Indagando su rappresentazioni di oggetti nel macaco dorsale Visual flusso utilizzando registrazioni unitario

Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nelle neuroscienze dei sistemi visivi e motori. Ad esempio, in che modo i neuroni codificano gli oggetti e le parti degli oggetti? E come cambiano le rappresentazioni neurali da visive a motorie?

Il vantaggio principale di questo metodo è che i neuroni possono essere studiati con oggetti del mondo reale durante il raggiungimento e la presa e con immagini di oggetti e parti di oggetti presentati su un display. A dimostrare questa procedura saranno Maria Romero, una postdoc, e Irene Caprara, una dottoranda del mio laboratorio. Inizia con il soggetto del test situato sulla sedia di prova di fronte alla configurazione di presa dell'oggetto.

Regolare una telecamera a infrarossi davanti agli occhi del soggetto per ottenere un'immagine adeguata della pupilla e del riflesso corneale. Per eseguire l'attività di presa guidata visivamente utilizzando una configurazione a carosello, per prima cosa consenti al macaco di posizionare la mano controlaterale all'emisfero registrato in posizione di riposo in completa oscurità per avviare la sequenza. Dopo un intervallo variabile tra le prove da 2.000 a 3.000 millisecondi, applicare un laser rosso come punto di fissazione alla base dell'oggetto.

Se l'animale mantiene lo sguardo all'interno di una finestra di fissazione definita elettronicamente per 500 millisecondi, illumina l'oggetto dall'alto con una fonte di luce. Quindi, dopo un ritardo variabile da 300 a 1.500 millisecondi, programmare un dimmer del laser come segnale visivo. Chiedi al macaco di sollevare la mano dalla posizione di riposo e di raggiungere, afferrare e tenere l'oggetto per un intervallo variabile casuale da 300 a 900 millisecondi.

Ogni volta che il macaco esegue correttamente l'intera sequenza, premialo con una goccia di succo. Per quanto riguarda l'impostazione della giostra, lascia che il macaco posizioni la mano controlaterale all'emisfero registrato in posizione di riposo in completa oscurità per avviare la sequenza. Dopo 2.000-3.000 millisecondi, accendere il LED sull'oggetto.

Anche in questo caso, se l'animale mantiene lo sguardo all'interno di una finestra di fissazione definita elettronicamente, illuminare l'oggetto con una fonte di luce bianca. Dopo il ritardo, spegnere il LED durante il segnale visivo. Ancora una volta, la scimmia solleva la mano dalla posizione di riposo e raggiunge, afferra e tiene l'oggetto.

Premia la scimmia con una goccia di succo dopo ogni sequenza corretta. Continua l'allenamento con altri oggetti. Durante l'attività, il software dovrebbe misurare il tempo di reazione tra il segnale di go e l'inizio del movimento della mano.

E il tempo di presa tra l'inizio del movimento e il sollevamento dell'oggetto. Per le attività 2D, utilizzare un monitor LCD standard. Proietta tutti gli stimoli visivi su uno sfondo nero.

Per i test 3D, individua due otturatori ferroelettrici a cristalli liquidi davanti agli occhi della scimmia. Per il test 3D, individua due otturatori ferroelettrici a cristalli liquidi davanti agli occhi della scimmia. Presentare gli stimoli stereoscopicamente alternando le immagini dell'occhio sinistro e destro su un monitor a tubo catodico dotato di un fosforo P46 a decadimento rapido, mentre si azionano gli otturatori a 60 hertz con sincronizzazione al ritracciamento verticale del monitor.

Inizia la prova presentando un quadratino al centro dello schermo come punto di fissaggio. Se la posizione dell'occhio rimane all'interno di una finestra di un grado quadrato definita elettronicamente per almeno 500 millisecondi, presentare lo stimolo visivo sullo schermo per un tempo totale di 500 millisecondi. Quando la scimmia mantiene una fissazione stabile fino a quando lo stimolo non si compensa, premiala con una goccia di succo.

Per studiare la selettività della forma, eseguire più test con immagini 2D durante l'attività di fissazione passiva iniziando con un test di ricerca. Testare la selettività visiva della cellula utilizzando un'ampia serie di immagini, comprese le immagini dell'oggetto che è stato afferrato nel VGG. Per questo e per tutti i successivi compiti visivi, confronta l'immagine che evoca la risposta più forte, chiamata immagine preferita, con una seconda immagine a cui il neurone sta rispondendo debolmente, chiamata immagine non preferita.

Quindi, esegui un test di contorno. Dalle immagini di superficie originali di oggetti reali, si ottengono versioni progressivamente semplificate della stessa forma di stimolo. Raccogli almeno 10 prove per condizione.

Per determinare se il neurone preferisce la superficie originale, la silhouette o il contorno della forma originale. Quindi eseguire un test sul campo ricettivo. Presenta le immagini di oggetti in diverse posizioni su un display, coprendo il campo visivo centrale.

Qui vengono utilizzate un totale di 35 posizioni a tre gradi. Infine, eseguire un test di riduzione con frammenti di contorno presentati al centro del campo ricettivo per identificare la caratteristica minima di forma effettiva. Determinare la caratteristica minima di forma effettiva come il frammento di forma più piccolo che evoca una risposta che sia almeno il 70% della risposta del contorno intatto.

Questa immagine mostra le risposte di un neurone campione registrato dall'area F5p, testato con una sfera e una piastra, mostrate in due diverse dimensioni. Questo particolare neurone rispondeva non solo allo stimolo ottimale della grande sfera, ma anche alla grande piastra. In confronto, la risposta agli oggetti più piccoli era più debole.

Le immagini seguenti mostrano i risultati di un esempio di neurone registrato nell'area intraparietale anteriore e testato sia durante l'attività di presa guidata visivamente che durante la fissazione passiva. Questo neurone era reattivo durante la presa. Il neurone era anche reattivo alla presentazione visiva di immagini 2D di oggetti, comprese le immagini degli oggetti utilizzati nel compito di presa.

La preferenza non era l'oggetto da afferrare, ma un'altra immagine 2D con la quale l'animale non aveva alcuna esperienza di presa precedente. Di seguito è riportato un esempio delle risposte ottenute nel test di riduzione. Questo neurone di esempio ha risposto ai frammenti più piccoli del test.

Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in meno di 90 minuti, se eseguita correttamente. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come testare i neuroni nel flusso visivo dorsale con oggetti e immagini di oggetti per determinare le caratteristiche critiche che guidano le risposte.