Enquête sur les représentations d’objet dans le flux de Visual dorsale Macaque en utilisant des enregistrements unitaires

Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés en neurosciences des systèmes visuels et moteurs. Par exemple, comment les neurones codent-ils les objets et les parties d’objets ? Et comment les représentations neuronales changent-elles du visuel au moteur ?

Le principal avantage de cette méthode est que les neurones peuvent être étudiés avec des objets du monde réel lors de l’atteinte et de la préhension, et avec des images d’objets et de parties d’objets présentées sur un écran. Maria Romero, postdoctrice, et Irene Caprara, doctorante de mon laboratoire, feront la démonstration de cette procédure. Commencez par le sujet de test situé dans le fauteuil de test devant la configuration de préhension d’objets.

Ajustez une caméra infrarouge devant les yeux du sujet pour obtenir une image adéquate de la pupille et du réflexe cornéen. Pour exécuter la tâche de préhension guidée visuellement à l’aide d’une configuration de carrousel, laissez d’abord le macaque placer la main controlatérale à l’hémisphère enregistré en position de repos dans l’obscurité totale pour lancer la séquence. Après un intervalle variable de 2 000 à 3 000 millisecondes, appliquez un laser rouge comme point de fixation à la base de l’objet.

Si l’animal maintient son regard à l’intérieur d’une fenêtre de fixation définie électroniquement pendant 500 millisecondes, éclairez l’objet par le haut avec une source lumineuse. Ensuite, après un délai variable de 300 à 1 500 millisecondes, programmez une gradation du laser comme signal visuel de départ. Demandez au macaque de lever la main de la position de repos et d’atteindre, de saisir et de tenir l’objet pendant un intervalle variable aléatoire de 300 à 900 millisecondes.

Chaque fois que le macaque exécute correctement toute la séquence, récompensez-le avec une goutte de jus. En ce qui concerne la configuration du carrousel, laissez le macaque placer la main controlatérale à l’hémisphère enregistré en position de repos dans l’obscurité totale pour lancer la séquence. Après 2 000 à 3 000 millisecondes, allumez la LED sur l’objet.

Encore une fois, si l’animal maintient son regard à l’intérieur d’une fenêtre de fixation définie électroniquement, éclairez l’objet avec une source de lumière blanche. Après le délai, éteignez la LED comme signal visuel de départ. Encore une fois, le singe lève la main de la position de repos et atteint, saisit et tient l’objet.

Récompensez le singe avec une goutte de jus après chaque séquence correcte. Poursuivez l’entraînement avec des objets supplémentaires. Pendant la tâche, le logiciel doit mesurer le temps de réaction entre le signal de départ et le début du mouvement de la main.

Et le temps de préhension entre le début du mouvement et le soulèvement de l’objet. Pour les tâches 2D, utilisez un moniteur LCD standard. Projetez tous les stimuli visuels sur un fond noir.

Pour les tests 3D, localisez deux obturateurs ferroélectriques à cristaux liquides devant les yeux du singe. Pour le test 3D, localisez deux obturateurs ferroélectriques à cristaux liquides devant les yeux du singe. Présentez les stimuli de manière stéréoscopique en alternant les images de l’œil gauche et de l’œil droit sur un moniteur à tube cathodique équipé d’un phosphore P46 à décroissance rapide, tout en actionnant les obturateurs à 60 hertz avec synchronisation avec le retracement vertical du moniteur.

Commencez l’essai en présentant un petit carré au centre de l’écran comme point de fixation. Si la position de l’œil reste à l’intérieur d’une fenêtre carrée d’un degré définie électroniquement pendant au moins 500 millisecondes, présentez le stimulus visuel à l’écran pendant un temps total de 500 millisecondes. Lorsque le singe maintient une fixation stable jusqu’à ce que le stimulus se décale, récompensez-le avec une goutte de jus.

Pour étudier la sélectivité des formes, exécutez plusieurs tests avec des images 2D pendant la tâche de fixation passive, en commençant par un test de recherche. Testez la sélectivité visuelle de la cellule à l’aide d’un large éventail d’images, y compris des images de l’objet qui a été saisi dans le VGG. Pour cette tâche et toutes les tâches visuelles ultérieures, comparez l’image évoquant la réponse la plus forte, appelée image préférée, à une deuxième image à laquelle le neurone répond faiblement, appelée image non préférée.

Ensuite, exécutez un test de contour. À partir des images de surface originales d’objets réels, obtenez des versions progressivement simplifiées de la même forme de stimulus. Récupérez au moins 10 essais par état.

Pour déterminer si le neurone préfère la surface d’origine, la silhouette ou le contour de la forme d’origine. Exécutez ensuite un test réceptif sur le terrain. Présentez les images d’objets à différentes positions sur un écran, en couvrant le champ visuel central.

Au total, 35 positions à trois degrés sont utilisées ici. Enfin, exécutez un test de réduction avec des fragments de contour présentés au centre du champ récepteur pour identifier la caractéristique de forme effective minimale. Déterminez la caractéristique de forme effective minimale comme étant le plus petit fragment de forme évoquant une réponse qui correspond à au moins 70 % de la réponse du contour intact.

Cette image montre les réponses d’un exemple de neurone enregistré dans l’aire F5p, testé avec une sphère et une plaque, montré en deux tailles différentes. Ce neurone particulier a répondu non seulement au stimulus optimal de la grande sphère, mais aussi à la grande plaque. En comparaison, la réponse aux objets plus petits était plus faible.

Les images suivantes montrent les résultats d’un exemple de neurone enregistré dans la zone intrapariétale antérieure et testé à la fois lors de la tâche de préhension guidée visuellement et de fixation passive. Ce neurone était réactif lors de la préhension. Le neurone était également réactif à la présentation visuelle d’images 2D d’objets, y compris des images des objets utilisés dans la tâche de préhension.

La préférence n’était pas l’objet à saisir, mais une autre image 2D avec laquelle l’animal n’avait aucune expérience de préhension préalable. Un exemple des réponses obtenues dans le test de réduction est présenté ici. Cet exemple de neurone a répondu aux plus petits fragments du test.

Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en moins de 90 minutes, si elle est exécutée correctement. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de tester les neurones dans le flux visuel dorsal avec des objets et des images d’objets pour déterminer les caractéristiques critiques qui pilotent les réponses.