Brain mapping experiments involving

Brain mapping experiments involving electrical microstimulation indicate that the primary motor cortex (M1) directly regulates muscle contraction and thereby controls specific movements. Possibly, M1 contains a small circuit "map" of the body that is formed by discrete local networks that code for specific movements. Alternatively, movements may be controlled by distributed, larger-scale overlapping circuits. Because of technical limitations, it remained unclear how movement-determining circuits are organized in M1. Here we introduce a method that allows the functional mapping of small local neuronal circuits in awake behaving nonhuman primates. For this purpose, we combined optic-fiber-based calcium recordings of neuronal activity and cortical microstimulation. The method requires targeted bulk loading of synthetic calcium indicators (e.g., OGB-1 AM) for the staining of neuronalmicrodomains. The tip of a thin (200 μm) optical fiber can detect the coherent activity of a small cluster of neurons, but is insensitive to the asynchronous activity of individual cells. By combining such optical recordingswith microstimulation at two well-separated sites of M1,we demonstrate that local cortical activity was tightly associated with distinct and stereotypical simple movements. Increasing stimulation intensity increased both the amplitude of the movements and the level of neuronal activity. Importantly, the activity remained local, without invading the recording domain of the second optical fiber. Furthermore, there was clear response specificity at the two recording sites in a trained behavioral task. Thus, the results provide support for movement control in M1 by local neuronal clusters that are organized in discrete cortical domains.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

การทดลองที่เกี่ยวข้องกับการทำแผนที่สมอง microstimulation ไฟฟ้าระบุว่าเยื่อหุ้มสมองมอเตอร์หลัก (m1) โดยตรงควบคุมการหดของกล้ามเนื้อและช่วยควบคุมการเคลื่อนไหวที่เฉพาะเจาะจง อาจ m1 มีวงจรเล็ก "แผนที่" ของร่างกายที่เกิดจากเครือข่ายท้องถิ่นโดยสิ้นเชิงรหัสที่เฉพาะเจาะจงสำหรับการเคลื่อนไหว หรือการเคลื่อนไหวอาจจะควบคุมโดยการกระจายขนาดใหญ่ขนาดวงจรที่ทับซ้อนกัน เนื่องจากข้อ จำกัด ทางเทคนิคก็ยังคงไม่มีความชัดเจนว่าวงจรเคลื่อนไหวกำหนดถูกจัดอยู่ใน m1 ที่นี่เราแนะนำวิธีการที่ช่วยให้การทำแผนที่การทำงานของวงจรประสาทขนาดเล็กในท้องถิ่นตื่นตัวในพฤติกรรมบิชอพที่ไม่ใช่มนุษย์ เพื่อวัตถุประสงค์นี้เรารวมใยแก้วนำแสงตามการบันทึกแคลเซียมของกิจกรรมประสาทและ microstimulation เยื่อหุ้มสมองวิธีการที่จะต้องมีการกำหนดเป้​​าหมายในการโหลดเป็นกลุ่มของตัวชี้วัดแคลเซียมสังเคราะห์ (เช่น OGB-1 am) ในการย้อมสีของ neuronalmicrodomains ปลายบาง (200 ไมครอน) ใยแก้วนำแสงสามารถตรวจสอบกิจกรรมที่สอดคล้องกันของกลุ่มเล็ก ๆ ของเซลล์ประสาท แต่เป็นความรู้สึกที่ไม่ตรงกันของกิจกรรมแต่ละเซลล์โดยการรวมดังกล่าว microstimulation recordingswith ออปติคอลที่สองเว็บไซต์ที่แยกออกจากกันของ m1 เราแสดงให้เห็นว่ากิจกรรมที่เยื่อหุ้มสมองในท้องถิ่นมีความสัมพันธ์แน่นกับการเคลื่อนไหวที่เรียบง่ายแตกต่างกันและโปรเฟสเซอร์ การเพิ่มความเข้มของการกระตุ้นที่เพิ่มขึ้นทั้งความกว้างของการเคลื่อนไหวและระดับของกิจกรรมประสาท ที่สำคัญกิจกรรมที่ยังคงอยู่ในท้องถิ่นโดยไม่ต้องบุกรุกโดเมนบันทึกของใยแก้วนำแสงที่สอง นอกจากนี้ยังมีการตอบสนองที่ชัดเจนเฉพาะเจาะจงที่สองเว็บไซต์ในการบันทึกพฤติกรรมการฝึกอบรมงาน ดังนั้นผลลัพธ์ที่ได้ให้การสนับสนุนสำหรับการควบคุมการเคลื่อนไหวใน m1 โดยกลุ่มเส้นประสาทในท้องถิ่นที่ถูกจัดอยู่ในโดเมนที่เยื่อหุ้มสมองต่อเนื่อง

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ทดลองการแม็ปสมองที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้า microstimulation บ่งชี้ว่า cortex มอเตอร์หลัก (M1) กำหนดกล้ามเนื้อหดตัวโดยตรง และเพื่อควบคุมการเคลื่อนไหวเฉพาะ อาจจะ M1 ประกอบด้วยวงจรเล็ก "แผนที่" ของร่างกายที่เกิดขึ้นจากเครือข่ายท้องถิ่นแยกกันที่รหัสสำหรับการย้ายเฉพาะ หรือ เคลื่อนไหวอาจควบคุมได้โดยกระจาย วงจรขนาดใหญ่ทับซ้อนกัน เนื่องจากข้อจำกัดทางเทคนิค มันยังคงไม่ชัดเจนว่าจัดวงจรกำหนดขบวนการใน M1 ที่นี่เราแนะนำวิธีการที่ช่วยให้การแม็ปหน้าที่วงจร neuronal ท้องถิ่นขนาดเล็กในศีลธรรมตื่น primates nonhuman สำหรับวัตถุประสงค์นี้ เรารวมแคลเซียมใยไฟเบอร์ใช้บันทึกกิจกรรม neuronal และ microstimulation เนื้อแน่น วิธีการต้องโหลดเป็นกลุ่มเป้าหมายของตัวบ่งชี้การสังเคราะห์แคลเซียม (เช่น OGB-1 AM) สำหรับย้อมสี neuronalmicrodomains คำแนะนำของใยแก้วนำแสง (200 μm) บางสามารถตรวจสอบกิจกรรม coherent ของคลัสเตอร์ขนาดเล็กของ neurons แต่จะซ้อนกับกิจกรรมของเซลล์แต่ละเซลล์แบบอะซิงโครนัส โดยรวมเช่น microstimulation recordingswith แสงที่อเมริกาสองห้องแยกของ M1 เราแสดงให้เห็นว่า กิจกรรมท้องถิ่นเนื้อแน่นไม่แน่นสัมพันธ์เคลื่อนไหวอย่างแตกต่าง และ stereotypical เพิ่มความเข้มกระตุ้นเพิ่มขึ้นทั้งคลื่นของการเคลื่อนไหวและระดับของกิจกรรม neuronal สำคัญ กิจกรรมยังคงท้องถิ่น โดยไม่ต้องบุกรุกโดเมนบันทึกของใยแก้วนำแสงที่สอง นอกจากนี้ มีตอบสนองชัดเจน specificity ที่เว็บไซต์บันทึกสองในงานพฤติกรรมผ่านการฝึกอบรม ดังนั้น ผลให้สนับสนุนการควบคุมการเคลื่อนไหวใน M1 โดยคลัสเตอร์ neuronal ท้องถิ่นที่จัดตั้งในโดเมนเนื้อแน่นแยกกัน

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

การทดลองการทำแผนที่สมองเกี่ยวข้องกับ microstimulation ไฟฟ้าแสดงว่ามอเตอร์ผิวหุ้มประสาท( M 1 )ที่กำกับโดยตรงกล้ามเนื้อหดตัวและการควบคุมการเคลื่อนไหวเฉพาะ เป็นไปได้ว่าอาจเป็นม. 1 ประกอบด้วยวงจรขนาดเล็ก"แผนที่"ของร่างกายที่จะแยกต่างหากจากเครือข่ายท้องถิ่นว่ารหัสสำหรับการเคลื่อนไหวเฉพาะ มีทางเลือกสำหรับการเคลื่อนไหวอาจถูกควบคุมโดยการกระจายวงจรทับซ้อนกันมีขนาดใหญ่. เนื่องจากข้อจำกัดด้านเทคนิคคุณยังไม่มีความชัดเจนว่าวงจรการเคลื่อนไหวการกำหนดมีการจัดระเบียบใน M 1 ณที่นี่เราจะแนะนำวิธีการที่ช่วยให้การทำแผนที่เต็มไปด้วยประโยชน์ใช้สอยของวงจร for Neuronal and Neoplastic Disorders ท้องถิ่นขนาดเล็กในตื่นพฤติกรรมลิง nonhuman สำหรับการใช้งานนี้เราจะรวมการบันทึกแคลเซียมออปติก - Fibre - ซึ่งใช้ในการทำงานของ for Neuronal and Neoplastic Disorders microstimulation corticalวิธีการที่ต้องใช้การโหลดเป็นจำนวนมากกลุ่มเป้าหมายของสัญลักษณ์แสดงแคลเซียมทำจากเส้นใยสังเคราะห์(เช่นเป็น ogb - 1 )สำหรับเกิดรอยเปื้อนควรของ neuronalmicrodomains ปลายแผ่นความร้อน Steam Tip นั้นจะเป็นเส้นใยบางเฉียบ( 200 μ m )ออปติคัลที่สามารถตรวจพบกิจกรรมที่เกี่ยวเนื่องกันของกลุ่มขนาดเล็กที่ในข้อเท็จจริงถูกค้นพบในหัวแต่เป็นการไม่ตอบสนองต่อการทำงานแบบอะซิงโครนัสของแต่ละเซลล์ด้วยการผสานรวม microstimulation recordingswith ออปติคอลไดรฟ์เช่นที่สองสถานที่ที่แยกจากกันของม. 1 เราแสดงให้เห็นว่าการทำงานของ cortical ท้องถิ่นที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวให้แน่นโดดเด่นและ stereotypical แบบเรียบง่าย การเพิ่มความเข้มของแสงกระตุ้นเพิ่มขึ้นแอมพลิจูดของขบวนการและระดับของการทำงานของทั้งสอง for Neuronal and Neoplastic Disorders ที่สำคัญที่สุดก็คือการทำงานที่อยู่ในเกณฑ์ดีในท้องถิ่นโดยไม่มีการบุกเข้าไปในโดเมนการบันทึกของไฟเบอร์ออปติกแบบที่สอง. ยิ่งไปกว่านั้นมีลักษณะเฉพาะเจาะจงชัดเจนในการตอบสนองสองสถานที่การบันทึกที่ได้รับการฝึกอบรมในงานเดิมที่ ดังนั้นผลจะให้การสนับสนุนสำหรับการควบคุมการเคลื่อนไหวในม. 1 คลัสเตอร์ for Neuronal and Neoplastic Disorders ท้องถิ่นที่มีการจัดระเบียบในโดเมน cortical แบบแยกต่างหาก