell oder Roboter-Setup) je nach Ziel der Forschung. Hinweis: Zwei verschiedene passive Fixierung Aufgaben: passive Fixierung der Objekte der realen Welt (mit den Objekten zu Begriffen in das Karussell und Roboter-Setups) und passive Fixierung von 3D/2D Bildern von Objekten.<ol>
<li>Führen Sie passive Fixierung der Objekte der realen Welt.<ol>
<li>Präsentieren Sie die Fixierung Punkt (rote Laser für das Karussell-Setup projiziert an der Basis des Objekts und der roten LED im Roboter-Setup).</li>
			<li>Wenn das Tier seinen Blick innerhalb eines Fensters elektronisch definierten Fixierung (+/-2,5 °) für 500 ms unterhält, leuchtet das Objekt für 2.000 ms.</li>
			<li>Wenn das Tier seinen Blick innerhalb des Fensters für 1.000 ms unterhält, belohnen sie mit einem Tropfen des Saftes.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Durchführen Sie passive Fixierung von 3D/2D Bildern von Objekten.<ol>
<li>Alle visuellen Reize präsentieren auf einem schwarzen Hintergrund (Luminanz von 8 cd/m2) mit einem Monitor (Auflösung von 1.280 × 1.024 Pixel) ausgestattet mit einem schnellen Verfall P46-Phosphor und bei 120 Hz betrieben (Betrachtungsabstand: 86 cm).</li>
			<li>Präsentieren Sie in den 3D Tests die Reize stereoskopisch abwechselnd die linke und Rechte augenbilder auf einem Bildschirm (CRT-Monitor), in Kombination mit zwei ferroelektrischer Flüssigkristalle Fensterläden. Suchen Sie diese Rollläden vor den Affen Augen, bei 60 Hz betreiben und mit der vertikalen Rücklaufdauer des Monitors synchronisiert.</li>
			<li>Die Testphase zu starten, durch die Vorlage eines kleinen Quadrat in der Mitte des Bildschirms (Fixierung Punkt; 0,2 ° × 0,2 °) Bleibt die augenposition innerhalb einer elektronisch definierten 1° quadratisches Fenster (viel kleiner als für Objekte der realen Welt) für mindestens 500 ms, präsentieren Sie die visuelle Reize auf dem Bildschirm für eine Gesamtzeit von 500 ms.</li>
			<li>Wenn der Affe eine stabile Fixierung bis der Impuls-Offset unterhält, belohnen sie mit einem Tropfen des Saftes.</li>
			<li>Für eine angemessene Untersuchung der Form Selektivität eine umfassende Reihe von Tests mit 2D-Bildern während passive Fixierung Aufgabe, in der folgenden Reihenfolge ausgeführt.</li>
			<li>Führen Sie einen Suche Test. Testen Sie die visuelle Selektivität der Zelle mit einer breiten Palette von Bildern (Oberfläche Bilder; Abbildung 4A), einschließlich der Bilder des Objekts, der Griff ist in der VGG. Vergleichen Sie für diese und alle nachfolgenden Sehaufgaben das Bild evoziert die stärkste Reaktion ("bevorzugte Bild" bezeichnet), ein zweites Bild, das Neuron schwach reagiert (genannt "nonpreferred"). Reagiert die Nervenzelle unter Studie auch auf die Bilder der Objekte, suchen Sie nach bestimmten Reiz Komponenten der Zelle Reaktionsfähigkeit (Contour Test, rezeptiven Feld Test und Reduktion Test) fahren.</li>
			<li>Führen Sie einen Kontur-Test. Erhalten Sie aus der ursprünglichen Oberfläche Bilder von realen Objekten (2D oder 3D Bilder mit Textur, Schattierung und Perspektive) schrittweise vereinfachte Versionen der gleichen Reiz Form (Silhouetten und Umrisse; Abbildung 4 b). Sammeln Sie mindestens 10 Versuche pro Zustand, um festzustellen, ob das Neuron die originaloberfläche, die Silhouette oder die Gliederung von der ursprünglichen Form bevorzugt.</li>
			<li>Führen Sie einen Test der rezeptiven Feld (RF). Um die RF eines Neurons abzubilden, präsentieren die Bilder der Objekte an verschiedenen Positionen auf einem Display (in diesem Experiment 35 Positionen; Reiz Größe von 3°), deckt die zentralen Gesichtsfeldes19,20. Um genügend Anreiz Wiederholungen in allen möglichen Positionen in einer angemessenen Zeit zu sammeln, Reduzierung der Impuls-Dauer (geflasht Reize; Impuls Dauer: 300 ms, intertrial Intervall: 300 ms).</li>
			<li>Führen Sie einen Test der Reduktion. Führen Sie einen Reduktion Test mit Kontur Fragmente präsentiert in der Mitte der Russischen Föderation, die minimale effektive Form Funktion (MESF) zu identifizieren. Generieren Sie das Set von Reizen in Photoshop durch Zuschneiden der Kontur der einzelnen ursprünglichen Konturen Formen entlang der Hauptachsen (Abb. 3 b). Gestalten Sie die MESF als das kleinste Form Fragment evozieren eine Antwort, die zu mindestens 70 % der intakten Umriss Antwort und nicht deutlich kleiner als diese Antwort8ist.</li>
			<li>Für eine bessere Einschätzung der Lage Abhängigkeit (der Effekt der Reiz Position auf Fragment Selektivität) ausführen zwei verschiedene Tests. Führen Sie eine Reduktion Test mit den Fragmenten befindet sich an der Position in den ursprünglichen Umriss besetzt. Laufen Sie eine Reduzierung der Test mit der Fragmente in der Mitte der Masse der Form.</li>
			<li>Führen Sie in dieser Phase eine neue RF-Zuordnung mit Hilfe der MESF.</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
</ol>

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<li>Turriziani, P., Smirni, D., Oliveri, M., Semenza, C., Cipolotti, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+the+prefrontal+cortex+in+familiarity+and+recollection+processes+during+verbal+and+non-verbal+recognition+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">The role of the prefrontal cortex in familiarity and recollection processes during verbal and non-verbal recognition memory.</a> Neuroimage. 52 (1), 469-480 (2008).</li>
<li>Tsao, D. Y., Schweers, N., Moeller, S., Freiwald, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patches+of+faces-selective+cortex+in+the+macaque+frontal+lobe%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Patches of faces-selective cortex in the macaque frontal lobe.</a> Nat. Neurosci. 11 (8), 877-879 (2008).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Ein umfassender Ansatz für die Untersuchung von dorsal Stream erfordert eine sorgfältige Auswahl von Verhaltensstörungen Aufgaben und Sehtests: visuelle und habgierigen Paradigmen eingesetzt werden, entweder zusammen oder separat je nach den spezifischen Eigenschaften der Region.
In diesem Artikel geben wir Beispiele für die neuronale Aktivität im AIP und F5p als Reaktion auf eine Teilmenge von visuellen und motorischen Aufgaben aufgezeichnet, aber sehr ähnliche Reaktionen beobachtet werden, i...

Menschliche und nichtmenschliche Primaten teilen die Kapazität des komplexen motorischen Aktionen einschließlich Objekt greifen. Um diese Aufgaben erfolgreich zu erfüllen, muss unser Gehirn die Umwandlung der intrinsischen Objekteigenschaften in motorische Befehle abschließen. Diese Transformation stützt sich auf ein anspruchsvolles Netzwerk der dorsalen kortikalen Bereiche befindet sich im parietalen und ventralen prämotorischen Kortex1,2,3 (Abbildung 1).
Aus Läsion Studien an Affen und Menschen4,5wissen wir, dass der dorsale visuelle Strom - mit Ursprung in der primären Sehrinde und posterioren parietalen Kortex gerichtet - räumliche Vision und die Planung des Motors beteiligt ist Aktionen. Die Mehrheit der dorsalen Stream Bereiche sind jedoch nicht auf eine einzigartige Art von Verarbeitung gewidmet. Intraparietal Frontzahnbereich (AIP), eines der End Phase Gebiete in den dorsalen visuelle Stream enthält beispielsweise eine Vielzahl von Neuronen, die nicht nur während der6,7,8greifen, sondern auch während der visuellen Feuer Inspektion von Objekt7,8,9,10.
Ähnlich wie bei AIP, reagieren Nervenzellen im Bereich F5, befindet sich in der ventralen prämotorischen Kortex (PMv), auch während visuelle Fixierung und Objekt greifen, die für die Transformation von visuellen Informationen in motorischen Aktionen11wichtig sein dürfte. Der vordere Teil dieser Region (Teilsektor F5a) enthält Neuronen reagieren selektiv auf dreidimensionale (3D, Ungleichheit definiert)12,13, Bilder, während die Teilsektor befindet sich in der Konvexität (F5c) Neuronen enthält zeichnet sich durch Spiegel Eigenschaften1,3, brennen, sowohl wenn ein Tier führt oder eine Aktion ausführt. Schließlich ist die F5 seitzahnbereich (F5p) eine Hand-verwandten Bereich mit einem hohen Anteil an antwortauslösung Neuronen reagieren auf sowohl Beobachtung und greifen von 3D-Objekten14,15. Neben F5, Bereich 45, gelegen in der minderwertigen Ramus bogenförmigen Sulcus, kann auch in Form Verarbeitung16,17 und greifen18einbezogen werden.
Testen Objekt Selektivität im frontalen und parietalen Kortex ist schwierig, weil es schwierig ist zu bestimmen, welche Funktionen diese Neuronen reagieren und was die rezeptiven Feldern dieser Neuronen sind. Zum Beispiel wenn eine Neuron auf einen Teller aber nicht zu einem Kegel reagiert, welche Funktion dieser Objekte treibt diese Selektivität: die 2D Kontur, die 3D-Struktur, die Orientierung in der Tiefe oder eine Kombination aus vielen verschiedenen Funktionen? Die kritische Objektfunktionen für Neuronen bestimmen, die beim Objekt Fixierung und greifen zu reagieren, ist es notwendig, verschiedene Sehtests mit Bildern von Objekten und reduzierte Versionen die gleichen Bilder zu beschäftigen.
Ein beträchtlicher Bruchteil der Neuronen in AIP und F5 reagiert nicht nur auf die visuelle Darstellung eines Objekts, sondern auch, wenn das Tier dieses Objekt im Dunkeln (d. h. ohne visuelle Informationen greift). Diese Neuronen reagiert möglicherweise nicht auf ein Bild eines Objekts, die können nicht erfasst werden. Daher, visuelle und motorische Komponenten der Antwort sind eng miteinander verbunden, wodurch es schwierig zu untersuchen, die neuronale Objektdarstellung in diesen Regionen. Da antwortauslösung Neuronen nur mit realen Objekten getestet werden können, brauchen wir ein flexibles System für die Präsentation von verschiedener Objekten an verschiedenen Positionen im visuellen Bereich und bei verschiedenen Ausrichtungen wollen wir bestimmen, welche Funktionen wichtig für diese sind Neuronen. Letzteres kann nur mittels eines Roboters in der Lage verschiedene Objekte an verschiedenen Standorten im Bildraum erreicht werden.
Dieser Artikel soll eine experimentelle Anleitung für Forscher in der Studie der Parieto-Frontal Neuronen interessiert zu. In den folgenden Abschnitten stellen wir das allgemeine Protokoll in unserem Labor für die Analyse der greifen und visuelle Objekt Antworten in wach Makaken (Macaca Mulatta) verwendet.

<table><tbody><tr><td>Greifroboter</td><td>GIBAS Universal Robots</td><td>UR-6-85-5-A</td><td>Roboterarm ausgestattet mit einem Greifer</td></tr><tr><td>Karussellmotor</td><td>Siboni</td><td>RD066/&dolch; 20 MV6, 35x23 F02</td><td>Motor zum Einbau in ein maßgeschneidertes vertikales Karussell. Es ermöglicht die Drehung des Karussells.</td></tr><tr><td>Eyetracker</td><td>SR Research</td><td>EyeLink II</td><td>Infrarotkamerasystem Abtastung bei 500 Hz</td></tr><tr><td>Filter</td><td>Wavetek Rockland</td><td>852</td><td>Elektronische Filter erfüllen eine Vielzahl von Signalverarbeitungsfunktionen mit dem Ziel, die unerwünschten Frequenzkomponenten eines Signals zu entfernen.</td></tr><tr><td>Vorverstärker</td><td>BAK ELECTRONICS, INC.</td><td>A-1</td><td>Das Modell A-1 ermöglicht die Reduzierung der Eingangskapazität und der Rauschaufnahme und ermöglicht die Prüfung der Impedanz für Metall-Mikroelektroden</td></tr><tr><td></td><td>Elektroden FHC</td><td>UEWLEESE*N4G</td><td>Metall-Mikroelektroden (* = Impedanz, vom Forscher zu wählen)</td></tr><tr><td>CRT-Monitor</td><td>Vision Research Graphics</td><td>M21L-67S01</td><td>Der CRT-Monitor ist mit einem schnell zerfallenden P46-Phosphor ausgestattet, der mit 120 Hz</td></tr><tr><td>arbeitet Ferroelektrische Flüssigkristallverschlüsse</td><td>Display Tech</td><td>FLC Shutter-Blende; LV2500P-OEM</td><td>Die Verschlüsse arbeiten mit 60 Hz vor den Affen und sind mit dem vertikalen Retrace des Monitors synchronisiert</td></tr></tbody></table>

untersuchung von objekt-vertretungen in den makaken dorsalen visual stream mit monoblock-aufnahmen

Investigating Object Representations in the Macaque Dorsal Visual Stream Using Single-unit Recordings

Frühere Studien haben gezeigt, dass Neuronen im Parieto-frontalen Bereichen des Gehirns Makaken hochselektiv für Objekte der realen Welt, Ungleichheit definiert gekrümmte Flächen und Bilder von realen Objekten (mit und ohne Gefälle) in ähnlicher Weise wie sein kann in der ventralen visuelle Stream beschrieben. Darüber hinaus werden Parieto-Frontal Bereiche geglaubt, um visuelle Objektinformationen in entsprechenden motor Ausgänge, wie die Pre-Gestaltung der Hand beim greifen umzuwandeln. Um besser charakterisieren Objekt Selektivität im kortikalen Netz beteiligt antwortauslösung Transformationen bieten wir eine Reihe von Tests soll die visuelle Objekt Selektivität von Neuronen im Parieto-frontalen Regionen zu analysieren.

Abbildung 5 stellt die Antworten der ein Beispiel Neuron aufgenommen vom Bereich F5p mit vier Objekte getestet: zwei unterschiedliche Formen - eine Kugel und eine Platte-in zwei verschiedenen Größen (6 und 3 cm) gezeigt. Diese besondere Neuron reagiert nicht nur auf die große Kugel (optimale Anregung, oberen linken Feld), sondern auch auf die große Platte (unten links). Im Vergleich dazu war die Reaktion auf die kleinere Objekte schwächer (oberen und unteren ...

Ein detailliertes Protokoll, Objekt Selektivität der Parieto-Frontal Neuronen beteiligt antwortauslösung Transformationen zu analysieren wird vorgestellt.

Untersuchung von Objekt-Vertretungen in den Makaken dorsalen Visual Stream mit Monoblock-Aufnahmen

Previous studies have shown that neurons in parieto-frontal areas of the macaque brain can be highly selective for real-world objects, disparity-defined ...

Diese Methode kann helfen, Schlüsselfragen der Neurowissenschaften des visuellen und motorischen Systems zu beantworten. Wie kodieren Neuronen zum Beispiel Objekte und Objektteile? Und wie verändern sich neuronale Repräsentationen von visuell zu motorisch?Der Hauptvorteil dieser Methode besteht darin, dass Neuronen mit realen Objekten beim Greifen und Greifen sowie mit Bildern von Objekten und Objektteilen, die auf einem Display präsentiert werden, untersucht werden können. Maria Romero, Postdoktorandin, und Irene Caprara, Doktorandin aus meinem Labor, werden dieses Verfahren demonstrieren. Beginnen Sie damit, dass sich die Testperson auf dem Teststuhl vor dem Objektgreifaufbau befindet.Stellen Sie eine Infrarotkamera vor die Augen des Probanden, um ein angemessenes Bild des Pupillen- und Hornhautreflexes zu erhalten. Um die visuell geführte Greifaufgabe mit einem Karussell-Setup auszuführen, lassen Sie den Makaken zunächst die Hand kontralateral zur aufgenommenen Hemisphäre in völliger Dunkelheit in die Ruheposition bringen, um die Sequenz zu starten. Nach einem variablen Versuchsintervall von 2.000 bis 3.000 Millisekunden wird ein roter Laser als Fixierungspunkt an der Basis des Objekts angewendet.Wenn das Tier seinen Blick 500 Millisekunden lang in einem elektronisch definierten Fixierungsfenster verharrt, beleuchten Sie das Objekt von oben mit einer Lichtquelle. Programmieren Sie dann nach einer variablen Verzögerung von 300 bis 1.500 Millisekunden eine Dimmung des Lasers als visuelles Startsignal. Weisen Sie den Makaken an, die Hand aus der Ruheposition zu heben und das Objekt in einem zufällig festgelegten variablen Intervall von 300 bis 900 Millisekunden zu greifen, zu greifen und zu halten.Immer wenn der Makake die gesamte Sequenz korrekt ausführt, belohnen Sie ihn mit einem Tropfen Saft. Was den Karussellaufbau betrifft, lassen Sie den Makaken die Hand kontralateral zur aufgenommenen Hemisphäre in völliger Dunkelheit in die Ruheposition bringen, um die Sequenz zu starten. Nach 2.000 bis 3.000 Millisekunden leuchten Sie die LED am Objekt auf.Auch hier gilt: Wenn das Tier seinen Blick in einem elektronisch definierten Fixierungsfenster verhält, beleuchten Sie das Objekt mit einer weißen Lichtquelle. Schalten Sie nach der Verzögerung die LED aus, wenn das visuelle Signal angezeigt wird. Wieder hebt der Affe die Hand aus der Ruheposition und greift, greift und hält den Gegenstand.Belohnen Sie den Affen nach jeder korrekten Sequenz mit einem Tropfen Saft. Setzen Sie das Training mit weiteren Objekten fort. Während der Aufgabe soll die Software die Reaktionszeit zwischen dem Go-Signal und dem Einsetzen der Handbewegung messen.Und die Greifzeit zwischen dem Beginn der Bewegung und dem Anheben des Objekts. Verwenden Sie für die 2D-Aufgaben einen Standard-LCD-Monitor. Projizieren Sie alle visuellen Reize auf einen schwarzen Hintergrund.Für die 3D-Tests platzieren Sie zwei ferroelektrische Flüssigkristallverschlüsse vor den Augen des Affen. Für den 3D-Test platzieren Sie zwei ferroelektrische Flüssigkristallverschlüsse vor den Augen des Affen. Präsentieren Sie die Stimuli stereoskopisch, indem Sie das Bild des linken und des rechten Auges abwechselnd auf einem Kathodenstrahlröhrenmonitor darstellen, der mit einem schnell zerfallenden P46-Phosphor ausgestattet ist, während die Verschlüsse bei 60 Hertz mit Synchronisation zum vertikalen Retrace des Monitors betrieben werden.Beginnen Sie den Versuch, indem Sie ein kleines Quadrat in der Mitte des Bildschirms als Fixierungspunkt präsentieren. Wenn die Augenposition mindestens 500 Millisekunden lang innerhalb eines elektronisch definierten Fensters von einem Quadratzentimeter bleibt, wird der visuelle Reiz für eine Gesamtzeit von 500 Millisekunden auf dem Bildschirm dargestellt. Wenn der Affe eine stabile Fixierung beibehält, bis der Reiz ausgelöst wird, belohnen Sie ihn mit einem Tropfen Saft.Um die Formselektivität zu untersuchen, führen Sie während der passiven Fixierungsaufgabe mehrere Tests mit 2D-Bildern durch, beginnend mit einem Suchtest. Testen Sie die visuelle Selektivität der Zelle anhand einer Vielzahl von Bildern, einschließlich Bildern des Objekts, das im VGG erfasst wurde. Vergleichen Sie für diese und alle nachfolgenden visuellen Aufgaben das Bild, das die stärkste Reaktion hervorruft, das als bevorzugtes Bild bezeichnet wird, mit einem zweiten Bild, auf das das Neuron schwach reagiert, das als nicht bevorzugtes Bild bezeichnet wird.Führen Sie als Nächstes einen Konturtest durch. Aus den ursprünglichen Oberflächenbildern realer Objekte erhalten Sie nach und nach vereinfachte Versionen derselben Stimulusform. Sammeln Sie mindestens 10 Versuche pro Bedingung.Um zu bestimmen, ob das Neuron die ursprüngliche Oberfläche, die Silhouette oder den Umriss der ursprünglichen Form bevorzugt. Führen Sie dann einen rezeptiven Feldtest durch. Präsentieren Sie die Bilder von Objekten an verschiedenen Positionen auf einem Display, wobei das zentrale Sichtfeld abgedeckt wird.Insgesamt kommen hier 35 Positionen in drei Grad zum Einsatz. Führen Sie abschließend einen Reduktionstest mit Konturfragmenten durch, die in der Mitte des rezeptiven Feldes dargestellt werden, um das minimale effektive Formmerkmal zu identifizieren. Bestimmen Sie das kleinste effektive Shape-Feature als kleinstes Shape-Fragment, das eine Reaktion hervorruft, die mindestens 70 % der Reaktion des intakten Umrisses beträgt.Dieses Bild zeigt die Reaktionen eines Beispielneurons, das aus dem Bereich F5p aufgezeichnet wurde, getestet mit einer Kugel und einer Platte, dargestellt in zwei verschiedenen Größen. Dieses spezielle Neuron reagierte nicht nur auf den optimalen Reiz der großen Kugel, sondern auch auf die große Platte. Im Vergleich dazu war die Reaktion auf die kleineren Objekte schwächer.Die folgenden Bilder zeigen die Ergebnisse eines Beispielneurons, das im anterioren intraparietalen Bereich aufgenommen und sowohl während der visuell geführten Greifaufgabe als auch während der passiven Fixation getestet wurde. Dieses Neuron reagierte beim Greifen. Das Neuron reagierte auch auf die visuelle Präsentation von 2D-Bildern von Objekten, einschließlich Bildern der Objekte, die in der Greifaufgabe verwendet wurden.Bevorzugt wurde nicht das zu greifende Objekt, sondern ein anderes 2D-Bild, mit dem das Tier zuvor keine Erfahrung mit dem Greifen hatte. Ein Beispiel für die im Reduktionstest erhaltenen Antworten ist hier dargestellt. Dieses Beispielneuron reagierte auf die kleinsten Fragmente im Test.Einmal gemeistert, kann diese Technik in weniger als 90 Minuten durchgeführt werden, wenn sie richtig ausgeführt wird. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie Neuronen im dorsalen visuellen Strom mit Objekten und Bildern von Objekten testen können, um die kritischen Merkmale zu bestimmen, die die Reaktionen steuern.

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Forschung

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Neuroscience

Neurowissenschaften

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