サル頭頂連合野の手操作関連ニューロンの視覚的性質

猴顶叶联合皮层手部操作相关神经元的视觉特性

基本信息

批准号：
10780512
负责人：
村田哲
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Nihon University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

手の操作運動をコントロールするにはターゲットとなる3次元物体についての視覚情報とともに、遂行中の手の運動の視覚性フィードバックの情報が必要である。サルの頭頂間溝外側壁前方部にあるAIP野において手操作運動に関わるニューロン活動を記録し、特にその視覚的な性質について調べた。実験では、いろいろな形の3次元物体を用いて、それらを手で掴んで引っ張る手操作課題や物体の注視課題をサルに訓練した。この中で対象型のニューロンは、物体を注視するだけの課題でも反応し操作する対象となる物体の3次元的な形や大きさ傾きなどに選択的に反応し、物体の視覚的な3次元的特徴を表現していると考えられる。また、暗いところで反応がなくなるか弱くなり物体の注視課題では反応しない非対象型ニューロンは、操作する時の手の形がよく似ている物体では同じ程度の反応を示す傾向が認められた。そこで、非対象型ニューロンの反応をもとに多次元尺度法を用いて物体の類似性を検定すると、操作するときの手の形がよく似ている物体が互いにかたまってプロットされた。以上の結果から非対象型のニューロンは、現在進行中の手の運動を視覚的にモニターして手の運動を制御する視覚性フィードバック信号としての役割を担っていると推測された。現在、これを直接検証するために小型ビデオカメラでサルの手の運動をオンラインで撮影し、サルにモニターで自分の手の動きをみながら操作運動をする課題を訓練中である。この課題では自分の手の運動は見えるが操作する物体は見えない条件をデジタルビデオエフェクターにより実現しており、物体を操作する手の映像がいかにニューロンの発火に関わっているかを検討することが可能である。また、サル自身は手を動かさずに、操作する手の映像だけを見せて、運動と視覚刺激を分離してニューロンの反応を記録する予定である。

控制手部操纵动作需要有关目标 3D 对象的视觉信息以及有关正在执行的手部动作的视觉反馈信息。我们记录了位于猴子顶内沟侧壁前部的 AIP 区域与手动运动相关的神经元活动，并专门研究了其视觉特性。在实验中，猴子被训练执行手动操作任务，其中它们抓住并拉动各种形状的三维物体，以及物体凝视任务。其中，物体型神经元对涉及简单注视物体的任务做出反应，并选择性地对被操纵物体的三维形状、大小和倾斜做出反应，这被认为表达了物体的特征。此外，非目标神经元在黑暗中失去或减弱其反应，并且在物体凝视任务期间不做出反应，而当用相似的手形操纵物体时，它们往往会做出相同程度的反应。因此，当我们根据非目标神经元的响应使用多维尺度测试对象的相似性时，我们发现在操作时具有相似手形的对象被绘制在一起。从上述结果推断，非靶向神经元起到视觉反馈信号的作用，视觉上监测正在进行的手部运动并控制手部运动。目前，为了直接验证这一点，我们正在用小型摄像机在线拍摄猴子的手部动作，并训练猴子在监视器上观察自己的手部动作，同时进行操作练习。在此任务中，我们使用数字视频效果器创建一个条件，在该条件下您可以看到自己的手的运动，但看不到您正在操纵的物体，从而可以检查您的手操纵物体的图像如何参与神经元是的。此外，猴子本身不会移动他们的手，而只会显示被操纵的手的图像，并将运动和视觉刺激分开并记录神经元反应。