Enquête sur les représentations d’objet dans le flux de Visual dorsale Macaque en utilisant des enregistrements unitaires
Summary
Un protocole détaillé pour analyser la sélectivité objet de pariéto-frontal neurones impliqués dans les transformations visuomotrices est présenté.
Abstract
Des études antérieures ont montré que les neurones dans les régions pariéto-frontal du cerveau macaque peuvent être hautement sélectifs pour des objets réels, définie par l’écart des surfaces courbes et des images d’objets réels (avec et sans disparité) de manière similaire comme décrites dans le flux visuel ventral. Les régions pariéto-frontal sont estime en outre, pour convertir les informations de l’objet visuel en extrants moteurs appropriés, tel que la pré mise en forme de la main au cours de la saisir. Afin de mieux caractériser sélectivité d’objet dans le réseau cortical impliqué dans les transformations visuomoteur, nous fournissons une batterie de tests visant à analyser la sélectivité de l’objet visuel des neurones dans les régions pariéto-frontal.
Introduction
Les primates humains et non-humains partagent la capacité d’effectuer des actions complexes de moteurs y compris objet saisissant. Pour ces tâches avec succès, notre cerveau a besoin compléter la transformation des propriétés de l’objet intrinsèque en commandes de moteur. Cette transformation s’appuie sur un réseau sophistiqué d’aires corticales dorsales, située dans le cortex prémoteur pariétal et ventrale1,2,3 (Figure 1).
D’études de la lésion dans les singes et les humains4,5, nous savons que le flux visuel dorsal – originaires du cortex visuel primaire et orientée vers le cortex pariétal postérieur – est impliqué dans la vision spatiale et de la planification du moteur actions. Cependant, la majorité des zones de flux dorsale n’est pas consacrée à un type unique de traitement. Par exemple, la zone intraparietal antérieure (AIP), une des zones scène de fin dans le flux visuel dorsal, contient une variété de neurones qui le feu non seulement au cours de saisir6,7,8, mais aussi pendant le visuel inspection de l’objet7,8,9,10.
Semblable à l’AIP, neurones dans la zone F5, situé dans le cortex prémoteur ventral (PMv), répondent également au cours de la fixation visuelle et objet saisissant, qui est susceptible d’être important pour la transformation des informations visuelles en actions moteur11. La partie antérieure de cette région (sous-secteur F5a) contient des neurones répond sélectivement à trois dimensions (3D, définie par l’écart) images12,13, tandis que le sous-secteur situé dans la convexité (F5c) contient des neurones caractérisé par miroir propriétés1,3, tir à la fois quand un animal effectue ou observe une action. Enfin, la région postérieure de F5 (F5p) est un domaine lié à main, avec une forte proportion de visuomotrices neurones sensibles à l’observation et la saisie des objets 3D14,15. À côté de F5, superficie 45 b, situé dans la branche inférieure du sillon arqué, peuvent également être impliqués en forme traitement16,17 et préhension18.
Test de sélectivité de l’objet dans le cortex pariétal et frontal est difficile, parce qu’il est difficile de déterminer quelles fonctions ces neurones répondent à et quels sont les champs récepteurs de ces neurones. Par exemple, si un neurone répond à une plaque, mais pas à un cône, qui présentent de ces objets est de conduire cette sélectivité : le contour 2D, la structure 3D, l’orientation en profondeur ou une combinaison de nombreuses caractéristiques différentes ? Pour déterminer les caractéristiques de l’objet critique pour les neurones qui répondent au cours de la fixation de l’objet et la saisie, il est nécessaire de recourir à divers tests visuels, à l’aide d’images d’objets et des versions réduites des mêmes images.
Une fraction non négligeable des neurones de l’AIP et F5 pas ne répond qu’à la présentation visuelle d’un objet, mais aussi lorsque l’animal saisit cet objet dans l’obscurité (c’est-à-dire, en l’absence d’informations visuelles). Ces neurones ne répondent pas à une image d’un objet qui ne peut être saisi. Par conséquent, des composantes visuelles et motrices de la réponse sont intimement liées, ce qui rend difficile d’enquêter sur la représentation d’objet neuronale dans ces régions. Étant donné que les neurones visuomotrices peuvent uniquement être testés avec des objets du monde réel, il faut un système souple pour présentation d’objets différents à différentes positions dans le champ visuel et à des orientations différentes si l’on veut déterminer quelles caractéristiques sont importantes pour ces neurones. Ce dernier n’est possible au moyen d’un robot capable de présenter des objets différents à différents endroits dans l’espace visuel.
Cet article se propose de fournir un guide expérimental pour les chercheurs intéressés par l’étude des neurones pariéto-frontal. Dans les sections suivantes, nous fournirons le protocole général utilisé dans notre laboratoire pour l’analyse des réponses d’objet de préhension et visuelle chez le macaque éveillé (Macaca mulatta).
Protocol
Representative Results
Discussion
Une approche globale de l’étude du flux de données dorsale nécessite une sélection rigoureuse des tâches comportementales et tests visuels : paradigmes visuels et préhension peuvent être employées ensemble ou séparément selon les propriétés spécifiques de la région.
Dans cet article, nous fournissons les exemples de l’activité neuronale enregistrée aux formats AIP et F5p en réponse à un sous-ensemble de tâches visuelles et motrices, mais des réponses très similaires p…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous remercions Inez Puttemans, Marc De Paep, Sara De Pril, Wouter Depuydt, Astrid Hermans, Piet Kayenbergh, Gerrit Meulemans, Christophe Ulens et Stijn Verstraeten pour assistance technique et administrative.
Materials
| Grasping robot | GIBAS Universal Robots | UR-6-85-5-A | Robot arm equipped with a gripper |
| Carousel motor | Siboni | RD066/†20 MV6, 35×23 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 |
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