Spatial-temporal stimulus interactions in primate SI hand cortex neurons

灵长类 SI 手皮层神经元的时空刺激相互作用

基本信息

  • 批准号:
    7561066
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.23万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2007
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2007-02-01 至 2009-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): We will chronically implant microelectrode arrays in monkey somatosensory hand cortex to study neuron responses, with the focus on effects of applying two stimuli that vary in spatial and temporal proximity. Results will reveal contextual effects that are relevant to human tactile processing and may relate to the basis of object discrimination. The long-term objective of the study is to determine how and where the somatosensory system mediates object perception and related abilities in order to better characterize the aspects of somatosensory processing that underlie neurological phenomena like phantom limb syndrome or recovery from stroke or other neurological damage to the somatosensory system. The idea guiding the proposal is that object discrimination requires integration of information from across the hand, and this integration is likely to involve primary somatosensory cortex (area 3b). We hypothesize that responses of area 3b neurons will be modulated when two stimuli are nearer in spatial and temporal proximity, but that modulations will occur even when stimuli are separated by substantial distances. We base this hypothesis on 1) several lines of evidence that near stimuli (on adjacent digits or whiskers) applied closely in time modulate the neuron response to the stimulus in the receptive field, 2) interhemispheric interactions that can be unmasked in area 3b, and 3) preliminary studies indicating that such sources of surround modulation are not limited to spatially proximate stimuli. In Aim 1, we will mechanically stimulate paired finger locations to assess how modulation of neural responses may be related to spatial and temporal proximity of the two stimuli. In Aim 2, we will administer local lidocaine injections to block input from one hand and characterize responses to stimulation on the opposite hand, in order to deduce effects of normal levels of spontaneous activity from the opposite hemisphere on shaping 3b neuron activity. Thus, we will examine interactions between responses to stimuli delivered to sites across the hand or hands to investigate how neurons in somatosensory cortex respond to a stimulus in the receptive field, in the context of a distant stimulus. Relevance: The normal functions of neurons in the somatosensory system are relevant not only for understanding the normal sense of touch, but also to understanding recoveries from stroke or damage to the somatosensory cortex (i.e., understanding the extent to which processing is altered by lesions and to what extent normal function returns to the area with or without therapy). Future experiments (dorsal column lesions) are planned to test this further, but the proposed study is part of the foundational work necessary to interpret such future studies.
描述(由申请人提供):我们将长期在猴子体感手皮层中植入微电极阵列,以研究神经元反应,重点是应用两种空间和时间接近程度不同的刺激的效果。结果将揭示与人类触觉处理相关的情境效应,并可能与物体辨别的基础有关。该研究的长期目标是确定体感系统如何以及在何处介导物体感知和相关能力,以便更好地表征构成幻肢综合征或中风或体感系统其他神经损伤等神经学现象背后的体感处理的各个方面。该提案的指导思想是,物体辨别需要整合手上的信息,而这种整合可能涉及初级体感皮层(区域 3b)。我们假设当两个刺激在空间和时间上更接近时,3b 区神经元的反应将被调节,但即使刺激相距很远,调节也会发生。我们基于以下假设:1) 几条证据表明,在时间上紧密施加的邻近刺激(在相邻的手指或胡须上)会及时调节神经元对感受野中刺激的反应,2) 可以在区域 3b 中揭示的半球间相互作用,以及 3) 初步研究表明,此类环绕调制源并不限于空间上邻近的刺激。在目标 1 中,我们将机械地刺激成对的手指位置,以评估神经反应的调制如何与两个刺激的空间和时间接近度相关。在目标 2 中,我们将进行局部利多卡因注射,以阻断一只手的输入并表征另一只手对刺激的反应,以便推断另一侧半球自发活动的正常水平对塑造 3b 神经元活动的影响。因此,我们将检查对传递到手上的部位的刺激的反应之间的相互作用,以研究在远处刺激的背景下,体感皮层中的神经元如何对感受野中的刺激做出反应。相关性:体感系统中神经元的正常功能不仅与理解正常触觉有关,而且与理解中风或体感皮层损伤的恢复有关(即了解损伤改变处理的程度以及在治疗或不治疗的情况下该区域恢复正常功能的程度)。未来的实验(背柱病变)计划进一步测试这一点,但拟议的研究是解释此类未来研究所需的基础工作的一部分。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Chronic recordings reveal tactile stimuli can suppress spontaneous activity of neurons in somatosensory cortex of awake and anesthetized primates.
慢性记录显示,触觉刺激可以抑制清醒和麻醉灵长类动物体感皮层神经元的自发活动。
  • DOI:
    10.1152/jn.00634.2015
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Qi,Hui-Xin;Reed,JamieL;Franca,JoaoG;Jain,Neeraj;Kajikawa,Yoshinao;Kaas,JonH
  • 通讯作者:
    Kaas,JonH
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