Summary
Parieto 정면 신경 visuomotor 변환에 관련 된의 개체 선택도 분석 하는 자세한 프로토콜 제공 됩니다.
Abstract
이전 연구 parieto 정면 지역 원숭이 두뇌의 뉴런 유사한 방식으로 실제 개체, 곡선된 표면 부동 정의 및 실제 개체 (와 차이 없이)의 이미지에 대 한 높은 선택 될 수 있습니다. 복 부 영상 스트림에서 설명합니다. 또한, 시각적 개체 정보를 파악 하는 동안 손의 미리 형성 하는 등 적절 한 모터 출력 변환할 parieto 정면 지역 추정 된다. 더 나은 외피 네트워크에서 개체 선택을 특성화 하기 위해 visuomotor 변환에 관련 된 우리 제공 테스트 parieto 정면 지역에서 뉴런의 표시 개체 선택도 분석 하기 위한 배터리.
Introduction
인간과 비 인간 영장류의 개체 파악 등 복잡 한 모터 작업 수행 능력을 공유 합니다. 이러한 작업을 성공적으로 수행 하려면 우리의 두뇌 모터 명령으로 내장 개체 속성의 변화를 완료 하는 데 필요 합니다. 이 변환은 정수 리 및 복 부 premotor 피 질1,2,3 (그림 1)에 위치한 등 대뇌 피 질의 영역의 정교한 네트워크에 의존 합니다.
원숭이 인간4,5병 변 연구, 우리 등 시각적 스트림-기본 시각 피 질에서 발생 하 고 후부 정수 리 피 질 쪽으로 이동-공간 비전 및 모터의 계획에 관여 알으십시오 작업입니다. 그러나, 스트림 등 분야의 대다수 하지 처리의 헌신. 예를 들어, 전방 intraparietal 지역 (AIP) 등 시각적 스트림의 끝 단계 분야 중 하나 파악 하는6,7,8, 하는 동안 뿐만 아니라 시각 동안 발생 하는 신경 세포의 다양 한 포함 개체7,8,,910의 검사.
AIP와 마찬가지로 지역 F5, 복 부 premotor 피 질 (PMv)에 있는 신경 세포 또한 응답 시각적 고정과 개체를 파악 하 고, 모터 동작11로 시각적 정보 변환에 대 한 중요 한 될 것입니다. 이 지역 (subsector F5a)의 앞쪽 부분 포함 신경 볼록함이 (F5c)에 위치한 subsector 신경 포함12,13, 이미지를 3 차원 (3D, 불균형 정의) 선택적으로 응답 미러 속성1,3, 발사 특징 두 때 동물 수행 또는 작업을 관찰. 마지막으로, 후부 F5 지역 (F5p) visuomotor 신경 모두 관찰에 응답의 비율이 높은와 3D 개체14,15의 파악 하는 손 관련 분야 이다. F5, 지역 45B, 옆 아치형 고 랑의 열 등 한 ramus에 있는, 또한 모양 처리16,17 에 쥐고18관련 있을 수 있습니다.
정수 리와 전 두 엽 피 질에서 개체 선택을 테스트는 도전, 때문에 이러한 신경 응답 하는 기능 및 이러한 뉴런의 수용 필드는 결정 하기가 어렵습니다. 예를 들어 신경 원뿔 하지만 접시에 응답, 어떤 기능을 이러한 개체의 운전이 선택도: 2D 윤곽선, 3 차원 구조, 깊이, 방향 또는 많은 다른 특징의 조합? 개체 고정 하 고 파악 하는 동안 응답 하는 뉴런에 대 한 중요 한 개체 기능을 확인 하려면 사용 하는 개체의 이미지와 같은 이미지의 감소 된 버전을 사용 하 여 다양 한 시각적 테스트 필요가 있다.
AIP에 F5 뉴런의 상당한 일부분 뿐만 아니라 응답 개체의 시각적 프레 젠 테이 션 뿐만 아니라 동물 grasps이 개체 (즉, 시각적 정보의 부재에서) 어둠 속에서 때. 이러한 신경 파악 될 수 없는 개체의 이미지에 응답 하지 않을 수 있습니다. 따라서, 응답의 시각과 모터 구성 요소는 밀접 하 게 연결, 어려운이 지역에서 신경 개체 표현을 조사 하. Visuomotor 신경만 실제 개체와 테스트할 수 있습니다, 이후 우리 우리가 이러한 중요 한 기능을 확인 하 고 싶다면 다른 방향에서 시야에 다른 위치에 다른 개체를 제시에 대 한 유연한 시스템 필요 신경입니다. 후자의 얻을 수 있습니다 시각적 공간에서 서로 다른 위치에 다른 개체를 제시 수 있는 로봇에 의하여.
이 문서는 parieto 정면 뉴런의 연구에 관심이 있는 연구자는 실험 가이드를 제공 하고자 합니다. 다음 섹션에서 우리는 깨어 있는 짧은 꼬리 원숭이 원숭이 (Macaca mulatta)에서 파악 하 고 시각적 개체 응답의 분석에 대 한 우리의 실험실에서 사용 되는 일반 프로토콜을 제공 합니다.
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Protocol
모든 기술적인 절차 관리 및 실험 동물의 사용 및 EU 지침 2010/63/EU에 대 한 국립 연구소의 건강의 안내에 따라 수행 했다 고 구 루벤의 윤리 위원회에 의해 승인 했다.
1. 일반 깨어 행동 원숭이에 Extracellular 녹음 방법
- 특정 연구 문제를 해결 하는 데 필요한 시각 및 모터 작업을 수행 하는 동물을 훈련. 동물 신경을 광범위 하 게 테스트 하 고 신경 응답 (그림 2-3)를 운전 하는 특징의 더 나은 이해를 얻을 같은 녹음 세션 작업 간에 유연 하 게 전환할 수 있는지 확인 합니다.
- 동물 (VGG; '빛'에서 파악)를 파악 하는 Visually-Guided에 기차는 visuomotor의 구성 요소는 응답을 평가 하. 참고: 독립적으로 선택 하는 작업에서 점차적으로 제한 하지 액체 섭취 훈련 단계를 시작 하기 전에 적어도 3 일.
- 실험 세션의 전체 기간에 대 한 원숭이 머리를 제 지.
- 첫 번째 세션에서 손을 contralateral 휴식 위치에서 녹음 실로 누른 도움이 도달 하 고 파악 개체, 각 시도 후 수동 보상을 주는 동물.
- 각 시험의 끝에 휴식 위치에 다시 원숭이 손을 놓습니다.
- 모든 몇 가지 실험은 원숭이의 손을 놓고 동물 시작 자발적 움직임을 관찰 하는 몇 초.
- 원숭이 개체를 향해에 도달할 때마다 수동 보상을 적용 합니다.
- 언제 도달 단계 제대로 획득, 동물 (또는 풀) 개체와 보상을 수동으로.
- 1.1.1.4와 1.1.1.5, 원숭이 손 놓고 동물 시작 자발적 움직임을 관찰 하는 몇 초 기다립니다. 운동 제대로 수행 될 때마다 보상을 제공 합니다.
- 도달 수정, 위치, 및 절차 동안 필요한 만큼 여러 번으로 손목 방향 손.
- 동물 순서를 자동으로 수행 될 때까지 위의 단계를 반복 합니다.
- 자동 작업 로드. 동물 되 면 미리 정해진된 시간에 대 한 도달 범위 및 손 움직임을 수행할 때 자동으로 보상 됩니다.
- 점차적으로 개체의 처리 시간을 증가.
- 개체의 기지에 고정 포인트 프로젝트 레이저를 소개 합니다. 다음 모니터는 개체-에--파악 주위 눈 위치 눈 추적기를 추가 합니다.
- 동물에 Memory-Guided 파악 (MGG) 자극의 시각적 구성 요소에 의해 영향을 받지 않습니다 응답의 구성 요소를 모터에 기차.
- 원숭이 머리를 제 지.
- VGG 동물 전자 정의 된 창 내에서 작업 하는 동안 레이저에 고정 유지 확인에 대 한 설명 하는 동일한 단계를 따릅니다. 작업의이 버전에 대 한 빛의 고정 기간 끝에 터 지 면.
- 시각적인 응답 및 모양 선택 주소 수동 고정에 원숭이 훈련.
- 원숭이 머리를 제 지.
- (3D 자극 수동 고정) CRT 또는 LCD 모니터 (수동 고정 2D 자극의)를 사용 하 여 원숭이를 시각적 자극을 제시.
- 시각적 자극에 화면 중앙에 고정 자리를 제시.
- 자극의 각 프레 젠 테이 션 후 동물을 보상 하 고 고정 기간 작업의 표준에 도달 될 때까지 점차적으로 증가.
- 동물 (VGG; '빛'에서 파악)를 파악 하는 Visually-Guided에 기차는 visuomotor의 구성 요소는 응답을 평가 하. 참고: 독립적으로 선택 하는 작업에서 점차적으로 제한 하지 액체 섭취 훈련 단계를 시작 하기 전에 적어도 3 일.
- 수술, 커튼, 가운, 살 균 도구를 사용 하 여 수행 합니다.
- 동물 마 취 제와 anesthetize (15 mg/kg, 피하)와 medetomidine 염 산 염 (0.01-0.04 mL/kg 피하) 자극, 심장 박동, 호흡 속도 혈액에 동물의 응답을 확인 하 여 마 취를 정기적으로 확인 하 고 압력입니다.
- 전신 마 취를 유지 (propofol 10 mg/kg/h 정 맥) tracheal 튜브로 산소를 관리 하 고. Lanolim 기반 연 고를 사용 하 여 마 취를 하는 동안 아래 눈 건조를 방지 하기 위해.
- 0.5를 사용 하 여 진통 제공 Buprenorphine의 cc (0.3 mg/ml 정 맥). 수술 하는 동안 심장 박동의 증가, 경우 여분 복용량 시행 될 수 있습니다.
- MRI 호환 헤드 게시물 세라믹 나사와 아크릴 치과 이식. 엄격한 무 균 조건 하에서 모든 생존 수술을 수행 합니다. 살 균 분야의 적절 한 유지 보수, 일회용 멸 균 장갑, 마스크 및 불 임 악기를 사용 하 여.
- 해 부 자기 공명 영상 (MRI;에 의해 유도 Horsley-Clark 좌표), 관심의 영역 위에 craniotomy를 확인 하 고 원숭이 두개골에 녹음 실 임 플 란 트. 표준 녹음 챔버를 사용 하 여 단일 단위 세포 외 녹음 또는 여러 뉴런의 동시 기록에 대 한 multielectrode 마이크로 드라이브에 대 한.
- 수술 후, propofol 자발적인 호흡이 다시 시작 될 때까지 정 맥 관리를 중단 합니다. 의식 회복 될 때까지 동물 방치 고 완전 한 복구 후 사회 집단에서 동물을 소개 하지.
- 수술 후 진통; 기관 수 의사에 의해 권장 하는 대로 제공 예를 들어 Meloxicam을 사용 하 여 (5 mg/ml 피하).
- 실험을 시작 하기 전에 수술 후 6 주를 기다립니다. 두개골과 동물 개입에서 완 치가 보장을 머리 게시물의 더 나은 앵커리지 수 있습니다.
- 기록 영역 (단일 단위 세포 외 기록)에 대 한 mri 검사와 컴퓨터 단층 촬영을 사용 하 여 지역화 (CT; multielectrode 녹음에 대 한).
- 2% 구리 황산 솔루션 유리 모 세관을 기록 표에 삽입.
- 구조상 MRI를 수행 (슬라이스 두께: 0.6 m m).
- 신경 활동의 감시.
- 0.8-의 임피던스와 텅스텐 microelectrodes를 사용 하 여 1 m ω.
- 23 G 스테인레스 스틸 가이드 튜브와 유압 마이크로 드라이브를 사용 하 여 경질을 통해 전극을 삽입 합니다.
- 스파이크 차별, 증폭 및 필터링 300 및 5000 Hz 사이의 신경 활동.
- 로컬 필드 가능성 (LFP) 녹음, 증폭 하 고 1, 170 Hz 사이 신호를 필터링 합니다.
- 눈 신호 모니터링
- 각 막 반사의 눈동자의 적절 한 이미지를 얻기 위해 동물의 눈 앞에 적외선 카메라를 조정 합니다.
- 적외선 기반 카메라를 사용 하 여 샘플 500 Hz에서 눈동자 위치.
2. 조사 등 분야에서 개체 선택
- 시각 기반 쥐고 (VGG)을 수행 합니다.
- 파악 하는 연구의 목표에 따라 설치 오른쪽 선택: 회전 목마 설치 또는 로봇 설치 (그림 3).
- 회전 목마 설치 VGG 작업 실행:
- 원숭이 손 시퀀스를 시작 하는 완전 한 암흑에서 휴식 위치에 기록 된 반구 contralateral 배치 하자.
- 변수 시간 후 (intertrial 간격: 2000-3000 ms), 개체의 기지에서 빨간 레이저 (고정 포인트)를 적용 (거리: 원숭이 눈에서 28 cm). 동물 500 ms (± 2.5 °)는 전자적으로 정의 된 고정 창 그것의 시선을 유지, 위에서 개체에 광원을 밝히는.
- 가변 지연 (ms 300-1500), 레이저 (시각적 이동 큐) 도달 하 고 휴식 위치에서 손을 들어 원숭이 지시의 디 밍 프로그램, 후 잡고 누르고 개체 변수 간격 (시간 들고: 300-900 ms).
- 전체 시퀀스를 제대로 수행 하는 동물 때마다 주스 한 방울과 함께 그것을 보상.
- 비슷한 작업 시퀀스를 사용 하 여 로봇 설치에 대 한.
- 회전 목마 설치 서 원숭이 손을 시퀀스를 시작 하는 완전 한 암흑에서 휴식 위치에 기록 된 반구 contralateral 배치 하자.
- 변수 시간 후 (intertrial 간격: 2000-3000 ms), 개체 (고정 지점) LED 조명 (내;에서 거리: 원숭이 눈에서 28 cm). 다시, 동물 500 ms (± 2.5 °)는 전자적으로 정의 된 고정 창 그것의 시선을 유지, 백색 광원으로 내에서 개체를 밝히는.
- 가변 지연 (ms 300-1500), led (시각적 이동 큐) 전환, 휴식 위치 및 범위에서 손을 들어 원숭이 지시 파악 개체를 누른 가변 간격 (시간 들고: 300-900 ms).
- 전체 시퀀스를 제대로 수행 하는 동물 때마다 주스 한 방울과 함께 그것을 보상.
- 작업 하는 동안 타이밍에 특별 한 관심을 지불 하는 원숭이의 성능을 수량화 합니다. 측정값 모두 그리고 운동의 시작과 (시간 파악) 개체의 리프트 이동 신호 및 손 운동 (반응 시간)의 개시 사이 경과.
- 메모리 기반 쥐고 (MGG; 수행 어둠 속에서 파악 '). MGG 작업을 사용 하 여 visuomotor 또는 모터 지배 신경 인지 확인.
참고: 순서는 VGG, 설명 된 것과 유사 하지만 개체가 총 어둠 속에서 파악.- 동일 VGG 작업, 하자 원숭이 장소 손이 기록된 반구 contralateral 시퀀스를 시작 하는 완전 한 암흑에서 휴식 위치에서.
- 변수 시간 후 (intertrial 간격: 2000-3000 ms), 빨간색 레이저/LED (고정 포인트)을 나타내는 고정 포인트 적용 (로봇 설치;에 대 한 개체의 가운데에 회전 목마 설치에 대 한 개체의 기지에서 거리: 원숭이 눈에서 28 cm) . 동물 유지 500 ms (2.5 °) + 전자 정의 고정 창 내는 시선, 개체를 밝히는.
- 고정된 된 시간 (400 ms), 후 빛 전환.
- 가변 지연 후 기간 (300-1500 ms) 빛에 따라 오프셋, dim/스위치 고정 지점 (서 큐) 원숭이 손을 도달, 파악, 리프트를 지시 하 고 물체 (개최 시간: 300-900 ms).
- 전체 시퀀스를 제대로 수행 하는 동물 때마다 보상으로 주스 한 방울을 제공 합니다.
- 수동 고정을 수행. VGG 작업에 대해서는 연구의 목표에 따라 가장 적절 한 설정 (회전 목마 또는 로봇 설치)을 선택 합니다.
참고: 두 개의 다른 수동 고정 작업을 수행할 수 있습니다: (사용 하 여는 개체-에--파악 회전 목마 및 로봇 설정을) 실제 개체 및 개체의 3D/2D 이미지의 수동 고정 수동 고정.- 실제 개체의 수동 고정을 수행 합니다.
- 현재 고정 포인트 (적색 레이저 개체와 로봇 설치에 적색 LED의 기지에서 예상 하는 회전 목마 설치에 대 한).
- 만약 동물 500 ms (± 2.5 °)는 전자적으로 정의 된 고정 창 그것의 시선을 유지, 밝히는 2000 ms에 대 한 개체.
- 동물 1000 ms에 대 한 창 내에서 시선, 경우 주스 한 방울과 함께 그것을 보상.
- 개체의 3D/2D 이미지의 수동 고정을 수행 합니다.
- 모든 시각적 자극을 제시 (8 cd/m2의 휘도)에 모니터 (1280 × 1024 픽셀의 해상도)를 사용 하 여 빠른 부패 P46-형광체 및 120 Hz에서 운영 (시 거리: 86 cm).
- 3D 테스트에서 현재 자극 달린 디스플레이 (CRT 모니터), 왼쪽 및 오른쪽 눈 이미지를 교체해 두 ferroelectric 액정 셔터와 함께. 원숭이 눈 앞이 셔터, 60 Hz에서 찾아서 모니터의 주사율을 동기화 합니다.
- (고정 포인트, 0.2 ° × 0.2 °) 화면 중앙에 작은 사각형을 제시 하 여 재판을 시작 합니다. 눈 위치는 전자 정의 1 ° 평방 창 (훨씬 작은 실제 개체에 대 한 보다) 500 ms 이상 남아 있는 경우 500 밀리초의 총 시간에 대 한 화면에 시각적 자극을 제시.
- 때 원숭이 자극 오프셋까지 안정적인 고정 유지, 주스 한 방울과 함께 그것을 보상.
- 모양 선택의 적절 한 연구를 위해 다음과 같은 순서로 수동 고정 작업 동안 테스트의 포괄적인 배터리 2D 이미지와 함께 실행 합니다.
- 검색 테스트를 실행 합니다. (표면 이미지; 이미지의 넓은 세트를 사용 하 여 셀의 시각적 선택 테스트 그림 4A)는 VGG에서 파악 되는 개체의 그림을 포함 하 여. 이 작업과 모든 후속 visual, 강한 응답 ('기본 이미지' 되 나.) 두 번째 이미지는 신경은 약하게 응답을 evoking 이미지 (불리 ' nonpreferred 이미지') 비교. 연구 신경 응답 개체의 이미지에도, 특정 자극 구성 요소 셀의 응답 (컨투어 테스트, 수용 필드 테스트 및 감소 테스트) 운전에 대 한 검색.
- 윤곽선 테스트를 실행 합니다. 실제 개체 (2D 또는 3D 이미지 질감, 음영 및 관점을 포함)의 원래 표면 이미지에서 얻을 같은 자극 모양 (실루엣과 윤곽선;의 점차적으로 단순화 된 버전 그림 4B)입니다. 신경 원래 표면, 실루엣 또는 원래 모양에서 개요를 선호 여부를 결정 하기 위해 조건 당 적어도 10 타석을 수집 합니다.
- 받아들이는 필드 (RF) 테스트를 실행 합니다. 신경의 RF, 지도 하는 디스플레이에 다른 위치에 개체의 이미지를 제시 (이 실험에서 35 위치; 3 °의 자극 크기), 중앙 시야19,20취재. 적절 한 시간에 모든 가능한 위치에 충분 한 자극 반복 수집, 자극 기간을 줄일 수 (번쩍 인된 자극, 자극 기간: 300 ms, intertrial 간격: 300 ms).
- 감소 테스트를 실행 합니다. 최소 효과적인 모양 기능 (MESF)를 식별 하는 RF의 센터에서 컨투어 조각 감소 테스트를 실행 합니다. 각 주요 축 (그림 3B) 따라 원래 윤곽선 모양 윤곽을 자르기 하 여 포토샵에서 자극의 집합을 생성 합니다. 적어도 70% 그대로 개요 응답 하 고 그 응답8보다 크게 작은 하지 응답을 evoking 작은 모양 조각으로는 MESF 디자인.
- 위치 종속성 (조각 선택에 자극 위치의 효과)의 더 나은 평가 대 한 두 개의 서로 다른 테스트를 실행합니다. 원래 개요 모양에서 차지 하는 위치에 있는 파편 감소 테스트를 실행 합니다. 도형의 질량 중심에서 파편 감소 테스트를 실행 합니다.
- 이 단계에서 새로운 RF 매핑은 MESF를 사용 하 여 실행 합니다.
- 실제 개체의 수동 고정을 수행 합니다.
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Representative Results
그림 5 플롯 F5p 4 개체와 테스트 영역에서 기록 하는 예제 신경의 응답:-구체와 접시-두 개의 서로 다른 크기 (6, 3 cm)에 표시 된 두 개의 서로 다른 모양. 이 특정 신경 뿐만 아니라 큰 접시 (하단 왼쪽된 패널)에 큰 영역 (최적의 자극, 위 왼쪽된 패널), 뿐만 아니라 반응 했다. 비교에서는, 더 작은 개체에 응답은 약한 (상위 및 하위 패널을 오른쪽).
그림 6 AIP에 기록 하는 예를 들어 신경 VGG와 수동 고정 하는 동안 테스트를 보여 줍니다. 이 신경은 반응 하지 (수동 고정 쥐고 작업;에 사용 되는 개체의 그림을 포함 하 여 화면에 표시 하는 개체의 2D 이미지의 시각적 프레 젠 테이 션 뿐만 아니라 (VGG 작업, 패널 A)를 파악 하는 동안만 그림 6B)입니다. Note는 수동 고정 작업에서 기본 설정된 자극 반드시는 개체-에--파악, 그러나 아니다는 동물 이전 쥐고 경험 (귤)는 다른 2D 그림. 그림 6 c 를 선호 하 고 nonpreferred 이미지와 함께 테스트 하는 경우이 셀의 RF 보여줍니다. 감소 테스트에서 얻은 응답의 예는 그림 6D에 표시 됩니다. 이 예제에서는 신경 테스트 (1-1.5 °)에서 가장 작은 조각에 대응 했다.
그림 1입니다. Parieto 정면 네트워크 시각적 개체 처리 및 모터 계획 및 실행에 관련 된. 뒤 정수 리 지역 AIP 프로젝트 지역 PFG, 45B, F5a, F5p, m 1에 다음 고, 마지막으로, 척수에.
그림 2입니다. 개체 선택도 테스트 하기 위한 결정 트리: 우리의 신경 인구에서 visuomotor 응답을 테스트 하는 데 사용 하는 실험 프로토콜. VGG 작업 한 MGG 또는 시각적 작업 (수동 고정) 하 여 다음 수 있습니다. 두 개의 다른 수동 고정 작업 관심 영역에 따라 고려 될 수 있다: 현실 세계 개체 및 개체의 2D 이미지의 수동 고정 수동 고정. 대주교 visuomotor 시스템 실제 개체, 개체6,13 아니라 이미지의 조작을 지원 하기 위해 진화 하 고 따라서, 모터 지배적인 구성 요소와 그 지역의 훨씬 더 많은 것 전망 이다 진짜, graspable 개체의 비전에 반응. 그러나, 모양 선택만 개체의 이미지를 보다 쉽게 구현할 수 있는 감소 방법을 사용 하 여 자세히 탐험 수 있습니다. 2D 수동 고정 작업에서 긍정적인 답변 (나타내는 개체의 이미지를 시각적 선택도) 더욱 신경 응답을 수정 하는 것을 의미 합니다. 이것은 우리가 자극에 더 낮은 수준의 기능을 탐험 하는 새로운 실험 작업을 실행. 대조적으로, 부정적인 응답은 실험의 끝을 나타냅니다.
그림 3입니다. Visuomotor 설정. (A). 회전 목마 설치 합니다. 왼쪽된 패널: 회전 목마 디자인 (원숭이에 보이지 않는). 오른쪽 패널: 세부 사항 파악 될 개체를 표시 하는 회전 목마 격판덮개 및 그것 접근 하는 원숭이 손. 수직 회전 회전 목마의 최대 6 개의 개체가 포함 된와 우리 원숭이에 다른 개체를 제공할 수 있습니다. (B). 로봇 설치 합니다. 왼쪽된 패널: 앞면의 로봇 설치 모습. 오른쪽 패널: 로봇 (작은/큰 접시, 작은/큰 영역)을 제시한 4 개의 서로 다른 개체의 세부 사항. 그리퍼를 장착 하는 상용 로봇 팔을 사용 하 여 단일 셀 레코딩을 하는 동안 개체를 제시 하는 두 번째 고 더 정교한 방법이입니다. 대 회전 목마 설치 개체 위에서 조명 되 고 로봇 설치에 개체 내에서 조명 예외 시각 고정 중 A와 B, 이벤트의 순서는 동일 합니다. 이해 단계에서는 작업 약간 다릅니다. 반면 회전 목마 설치에가 서 큐 레이저;의 디 밍으로 로봇 설치에서 고정 LED는 완전히 전환합니다. 또 다른 차이점은 두 설정의 특정 기능을 말합니다. 회전 목마 설치는 주로 테스트 로봇 설치와 시각적 공간에서 하나의 독특한 위치에서 개체 선택을 사용할 수 있지만 우리 프로그램 frontoparallel 평면에 위치 파악 될 개체 제시는 거리 수 있습니다 또는 심지어 유도 (예를 들어, 도달 단계 개체의 급속 한 45 ° 회전) 파악 하는 동안 개체 방향에서 섭. 두 시스템 모두 다른 쥐고 속성 (크기, 볼륨, 등등), 다른 파악 전략 (정밀 그립 대 파워 그립) 요구와 다른 대상 개체의 프레 젠 테이 션을 수 있습니다. (C). 예 VGG 작업 (회전 목마 설치). 1. 고정: 우리의 회전 목마 VGG 작업에서 원숭이 contralateral 손을에 장소 휴식 위치 장치 시작 순서를. 다음, 레이저는 예상에 개체-에--파악, 암흑에서 남아 있는. 2. 빛에: 동물 특정 기간에 대 한 개체를 둘러싼 전자 정의 창 주위 안정적인 고정 하는 경우, 개체는 외부 광원 (비주얼 단계 작업의)에 의해 조명입니다. 마지막으로, 가변 지연 후 레이저 어둡게, 시각적가 큐로 작동 하 고 장악 움직임을 시작 하는 원숭이를 나타내는. 동물 도달, 파악, 그리고 해제 (광섬유 케이블에 의해 감지) 개체에 대 한 보상 이다.
그림 4입니다. 시각적 자극입니다. (A). 자극 집합 시각적 모양 선택도 평가 하는 데 사용의 예. (B). A에서 원래 표면 이미지에서 우리가 점차적으로 단순화 된 버전 (3D, 2D 표면, 실루엣, 윤곽선, 표면과 조각) 시각적 자극의 생산. 더 작은 세그먼트에 개요를 나누어 우리에 최소 효과적인 모양 기능 (MESF) 시각적 선택도 evoking 검색.
그림 5입니다. VGG 작업 로봇 설치 테스트 (로봇 설치에 그림 3B). 우리는 깊이에서 동일한 위치에 4 개의 다른 개체가 제시: 큰 영역 (왼쪽 상단), 큰 접시 (하단 왼쪽), 작은 접시 (오른쪽 아래), 그리고 작은 구체 (오른쪽 상단). 신경 응답 개체 (20 ms의 빈 크기)에 빛 발병에 정렬 됩니다.
그림 6입니다. AIP 신경 VGG (회전 목마에 파악) 및 수동 고정 작업을 사용 하 여 기록. (A). 활동 파악 하는 동안. Peristimulus-시간 히스토그램 AIP 신경 (신경 응답 개체에 빛 발병에 정렬)의 응답을 보여주는. 같은 신경 파악 될 개체의 이미지를 포함 하 여 실제 개체의 2D 이미지의 광범위 한 집합으로 테스트 했을 때의 (B). 시각적 반응 (두 개의 서로 다른 방향에서: 수직 대 수평). (C). 수용 필드 매핑. 2D 보간 A에 신경에 대 한 기본 설정 (왼쪽) 및 nonpreferred (오른쪽) 자극에 평균 응답을 나타내는 지도 B 3 ° 이미지 개체의 테스트. 지도 구축, 우리는 (초기 활동을 빼서) 순 신경 응답 계량 (파선된 눈금선;의 교차점으로 표시 하는 화면에 35 다른 위치에서 얻은 [0, 0]: 중앙 위치; + 6 ° 방위 각: contralateral), 2 ° 떨어져 간격 및 ipsi-및 contralateral visual hemifields. 색상 (0과 셀의 최대 응답 사이 변화) 신경 응답의 강도 나타냅니다. (D). 색상 트리 플롯 정규화 된 net 응답 (발사 속도 초기 계획 활동 마이너스) 그림 6A-C 에서 동일한 신경의 기본 설정 및 nonpreferred 자극 (기본 설정 및 nonpreferred 이미지의 윤곽선)에 대표 (원래 개요 모양에서 차지 하는 위치에 있는 파편 감소 테스트, 4 조각 자극, 첫 번째 행, 8 조각 자극, 두 번째 행, 셋째 행 16 조각 자극) 표준 감소 테스트에서. 각 원에 색상 응답 크기를 나타냅니다 (1 = 28 스파이크/s).
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Discussion
지 스트림 연구에 포괄적인 접근 방식이 필요 행동 작업 및 visual 테스트의 주의 깊은 선택: 결합 하거나 별도로 지역의 특정 속성에 따라 시각과 쥐고 패러다임을 채택 될 수 있다.
이 문서에서는, 우리는 신경 활동 시각 및 모터 작업의 하위 집합에 대 한 응답에서 AIP와 F5p에 기록 된의 예를 제공 하지만 매우 비슷한 응답 지역 45B 등 다른 정면 지역에서 관찰 될 수 있다 및 F5a.
우리 조사 파악 하는 동안 개체의 신경 표현 두 실험 설정을 제안 합니다. 수직 회전 회전 목마와 (그림 3A) 최대 6 개의 개체가 포함 된, 우리는 원숭이를 다른 개체를 제공할 수 있습니다. 회전 회전 목마 다른 대상 개체는 (다른 모양, 크기, 볼륨, 등등에서), 다른 파악 전략 (정밀 그립 대 파워 그립) 요구의 프레 젠 테이 션을 허용 합니다.
더 정교한 방법 단일 셀 레코딩을 하는 동안 개체를 제시 하는 두 번째 상용 로봇 팔 및 그리퍼 (그림 3B)입니다. 이 경우에, 로봇 개체 (그림 3B)를 파악 하 고 이동 공간에서 특정 위치에 총 어둠 속에서 원숭이 손을 휴식 위치에 유지 하는 동안에 의해 재판을 시작 합니다. 이 외에도 이벤트의 시퀀스는 두 설정에 동일 합니다. 그러나 로봇의 사용 넓은 조작 실험 매개 변수를 허용 하는, (거리 개체 제시는 frontoparallel 평면 또는 개체의 방향에 위치). 마지막으로, 그림 3B의 오른쪽 패널에 표시 된 것 처럼 로봇 또한 프로그래밍할 수 있습니다 다른 개체 (접시 및 우리의 경우 구체) 파악.
이 실험적인 접근 방식을 파악 하는 동안 개체 관찰에 응답 하는 visuomotor 신경 운전 개체 기능을 결정 수 있습니다. 그러나,이 방법은 또한 제한이 있다. 모든 테스트와 일부 뉴런 추가 검사에서 제외 됩니다 (예를 들어, 개체, 아무 윤곽 선택도의 이미지에 무반응) 실험의 결론만 보여주는 작업 관련 모든 신경 세포의 부분 집합에 관련 된 수 있도록, 파악 하는 동안 활동입니다. 그러나, 우리의 이전 연구8(83%)의 대다수 신경 파악 하는 동안 개체 관찰 시각적 응답을 보여주는 또한 선택적으로 개체의 이미지에 응답 했다 그리고 후자의 뉴런 (90%)의 대다수를 했다 이러한 이미지의 윤곽선 버전 또한 선택 력이 따라서, 우리의 테스트 프로토콜 정수 리와 전 두 엽 피 질에서 모든 시각적으로 반응 하는 신경의 매우 큰 일부에 대 한 적절 한 있을 수 있습니다.
일부 visuomotor 신경, 지역 F5p, 등 담당에 더 많은 자동차 관련 subsectors에서 가장 가능성이 있습니다만 쥐고 작업의 컨텍스트에서 개체에 대응 하 고 적에 (두 눈 격차) 함께 개체의 이미지에 응답을 표시 합니다. 우리는 그럼에도 불구 하 고 로봇을 사용 하 여 신경 세포의이 부분 모집단의 속성을 조사할 수 있습니다. 이 실험적인 체제 수동 고정 (RF 테스트에 유사한), 다른 3D 방향, 동물에서 다른 거리에 동안 frontoparallel 평면에서 서로 다른 위치에 개체를 제시할 수 있습니다. 우리와 우리 saccadic 눈을 결합할 수 있습니다. 21를 파악 하는 개체와 개체를 향해 운동.
우리의 의도 parieto 정면 뉴런의 연구에 대 한 단일 또는 엄격한 실험 프로토콜을 제공 하지 있지만 작업 및 테스트 연구에서 뉴런을 위해 설계 된 포괄적이 고 역동적인 접근의 필요성을 밑줄. 시각적 선택에 관한 예를 들어, 우리의 프로토콜 수 쉽게 다른 시각적 속성 개체에 대응 하는 신경 세포의 연구에 대 한 적응. 예를 들어 우리는 F5a12 에 AIP 뉴런13 3D 선택도 조사 하 고 파악 하는 동안 때 매우 유사한 접근 방식을 따라. 우리는 또한 파악 실행 및 자세한 시각적 테스트 작업의 동영상으로 AIP22의 행동 관찰 응답을 조사할 때 결합. 같은 방식으로, 많은 다른 실험적인 작업을 여기에 포함 되지 않습니다 또한 해결에 과학적 질문에 따라 우리의 프로토콜을 추가할 수 있습니다. 이러한 작업 등의 자극 (예를 들어, 자극 크기) 및 자극 친밀23 또는 생물학 관련성 (생물학으로 관련 된 모양에 대 한 선호 등 인 지적 측면의 두 순전히 물리적 특성 연구 같은 얼굴24).
이 분야에서 더 연구 네트워크의 더 나은 이해를 제공 합니다 하 고 사용 되는 프로토콜의 종류를 구체화 하 수 있습니다.
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Disclosures
저자는 공개 없다.
Acknowledgments
우리 기술 및 관리 지원에 대 한이 네즈 Puttemans, 마크 드 Paep, 사라 드 Pril, Wouter Depuydt, Astrid Hermans, Piet Kayenbergh, 게리 Meulemans, 크리스토프 Ulens, 및 스 Verstraeten 감사합니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Grasping robot | GIBAS Universal Robots | UR-6-85-5-A | Robot arm equipped with a gripper |
| Carousel motor | Siboni | RD066/†20 MV6, 35x23 F02 | Motor to be implemented in a custom-made vertical carousel. It allows the rotation of the carousel. |
| Eye tracker | SR Research | EyeLink II | Infrared camera system sampling at 500 Hz |
| Filter | Wavetek Rockland | 852 | Electronic filters perform a variety of signal-processing functions with the purpose of removing a signal's unwanted frequency components. |
| Preamplifier | BAK ELECTRONICS, INC. | A-1 | The Model A-1 allows to reduce input capacity and noise pickup and allows to test impedance for metal micro-electrodes |
| Electrodes | FHC | UEWLEESE*N4G | Metal microelectrodes (* = Impedance, to be chosen by the researcher) |
| CRT monitor | Vision Research Graphics | M21L-67S01 | The CRT monitor is equipped with a fast-decay P46-phosphor operating at 120 Hz |
| Ferroelectric liquid crystal shutters | Display Tech | FLC Shutter Panel; LV2500P-OEM | The shutters operate at 60 Hz in front of the monkeys and are synchronized to the vertical retrace of the monitor |
References
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