Name: investigating object representations in the macaque dorsal visual stream using single-unit recordings
Uploaded: 2018-08-01T15:00:00
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私たちは技術と行政支援の Inez Puttemans、マルク ・ デ ・ Paep、サラ ・ デ ・ Pril、ワウテル ・ Depuydt、アストリッド ハーマンズ、ピート Kayenbergh、ヘリット ・ Meulemans、クリストフ ・ Ulens、ステイン Verstraeten をありがちましょう。

すべての技術的な手順は、ケアおよび実験動物の使用と EU 指令 2010年/63/EU の国立衛生研究所のガイドに従って行われ、ルーヴェンの倫理委員会で承認されました。
1. 一般動作サルの細胞外記録法
<ol><li>あなたの具体的な研究の質問に対処するために必要な視覚と運動のタスクを実行する動物を列車します。動物が柔軟にニューロンを広範囲にわたってテストし、(<strong...

<ol>
	<li>Gallese, V., Fadiga, L., Fogassi, L., Rizzolatti, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Action+recognition+in+the+premotor+cortex.">Action recognition in the premotor cortex.</a> Brain. 119 (2), 593-609 (1996).</li><li>Fogassi, L., Gallese, V., Buccino, G., Craighero, L., Fadiga, L., Rizzolatti, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+mechanism+for+the+visual+guidance+of+hand+grasping+movements+in+the+monkey:+a+reversible+inactivation+study.">Cortical mechanism for the visual guidance of hand grasping movements in the monkey: a reversible inactivation study.</a> Brain. 124 (3), 571-586 (2001).</li><li>Rizzolatti, G., Camarda, R., Fogassi, L., Gentilucci, M., Luppino, G., Matelli, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+organization+of+inferior+area+6+in+the+macaque+monkey.+II.+Area+F5+and+the+control+of+distal+movements.">Functional organization of inferior area 6 in the macaque monkey. II. Area F5 and the control of distal movements.</a> Exp. Brain Res. 71 (3), 491-507 (1988).</li><li>Mishkin, M., Ungerleider, L. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contribution+of+striate+inputs+to+the+visuospatial+functions+of+parieto-preoccipital+cortex+in+monkeys.">Contribution of striate inputs to the visuospatial functions of parieto-preoccipital cortex in monkeys.</a> Behav. Brain Res. 6 (1), 57-77 (1982).</li><li>Goodale, M. A., Milner, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Separate+visual+pathways+for+perception+and+action.">Separate visual pathways for perception and action.</a> Trends Neurosci. 15 (1), 20-25 (1992).</li><li>Baumann, M. A., Fluet, M. C., Scherberger, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Context-specific+grasp+movement+representation+in+the+macaque+anterior+intraparietal+area.">Context-specific grasp movement representation in the macaque anterior intraparietal area.</a> J. Neurosci. 29 (20), 6436-6438 (2009).</li><li>Murata, A., Gallese, V., Luppino, G., Kaseda, M., Sakata, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selectivity+for+the+shape,+size,+and+orientation+of+objects+for+grasping+neurons+of+monkey+parietal+area+AIP.">Selectivity for the shape, size, and orientation of objects for grasping neurons of monkey parietal area AIP.</a> J. Neurophysiol. 83 (5), 2580-2601 (2000).</li><li>Romero, M. C., Pani, P., Janssen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coding+of+shape+features+in+the+macaque+anterior+intraparietal+area.">Coding of shape features in the macaque anterior intraparietal area.</a> J. Neurosci. 34 (11), 4006-4021 (2014).</li><li>Sakata, H., Taira, M., Kusonoki, M., Murata, A., Tanaka, Y., Tsutsui, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+coding+of+3D+features+of+objects+for+hand+action+in+the+parietal+cortex+of+the+monkey.">Neural coding of 3D features of objects for hand action in the parietal cortex of the monkey.</a> Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 353 (1373), 1363-1373 (1998).</li><li>Taira, M., Mine, S., Georgopoulos, A. P., Murata, A., Sakata, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parietal+cortex+neurons+of+the+monkey+related+to+the+visual+guidance+of+the+hand+movement.">Parietal cortex neurons of the monkey related to the visual guidance of the hand movement.</a> Exp Brain Res. 83 (1), 29-36 (1990).</li><li>Janssen, P., Scherberger, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+guidance+in+control+of+grasping.">Visual guidance in control of grasping.</a> Annu. Rev. Neurosci. 8 (38), 69-86 (2015).</li><li>Theys, T., Pani, P., van Loon, J., Goffin, J., Janssen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selectivity+for+three-dimensional+contours+and+surfaces+in+the+anterior+intraparietal+area.">Selectivity for three-dimensional contours and surfaces in the anterior intraparietal area.</a> J. Neurophysiol. 107 (3), 995-1008 (2012).</li><li>Goffin, J., Janssen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+shape+coding+in+grasping+circuits:+a+comparison+between+the+anterior+intraparietal+area+and+ventral+premotor+area+F5a.">Three-dimensional shape coding in grasping circuits: a comparison between the anterior intraparietal area and ventral premotor area F5a.</a> J. Cogn. Neurosci. 25 (3), 352-364 (2013).</li><li>Raos, V., Umilt&#225;, M. A., Murata, A., Fogassi, L., Gallese, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+properties+of+grasping-related+neurons+in+the+ventral+premotor+area+F5+of+the+macaque+monkey.">Functional properties of grasping-related neurons in the ventral premotor area F5 of the macaque monkey.</a> J. Neurophysiol. 95 (2), 709-729 (2006).</li><li>Umilta, M. A., Brochier, T., Spinks, R. L., Lemon, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+recording+of+macaque+premotor+and+primary+motor+cortex+neuronal+populations+reveals+different+functional+contributions+to+visuomotor+grasp.">Simultaneous recording of macaque premotor and primary motor cortex neuronal populations reveals different functional contributions to visuomotor grasp.</a> J. Neurophysiol. 98 (1), 488-501 (2007).</li><li>Denys, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+processing+of+visual+shape+in+the+cerebral+cortex+of+human+and+nonhuman+primates:+a+functional+magnetic+resonance+imaging+study.">The processing of visual shape in the cerebral cortex of human and nonhuman primates: a functional magnetic resonance imaging study.</a> J. Neurosci. 24 (10), 2551-2565 (2004).</li><li>Theys, T., Pani, P., van Loon, J., Goffin, J., Janssen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selectivity+for+three-dimensional+shape+and+grasping-related+activity+in+the+macaque+ventral+premotor+cortex.">Selectivity for three-dimensional shape and grasping-related activity in the macaque ventral premotor cortex.</a> J.Neurosci. 32 (35), 12038-12050 (2012).</li><li>Nelissen, K., Luppino, G., Vanduffel, W., Rizzolatti, G., Orban, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observing+others:+multiple+action+representation+in+the+frontal+lobe.">Observing others: multiple action representation in the frontal lobe.</a> Science. 310 (5746), 332-336 (2005).</li><li>Janssen, P., Srivastava, S., Ombelet, S., Orban, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coding+of+shape+and+position+in+macaque+lateral+intraparietal+area.">Coding of shape and position in macaque lateral intraparietal area.</a> J. Neurosci. 28 (26), 6679-6690 (2008).</li><li>Romero, M. C., Janssen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Receptive+field+properties+of+neurons+in+the+macaque+anterior+intraparietal+area.">Receptive field properties of neurons in the macaque anterior intraparietal area.</a> J. Neurophysiol. 115 (3), 1542-1555 (2016).</li><li>Decramer, T., Premereur, E., Theys, T., Janssen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-electrode+recordings+in+the+macaque+frontal+cortex+reveal+common+processing+of+eye-,+arm-+and+hand+movements.+Program+No.+495.15/GG14.">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. , (2017).</li><li>Pani, P., Theys, T., Romero, M. C., Janssen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Grasping+execution+and+grasping+observation+activity+of+single+neurons+in+macaque+anterior+intraparietal+area.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+the+prefrontal+cortex+in+familiarity+and+recollection+processes+during+verbal+and+non-verbal+recognition+memory.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patches+of+faces-selective+cortex+in+the+macaque+frontal+lobe.">Patches of faces-selective cortex in the macaque frontal lobe.</a> Nat. Neurosci. 11 (8), 877-879 (2008).</li></ol>

背側ストリームの研究への包括的なアプローチの行動課題と視覚テストの慎重な選択が必要です: 結合したまたは地域の特定のプロパティに個別に応じて視覚的把握のパラダイムを採用できます。
この記事で私たちは視覚と運動タスクのサブセットに応答に AIP で F5p 記録神経活動の例を提供しますが、地域 45B など他の前頭領域で非常に類似した応答を観察できると F5a?...

ヒトとヒト以外の霊長類は、物体把持を含む複雑な運動を実行する容量を共有します。これらのタスクを正常に実行するには、私たちの脳は運動指令に組み込みのオブジェクトのプロパティの変換を完了する必要があります。この変換は、頭頂部と腹側運動前野1,2,3 (図 1) にある背側皮質の高度なネットワークに依存しています。
サルとヒトの4,5病変の研究から、我々 は背側視覚ストリーム - 一次視覚野を出発し、後部頭頂皮質に向けて - は空間的なビジョンとモーターの計画の両方に関与している知っています。アクション。ただし、背側ストリーム エリアの大半はないユニークなタイプの処理に捧げています。例えば、頭頂連合野 (AIP)、背側視覚ストリーム終了段階区域の 1 つは火の把握6,7、8時だけでなく、視覚的にニューロンの様々 な含まれてオブジェクト7,8,9,10の検査。
AIP と同様に、エリア、腹側運動前野 (PMv) にある F5 のニューロンは注視と物体把持、モーター アクション11に視覚的情報の変換に重要と思われる中にも対応します。この地域 (サブセクター F5a) の前方の部分に神経細胞が含まれています12,13, 画像三次元 (3 D、視差定義) に選択的に応答のサブセクター凸 (F5c) にあるニューロンが含まれています。ミラーのプロパティ1,3、発火によって特徴付けられる両方とき動物を実行またはアクションを観察します。最後に、後方の F5 領域 (F5p) は視覚運動ニューロンの両方の観測に対応の割合が高いと 3 D オブジェクト14,15の把握の手関連のフィールドです。弓状溝の下の枝に位置するエリア 45B、f5 キーの横にある、図形処理16,17と把持18の両方に関与する可能性があります。
頭頂葉と前頭葉皮質でオブジェクトの選択のテストは困難なこれらのニューロン応答機能やこれらのニューロンの受容野を判別することは困難です。たとえば、ニューロンは、円錐形ではなく、プレートに応答する場合これらのオブジェクトの機能はこの選択性を運転です: 2 D 輪郭、3 D 構造、深さ、方向やさまざまな機能の組み合わせ?オブジェクトの固定をつかんで中に応答するニューロンの重要なオブジェクトの機能を決定するには、物体の画像と同じ画像の縮小バージョンを使用してさまざまなビジュアル テストを採用する必要です。
AIP と F5 のニューロンのかなりの割合だけでなくに応答オブジェクトの視覚的なプレゼンテーションも動物は (すなわち、視覚情報がない場合) 暗闇の中でこのオブジェクトを把握します。このようなニューロンは、把握できないオブジェクトのイメージに答えないかもしれない。したがって、応答の視覚と運動のコンポーネントは、これらの地域の神経の物体の表現を調査することは困難となる密接に、接続されます。視覚運動ニューロンは、実世界のオブジェクトでのみテストできる、のでこれらの重要な機能を決定する場合、視覚的なフィールドで別の位置と向きが異なるさまざまなオブジェクトを提示するため柔軟なシステムが必要ニューロン。後者は、視空間のさまざまな場所でさまざまなオブジェクトを提示可能なロボットによってだけ達成することができます。
この記事は、頭頂前頭神経細胞の研究に興味がある研究者の実験ガイドを提供する予定です。次のセクションでは、サル (猿アカゲザル) の把握、および visual オブジェクトの応答の解析の研究室で使用される一般的なプロトコルを提供します。

<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/&#8224;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&#39;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

以前の研究では、サル脳の頭頂前頭領域のニューロンとして同様の方法で高選択的な実世界のオブジェクト、視差定義曲面、現実世界のオブジェクト (と格差なし) の画像にすることができます示されています。腹側視覚経路で説明します。また、頭頂前頭領域はビジュアル オブジェクト情報把握時の手の予成形など、適切な運動出力に変換すると考えられています。視覚運動変換に関与するより皮質ネットワークにおけるオブジェクト選択性を特徴付けるために、我々 は頭頂前頭領域のニューロンのビジュアル オブジェクトの選択を分析するためのテストのバッテリー提供します。

図 5プロット F5p テスト 4 つのオブジェクト領域から記録例ニューロンの応答: - 球と板-2 つの異なるサイズ (6 と 3 センチ) に示すように 2 つの異なる図形します。この特定のニューロン応答だけでなく大規模なプレート (左下パネル) にも大きな球 (最適刺激; 上部左側のパネル)。比較では、小さいオブジェクトへの応答が弱かった (上部と下部パ...

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

頭頂前頭に関わるニューロンの視覚運動変換オブジェクトの選択を分析する詳細なプロトコルが表示されます。

単一ユニットの録音を使用してサルの背側視覚ストリームのオブジェクト表現を調査

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

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

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

シングルユニット in vivoで</emラットの視交叉から>録音

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 ...

Transretinal ERG Recordings from Mouse Retina: Rod and Cone Photoresponses

マウス網膜からERG Transretinal·レコーディング：ロッドとコーンの光応答

There are two distinct classes of image-forming photoreceptors in the vertebrate retina: rods and cones. Rods are able to detect single photons of light ...

Retrograde Fluorescent Labeling Allows for Targeted Extracellular Single-unit Recording from Identified Neurons In vivo

Retrograde Fluorescent Labeling Allows for Targeted Extracellular Single-unit Recording from Identified Neurons In vivo

逆行性蛍光標識は、特定された神経細胞から標的細胞外シングルユニット記録を可能にします<em生体内で&gt;</em

The overall goal of this method is to record single-unit responses from an identified population of neurons. In vivo electrophysiological recordings from ...

Dual Electrophysiological Recordings of Synaptically-evoked Astroglial and Neuronal Responses in Acute Hippocampal Slices

急性海馬スライスにおけるシナプス誘発アストログリアとニューロン活動の二重の電気生理学的記録

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs ...

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

両生類網膜スライス標本における感光体と2次ニューロンからの同時ホールセル録音

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

A Procedure for Implanting Organized Arrays of Microwires for Single-unit Recordings in Awake, Behaving Animals

動物を振る舞う、覚醒中のシングルユニット記録のためにマイクロワイヤの組織化された配列を移植するための手順

In vivo electrophysiological recordings in the awake, behaving animal provide a powerful method for understanding neural signaling at the single-cell ...

A Guide to In vivo Single-unit Recording from Optogenetically Identified Cortical Inhibitory Interneurons

A Guide to In vivo Single-unit Recording from Optogenetically Identified Cortical Inhibitory Interneurons

へのガイド<em&gt;インビボ</emOptogenetically同定された皮質抑制性介在から&gt;シングル単位記録

A major challenge in neurophysiology has been to characterize the response properties and function of the numerous inhibitory cell types in the cerebral ...

Simultaneous ex vivo Functional Testing of Two Retinas by in vivo Electroretinogram System

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同時<em&gt; ex vivoで</emによる二つの網膜の&gt;機能テスト<em&gt; in vivoで</em&gt;電図システム

An In vivo electroretinogram (ERG) signal is composed of several overlapping components originating from different retinal cell types, as well as noise ...

In Vitro Modeling of Cancerous Neural Invasion: The Dorsal Root Ganglion Model

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後根神経節モデル：癌性神経浸潤のin vitroモデルでは

One way that solid tumors disseminate is through neural invasion. This route is well-known in cancers of the head and neck, prostate, and pancreas. These ...

Measuring Connectivity in the Primary Visual Pathway in Human Albinism Using Diffusion Tensor Imaging and Tractography

拡散テンソルイメージングとラクトを用いたヒト色素欠乏症における一次視覚経路で接続を測定します

In albinism, the number of ipsilaterally projecting retinal ganglion cells (RGCs) is significantly reduced. The retina and optic chiasm have been proposed ...