Onderzoeken van de vertegenwoordigingen van de Object in de makaak dorsale Visual stroom met behulp van Single-eenheid opnames

Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van sleutelvragen in visuele en motorische systeemneurowetenschappen. Bijvoorbeeld, hoe coderen neuronen objecten en objectdelen? En hoe veranderen neurale representaties van visueel naar motorisch?

Het grootste voordeel van deze methode is dat neuronen kunnen worden bestudeerd met echte objecten tijdens reiken en grijpen, en met afbeeldingen van objecten en objectdelen die op een scherm worden gepresenteerd. Maria Romero, een postdoc, en Irene Caprara, een promovendus uit mijn laboratorium, zullen deze procedure demonstreren. Begin met het proefpersoon in de testfauteuil voor de objectgrijpopstelling te plaatsen.

Stel een infraroodcamera voor de ogen van het proefdier in om een adequaat beeld van de pupil en hoornvliesreflex te verkrijgen. Om de visueel geleide grijpopdracht uit te voeren met een carrouselopstelling, laat de makaak eerst de hand contralateraal aan de geregistreerde hemisfeer in de rustpositie plaatsen in volledige duisternis om de sequentie te starten. Na een variabele intertrial-interval van 2.000 tot 3.000 milliseconden, breng een rode laser aan als fixatiepunt aan de basis van het object.

Als het dier zijn blik gedurende 500 milliseconden binnen een elektronisch gedefinieerd fixatievenster houdt, verlicht het object van boven met een lichtbron. Bepaal vervolgens, na een variabele vertraging van 300 tot 1.500 milliseconden, een dimming van de laser als visuele startcue. Instrueer de makaak om de hand uit de rustpositie te tillen en het object te reiken, grijpen en vasthouden voor een gerandomiseerde variabele interval van 300 tot 900 milliseconden.

Telkens de makaak de hele sequentie correct uitvoert, beloon hem met een druppel sap. Wat betreft de carrouselopstelling, laat de makaak de hand contralateraal aan de geregistreerde hemisfeer in de rustpositie plaatsen in volledige duisternis om de sequentie te starten. Na 2.000 tot 3.000 milliseconden, verlicht de LED op het object.

Nogmaals, als het dier zijn blik binnen een elektronisch gedefinieerd fixatievenster houdt, verlicht het object met een witte lichtbron. Na de vertraging, zet de LED uit als visuele startcue. Nogmaals, de aap tilt de hand uit de rustpositie en reikt, grijpt en houdt het object vast.

Beloon de aap met een druppel sap na elke correcte sequentie. Ga door met het trainen met extra objecten. Tijdens de taak zou de software de reactietijd tussen het startsignaal en het begin van de handbeweging moeten meten.

En de grijptreeks tussen het begin van de beweging en het optillen van het object. Gebruik voor de 2D-taken een standaard LCD-monitor. Projecteer alle visuele stimuli op een zwarte achtergrond.

Voor de 3D-tests, plaats twee ferro-elektrische vloeibare kristal-sluiter voor de ogen van de aap. Voor de 3D-test, plaats twee ferro-elektrische vloeibare kristal-sluiter voor de ogen van de aap. Presenteer de stimuli stereoscopisch door de beelden van het linker- en rechteroog af te wisselen op een kathodestraalbalkmonitor uitgerust met een snel vervallende P46 fosfor, terwijl de sluiters met 60 hertz worden bediend met synchronisatie naar de verticale terugloop van de monitor.

Start de proef door een klein vierkant in het midden van het scherm te presenteren als fixatiepunt. Als de oogpositie gedurende ten minste 500 milliseconden binnen een elektronisch gedefinieerd venster van één graad blijft, presenteer de visuele stimulus op het scherm voor een totale tijd van 500 milliseconden. Wanneer de aap een stabiele fixatie handhaaft tot het offset van de stimulus, beloon hem met een druppel sap.

Om de vormselectiviteit te bestuderen, voer meerdere tests uit met 2D-afbeeldingen tijdens de passieve fixatietaken beginnend met een zoektest. Test de visuele selectiviteit van de cel met een brede set afbeeldingen, inclusief foto's van het object dat in de VGG werd vastgegrepen. Voor deze en alle volgende visuele taken, vergelijk de afbeelding die de sterkste reactie oproept, de voorkeursafbeelding genoemd, met een tweede afbeelding waarop de neuron zwak reageert, de niet-voorkeursafbeelding genoemd.

Voer vervolgens een contourtest uit. Haal van de originele oppervlaktebeelden van echte objecten progressief vereenvoudigde versies van dezelfde stimulusvorm. Verzamel minstens 10 proeven per conditie.

Om te bepalen of de neuron de originele oppervlakte, de silhouet of de omtrek van de originele vorm prefereert. Voer vervolgens een receptieve veldtest uit. Presenteer de afbeeldingen van objecten op verschillende posities op een scherm, die het centrale visuele veld bedekken.

Er worden hier in totaal 35 posities op drie graden gebruikt. Voer tenslotte een reductietest uit met contourfragmenten gepresenteerd in het centrum van het receptieve veld om het minimale effectieve vormkenmerk te identificeren. Bepaal het minimale effectieve vormkenmerk als het kleinste vormfragment dat een reactie oproept die ten minste 70% van de intacte omtrekreactie is.

Deze afbeelding toont de reacties van een voorbeeldneuron opgenomen uit gebied F5p, getest met een bol en een plaat, getoond in twee verschillende maten. Dit specifieke neuron reageerde niet alleen op het optimale grote bolstimulus, maar ook op de grote plaat. In vergelijking was de reactie op de kleinere objecten zwakker.

De volgende afbeeldingen tonen resultaten van een voorbeeldneuron opgenomen in het anterieure intrapariëtale gebied, en getest tijdens zowel de visueel geleide grijpopdracht als passieve fixatie. Dit neuron was responsief tijdens het grijpen. Het neuron was ook responsief voor de visuele presentatie van 2D-afbeeldingen van objecten, inclusief foto's van de objecten die in de grijpopdracht werden gebruikt.

De voorkeur was niet het object dat moest worden vastgegrepen, maar een andere 2D-afbeelding waarmee het dier geen eerdere ervaring met grijpen had. Een voorbeeld van de verkregen reacties in de reductietest wordt hier getoond. Dit voorbeeldneuron reageerde op de kleinste fragmenten in de test.

Eenmaal onder de knie, kan deze techniek in minder dan 90 minuten worden uitgevoerd, als het correct wordt uitgevoerd. Na het bekijken van deze video, zou u een goed begrip moeten hebben