Расследование представлений объектов в макаки дорсальный поток Visual с использованием единичного записей

Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в нейронауке о зрительных и моторных системах. Например, как нейроны кодируют объекты и части объектов? И как нейронные представления меняются от визуальных к моторным?

Основное преимущество этого метода заключается в том, что нейроны можно изучать как с реальными объектами во время дотягивания и захвата, так и с изображениями объектов и частей объектов, представленными на дисплее. Эту процедуру будут демонстрировать Мария Ромеро, постдок, и Ирен Капрара, аспирант из моей лаборатории. Начните с испытуемого, расположенного на испытательном стуле перед устройством для захвата предметов.

Настройте инфракрасную камеру перед глазами объекта, чтобы получить адекватное изображение зрачка и роговичного рефлекса. Чтобы выполнить задачу на захват с визуальным руководством с помощью карусельной установки, сначала позвольте макаке расположить руку в положении покоя в полной темноте, чтобы начать последовательность. После переменного интервала между испытаниями от 2000 до 3000 миллисекунд примените красный лазер в качестве точки фиксации у основания объекта.

Если животное удерживает свой взгляд внутри электронного фиксирующего окна в течение 500 миллисекунд, подсветите объект сверху с помощью источника света. Затем, после переменной задержки от 300 до 1500 миллисекунд, запрограммируйте затемнение лазера в качестве визуального сигнала. Проинструктируйте макаку поднять руку из положения покоя и дотянуться, захватить и удерживать объект в течение случайно переменного интервала от 300 до 900 миллисекунд.

Когда макака правильно выполнит всю последовательность, наградите ее каплей сока. Что касается карусели, пусть макака поместит руку в положение покоя в полной темноте, чтобы начать последовательность. Через 2 000 - 3 000 миллисекунд зажгите светодиод на объекте.

Опять же, если животное удерживает свой взгляд внутри электронного фиксирующего окна, осветите объект белым источником света. После задержки выключите светодиод в качестве визуального сигнала. И снова обезьяна поднимает руку из положения покоя и тянется, захватывает и удерживает объект.

Награждайте обезьяну каплей сока после каждой правильной последовательности. Продолжите обучение с дополнительными предметами. Во время выполнения задачи программное обеспечение должно измерять время реакции между сигналом «ход» и началом движения руки.

И время захвата между началом движения и подъемом объекта. Для выполнения 2D-задач используйте стандартный ЖК-монитор. Проецируйте все визуальные стимулы на черный фон.

Для 3D-тестов расположите две сегнетоэлектрические жидкокристаллические затворы перед глазами обезьяны. Для 3D-теста расположите два сегнетоэлектрических жидкокристаллических затвора перед глазами обезьяны. Представление стимулов стереоскопически путем чередования изображений левого и правого глаза на мониторе с электронно-лучевой трубкой, оснащенном быстрозатухающим люминофором P46, при этом затворы работают на частоте 60 Гц с синхронизацией с вертикальной коррекцией монитора.

Начните испытание, представив небольшой квадрат в центре экрана в качестве точки фиксации. Если положение глаз остается в пределах заданного электронным способом квадратного окна в один градус в течение не менее 500 миллисекунд, представьте визуальный стимул на экране в течение общего времени 500 миллисекунд. Когда обезьяна сохраняет устойчивую фиксацию до тех пор, пока раздражитель не компенсируется, наградите ее каплей сока.

Чтобы изучить избирательность формы, проведите несколько тестов с 2D-изображениями во время задачи пассивной фиксации, начиная с теста на поиск. Проверьте зрительную избирательность ячейки с помощью широкого набора изображений, включая изображения объекта, который был захвачен в VGG. Для этой и всех последующих визуальных задач сравните изображение, вызывающее самую сильную реакцию (называемое предпочтительным образом), со вторым изображением, на которое нейрон реагирует слабо, называемым непредпочтительным изображением.

Далее запустите контурный тест. На основе исходных поверхностных изображений реальных объектов можно получить постепенно упрощающиеся версии одной и той же формы стимула. Соберите не менее 10 испытаний для каждого условия.

Чтобы определить, предпочитает ли нейрон исходную поверхность, силуэт или контур от исходной формы. Затем проведите рецептивный полевой тест. Представляйте изображения объектов в разных положениях на дисплее, охватывающем центральное поле зрения.

Всего здесь используется 35 позиций по трем градусам. Наконец, проведите тест на редукцию с фрагментами контура, представленными в центре рецептивного поля, чтобы определить минимально эффективный признак формы. Определите минимально эффективный элемент формы как наименьший фрагмент формы, вызывающий реакцию, составляющую не менее 70% от реакции неповрежденного контура.

На этом изображении показаны ответы примера нейрона, записанного из области F5p, протестированного с помощью сферы и пластины, показанных в двух разных размерах. Именно этот нейрон реагировал не только на большую сферу оптимального стимула, но и на большую пластину. Для сравнения, реакция на более мелкие объекты была слабее.

На следующих изображениях показаны результаты работы с нейроном, записанным в передней интратеменной области и протестированным как во время задачи на захват под визуальным контролем, так и во время пассивной фиксации. Этот нейрон был отзывчивым во время хватания. Нейрон также реагировал на визуальное представление 2D-изображений объектов, включая изображения объектов, используемых в задаче на хватание.

Предпочтительным был не объект, который нужно было схватить, а другая двухмерная картинка, с которой у животного не было предыдущего опыта хватания. Пример ответов, полученных в тесте на редукцию, показан здесь. В этом примере нейрон реагировал на мельчайшие фрагменты в тесте.

После освоения этой техники ее можно выполнить менее чем за 90 минут, если она выполнена правильно. После просмотра этого видео у вас должно быть хорошее понимание того, как тестировать нейроны в дорсальном зрительном потоке с объектами и изображениями объектов, чтобы определить критические особенности, которые управляют реакциями.