Name: Investigar las representaciones de objeto en la corriente Visual Dorsal de macacos usando grabaciones de una sola unidad (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-01T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 8 s
Description: Aprende a registrar neuronas de macacos durante tareas de agarre guiadas visualmente para estudiar la codificación de objetos en la corriente visual dorsal. Este método permite analizar la selectividad neuronal en neurociencia.

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Agradecemos a Inez Puttemans, Marc De Paep, Sara De Pril, Wouter Depuydt, Astrid Hermans, Piet Kayenbergh, Gerrit Meulemans, Christophe Ulens y Stijn Verstraeten para asistencia técnica y administrativa.

Todos los procedimientos técnicos se realizaron según guía del Instituto Nacional de salud para el cuidado y uso de animales de laboratorio y la Directiva 2010/63/UE y fueron aprobados por el Comité ético de KU Leuven.
1. general métodos para grabaciones extracelulares en despierto comportándose monos
<ol><li>Tren de los animales para realizar las tareas visuales y motoras necesarias para afrontar su pregunta de investigación específica. Asegúrese de que el animal es capaz de cambiar con flexibilidad entre las tareas durante la misma sesión de grabación con el fin de probar la neurona extensivamente y obtener una mejor comprensión de las características de conducción de la respuesta neural (figura 2-3).<ol>
<li>Tren animal Visually-Guided entender (VGG; apego 'en la luz") para evaluar los componentes de la respuesta de visuomotor. Nota: independientemente de la tarea elegida, gradualmente restringir la ingesta de líquidos por lo menos tres días antes del inicio de la fase de entrenamiento.<ol>
<li>Contener la cabeza de mono para toda la duración de la sesión experimental.</li>
			<li>En las primeras sesiones, mantenga la mano contralateral a la cámara de grabación en la posición de reposo y ayudar al animal a alcanzar y agarrar el objeto, dando recompensa manual después de cada intento.</li>
			<li>Poner nuevamente mano de mono en la posición de reposo al final de cada ensayo.</li>
			<li>Cada pocos ensayos, soltar la mano del mono y esperar unos segundos para observar si el animal inicia espontáneamente el movimiento.</li>
			<li>Aplicar manual recompensa cada vez que el mono llegue hacia el objeto.</li>
			<li>Cuando la fase alcance es adquirida correctamente, ayudar manualmente el animal para levantar (o tirar) el objeto y la recompensa.</li>
			<li>1.1.1.4 y 1.1.1.5, soltar la mano del mono y esperar unos segundos para observar si el animal inicia espontáneamente el movimiento. Dar recompensa cada vez que el movimiento se realiza correctamente.</li>
			<li>Alcanzar una correcta, mano posición y orientación de la muñeca tantas veces como sea necesario durante el procedimiento.</li>
			<li>Repita los pasos anteriores hasta que el animal realiza la secuencia automáticamente.</li>
			<li>La tarea automática de carga. El animal es recompensado automáticamente cuando realiza los movimientos de alcance y agarre durante un tiempo predeterminado.</li>
			<li>Aumentar gradualmente el tiempo de mantenimiento del objeto.</li>
			<li>Introducir el láser que se proyecta el punto de fijación en la base del objeto. Añadir a continuación el perseguidor del ojo para controlar la posición del ojo en el objeto-a-ser-entendido.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Tren animal en Memory-Guided agarrando (MGG) para investigar el componente motor de la respuesta, no afectado por el componente visual del estímulo.<ol>
<li>Contener la cabeza de mono.</li>
			<li>Siga los mismos pasos descritos para la VGG asegurándose de que el animal mantiene la fijación en el laser durante la tarea dentro de una ventana definida electrónicamente. Para esta versión de la tarea, se apaga la luz al final del período de fijación.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Tren el mono fijación pasiva receptividad visual y selectividad de forma.<ol>
<li>Contener la cabeza de mono.</li>
			<li>Presentar los estímulos visuales para el mono usando una CRT (fijación pasiva de estímulos 3D) o un monitor de LCD (fijación pasiva de estímulos 2D).</li>
			<li>Presentar un punto de fijación en el centro de la pantalla, superpuesta a los estímulos visuales.</li>
			<li>Recompensar al animal después de cada presentación del estímulo y aumente gradualmente el tiempo de fijación hasta llegar a los estándares de la tarea.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>Realizar la cirugía, usando herramientas estériles, cortinas y vestidos.<ol>
<li>Anestesiar los animales con ketamina (15 mg/kg, por vía intramuscular) y clorhidrato de medetomidina (0.01-0.04 mL/kg por vía intramuscular) y confirmar la anestesia regularmente comprobando la respuesta del animal a los estímulos, frecuencia cardíaca, ritmo respiratorio y la sangre presión.</li>
		<li>Mantener anestesia (propofol 10 mg/kg/h por vía intravenosa) y administrar oxígeno con un tubo traqueal. Use una pomada de lanolim para evitar la sequedad del ojo bajo anestesia.</li>
		<li>Proporcionar analgesia con 0.5 cc de buprenorfina (0,3 mg/ml por vía intravenosa). En caso de aumento de la frecuencia cardíaca durante la cirugía, puede administrarse una dosis adicional.</li>
		<li>Implante un post cabeza compatible con MRI con tornillos cerámica y acrílico dental. Realizar todas las cirugías de sobrevivencia bajo condiciones asépticas estrictas. Para un mantenimiento adecuado del campo estéril, usar guantes estériles desechables, máscaras e instrumentos estériles.</li>
		<li>Guiado por resonancia magnética anatómica (IRM; Coordenadas de Horsley-Clark), hacer una craneotomía por encima del área de interés y la cámara de grabación en el cráneo del mono del implante. Utilizar una cámara de grabación estándar para grabaciones extracelular sola unidad o un microdrive micropozo-microcanal, para la grabación simultánea de varias neuronas.</li>
		<li>Después de la cirugía, suspender la administración intravenosa de propofol hasta que se reanuda la respiración espontánea. No deje el animal hasta que ha recuperado la conciencia e introducir el animal en el grupo social solamente después de una recuperación completa.</li>
		<li>Proporcionar analgesia postoperatoria según lo recomendado por el veterinario institucional; por ejemplo usar Meloxicam (5mg/ml por vía intramuscular).</li>
		<li>Esperar 6 semanas después de la cirugía antes de comenzar el experimento. Esto permite un mejor anclaje del post principal a la calavera y garantiza que el animal ha recuperado de la intervención.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Localizar el área de grabación mediante resonancia magnética (para grabaciones extracelular de unidad) y la tomografía computada (CT, para grabaciones micropozo-microcanal).<ol>
<li>Capillares de vidrio se llenan de una solución de sulfato de cobre 2% e insertarlos en una red de grabación.</li>
		<li>Realizar MRI estructural (corte grueso: 0.6m m).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Seguimiento de actividad de los nervios.<ol>
<li>Uso de microelectrodos de tungsteno con una impedancia de 0.8 – 1 MΩ.</li>
		<li>Introducir el electrodo a través de la duramadre mediante un tubo de guía de acero inoxidable de 23G y un microdrive hidráulico.</li>
		<li>Para la discriminación de la espiga, amplificar y filtrar la actividad neuronal entre 300 y 5.000 Hz.</li>
		<li>Para las grabaciones de (LFP) potenciales de campo local, amplificar y filtrar la señal entre 1 y 170 Hz.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Monitorizar la señal de ojo<ol>
<li>Ajustar una cámara de infrarrojos frente a ojos del animal para obtener una imagen adecuada de la pupila y del reflejo corneal.</li>
		<li>Utilizar una cámara de infrarrojo que muestra la posición de la pupila a 500 Hz.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. investigar el objeto selectividad en áreas dorsales
<ol><li>Realizar el agarre guiados visualmente (VGG).<ol>
<li>Elegir el derecho sujetando la configuración según el objetivo de la investigación: carrusel setup o setup de robot (figura 3).</li>
		<li>Para la configuración del carrusel, ejecutar la tarea VGG:<ol>
<li>Que el mono Coloque la mano contralateral al hemisferio grabado en la posición de reposo en la oscuridad completa para iniciar la secuencia.</li>
			<li>Después de un tiempo variable (intervalo de diferenciarlo: ms de 2.000-3.000), aplicar un láser rojo (punto de fijación) en la base del objeto (distancia: 28 cm de los ojos de los monos). Si el animal mantiene a la mirada dentro de una ventana de fijación definidos electrónicamente (+/-2,5 °) de 500 ms, se ilumina el objeto desde arriba con una fuente de luz.</li>
			<li>Después de un retardo variable (300-1500 ms), programa de regulación del laser (visual ir cue) instruir al mono para levantar la mano desde la posición de reposo y el alcance, sujete y sostenga el objeto durante un tiempo variable (tiempo de retención: 300-900 ms).</li>
			<li>Cuando el animal realiza toda la secuencia correctamente, recompense con una gota de jugo.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Utilice una secuencia de tareas similares para la configuración del robot.<ol>
<li>En cuanto a la configuración del carrusel, dejar que el mono Coloque la mano contralateral al hemisferio grabado en la posición de reposo en la oscuridad completa para iniciar la secuencia.</li>
			<li>Después de un tiempo variable (intervalo de diferenciarlo: ms de 2.000-3.000), iluminar el LED (punto de fijación) en el objeto (desde dentro; distancia: 28 cm de los ojos de los monos). Otra vez, si el animal mantiene a la mirada dentro de una ventana de fijación definidos electrónicamente (+/-2,5 °) de 500 ms, iluminar el objeto de dentro con una fuente de luz blanca.</li>
			<li>Después de un retardo variable (300-1500 ms), apagar el LED (visual ir cue), mandando al mono para levantar la mano desde la posición de reposo y el alcance, sujete y sostenga el objeto durante un tiempo variable (tiempo de retención: 300-900 ms).</li>
			<li>Cuando el animal realiza toda la secuencia correctamente, recompense con una gota de jugo.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Durante la tarea, cuantificar el desempeño del mono, prestando especial atención a la sincronización. Medir que el tiempo transcurrido entre la señal de ir y el inicio del movimiento de la mano (tiempo de reacción) y entre el inicio del movimiento y la elevación del objeto (agarrando el tiempo).</li>
	</ol></li>
	<li>Realizar agarre memoria-dirigida (MGG; 'Agarrar en la oscuridad'). Utilice la tarea MGG para determinar si las neuronas están visuomotor o motor dominante. Nota: La secuencia es similar a la descrita para la VGG, pero el objeto es captado en la oscuridad total.<ol>
<li>Idéntica a la tarea VGG, dejó el mono Coloque la mano contralateral al hemisferio grabado en la posición de reposo en la oscuridad completa para iniciar la secuencia.</li>
		<li>Después de un tiempo variable (intervalo de diferenciarlo: ms de 2.000-3.000), aplicar un láser/LED rojo (punto de fijación) para indicar el punto de fijación (en la base del objeto para la configuración del carrusel, en el centro del objeto para la configuración del robot; distancia: 28 cm de los ojos de los monos) . Si el animal mantiene a la mirada dentro de una ventana de fijación definidos electrónicamente (+/-2,5 °) de 500 ms, se ilumina el objeto.</li>
		<li>Después de un tiempo fijo (400 ms), apagar la luz.</li>
		<li>Después de un retardo variable período (300-1500 ms) después de luz offset, dim/apague el punto de fijación (ir CUE) para instruir al mono para levantar la mano y alcance, agarre y mantener el objeto (tiempo de retención: 300-900 ms).</li>
		<li>Cuando el animal realiza toda la secuencia correctamente, dan una gota de zumo como recompensa.</li>
	</ol></li>
	<li>Realizar fijación pasiva. En cuanto a la tarea VGG, elegir la más adecuada configuración (carrusel o robot) dependiendo de la meta de la investigación. Nota: Se pueden realizar dos tareas diferentes de fijación pasiva: pasiva fijación de objetos del mundo real (usando los objetos-a-ser-entendido en las configuraciones de carrusel y robot) y la fijación pasiva de imágenes 3D/2D de objetos.<ol>
<li>Realizar la fijación pasiva de objetos del mundo real.<ol>
<li>Presentar el punto de fijación (láser rojo para la configuración del carrusel en la base del objeto y el LED rojo en la configuración del robot).</li>
			<li>Si el animal mantiene a la mirada dentro de una ventana de fijación definidos electrónicamente (+/-2,5 °) de 500 ms, iluminar el objeto de ms de 2.000.</li>
			<li>Si el animal mantiene a su mirada en la ventana de ms de 1.000, premiar con una gota de jugo.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Realizar fijación pasiva de imágenes 3D/2D de objetos.<ol>
<li>Presentar todos los estímulos visuales sobre un fondo negro (luminancia de 8 cd/m2) utilizando un monitor (resolución de 1.280 x 1.024 píxeles) equipado con un rápido decaimiento P46-fósforo y funcionado en 120 Hz (distancia de visión: 86 cm).</li>
			<li>En las pruebas 3D, presentar los estímulos estereoscópicamente alternando las imágenes del ojo izquierdo y derecho en una pantalla (monitor CRT), en combinación con dos obturadores de cristal líquido ferroeléctrico. Localizar estas persianas frente a ojos de mono, operan a 60 Hz y sincronizar con el retrace vertical del monitor.</li>
			<li>Iniciar el juicio mediante la presentación de una pequeña plaza en el centro de la pantalla (punto de fijación; 0,2 × 0,2 º). Si la posición del ojo permanece dentro de una ventana cuadrada electrónicamente definido 1° (mucho menor que para los objetos del mundo real) para por lo menos 500 ms, presente el estímulo visual en la pantalla, para un tiempo total de ms de 500.</li>
			<li>Cuando el mono mantiene una fijación estable hasta el desplazamiento del estímulo, recompensa con una gota de jugo.</li>
			<li>Para un adecuado estudio de la selectividad de forma, ejecutar una batería completa de pruebas con imágenes 2D durante tarea de fijación pasiva, en la siguiente secuencia.</li>
			<li>Ejecute una prueba de búsqueda. Prueba de la selectividad visual de la celda utilizando un amplio conjunto de imágenes (imágenes de la superficie; Figura 4A), incluyendo las imágenes del objeto que es captado en la VGG. Por esta y todas las tareas visuales posteriores, comparar la imagen que evoca la respuesta más fuerte (llamada 'imagen preferida') a una segunda imagen al que la neurona responde débilmente (llamado ' preferidos '). Si la neurona en estudio responde también a las imágenes de objetos, búsqueda de componentes de estímulo específico conduce la sensibilidad de la célula (prueba de contorno, prueba de campo receptivo y la prueba de reducción).</li>
			<li>Ejecutar una prueba de contorno. A partir de las imágenes originales de la superficie de objetos reales (imágenes 2D o 3D con perspectiva, sombra y textura), obtener versiones progresivamente simplificadas de la misma forma del estímulo (siluetas y contornos; Figura 4B). Recoger al menos 10 ensayos por condición para determinar si la neurona prefiere la superficie original, la silueta o el contorno de la forma original.</li>
			<li>Ejecutar una prueba de campo receptivo (RF). Para asignar el RF de una neurona, presentamos las imágenes de objetos en diversas posiciones en una pantalla (en este experimento, 35 posiciones; tamaño estímulo de 3°), que abarca el campo visual central19,20. Para recolectar suficientes repeticiones del estímulo en todas las posiciones posibles en un tiempo razonable, reducir la duración del estímulo (estímulos flasheados; duración del estímulo: 300 ms, intervalo de diferenciarlo: 300 ms).</li>
			<li>Ejecutar una prueba de reducción. Ejecutar una prueba de reducción con contornos fragmentos presentados en el centro de la RF para identificar la función de forma eficaz mínimo (MESF). Generar el conjunto de estímulos en Photoshop por recortar el contorno de cada una de las formas originales de contorno a lo largo de los ejes principales (figura 3B). Diseñar el MESF como el fragmento más pequeño de forma que evocan una respuesta que al menos el 70% de la respuesta de contorno intacto y no significativamente menor que el de respuesta8.</li>
			<li>Para una mejor estimación de la dependencia de la posición (el efecto de la posición del estímulo en selectividad de fragmento), ejecutar dos pruebas diferentes. Ejecutar una prueba de reducción con los fragmentos situados en la posición ocupada en la forma de contorno original. Ejecutar una prueba de reducción con los fragmentos en el centro de la masa de la forma.</li>
			<li>En esta etapa, se ejecute una nueva asignación de RF usando el MESF.</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
</ol>

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<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>

Los autores no tienen nada que revelar.

Un enfoque integral al estudio de la corriente dorsal requiere una cuidadosa selección de las tareas conductuales y análisis visual: visuales y agarrar paradigmas pueden emplearse combinados o por separado dependiendo de las características de la región.
En este artículo, proporcionan los ejemplos de la actividad neuronal registrado en AIP y F5p en respuesta a un subconjunto de tareas visuales y motoras, pero respuestas muy similares pueden observarse en otras áreas frontales como zona 45B y F...

Primates no humanos y comparten la capacidad de realizar acciones complejas de motor incluyendo aferramiento al objeto. Para realizar con éxito estas tareas, nuestro cerebro necesita completar la transformación de propiedades de objetos intrínsecos en comandos de motor. Esta transformación se basa en una sofisticada red de áreas corticales dorsales situados en la corteza premotora ventral y parietal1,2,3 (figura 1).
De los estudios de lesión en los monos y los humanos4,5, sabemos que la corriente visual dorsal - origina en la corteza visual primaria y dirigida hacia la corteza parietal posterior - participa en la visión espacial y la planificación del motor acciones. Sin embargo, la mayoría de las áreas de la corriente dorsal no se dedica a un tipo único de tratamiento. Por ejemplo, el área intraparietal anterior (AIP), una de las zonas de etapa final de la secuencia visual dorsal, contiene una gran variedad de neuronas que el fuego no sólo durante agarrar6,7,8, sino también en lo visual inspección del objeto7,8,9,10.
Similares a la AIP, las neuronas en el área F5, situado en la corteza premotora ventral (PMv), también responden durante la fijación visual y objeto agarrar, que es probable que sea importante para la transformación de la información visual en acciones motor11. La porción anterior de esta región (subsector F5a) contiene las neuronas responden selectivamente a tridimensional (3D, definida por disparidad) imágenes de12,13, mientras que el subsector localizado en la convexidad (F5c) contiene las neuronas caracteriza por espejo propiedades1,3, disparar tanto cuando un animal realiza u observa una acción. Finalmente, la región posterior del F5 (F5p) es un campo relacionado con la mano, con una alta proporción de visuomotor neuronas sensibles a la observación tanto y agarre de objetos 3D14,15. Junto a F5, zona 45B, situado en la rama inferior del surco arqueado, también pueden participar en forma procesamiento16,17 y18de agarre.
Pruebas de selectividad de objeto en la corteza parietal y frontal es un reto, porque es difícil determinar que características de estas neuronas responden a y cuáles son los campos receptivos de las neuronas. ¿Por ejemplo, si una neurona responde a un plato pero no a un cono, que característica de estos objetos está impulsando esta selectividad: el contorno 2D, la estructura 3D, la orientación en profundidad o una combinación de muchas características diferentes? Para determinar las características del objeto crítico de neuronas que responden durante la fijación del objeto y el aferramiento, es necesario emplear varias pruebas visuales con imágenes de objetos y versiones reducidas de las mismas imágenes.
Una fracción considerable de las neuronas en AIP y F5 no sólo se responde a la presentación visual de un objeto, sino también cuando el animal agarra este objeto en la oscuridad (es decir, en ausencia de información visual). Estas neuronas no pueden responder a una imagen de un objeto que no puede ser comprendido. Por lo tanto, componentes de la respuesta visuales y motor están íntimamente conectados, lo que hace difícil investigar la representación del objeto neuronal en estas regiones. Ya visuomotor neuronas sólo pueden ser probadas con objetos del mundo real, necesitamos un sistema flexible para la presentación de diferentes objetos en diferentes posiciones en el campo visual y en diferentes orientaciones si queremos determinar qué características son importantes para estos neuronas. Este último sólo se logra por medio de un robot capaz de presentar diferentes objetos en diversas localizaciones en espacio visual.
Este artículo pretende proporcionar a una guía experimental para los investigadores interesados en el estudio de las neuronas parieto-frontal. En las secciones siguientes, daremos el protocolo general utilizado en nuestro laboratorio para el análisis de las respuestas de objeto agarrar y visual en monos del macaque despierto (Macaca mulatta).

<table><tbody><tr><td>Robot de agarre</td><td>GIBAS Universal Robots</td><td>UR-6-85-5-A</td><td>Brazo robótico equipado con una pinza</td></tr><tr><td>Motor de carrusel</td><td>Siboni</td><td>RD066/&daga; Motor 20 MV6, 35x23 F02</td><td>para implementar en un carrusel vertical hecho a medida. Permite la rotación del carrusel.</td></tr><tr><td>Eye tracker</td><td>SR</td><td>Research EyeLink II</td><td>Sistema de cámara infrarroja de muestreo a 500 Hz</td></tr><tr><td>Filtro</td><td>Wavetek Rockland</td><td>852</td><td>Los filtros electrónicos realizan una variedad de funciones de procesamiento de señales con el propósito de eliminar los componentes de frecuencia no deseados de una señal.</td></tr><tr><td>Preamplificador</td><td>BAK ELECTRONICS, INC.</td><td>A-1</td><td>El modelo A-1 permite reducir la capacidad de entrada y la captación de ruido y permite probar la impedancia de los microelectrodos metálicos</td></tr><tr><td>Electrodos</td><td>FHC</td><td>UEWLEESE*N4G</td><td>Microelectrodos metálicos (* = Impedancia, a elegir por el investigador)</td></tr><tr><td>Monitor CRT</td><td>Vision Research Graphics</td><td>M21L-67S01</td><td>El monitor CRT está equipado con un fósforo P46 de decaimiento rápido que funciona a 120 Hz</td></tr><tr><td>Obturadores ferroeléctricos de cristal líquido</td><td></td><td>Panel de obturador Display Tech FLC; LV2500P-OEM</td><td>Los obturadores funcionan a 60 Hz frente a los monos y están sincronizados con el trazado vertical del monitor</td></tr></tbody></table>

investigar las representaciones de objeto en la corriente visual dorsal de macacos usando grabaciones de una sola unidad

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

Estudios previos han demostrado que las neuronas en las áreas parieto-frontal del cerebro de macacos pueden ser altamente selectivas para los objetos del mundo real, definido por la disparidad de superficies curvas e imágenes de objetos del mundo real (con y sin disparidad) de una manera similar como se describe en la corriente visual ventral. Además, las áreas parieto-frontal se creen que convertir la información del objeto visual en salidas motor apropiados, como la pre-formación de la mano durante el agarre. Para caracterizar mejor selectividad de objeto en la red cortical involucrada en las transformaciones visuomotor, ofrecemos una batería de pruebas destinada a analizar la selectividad del objeto visual de neuronas en las regiones parieto-frontal.

Figura 5 parcelas las respuestas de una neurona ejemplo registrado de zona F5p probado con cuatro objetos: dos diversas formas - una esfera y una placa de-mostrado en dos diferentes tamaños (6 y 3 cm). Esta neurona particular respondió no sólo a la esfera grande (estímulo óptimo; panel izquierdo superior), sino también a la placa grande (panel inferior izquierdo). En comparación, era más débil la respuesta a los objetos más pequeños (superior e inferior panel...

Se presenta un protocolo detallado para analizar selectividad objeto de parieto-frontal las neuronas implicadas en las transformaciones visuomotor.

Investigar las representaciones de objeto en la corriente Visual Dorsal de macacos usando grabaciones de una sola unidad

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

Este método puede ayudar a responder preguntas clave en la neurociencia de los sistemas visuales y motores. Por ejemplo, ¿cómo codifican las neuronas los objetos y las partes de los objetos? ¿Y cómo cambian las representaciones neuronales de visuales a motoras?La principal ventaja de este método es que las neuronas se pueden estudiar con objetos del mundo real durante el alcance y el agarre, y con imágenes de objetos y partes de objetos presentadas en una pantalla. Para demostrar este procedimiento estarán María Romero, postdoctoral, e Irene Caprara, estudiante de doctorado de mi laboratorio. Comience con el sujeto de prueba situado en la silla de prueba frente a la configuración de agarre de objetos.Ajuste una cámara infrarroja frente a los ojos del sujeto para obtener una imagen adecuada de la pupila y el reflejo corneal. Para ejecutar la tarea de agarre guiado visualmente utilizando una configuración de carrusel, primero permita que el macaco coloque la mano contralateral al hemisferio grabado en la posición de reposo en completa oscuridad para iniciar la secuencia. Después de un intervalo variable entre ensayos de 2.000 a 3.000 milisegundos, aplique un láser rojo como punto de fijación en la base del objeto.Si el animal mantiene la mirada dentro de una ventana de fijación definida electrónicamente durante 500 milisegundos, ilumine el objeto desde arriba con una fuente de luz. Luego, después de un retraso variable de 300 a 1.500 milisegundos, programe una atenuación del láser a medida que la señal visual. Indique al macaco que levante la mano de la posición de reposo y alcance, agarre y sostenga el objeto durante un intervalo variable aleatorio de 300 a 900 milisegundos.Siempre que el macaco realice toda la secuencia correctamente, recompénsalo con una gota de jugo. En cuanto a la configuración del carrusel, deje que el macaco coloque la mano contralateral al hemisferio grabado en la posición de reposo en completa oscuridad para iniciar la secuencia. Después de 2.000 a 3.000 milisegundos, ilumine el LED en el objeto.Nuevamente, si el animal mantiene su mirada dentro de una ventana de fijación definida electrónicamente, ilumine el objeto con una fuente de luz blanca. Después del retraso, apague el LED a medida que la señal visual se indica. Una vez más, el mono levanta la mano de la posición de reposo y alcanza, agarra y sostiene el objeto.Recompense al mono con una gota de jugo después de cada secuencia correcta. Continúa el entrenamiento con objetos adicionales. Durante la tarea, el software debe medir el tiempo de reacción entre la señal de inicio y el inicio del movimiento de la mano.Y el tiempo de agarre entre el inicio del movimiento y el levantamiento del objeto. Para las tareas 2D, utilice un monitor LCD estándar. Proyecta todos los estímulos visuales sobre un fondo negro.Para las pruebas 3D, ubique dos obturadores de cristal líquido ferroeléctrico frente a los ojos del mono. Para la prueba 3D, ubique dos obturadores de cristal líquido ferroeléctricos frente a los ojos del mono. Presente los estímulos estereoscópicamente alternando las imágenes del ojo izquierdo y derecho en un monitor de tubo de rayos catódicos equipado con un fósforo P46 de decaimiento rápido, mientras opera los obturadores a 60 hercios con sincronización con el trazado vertical del monitor.Comience la prueba presentando un pequeño cuadrado en el centro de la pantalla como punto de fijación. Si la posición de los ojos permanece dentro de una ventana cuadrada de un grado definida electrónicamente durante al menos 500 milisegundos, presente el estímulo visual en la pantalla durante un tiempo total de 500 milisegundos. Cuando el mono mantenga una fijación estable hasta que el estímulo se complace, recompénsalo con una gota de jugo.Para estudiar la selectividad de la forma, ejecute varias pruebas con imágenes 2D durante la tarea de fijación pasiva, comenzando con una prueba de búsqueda. Pruebe la selectividad visual de la celda utilizando un amplio conjunto de imágenes, incluidas imágenes del objeto que se agarró en el VGG. Para esta y todas las tareas visuales subsiguientes, compare la imagen que evoca la respuesta más fuerte, denominada imagen preferida, con una segunda imagen a la que la neurona responde débilmente, denominada imagen no preferida.A continuación, ejecute una prueba de contorno. A partir de las imágenes originales de la superficie de objetos reales, se obtienen versiones progresivamente simplificadas de la misma forma de estímulo. Reúne al menos 10 pruebas por condición.Para determinar si la neurona prefiere la superficie original, la silueta o el contorno de la forma original. A continuación, realice una prueba de campo receptivo. Presentar las imágenes de objetos en diferentes posiciones en una pantalla, cubriendo el campo visual central.Aquí se utilizan un total de 35 posiciones a tres grados. Por último, ejecute una prueba de reducción con fragmentos de contorno presentados en el centro del campo receptivo para identificar la característica de forma mínima efectiva. Determine la entidad de forma mínima efectiva como el fragmento de forma más pequeño que evoca una respuesta que es al menos el 70% de la respuesta del contorno intacto.Esta imagen muestra las respuestas de una neurona ejemplo registrada en el área F5p, probada con una esfera y una placa, mostrada en dos tamaños diferentes. Esta neurona en particular respondió no solo al estímulo óptimo de la esfera grande, sino también a la placa grande. En comparación, la respuesta a los objetos más pequeños fue más débil.Las siguientes imágenes muestran los resultados de una neurona de ejemplo registrada en el área intraparietal anterior y probada durante la tarea de agarre guiado visualmente y la fijación pasiva. Esta neurona respondía durante el agarre. La neurona también respondía a la presentación visual de imágenes 2D de objetos, incluidas imágenes de los objetos utilizados en la tarea de agarre.Lo preferido no era el objeto a agarrar, sino otra imagen en 2D con la que el animal no tenía experiencia previa en el agarre. Aquí se muestra un ejemplo de las respuestas obtenidas en la prueba de reducción. Esta neurona de ejemplo respondió a los fragmentos más pequeños de la prueba.Una vez dominada, esta técnica se puede realizar en menos de 90 minutos, si se realiza correctamente. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo probar las neuronas en el flujo visual dorsal con objetos e imágenes de objetos para determinar las características críticas que impulsan las respuestas.

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Investigación

JoVE Journal

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Neurociencia

Las células ganglionares de la retina transmiten la información visual desde el ojo hasta el cerebro con las secuencias de potenciales de acción. En este caso, se demuestra cómo registrar los potenciales de acción de las células ganglionares de la...

Una sola unidad En vivo Grabaciones de la quiasma óptico de la rata

Se describen métodos para la gran escala de grabación de múltiples unidades individuales y potencial del campo local en comportando los roedores con sondas de silicio. Unidad de fabricación, el apego de la sonda a la unidad y los procesos de implantación de la sonda se ilustran con suficiente detalle para facilitar la réplica.

A gran escala de grabación de las neuronas por medio de sondas de silicio móviles en comportarse roedores

El video muestra un ensayo para identificar neuronas selectivas objetivo a través de seguimiento ocular simultáneo y grabaciones de una sola neurona. Un participante humano tiene la tarea de identificar un objeto objetivo entre una serie de objetos en una pantalla, y se realiza un seguimiento del movimiento ocular. Al mismo tiempo, la tasa de disparo de las neuronas individuales se registra a través de electrodos implantados en el cerebro. Los datos de ambos registros se correlacionan para...

Seguimiento ocular simultáneo y grabación de una sola neurona para identificar neuronas selectivas

El aprendizaje de nuevas asociaciones de estímulo-respuesta se acopla a una amplia gama de procesos neuronales que se reflejan en última instancia en el cambio de pico de salida de las neuronas individuales. Aquí se describe un protocolo de comportamiento que permite el registro continuo de la actividad de una sola neurona mientras que los animales adquieren, extinguen y readquirir una respuesta condicionada en una sola sesión experimental.

Grabación Potenciales de Acción Individual Neuronas &quot;de que se mueven libremente Palomas en sus Tres Etapas del Aprendizaje

Este protocolo describe el diseño y la implantación quirúrgica de un mecanismo de restricción de la cabeza para monitorear la actividad neuronal en las estructuras cerebrales subcorticales en ratas alerta.  Delinea procedimientos para aislar neuronas individuales en la configuración yuxtacelular e identificar eficientemente sus ubicaciones anatómicas.

Monitoreo Juxtacellular y localización de las neuronas individual dentro de las estructuras cerebrales subcorticales de Alerta, ratas Head-restringido

Aquí, mostramos la inyección a presión de sustancias neurofarmacológicas durante el registro de una sola célula en un mono macaco despierto y que se comporta. Este procedimiento permite la manipulación farmacológica en las inmediaciones directas de un sitio de registro cortical.

Un sistema de inyección a presión de Investigación de la Neurofarmacología del procesamiento de la información en que se comporta Awake mono macaco de la corteza

Describimos un método para llevar a cabo grabaciones de una sola neurona con seguimiento ocular simultáneo en humanos. Demostramos la utilidad de este método e ilustramos cómo usamos este enfoque para obtener neuronas en el lóbulo temporal medial humano que codifican objetivos de una búsqueda visual.

Seguimiento ocular simultáneo y grabaciones de una sola neurona en pacientes con epilepsia humana

Cuando se integra con una placa de cabeza y un diseño óptico compatible con microscopios de uno y dos fotones, la lente de microprisma presenta una ventaja significativa en la medición de respuestas neuronales en una columna vertical en diversas condiciones, incluidos experimentos bien controlados en estados de cabeza fija o tareas de comportamiento natural en animales que se mueven libremente.

Obtención de imágenes a largo plazo de poblaciones neuronales identificadas mediante microprismas en animales que se mueven libremente y con la cabeza fija

Los microaccionamientos personalizados permiten la focalización submilimétrica de los sitios de registro cortical con matrices de silicio lineales.

Electrofisiología de la actividad cortical laminar en el tití común

Aquí, presentamos un sistema de implante de sonda liviano y rentable para electrofisiología crónica en roedores optimizado para la facilidad de uso, la recuperación de la sonda, la versatilidad experimental y la compatibilidad con el comportamiento.

El implante DREAM: un sistema de implantes ligero, modular y rentable para la electrofisiología crónica en ratones de cabeza fija y de comportamiento libre

Aquí se presenta un canal de análisis de video que supera los desafíos en el monitoreo del comportamiento dentro de los entornos de resonancia magnética, lo que permite la detección de respuestas conductuales no instruidas a señales externas. Este análisis facilitará una comprensión más completa de los cambios de estado internos evocados y la actividad de todo el cerebro.

Perfil de las respuestas del comportamiento materno durante la toma de imágenes de todo el cerebro

Aprende a registrar neuronas de macacos durante tareas de agarre guiadas visualmente para estudiar la codificación de objetos en la corriente visual dorsal. Este método permite analizar la selectividad neuronal en neurociencia.

Investigar las representaciones de objeto en la corriente Visual Dorsal de macacos usando grabaciones de una sola unidad

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