Ringraziamo Inez Puttemans, Marc De Paep, Sara De Pril, Wouter Depuydt, Astrid Hermans, Piet Kayenbergh, Gerrit Meulemans, Christophe Ulens e Stijn Verstraeten per assistenza tecnica e amministrativa.

Tutte le procedure tecniche sono state eseguite in conformità con guida del National Institute of Health per la cura e l'uso di animali da laboratorio e la direttiva europea 2010/63/UE e ha approvate il comitato etico di KU Leuven.
1. generalità metodi per registrazioni extracellulari in scimmie comportarsi sveglio
<ol><li>Addestrare gli animali per eseguire le attività visive e motorie necessarie per rispondere alla sua domanda di ricerca specifici. Assicurarsi che l'animale sia in grado di passare in modo flessibile tra le attività durante la stessa sessione di registrazione al fine di testare il neurone estesamente e ottenere una migliore comprensione delle caratteristiche di guida la risposta neurale (Figura 2-3).<ol>
<li>Addestrare l'animale nel Visually-Guided afferrare (VGG; afferrare 'nella luce') per valutare le componenti visuomotorie della risposta. Nota: indipendentemente dal compito scelto, gradualmente limitare l'assunzione di liquidi almeno tre giorni prima dell'inizio della fase di formazione.<ol>
<li>Trattenere la testa della scimmietta per tutta la durata della sessione sperimentale.</li>
			<li>Nella prima sessione, tenere la mano controlaterale alla camera di registrazione presso la posizione di riposo e aiutare l'animale a raggiungere e afferrare l'oggetto, dando manuale ricompensa dopo ogni tentativo.</li>
			<li>Rimettete la mano della scimmia sulla posizione di riposo alla fine di ogni prova.</li>
			<li>Ogni paio di prove, rilasciare la mano della scimmia e attendere qualche secondo per osservare se l'animale avvia il movimento spontaneamente.</li>
			<li>Applicare manuale ricompensa ogni volta che la scimmia raggiunge verso l'oggetto.</li>
			<li>Quando la fase di raggiungimento viene acquisita correttamente, aiuta l'animale a sollevare (o tirare) l'oggetto e la ricompensa manualmente.</li>
			<li>Come 1.1.1.4 e 1.1.1.5, lasciare la mano della scimmia e attendere qualche secondo per osservare se l'animale avvia il movimento spontaneamente. Dare ricompensa ogni volta che il movimento viene eseguito correttamente.</li>
			<li>Correggere il raggiungimento, posizione e l'orientamento di polso come tante volte quanto necessario durante la procedura a mano.</li>
			<li>Ripetere i passaggi precedenti fino a quando l'animale esegue automaticamente la sequenza.</li>
			<li>Caricare l'attività automatica. L'animale viene premiato automaticamente quando esegue i movimenti da raggiungere e afferrare per un tempo predeterminato.</li>
			<li>Aumentare gradualmente il tempo di mantenimento dell'oggetto.</li>
			<li>Introdurre il laser che proietta il punto di fissazione alla base dell'oggetto. Aggiungere quindi l'inseguitore dell'occhio per controllare la posizione dell'occhio intorno l'oggetto-per-essere-afferrato.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Addestrare l'animale in Memory-Guided afferrare (MGG) per indagare il motore componente della risposta, non risentito la componente visiva dello stimolo.<ol>
<li>Trattenere la testa della scimmietta.</li>
			<li>Seguire la stessa procedura descritta per il VGG assicurandosi che l'animale mantiene la fissazione sul laser durante l'attività all'interno di una finestra definita elettronicamente. Per questa versione dell'attività, la luce si spegne alla fine del periodo di fissazione.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Treno la scimmia a fissazione passiva all'indirizzo visual reattività e selettività di forma.<ol>
<li>Trattenere la testa della scimmietta.</li>
			<li>Presentare gli stimoli visivi alla scimmia utilizzando un CRT (fissazione passiva di stimoli 3D) o un monitor LCD (fissazione passiva di stimoli 2D).</li>
			<li>Presentare un punto di fissazione al centro dello schermo, sovrapposto su stimoli visivi.</li>
			<li>Premiare l'animale dopo ogni presentazione dello stimolo e gradualmente aumentare il periodo di fissazione fino a raggiungere gli standard dell'attività.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>Eseguire un intervento chirurgico, utilizzando abiti, tende e strumenti sterili.<ol>
<li>Anestetizzare l'animale con la ketamina (15 mg/kg, intramuscolarmente) e medetomidina cloridrato (0.01-0.04 mL/kg per via intramuscolare) e confermare l'anestesia regolarmente controllando la risposta dell'animale a stimoli, frequenza cardiaca, frequenza respiratoria e sangue pressione.</li>
		<li>Mantenere l'anestesia generale (propofol 10 mg/kg/h per via endovenosa) e somministrare ossigeno con un tubo tracheale. Utilizzare un unguento a base di lanolim per prevenire la secchezza dell'occhio mentre sotto anestesia.</li>
		<li>Fornire l'analgesia utilizzando 0,5 cc di buprenorfina (0,3 mg/ml per via endovenosa). In caso di aumento della frequenza cardiaca durante l'intervento chirurgico, può essere somministrato un dosaggio supplementare.</li>
		<li>Impiantare un post di testa MRI compatibile con viti di ceramica e acrilico dentale. Eseguire tutti gli interventi chirurgici di sopravvivenza in condizioni di rigorose asepsi. Per una manutenzione adeguata del campo sterile, utilizzare guanti monouso sterili, maschere e strumenti sterili.</li>
		<li>Guidati da anatomico a risonanza magnetica (MRI; Coordinate Horsley-Clark), fare un craniotomy sopra l'area di interesse e la camera di registrazione sul cranio della scimmia di impianto. Utilizzare una camera di registrazione standard per registrazioni extracellulari della singola unità o un microdrive multielettrodo, per la registrazione simultanea di più neuroni.</li>
		<li>Dopo l'intervento chirurgico, interrompere la somministrazione endovenosa di propofol finché respiro riprende spontanea. Non lasciare incustodito l'animale fino a quando ha riacquistato coscienza e introdurre l'animale nel gruppo sociale solo dopo il recupero completo.</li>
		<li>Fornire l'analgesia post-operatoria come consigliato dal veterinario istituzionale; utilizzare ad esempio Meloxicam (5mg/ml per via intramuscolare).</li>
		<li>Attendere 6 settimane dopo l'intervento chirurgico prima di iniziare l'esperimento. Questo permette un migliore ancoraggio del post testa al cranio e garantisce che l'animale ha recuperato pienamente dall'intervento.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Localizzare l'area di registrazione usando MRI (per registrazioni extracellulari della singola unità) e la tomografia computata (CT; per registrazioni multielettrodo).<ol>
<li>Riempire i tubi capillari in vetro con una soluzione di solfato di rame di 2% e inserirli in una griglia di registrazione.</li>
		<li>Eseguire risonanza magnetica strutturale (spessore della fetta: 0,6 mm).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Monitoraggio dell'attività neurale.<ol>
<li>Utilizzare microelettrodi di tungsteno con un'impedenza di 0,8 – 1 MΩ.</li>
		<li>Inserire l'elettrodo attraverso la dura madre utilizzando un tubo di guida in acciaio inox 23G e un microdrive idraulico.</li>
		<li>Per la discriminazione di spike, amplificare e filtrare l'attività neurale da 300 a 5000 Hz.</li>
		<li>Per registrazioni (LFP) potenziali di campo locale, amplificare e filtrare il segnale tra 1 e 170 Hz.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Monitorare il segnale di occhio<ol>
<li>Regolare una termocamera ad infrarossi davanti gli occhi dell'animale per ottenere un'immagine adeguata della pupilla e del riflesso corneale.</li>
		<li>Utilizzare una telecamera infrarosso-basato per assaggiare la posizione della pupilla a 500 Hz.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. indagare oggetto selettività nelle aree dorsale
<ol><li>Eseguire guidata visivamente afferrare (VGG).<ol>
<li>Scegliere il giusto cogliere l'installazione a seconda l'obiettivo della ricerca: installazione di carosello o robot (Figura 3).</li>
		<li>Per l'installazione di carosello, eseguire l'attività VGG:<ol>
<li>Lasciate che la scimmia Poni la mano controlaterale all'emisfero registrato in posizione di riposo nella più completa oscurità per avviare la sequenza.</li>
			<li>Dopo un tempo variabile (intervallo intertrial: 2.000-3.000 ms), applicare un laser rosso (punto di fissazione) alla base dell'oggetto (distanza: 28 cm dagli occhi delle scimmie). Se l'animale mantiene lo sguardo all'interno di una finestra di fissazione elettronicamente definito (+ /-2,5 °) per 500 ms, illuminare l'oggetto dall'alto con una sorgente di luce.</li>
			<li>Dopo un ritardo variabile (300-1500 ms), programmare un oscuramento del laser (segnale visivo GO) istruire la scimmia per sollevare la mano dalla posizione di riposo e raggiungere, afferrare e tenere l'oggetto per un intervallo variabile (tempo di mantenimento: 300-900 ms).</li>
			<li>Ogni volta che l'animale venga eseguito correttamente l'intera sequenza, lo ricompensa con una goccia di succo di frutta.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Utilizzare una simile sequenza di attività per il programma di installazione di robot.<ol>
<li>Per quanto riguarda l'installazione di carosello, lasciate che la scimmia Poni la mano controlaterale all'emisfero registrato in posizione di riposo nella più completa oscurità per avviare la sequenza.</li>
			<li>Dopo un tempo variabile (intervallo intertrial: 2.000-3.000 ms), si illuminerà il LED (punto di fissazione) l'oggetto (di dentro; distanza: 28 cm dagli occhi delle scimmie). Ancora una volta, se l'animale mantiene lo sguardo all'interno di una finestra di fissazione elettronicamente definito (+ /-2,5 °) per 500 ms, illuminare l'oggetto dall'interno con una sorgente di luce bianca.</li>
			<li>Dopo un ritardo variabile (300-1500 ms.), spegnere il LED (segnale visivo GO), istruendo la scimmia per sollevare la mano dalla posizione di riposo e raggiungere, afferrare e tenere l'oggetto per un intervallo variabile (tempo di mantenimento: 300-900 ms).</li>
			<li>Ogni volta che l'animale venga eseguito correttamente l'intera sequenza, lo ricompensa con una goccia di succo di frutta.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Durante l'attività, quantificare le prestazioni della scimmia, prestando particolare attenzione al tempismo. Misura sia che il tempo trascorso fra il segnale di andare e l'inizio del movimento mano (tempo di reazione) e tra l'inizio del movimento e l'ascensore dell'oggetto (afferrare il tempo).</li>
	</ol></li>
	<li>Eseguire memoria-guida afferrare (MGG; 'Afferrare al buio'). Utilizzare l'attività MGG per determinare se i neuroni sono visuomotorie o motore-dominante. Nota: La sequenza è simile a quello descritto per il VGG, ma l'oggetto viene afferrata nel buio più totale.<ol>
<li>Identico al compito VGG, lasciate che la scimmia Poni la mano controlaterale all'emisfero registrato in posizione di riposo nella più completa oscurità per avviare la sequenza.</li>
		<li>Dopo un tempo variabile (intervallo intertrial: 2.000-3.000 ms), applicare un laser/LED rosso (punto di fissazione) per indicare il punto di fissazione (alla base dell'oggetto per l'installazione di carosello, al centro dell'oggetto per l'installazione di robot; distanza: 28 cm dagli occhi delle scimmie) . Se l'animale mantiene lo sguardo all'interno di una finestra di fissazione elettronicamente definito (+ /-2,5 °) per 500 ms, illuminare l'oggetto.</li>
		<li>Dopo un tempo fisso (400 ms), spegnere la luce.</li>
		<li>Dopo un ritardo variabile periodo (300-1500 ms) seguendo la luce di offset, dim/spegnere il punto di fissazione (andare CUE) per indicare la scimmia per sollevare la mano e raggiungere, afferrare e tenere l'oggetto (tempo di mantenimento: 300-900 ms).</li>
		<li>Ogni volta che l'animale venga eseguito correttamente l'intera sequenza, è possibile dare una goccia di succo come ricompensa.</li>
	</ol></li>
	<li>Eseguire fissazione passiva. Per quanto riguarda l'attività VGG, scegliere la più appropriata installazione (installazione carosello o robot) a seconda l'obiettivo della ricerca. Nota: Due differenti fissazione passiva attività possono essere eseguite: fissazione passiva di oggetti del mondo reale (utilizzando gli oggetti-per-essere-afferrato le configurazioni carosello e robot) e la fissazione passiva di immagini 3D/2D di oggetti.<ol>
<li>Eseguire la fissazione passiva di oggetti del mondo reale.<ol>
<li>Presentare il punto di fissazione (laser rosso per l'installazione di carosello proiettata alla base dell'oggetto e LED rosso nel setup del robot).</li>
			<li>Se l'animale mantiene lo sguardo all'interno di una finestra di fissazione elettronicamente definito (+ /-2,5 °) per 500 ms, illuminare l'oggetto per 2.000 ms.</li>
			<li>Se l'animale mantiene lo sguardo all'interno della finestra per 1.000 ms, lo ricompensa con una goccia di succo.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Eseguire la fissazione passiva di immagini 3D/2D di oggetti.<ol>
<li>Presentare tutti gli stimoli visivi su sfondo nero (luminanza di 8 cd/m2) utilizzando un monitor (risoluzione di 1.280 × 1.024 pixel) dotato di un veloce-decadimento P46-fosforo e operati a 120 Hz (distanza di visione: 86 cm).</li>
			<li>Nei test 3D, presentare gli stimoli stereoscopicamente alternando le immagini dell'occhio destro e sinistro su uno schermo (CRT monitor), in combinazione con due cristalli liquidi ferroelettrici persiane. Individuare queste persiane davanti gli occhi della scimmia, funzionare a 60 Hz e sincronizzare con il ritracciamento verticale del monitor.</li>
			<li>Iniziare la prova presentando una piccola piazza nel centro dello schermo (punto di fissazione; 0,2 ° × 0,2 °). Se la posizione dell'occhio rimane all'interno di una finestra quadrata elettronicamente definiti 1° (molto inferiore per oggetti del mondo reale) per almeno 500 ms, presente lo stimolo visivo sullo schermo, per un tempo totale di 500 ms.</li>
			<li>Quando la scimmia mantiene una fissazione stabile fino a quando l'offset di stimolo, la ricompensa con una goccia di succo di frutta.</li>
			<li>Per uno studio adeguato della selettività di forma, è necessario eseguire una batteria completa di test con immagini 2D durante attività di fissazione passiva, nella sequenza seguente.</li>
			<li>Eseguire un test di ricerca. Testare la selettività visual della cella utilizzando una vasta gamma di immagini (immagini di superficie; Figura 4A), incluse le immagini dell'oggetto che viene afferrata la VGG. Per questa e tutte le successive attività di visual, confrontare l'immagine che evoca la risposta più forte (chiamata 'preferito immagine') a una seconda immagine a cui il neurone sta rispondendo debolmente (chiamato ' immagine obbligatori'). Se il neurone sotto studio risponde anche alle immagini di oggetti, la ricerca di componenti di stimolo specifico Guida reattività della cella (contorno prova, prova di campo recettivo e riduzione).</li>
			<li>Eseguire un test di contorno. Dalle immagini originali delle superfici degli oggetti reali (immagini 2D o 3D contenente texture, ombreggiatura e prospettiva), ottenere versioni progressivamente semplificate della stessa forma di stimolo (sagome e contorni; Figura 4B). Raccogliere almeno 10 prove per patologia al fine di determinare se il neurone preferisce la superficie originale, la silhouette o la struttura dalla forma originale.</li>
			<li>Eseguire un test di campo ricettivo (RF). Per mappare la RF di un neurone, presentiamo le immagini di oggetti in posizioni diverse su un display (in questo esperimento, 35 posizioni; dimensione di stimolo del 3°), che copre il campo visivo centrale19,20. Per raccogliere abbastanza ripetizioni di stimolo a tutte le posizioni possibili in un tempo ragionevole, ridurre la durata dello stimolo (stimoli flashed; durata dello stimolo: 300 ms, intervallo intertrial: 300 ms).</li>
			<li>Eseguire un test di riduzione. Eseguire un test di riduzione con contorno frammenti presentati al centro della RF per identificare il minimo efficace forma caratteristica (rete). Generare la serie di stimoli in Photoshop ritagliando il contorno di ciascuna delle forme di contorno originale lungo gli assi principali (Figura 3B). Progettare la rete come il più piccolo frammento di forma che evoca una risposta che è almeno il 70% della risposta struttura intatta e non significativamente più piccolo di quello di risposta8.</li>
			<li>Per una migliore stima della dipendenza di posizionamento (l'effetto della posizione di stimolo sulla selettività di frammento), è necessario eseguire due diversi test. Eseguire un Test di riduzione con i frammenti che si trova nella posizione occupata nella forma muta originale. Eseguire un Test di riduzione con i frammenti presso il centro di massa della forma.</li>
			<li>In questa fase, è necessario eseguire un nuovo mapping di RF utilizzando la rete.</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
</ol>

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<li>Decramer, T., Premereur, E., Theys, T., Janssen, P. <a target="_blank" href="https://lirias.kuleuven.be/handle/123456789/611191">Multi-electrode recordings in the macaque frontal cortex reveal common processing of eye-, arm- and hand movements. Program No. 495.15/GG14.</a> Neuroscience Meeting Planner. , Washington DC: Society for Neuroscience. Online (2017).</li>
<li>Pani, P., Theys, T., Romero, M. C., Janssen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Grasping+execution+and+grasping+observation+activity+of+single+neurons+in+macaque+anterior+intraparietal+area%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cogn.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Grasping execution and grasping observation activity of single neurons in macaque anterior intraparietal area.</a> J. Cogn. Neurosci. 26 (10), 2342-2355 (2014).</li>
<li>Turriziani, P., Smirni, D., Oliveri, M., Semenza, C., Cipolotti, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+the+prefrontal+cortex+in+familiarity+and+recollection+processes+during+verbal+and+non-verbal+recognition+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">The role of the prefrontal cortex in familiarity and recollection processes during verbal and non-verbal recognition memory.</a> Neuroimage. 52 (1), 469-480 (2008).</li>
<li>Tsao, D. Y., Schweers, N., Moeller, S., Freiwald, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patches+of+faces-selective+cortex+in+the+macaque+frontal+lobe%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Patches of faces-selective cortex in the macaque frontal lobe.</a> Nat. Neurosci. 11 (8), 877-879 (2008).</li>
</ol>

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Un approccio globale allo studio del flusso dorsale richiede un'attenta selezione delle mansioni comportamentistiche e visual test: paradigmi visivi e afferrare possono essere impiegati sia combinato o separatamente a seconda le proprietà specifiche della regione.
In questo articolo, forniamo gli esempi dell'attività neurale registrata in AIP e F5p in risposta a un sottoinsieme di attività visive e motorie, ma risposte molto simili possono essere osservate in altre aree frontali come area 4...

Primati umani e non umani condividono la capacità di eseguire azioni complesse di motore tra cui afferrare oggetti. Per eseguire correttamente queste attività, il nostro cervello ha bisogno completare la trasformazione della proprietà dell'oggetto intrinseco in comandi motori. Questa trasformazione si basa su una sofisticata rete di aree corticali dorsale situato nella corteccia premotoria ventrale e parietale1,2,3 (Figura 1).
Dagli studi di lesione in scimmie ed in esseri umani4,5, sappiamo che il flusso visivo dorsale - originari della corteccia visiva primaria e diretto verso la corteccia parietale posteriore - è coinvolto nella pianificazione del motore e visione spaziale azioni. Tuttavia, la maggior parte delle zone di flusso dorsale non è dedicata a un unico tipo di elaborazione. Per esempio, l'area intraparietale anteriore (AIP), una delle zone fine fase nel flusso visivo dorsale, contiene una varietà di neuroni che il fuoco non solo durante afferrare6,7,8, ma anche durante la visual ispezione del oggetto7,8,9,10.
Simile a AIP, neuroni nell'area F5, situato nella corteccia premotoria ventrale (PMv), rispondono anche durante la fissazione visiva e oggetto afferrare, che rischia di essere importante per la trasformazione delle informazioni visive in azioni motore11. Parte anteriore di questa regione (sottosettore F5a) contiene neuroni blocca selettivamente a tridimensionale (3D, disparità-definito) immagini12,13, mentre il sottosettore situato nella convessità (F5c) contiene neuroni caratterizzata da specchio proprietà1,3, sparando sia quando un animale esegue o osserva un'azione. Infine, la regione posteriore di F5 (F5p) è un campo correlate a mano, con una proporzione elevata dei neuroni visuomotorie reattivi all'osservazione sia e afferrare oggetti 3D14,15. F5, area 45B, situato a ramus inferiore del solco arcuato, può anche essere coinvolti nell'elaborazione forma16,17 e afferrare18.
Test di selettività oggetto nella corteccia parietale e frontale è impegnativo, perché è difficile determinare quali caratteristiche questi neuroni rispondono a e quali sono i campi ricettivi di questi neuroni. Ad esempio, se un neurone risponde ad una piastra ma non ad un cono, che dispongono di questi oggetti sta guidando questa selettività: il contorno 2D, la struttura 3D, l'orientamento in profondità o una combinazione di molte caratteristiche differenti? Per determinare le caratteristiche oggetto critico per i neuroni che rispondere durante la fissazione di oggetto e di cogliere, è necessario impiegare vari test visivi utilizzando immagini di oggetti e versioni ridotte delle immagini stesse.
Una frazione consistente dei neuroni in AIP e F5 non solo risponde alla presentazione visiva di un oggetto, ma anche quando l'animale afferra questo oggetto al buio (cioè, in assenza di informazioni visive). Tali neuroni non risponda a un'immagine di un oggetto che non può essere compresa. Quindi, componenti visive e motorie della risposta sono intimamente connessi, che rende difficile indagare la rappresentazione dell'oggetto di un neurone in queste regioni. Poiché i neuroni visuomotorie possono essere verificati solo con oggetti del mondo reale, abbiamo bisogno di un sistema flessibile per la presentazione di diversi oggetti in posizioni diverse nel campo visivo e a diversi orientamenti se vogliamo determinare quali caratteristiche sono importanti per questi neuroni. Quest'ultimo può essere raggiunto solo mediante un robot capace di presentare oggetti diversi in luoghi diversi in uno spazio visivo.
Questo articolo intende fornire una guida sperimentale per i ricercatori interessati allo studio dei neuroni parieto-frontale. Nelle sezioni che seguono, vi forniremo il protocollo generale utilizzato nel nostro laboratorio per l'analisi delle risposte di oggetto per afferrare e visual in scimmie sveglio Macaco (Macaca mulatta).

<table><tbody><tr><td>Grasping robot</td><td>GIBAS Universal Robots</td><td>UR-6-85-5-A</td><td>Robot arm equipped with a gripper</td></tr><tr><td>Carousel motor</td><td>Siboni</td><td>RD066/&amp;dagger;20 MV6, 35x23 F02</td><td>Motor to be implemented in a custom-made vertical carousel. It allows the rotation of the carousel.</td></tr><tr><td>Eye tracker</td><td>SR Research</td><td>EyeLink II</td><td>Infrared camera system sampling at 500 Hz</td></tr><tr><td>Filter</td><td>Wavetek Rockland</td><td>852</td><td>Electronic filters perform a variety of signal-processing functions with the purpose of removing a signal&#039;s unwanted frequency components.</td></tr><tr><td>Preamplifier</td><td>BAK ELECTRONICS, INC.</td><td>A-1</td><td>The Model A-1 allows to reduce input capacity and noise pickup and allows to test impedance for metal micro-electrodes</td></tr><tr><td>Electrodes</td><td>FHC</td><td>UEWLEESE*N4G</td><td>Metal microelectrodes (* = Impedance, to be chosen by the researcher)</td></tr><tr><td>CRT monitor</td><td>Vision Research Graphics</td><td>M21L-67S01</td><td>The CRT monitor is equipped with a fast-decay P46-phosphor operating at 120 Hz</td></tr><tr><td>Ferroelectric liquid crystal shutters</td><td>Display Tech</td><td>FLC Shutter Panel; LV2500P-OEM</td><td>The shutters operate at 60 Hz in front of the monkeys and are synchronized to the vertical retrace of the monitor</td></tr></tbody></table>

investigating object representations in the macaque dorsal visual stream using single-unit recordings

Studi precedenti hanno dimostrato che i neuroni in aree parieto-frontale del cervello macaco possono essere altamente selettivi per oggetti del mondo reale, superfici curve definite disparità e immagini di oggetti del mondo reale (con e senza disparità) in un modo simile come descritto in visual ventrale. Inoltre, aree parieto-frontale sono creduti per convertire le informazioni oggetto visivo in uscite motore appropriati, quali la presagomatura della mano durante afferrare. Per meglio caratterizzare la selettività di oggetto nella rete corticale coinvolti nelle trasformazioni visuomotorie, mettiamo a disposizione una batteria di test intende analizzare la selettività di oggetto visivo dei neuroni nelle regioni parieto-frontale.

Figura 5 trame le risposte di un neurone di esempio registrato da zona F5p testato con quattro oggetti: due diverse forme - una sfera e una piastra-mostrato in due diverse misure (6 e 3 cm). Questo particolare neurone ha risposto non solo alla sfera grande (stimolo ottimo; pannello di sinistra superiore), ma anche per la grande piastra (pannello inferiore sinistro). In confronto, la risposta agli oggetti più piccoli era più debole (superiore e inferiore pan...

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Investigating Object Representations in the Macaque Dorsal Visual Stream Using Single-unit Recordings

Un protocollo dettagliato per analizzare la selettività di oggetto di parieto-frontale neuroni coinvolti nelle trasformazioni visuomotorie è presentato.

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

Previous studies have shown that neurons in parieto-frontal areas of the macaque brain can be highly selective for real-world objects, disparity-defined ...

investigating-object-representations-macaque-dorsal-visual-stream

Research

JoVE Journal

Neuroscience

8.3K Views.  Katholieke Universiteit Leuven. Un protocollo dettagliato per analizzare la selettività di oggetto di parieto-frontale neuroni coinvolti nelle trasformazioni visuomotorie è presentato.

Video: Investigating Object Representations in the Macaque Dorsal Visual Stream Using Single-unit Recordings

Single-unit In vivo Recordings from the Optic Chiasm of Rat

Information about the visual world is transmitted to the brain in sequences of action potentials in retinal ganglion cell axons that make up the optic nerve. In vivo recordings of ganglion cell spike trains in several animal models have revealed much of what is known about how the early visual system processes and encodes visual information. However, such recordings have been rare in one of the most common animal models, the rat, possibly owing to difficulty in detecting spikes fired by small diameter axons. The many retinal disease models involving rats motivate a need for characterizing the functional properties of ganglion cells without disturbing the eye, as with intraocular or in vitro recordings. Here, we demonstrate a method for recording ganglion cell spike trains from the optic chiasm of the anesthetized rat. We first show how to fabricate tungsten-in-glass electrodes that can pick up electrical activity from single ganglion cell axons in rat. The electrodes outperform all commercial ones that we have tried. We then illustrate our custom-designed stereotaxic system for in vivo visual neurophysiology experiments and our procedures for animal preparation and reliable and stable electrode placement in the optic chiasm.

Single-unit In vivo Recordings from the Optic Chiasm of Rat

Retinal ganglion cells transmit visual information from the eye to the brain with sequences of action potentials. Here, we demonstrate how to record the action potentials of single ganglion cells in vivo from anesthetized rats.

Singola unità In vivo Registrazioni dal chiasma ottico di Rat

Information about the visual world is transmitted to the brain in sequences of action potentials in retinal ganglion cell axons that make up the optic ...

Ricerca

Neuroscienze

Automated Visual Cognitive Tasks for Recording Neural Activity Using a Floor Projection Maze

Neuropsychological tasks used in primates to investigate mechanisms of learning and memory are typically visually guided cognitive tasks. We have developed visual cognitive tasks for rats using the Floor Projection Maze1,2&#160;that are optimized for visual abilities of rats permitting stronger comparisons of experimental findings with other species.
In order to investigate neural correlates of learning and memory, we have integrated electrophysiological recordings into fully automated cognitive tasks on the Floor Projection Maze1,2. Behavioral software interfaced with an animal tracking system allows monitoring of the animal's behavior with precise control of image presentation and reward contingencies for better trained animals. Integration with an in vivo electrophysiological recording system enables examination of behavioral correlates of neural activity at selected epochs of a given cognitive task.
We describe protocols for a model system that combines automated visual presentation of information to rodents and intracranial reward with electrophysiological approaches. Our model system offers a sophisticated set of tools as a framework for other cognitive tasks to better isolate and identify specific mechanisms contributing to particular cognitive processes.

We describe protocols for training rats for chronic electrophysiological recordings in fully automated cognitive tasks on a Floor Projection Maze.

Automated compiti cognitivi visivi per la registrazione Neural all&#39;attività utilizzando una proiezione Piano Maze

Neuropsychological tasks used in primates to investigate mechanisms of learning and memory are typically visually guided cognitive tasks. We have ...

Comportamento

Simultaneous Whole-cell Recordings from Photoreceptors and Second-order Neurons in an Amphibian Retinal Slice Preparation

One of the central tasks in retinal neuroscience is to understand the circuitry of retinal neurons and how those connections are responsible for shaping the signals transmitted to the brain. Photons are detected in the retina by rod and cone photoreceptors, which convert that energy into an electrical signal, transmitting it to other retinal neurons, where it is processed and communicated to central targets in the brain via the optic nerve. Important early insights into retinal circuitry and visual processing came from the histological studies of Cajal1,2 and, later, from electrophysiological recordings of the spiking activity of retinal ganglion cells - the output cells of the retina3,4.
A detailed understanding of visual processing in the retina requires an understanding of the signaling at each step in the pathway from photoreceptor to retinal ganglion cell. However, many retinal cell types are buried deep in the tissue and therefore relatively inaccessible for electrophysiological recording. This limitation can be overcome by working with vertical slices, in which cells residing within each of the retinal layers are clearly visible and accessible for electrophysiological recording.
Here, we describe a method for making vertical sections of retinas from larval tiger salamanders (Ambystoma tigrinum). While this preparation was originally developed for recordings with sharp microelectrodes5,6, we describe a method for dual whole-cell voltage clamp recordings from photoreceptors and second-order horizontal and bipolar cells in which we manipulate the photoreceptor's membrane potential while simultaneously recording post-synaptic responses in horizontal or bipolar cells. The photoreceptors of the tiger salamander are considerably larger than those of mammalian species, making this an ideal preparation in which to undertake this technically challenging experimental approach. These experiments are described with an eye toward probing the signaling properties of the synaptic ribbon - a specialized synaptic structure found in a only a handful of neurons, including rod and cone photoreceptors, that is well suited for maintaining a high rate of tonic neurotransmitter release7,8 - and how it contributes to the unique signaling properties of this first retinal synapse.

We describe the preparation of thin retinal slices from aquatic tiger salamanders (Ambystoma tigrinum) and explain how we use these slices to study synaptic processing in the retina by obtaining dual whole-cell voltage clamp recordings from photoreceptors and second-order horizontal and bipolar cells.

Registrazioni simultanee a cellule di fotorecettori e dei neuroni di secondo ordine in un anfibio Retinal Fetta Preparazione

One of the central tasks in retinal neuroscience  is to understand the circuitry of retinal neurons and how those connections are  responsible for shaping ...

Recording Single Neurons' Action Potentials from Freely Moving Pigeons Across Three Stages of Learning

While the subject of learning has attracted immense interest from both behavioral and neural scientists, only relatively few investigators have observed single-neuron activity while animals are acquiring an operantly conditioned response, or when that response is extinguished. But even in these cases, observation periods usually encompass only a single stage of learning, i.e. acquisition or extinction, but not both (exceptions include protocols employing reversal learning; see Bingman&#160;et al.1 for an example). However, acquisition and extinction entail different learning mechanisms and are therefore expected to be accompanied by different types and/or loci of neural plasticity.
Accordingly, we developed a behavioral paradigm which institutes three stages of learning in a single behavioral session and which is well suited for the simultaneous recording of single neurons&#39; action potentials. Animals are trained on a single-interval forced choice task which requires mapping each of two possible choice responses to the presentation of different novel visual stimuli (acquisition). After having reached a predefined performance criterion, one of the two choice responses is no longer reinforced (extinction). Following a certain decrement in performance level, correct responses are reinforced again (reacquisition). By using a new set of stimuli in every session, animals can undergo the acquisition-extinction-reacquisition process repeatedly. Because all three stages of learning occur in a single behavioral session, the paradigm is ideal for the simultaneous observation of the spiking output of multiple single neurons. We use pigeons as model systems, but the task can easily be adapted to any other species capable of conditioned discrimination learning.

Learning new stimulus-response associations engages a wide range of neural processes which are ultimately reflected in changing spike output of individual neurons. Here we describe a behavioral protocol allowing for the continuous registration of single-neuron activity while animals acquire, extinguish, and reacquire a conditioned response within a single experimental session.

Registrazione di potenziali d&#39;azione singoli neuroni &#39;di muoversi liberamente Piccioni attraverso tre fasi di apprendimento

While the subject of learning has attracted immense interest from both behavioral and neural scientists, only relatively few investigators have observed ...

Simultaneous Long-term Recordings at Two Neuronal Processing Stages in Behaving Honeybees

In both mammals and insects neuronal information is processed in different higher and lower order brain centers. These centers are coupled via convergent and divergent anatomical connections including feed forward and feedback wiring. Furthermore, information of the same origin is partially sent via parallel pathways to different and sometimes into the same brain areas. To understand the evolutionary benefits as well as the computational advantages of these wiring strategies and especially their temporal dependencies on each other, it is necessary to have simultaneous access to single neurons of different tracts or neuropiles in the same preparation at high temporal resolution. Here we concentrate on honeybees by demonstrating a unique extracellular long term access to record multi unit activity at two subsequent neuropiles1, the antennal lobe (AL), the first olfactory processing stage and the mushroom body (MB), a higher order integration center involved in learning and memory formation, or two parallel neuronal tracts2 connecting the AL with the MB.&#160;The latter was chosen as an example and will be described in full. In the supporting video the construction and permanent insertion of flexible multi&#160;channel wire electrodes is demonstrated. Pairwise differential amplification of the micro&#160;wire electrode channels drastically reduces the noise and verifies that the source of the signal is closely related to the position of the electrode tip. The mechanical flexibility of the used wire electrodes allows stable invasive long&#160;term recordings over many hours up to days, which is a clear advantage compared to conventional extra&#160;and intracellular in vivo recording techniques.

Simultaneous extracellular long term recordings from two different brain neuropiles or two different anatomical tracts were established in honeybees. These recordings allow the investigation of temporal aspects of neuronal processing across different brain areas at the single neuron as well as at the ensemble level in a behaving animal.

Registrazioni simultanee a lungo termine in due fasi neuronale Processing in Comportarsi api

In both mammals and insects neuronal information is processed in different higher and lower order brain centers. These centers are coupled via convergent ...

Convection Enhanced Delivery of Optogenetic Adeno-associated Viral Vector to the Cortex of Rhesus Macaque Under Guidance of Online MRI Images

In non-human primate (NHP) optogenetics, infecting large cortical areas with viral vectors is often a difficult and time-consuming task. Here, we demonstrate the use of magnetic resonance (MR)-guided convection enhanced delivery (CED) of optogenetic viral vectors into primary somatosensory (S1) and motor (M1) cortices of macaques to obtain efficient, widespread cortical expression of light-sensitive ion channels. Adeno-associated viral (AAV) vectors encoding the red-shifted opsin C1V1 fused to yellow fluorescent protein (EYFP) were injected into the cortex of rhesus macaques under MR-guided CED. Three months post-infusion, epifluorescent imaging confirmed large regions of optogenetic expression (&#62;130 mm2) in M1 and S1 in two macaques. Furthermore, we were able to record reliable light-evoked electrophysiology responses from the expressing areas using micro-electrocorticographic arrays. Later histological analysis and immunostaining against the reporter revealed widespread and dense optogenetic expression in M1 and S1 corresponding to the distribution indicated by epifluorescent imaging. This technique enables us to obtain expression across large areas of the cortex within a shorter period of time with minimal damage compared to the traditional techniques and can be an optimal approach for optogenetic viral delivery in large animals such as NHPs. This approach demonstrates great potential for network-level manipulation of neural circuits with cell-type specificity in animal models evolutionarily close to humans.&#160;

Here, we demonstrate magnetic resonance (MR)-guided convection enhanced delivery (CED) of viral vectors into the cortex as an efficient and simplified approach for achieving optogenetic expression across large cortical areas in the macaque brain.

Convezione Consegna migliorata del vettore virale optogenetico adeno-associato alla Corteccia di Rhesus Macaque Sotto la guida di immagini MRI online

In non-human primate (NHP) optogenetics, infecting large cortical areas with viral vectors is often a difficult and time-consuming task. Here, we ...

Sviluppo di uno stadio di elettrodi X-Y per una registrazione neurale precisa negli uistitì

Electrophysiology of Laminar Cortical Activity in the Common Marmoset

The marmoset monkey provides an ideal model for examining laminar cortical circuits due to its smooth cortical surface, which facilitates recordings with linear arrays. The marmoset has recently grown in popularity due to its similar neural functional organization to other primates and its technical advantages for recording and imaging. However, neurophysiology in this model poses some unique challenges due to the small size and lack of gyri as anatomical landmarks. Using custom-built micro-drives, researchers can manipulate linear array placement to sub-millimeter precision and reliably record at the same retinotopically targeted location across recording days. This protocol describes the step-by-step construction of the micro-drive positioning system and the neurophysiological recording technique with silicon linear electrode arrays. With precise control of electrode placement across recording sessions, researchers can easily traverse the cortex to identify areas of interest based on their retinotopic organization and the tuning properties of the recorded neurons. Further, using this laminar array electrode system, it is possible to apply a current source density analysis (CSD) to determine the recording depth of individual neurons. This protocol also demonstrates examples of laminar recordings, including spike waveforms isolated in Kilosort, which span multiple channels on the arrays.

Autore in primo piano: Ottimizzazione dei sistemi di microazionamento per il posizionamento preciso degli elettrodi nell'uistitì

Custom-built micro-drives enable the sub-millimeter targeting of cortical recording sites with linear silicon arrays.

Elettrofisiologia dell'attività corticale laminare nell'uistitì comune

The marmoset monkey provides an ideal model for examining laminar cortical circuits due to its smooth cortical surface, which facilitates recordings with ...

<meta charset="utf8"></head><body>Mappatura dell'attività neuronale nello sviluppo della corteccia sensoriale del topo

In Vivo Visualization of Spontaneous Activity in Neonatal Mouse Sensory Cortex at a Single-Neuron Resolution

The mammalian brain undergoes dynamic developmental changes at both the cellular and circuit levels throughout prenatal and postnatal periods. Following the discovery of numerous genes contributing to these developmental changes, it is now known that neuronal activity also substantially modulates these processes. In the developing cerebral cortex, neurons exhibit synchronized activity patterns that are specialized to each primary sensory area. These patterns markedly differ from those observed in the mature cortex, emphasizing their role in regulating area-specific developmental processes. Deficiencies in neuronal activity during development can lead to various brain diseases. These findings highlight the need to examine the regulatory mechanisms underlying activity patterns in neuronal development. This paper summarizes a series of protocols to visualize primary sensory areas and neuronal activity in neonatal mice, to image the activity of individual neurons within the cortical subfields using two-photon microscopy in vivo, and to analyze subfield-related activity correlations. We show representative results of patchwork-like synchronous activity within individual barrels in the somatosensory cortex. We also discuss various potential applications and some limitations of this protocol.

<meta charset="utf8"></head><body>Autore in primo piano: Decifrare la formazione di circuiti neurali dalla microscopia a due fotoni e dall'imaging di singoli neuroni

Primary sensory areas in the neocortex exhibit unique spontaneous activities during development. This article describes how to visualize individual neuron activities and primary sensory areas to analyze area-specific synchronous activities in neonatal mice in vivo.

Visualizzazione in vivo dell'attività spontanea nella corteccia sensoriale del topo neonatale con risoluzione di un singolo neurone

The mammalian brain undergoes dynamic developmental changes at both the cellular and circuit levels throughout prenatal and postnatal periods. Following ...

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

Riepilogo

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Singola unità In vivo Registrazioni dal chiasma ottico di Rat

Automated compiti cognitivi visivi per la registrazione Neural all'attività utilizzando una proiezione Piano Maze

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Registrazione di potenziali d'azione singoli neuroni 'di muoversi liberamente Piccioni attraverso tre fasi di apprendimento

Registrazioni simultanee a lungo termine in due fasi neuronale Processing in Comportarsi api

Convezione Consegna migliorata del vettore virale optogenetico adeno-associato alla Corteccia di Rhesus Macaque Sotto la guida di immagini MRI online

Elettrofisiologia dell'attività corticale laminare nell'uistitì comune

Elettrofisiologia dell'attività corticale laminare nell'uistitì comune

Elettrofisiologia dell'attività corticale laminare nell'uistitì comune

Visualizzazione in vivo dell'attività spontanea nella corteccia sensoriale del topo neonatale con risoluzione di un singolo neurone