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.

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
<ol><li>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.<ol>
<li>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.<ol>
<li>실험 세션의 전체 기간에 대 한 원숭이 머리를 제 지.</li>
			<li>첫 번째 세션에서 손을 contralateral 휴식 위치에서 녹음 실로 누른 도움이 도달 하 고 파악 개체, 각 시도 후 수동 보상을 주는 동물.</li>
			<li>각 시험의 끝에 휴식 위치에 다시 원숭이 손을 놓습니다.</li>
			<li>모든 몇 가지 실험은 원숭이의 손을 놓고 동물 시작 자발적 움직임을 관찰 하는 몇 초.</li>
			<li>원숭이 개체를 향해에 도달할 때마다 수동 보상을 적용 합니다.</li>
			<li>언제 도달 단계 제대로 획득, 동물 (또는 풀) 개체와 보상을 수동으로.</li>
			<li>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.</li>
			<li>도달 수정, 위치, 및 절차 동안 필요한 만큼 여러 번으로 손목 방향 손.</li>
			<li>동물 순서를 자동으로 수행 될 때까지 위의 단계를 반복 합니다.</li>
			<li>자동 작업 로드. 동물 되 면 미리 정해진된 시간에 대 한 도달 범위 및 손 움직임을 수행할 때 자동으로 보상 됩니다.</li>
			<li>점차적으로 개체의 처리 시간을 증가.</li>
			<li>개체의 기지에 고정 포인트 프로젝트 레이저를 소개 합니다. 다음 모니터는 개체-에--파악 주위 눈 위치 눈 추적기를 추가 합니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>동물에 Memory-Guided 파악 (MGG) 자극의 시각적 구성 요소에 의해 영향을 받지 않습니다 응답의 구성 요소를 모터에 기차.<ol>
<li>원숭이 머리를 제 지.</li>
			<li>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.</li>
		</ol>
</li>
		<li>시각적인 응답 및 모양 선택 주소 수동 고정에 원숭이 훈련.<ol>
<li>원숭이 머리를 제 지.</li>
			<li>(3D 자극 수동 고정) CRT 또는 LCD 모니터 (수동 고정 2D 자극의)를 사용 하 여 원숭이를 시각적 자극을 제시.</li>
			<li>시각적 자극에 화면 중앙에 고정 자리를 제시.</li>
			<li>자극의 각 프레 젠 테이 션 후 동물을 보상 하 고 고정 기간 작업의 표준에 도달 될 때까지 점차적으로 증가.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>수술, 커튼, 가운, 살 균 도구를 사용 하 여 수행 합니다.<ol>
<li>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.</li>
		<li>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.</li>
		<li>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.</li>
		<li>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.</li>
		<li>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.</li>
		<li>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.</li>
		<li>수술 후 진통; 기관 수 의사에 의해 권장 하는 대로 제공 예를 들어 Meloxicam을 사용 하 여 (5 mg/ml 피하).</li>
		<li>실험을 시작 하기 전에 수술 후 6 주를 기다립니다. 두개골과 동물 개입에서 완 치가 보장을 머리 게시물의 더 나은 앵커리지 수 있습니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>기록 영역 (단일 단위 세포 외 기록)에 대 한 mri 검사와 컴퓨터 단층 촬영을 사용 하 여 지역화 (CT; multielectrode 녹음에 대 한).<ol>
<li>2% 구리 황산 솔루션 유리 모 세관을 기록 표에 삽입.</li>
		<li>구조상 MRI를 수행 (슬라이스 두께: 0.6 m m).</li>
	</ol>
</li>
	<li>신경 활동의 감시.<ol>
<li>0.8-의 임피던스와 텅스텐 microelectrodes를 사용 하 여 1 m ω.</li>
		<li>23 G 스테인레스 스틸 가이드 튜브와 유압 마이크로 드라이브를 사용 하 여 경질을 통해 전극을 삽입 합니다.</li>
		<li>스파이크 차별, 증폭 및 필터링 300 및 5000 Hz 사이의 신경 활동.</li>
		<li>로컬 필드 가능성 (LFP) 녹음, 증폭 하 고 1, 170 Hz 사이 신호를 필터링 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>눈 신호 모니터링<ol>
<li>각 막 반사의 눈동자의 적절 한 이미지를 얻기 위해 동물의 눈 앞에 적외선 카메라를 조정 합니다.</li>
		<li>적외선 기반 카메라를 사용 하 여 샘플 500 Hz에서 눈동자 위치.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 조사 등 분야에서 개체 선택
<ol><li>시각 기반 쥐고 (VGG)을 수행 합니다.<ol>
<li>파악 하는 연구의 목표에 따라 설치 오른쪽 선택: 회전 목마 설치 또는 로봇 설치 (그림 3).</li>
		<li>회전 목마 설치 VGG 작업 실행:<ol>
<li>원숭이 손 시퀀스를 시작 하는 완전 한 암흑에서 휴식 위치에 기록 된 반구 contralateral 배치 하자.</li>
			<li>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.</li>
			<li>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).</li>
			<li>전체 시퀀스를 제대로 수행 하는 동물 때마다 주스 한 방울과 함께 그것을 보상.</li>
		</ol>
</li>
		<li>비슷한 작업 시퀀스를 사용 하 여 로봇 설치에 대 한.<ol>
<li>회전 목마 설치 서 원숭이 손을 시퀀스를 시작 하는 완전 한 암흑에서 휴식 위치에 기록 된 반구 contralateral 배치 하자.</li>
			<li>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.</li>
			<li>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).</li>
			<li>전체 시퀀스를 제대로 수행 하는 동물 때마다 주스 한 방울과 함께 그것을 보상.</li>
		</ol>
</li>
		<li>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.</li>
	</ol></li>
	<li>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.<ol>
<li>동일 VGG 작업, 하자 원숭이 장소 손이 기록된 반구 contralateral 시퀀스를 시작 하는 완전 한 암흑에서 휴식 위치에서.</li>
		<li>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.</li>
		<li>고정된 된 시간 (400 ms), 후 빛 전환.</li>
		<li>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).</li>
		<li>전체 시퀀스를 제대로 수행 하는 동물 때마다 보상으로 주스 한 방울을 제공 합니다.</li>
	</ol></li>
	<li>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.<ol>
<li>실제 개체의 수동 고정을 수행 합니다.<ol>
<li>현재 고정 포인트 (적색 레이저 개체와 로봇 설치에 적색 LED의 기지에서 예상 하는 회전 목마 설치에 대 한).</li>
			<li>만약 동물 500 ms (± 2.5 °)는 전자적으로 정의 된 고정 창 그것의 시선을 유지, 밝히는 2000 ms에 대 한 개체.</li>
			<li>동물 1000 ms에 대 한 창 내에서 시선, 경우 주스 한 방울과 함께 그것을 보상.</li>
		</ol>
</li>
		<li>개체의 3D/2D 이미지의 수동 고정을 수행 합니다.<ol>
<li>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).</li>
			<li>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.</li>
			<li>(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.</li>
			<li>때 원숭이 자극 오프셋까지 안정적인 고정 유지, 주스 한 방울과 함께 그것을 보상.</li>
			<li>모양 선택의 적절 한 연구를 위해 다음과 같은 순서로 수동 고정 작업 동안 테스트의 포괄적인 배터리 2D 이미지와 함께 실행 합니다.</li>
			<li>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.</li>
			<li>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.</li>
			<li>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).</li>
			<li>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.</li>
			<li>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.</li>
			<li>이 단계에서 새로운 RF 매핑은 MESF를 사용 하 여 실행 합니다.</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
</ol>

<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. 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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>

저자는 공개 없다.

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.

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.

<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

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.

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.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57745/57745fig1v2.jpg"> 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.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57745/57745fig2v2.jpg"> 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.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57745/57745fig3v2.jpg"> 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.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57745/57745fig4v2.jpg"> 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.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57745/57745fig5v2.jpg"> 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.
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57745/57745fig6v2.jpg"> 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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Investigating Object Representations in the Macaque Dorsal Visual Stream Using Single-unit Recordings

Parieto 정면 신경 visuomotor 변환에 관련 된의 개체 선택도 분석 하는 자세한 프로토콜 제공 됩니다.

단일 단위 기록을 사용 하 여 원숭이 등 Visual 스트림에 개체 표현을 조사

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

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Neuroscience

8.2K 조회수.  Katholieke Universiteit Leuven. Parieto 정면 신경 visuomotor 변환에 관련 된의 개체 선택도 분석 하는 자세한 프로토콜 제공 됩니다.

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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.

단일 유닛 생체내에서</em암흑의 광학 Chiasm에서> 레코딩

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 ...

연구

신경과학

A Pressure Injection System for Investigating the Neuropharmacology of Information Processing in Awake Behaving Macaque Monkey Cortex

The top-down modulation of feed-forward cortical information processing is functionally important for many cognitive processes, including the modulation of sensory information processing by attention. However, little is known about which neurotransmitter systems are involved in such modulations. A practical way to address this question is to combine single-cell recording with local and temporary neuropharmacological manipulation in a suitable animal model. Here we demonstrate a technique combining acute single-cell recordings with the injection of neuropharmacological agents in the direct vicinity of the recording electrode. The video shows the preparation of the pressure injection/recording system, including preparation of the substance to be injected. We show a rhesus monkey performing a visual attention task and the procedure of single-unit recording with block-wise pharmacological manipulations.

Here, we show the pressure injection of neuropharmacological substances during single-cell recording in an awake, behaving macaque monkey. This procedure allows pharmacological manipulation in the direct vicinity of a cortical recording site.

깨어되는 행동 원숭이 원숭이 코어 텍스에서 정보 처리의 신경 약리학 조사에 대한 압력 분사 시스템

The top-down modulation of feed-forward cortical information processing is functionally important for many cognitive processes, including the modulation ...

행동분석학

Multi-layer Cortical Ca2+ Imaging in Freely Moving Mice with Prism Probes and Miniaturized Fluorescence Microscopy

In vivo circuit and cellular level functional imaging is a critical tool for understanding the brain in action. High resolution imaging of mouse cortical neurons with two-photon microscopy has provided unique insights into cortical structure, function and plasticity. However, these studies are limited to head fixed animals, greatly reducing the behavioral complexity available for study. In this paper, we describe a procedure for performing chronic fluorescence microscopy with cellular-resolution across multiple cortical layers in freely behaving mice. We used an integrated miniaturized fluorescence microscope paired with an implanted prism probe to simultaneously visualize and record the calcium dynamics of hundreds of neurons across multiple layers of the somatosensory cortex as the mouse engaged in a novel object exploration task, over several days. This technique can be adapted to other brain regions in different animal species for other behavioral paradigms.

Multi-layer Cortical Ca2+ Imaging in Freely Moving Mice with Prism Probes and Miniaturized Fluorescence Microscopy

Here, we present a procedure for performing large-scale Ca2+ imaging with cellular-resolution across multiple cortical layers in freely moving mice. Hundreds of active cells can be observed simultaneously using a miniature, head-mounted microscope coupled with an implanted prism probe.

다층 피질 칼슘<sup&gt; 2+</sup&gt; 프리즘 프로브 및 소형 형광 현미경으로 자유롭게 움직이는 마우스에서 이미징

In vivo circuit and cellular level functional imaging is a critical tool for understanding the brain in action. High resolution imaging of mouse cortical ...

Large-scale Recording of Neurons by Movable Silicon Probes in Behaving Rodents

A major challenge in neuroscience is linking behavior to the collective activity of neural assemblies. Understanding of input-output relationships of neurons and circuits requires methods with the spatial selectivity and temporal resolution appropriate for mechanistic analysis of neural ensembles in the behaving animal, i.e. recording of representatively large samples of isolated single neurons. Ensemble monitoring of neuronal activity has progressed remarkably in the past decade in both small and large-brained animals, including human subjects1-11. Multiple-site recording with silicon-based devices are particularly effective because of their scalability, small volume and geometric design.
Here, we describe methods for recording multiple single neurons and local field potential in behaving rodents, using commercially available micro-machined silicon probes with custom-made accessory components. There are two basic options for interfacing silicon probes to preamplifiers: printed circuit boards and flexible cables. Probe supplying companies (<a href="http://www.neuronexustech.com/" >http://www.neuronexustech.com/</a>; <a href="http://www.sbmicrosystems.com/">http://www.sbmicrosystems.com/</a>; <a href="http://www.acreo.se/">http://www.acreo.se/</a>) usually provide the bonding service and deliver probes bonded to printed circuit boards or flexible cables. Here, we describe the implantation of a 4-shank, 32-site probe attached to flexible polyimide cable, and mounted on a movable microdrive. Each step of the probe preparation, microdrive construction and surgery is illustrated so that the end user can easily replicate the process.

We describe methods for large-scale recording of multiple single units and local field potential in behaving rodents with silicon probes. Drive fabrication, probe attachment to the drive and probe implantation processes are illustrated in sufficient details for easy replication.

설치류를 행동에 이동 가능한 실리콘 프로브에 의한 뉴런의 대규모 녹화

A major challenge in neuroscience is linking behavior to the collective activity of neural assemblies. Understanding of input-output relationships of ...

Simultaneous Eye Tracking and Single-Neuron Recordings in Human Epilepsy Patients

Intracranial recordings from patients with intractable epilepsy provide a unique opportunity to study the activity of individual human neurons during active behavior. An important tool for quantifying behavior is eye tracking, which is an indispensable tool for studying visual attention. However, eye tracking is challenging to use concurrently with invasive electrophysiology and this approach has consequently been little used. Here, we present a proven experimental protocol to conduct single-neuron recordings with simultaneous eye tracking in humans. We describe how the systems are connected and the optimal settings to record neurons and eye movements. To illustrate the utility of this method, we summarize results that were made possible by this setup. This data shows how using eye tracking in a memory-guided visual search task allowed us to describe a new class of neurons called target neurons, whose response was reflective of top-down attention to the current search target. Lastly, we discuss the significance and solutions to potential problems of this setup. Together, our protocol and results suggest that single-neuron recordings with simultaneous eye tracking in humans are an effective method to study human brain function. It provides a key missing link between animal neurophysiology and human cognitive neuroscience.

We describe a method to conduct single-neuron recordings with simultaneous eye tracking in humans. We demonstrate the utility of this method and illustrate how we used this approach to obtain neurons in the human medial temporal lobe that encode targets of a visual search.

인간 간질 환자에서 동시 눈 추적 및 단일 뉴런 기록

Intracranial recordings from patients with intractable epilepsy provide a unique opportunity to study the activity of individual human neurons during ...

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.

자유롭게 학습의 세 단계에 걸쳐 비둘기를 이동에서 단일 신경 세포 &#39;활동 전위를 기록

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

Juxtacellular Monitoring and Localization of Single Neurons within Sub-cortical Brain Structures of Alert, Head-restrained Rats

There are a variety of techniques to monitor extracellular activity of single neuronal units. However, monitoring this activity from deep brain structures in behaving animals remains a technical challenge, especially if the structures must be targeted stereotaxically. This protocol describes convenient surgical and electrophysiological techniques that maintain the animal&#8217;s head in the stereotaxic plane and unambiguously isolate the spiking activity of single neurons. The protocol combines head restraint of alert rodents, juxtacellular monitoring with micropipette electrodes, and iontophoretic dye injection to identify the neuron location in post-hoc histology. While each of these techniques is in itself well-established, the protocol focuses on the specifics of their combined use in a single experiment. These neurophysiological and neuroanatomical techniques are combined with behavioral monitoring. In the present example, the combined techniques are used to determine how self-generated vibrissa movements are encoded in the activity of neurons within the somatosensory thalamus. More generally, it is straightforward to adapt this protocol to monitor neuronal activity in conjunction with a variety of behavioral tasks in rats, mice, and other animals. Critically, the combination of these methods allows the experimenter to directly relate anatomically-identified neurophysiological signals to behavior.

This protocol describes the design and surgical implantation of a head-restraining mechanism to monitor neuronal activity in sub-cortical brain structures in alert rats. It delineates procedures to isolate single neurons in the juxtacellular configuration and to efficiently identify their anatomical locations.

경고, 헤드 억제 쥐의 하위 대뇌 피질의 뇌 구조 내에서 Juxtacellular 모니터링 및 현지화 단일의 뉴런

There are a variety of techniques to monitor extracellular activity of single neuronal units. However, monitoring this activity from deep brain structures ...

Large-scale Reconstructions and Independent, Unbiased Clustering Based on Morphological Metrics to Classify Neurons in Selective Populations

This protocol outlines large-scale reconstructions of neurons combined with the use of independent and unbiased clustering analyses to create a comprehensive survey of the morphological characteristics observed among a selective neuronal population. Combination of these techniques constitutes a novel approach for the collection and analysis of neuroanatomical data. Together, these techniques enable large-scale, and therefore more comprehensive, sampling of selective neuronal populations and establish unbiased quantitative methods for describing morphologically unique neuronal classes within a population.
The protocol outlines the use of modified rabies virus to selectively label neurons. G-deleted rabies virus acts like a retrograde tracer following stereotaxic injection into a target brain structure of interest and serves as a vehicle for the delivery and expression of EGFP in neurons. Large numbers of neurons are infected using this technique and express GFP throughout their dendrites, producing &#34;Golgi-like&#34; complete fills of individual neurons. Accordingly, the virus-mediated retrograde tracing method improves upon traditional dye-based retrograde tracing techniques by producing complete intracellular fills.
Individual well-isolated neurons spanning all regions of the brain area under study are selected for reconstruction in order to obtain a representative sample of neurons. The protocol outlines procedures to reconstruct cell bodies and complete dendritic arborization patterns of labeled neurons spanning multiple tissue sections. Morphological data, including positions of each neuron within the brain structure, are extracted for further analysis. Standard programming functions were utilized to perform independent cluster analyses and cluster evaluations based on morphological metrics. To verify the utility of these analyses, statistical evaluation of a cluster analysis performed on 160 neurons reconstructed in the thalamic reticular nucleus of the thalamus (TRN) of the macaque monkey was made. Both the original cluster analysis and the statistical evaluations performed here indicate that TRN neurons are separated into three subpopulations, each with unique morphological characteristics.

This protocol describes large-scale reconstructions of selective neuronal populations, labeled following retrograde infection with a modified rabies virus expressing fluorescent markers, and independent, unbiased cluster analyses that enable comprehensive characterization of morphological metrics among distinct neuronal subclasses.

형태 학적 지표를 바탕으로 대규모 재건과 독립, 편견 클러스터링은 선택적 인구에서 뉴런을 분류하기

This protocol outlines large-scale reconstructions of neurons combined with the use of independent and unbiased clustering analyses to create a ...

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.

대류 온라인 MRI 이미지의 지도하에 Rhesus Macaque의 피질에 광유전학 아데노 관련 바이러스 벡터의 향상된 납품

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

생쥐의 전기생리학을 위한 비용 효율적이고 다재다능한 프로브 임플란트 시스템

The DREAM Implant: A Lightweight, Modular, and Cost-Effective Implant System for Chronic Electrophysiology in Head-Fixed and Freely Behaving Mice

Chronic electrophysiological recordings in rodents have significantly improved our understanding of neuronal dynamics and their behavioral relevance. However, current methods for chronically implanting probes present steep trade-offs between cost, ease of use, size, adaptability, and long-term stability.
This protocol introduces a novel chronic probe implant system for mice called the DREAM (Dynamic, Recoverable, Economical, Adaptable, and Modular), designed to overcome the trade-offs associated with currently available options. The system provides a lightweight, modular and cost-effective solution with standardized hardware elements that can be combined and implanted in straightforward steps and explanted safely for recovery and multiple reuse of probes, significantly reducing experimental costs.
The DREAM implant system integrates three hardware modules: (1) a microdrive that can carry all standard silicon probes, allowing experimenters to adjust recording depth across a travel distance of up to 7 mm; (2) a three-dimensional (3D)-printable, open-source design for a wearable Faraday cage covered in copper mesh for electrical shielding, impact protection, and connector placement, and (3) a miniaturized head-fixation system for improved animal welfare and ease of use. The corresponding surgery protocol was optimized for speed (total duration: 2 h), probe safety, and animal welfare.
The implants had minimal impact on animals&#39; behavioral repertoire, were easily applicable in freely moving and head-fixed contexts, and delivered clearly identifiable spike waveforms and healthy neuronal responses for weeks of post-implant data collection. Infections and other surgery complications were extremely rare.
As such, the DREAM implant system is a versatile, cost-effective solution for chronic electrophysiology in mice, enhancing animal well-being, and enabling more ethologically sound experiments. Its design simplifies experimental procedures across various research needs, increasing accessibility of chronic electrophysiology in rodents to a wide range of research labs.

저자 스포트라이트: 동물의 가상 현실 및 전기 생리학을 통한 자연주의적 신경 계산 이해

Here, we introduce a lightweight, cost-effective probe implant system for chronic electrophysiology in rodents optimized for ease of use, probe recovery, experimental versatility, and compatibility with behavior.

DREAM Implant: 머리가 고정되고 자유롭게 행동하는 마우스의 만성 전기생리학을 위한 가볍고 비용 효율적인 모듈식 임플란트 시스템

Chronic electrophysiological recordings in rodents have significantly improved our understanding of neuronal dynamics and their behavioral relevance. ...

단일 단위 기록을 사용 하 여 원숭이 등 Visual 스트림에 개체 표현을 조사

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단일 유닛 생체내에서 레코딩