The "social interaction task" : a novel approach to investigate neuronal properties in the macaque putamen nucleus

Abstract

Diverse evidenze indicano che il mirroring delle azioni altrui ingaggi un vasto sistema di aree corticali reciprocamente connesse che si estende ben oltre il classico circuito lobulo parietale inferiore - corteccia premotoria ventrale e potrebbe anche includere regioni sottocorticali come i gangli basali. È ragionevole ritenere che esistano meccanismi sia corticali che sottocorticali in grado di disaccoppiare l’attività dei neuroni mirror dall’output motorio, al fine di renderla disponibile per funzioni di alto livello come quelle percettive, cognitve e persino sociali. Sulla base delle proprietà funzionali delle aree corticali che ospitano neuroni con proprietà mirror e la loro connettività reciproca con il nucleo putamen, un critico quesito irrisolto è se e in che misura questa regione cerebrale sia coinvolta nel processamento visivo e motorio delle proprie e altrui azioni, come suggerito da risultati di precedenti studi condotti sull’uomo. Nel presente studio si è descritto un nuovo setup volto ad indagare la selezione di azioni e il monitoraggio del comportamento altrui in un compito di interazione sociale, fornire evidenze comportamentali della rilevanza di informazioni contestuali e sociali che possano essere impiegate dalla scimmia al fine di predire il comportamento dell’altro, offrendo così un modello adatto all’indagine dell’attività del nucleo putamen. Un’analisi del comportamento oculare della scimmia durante l’intero task ha rivelato che la scimmia possiede la capacità di predire se si verificheranno o meno eventi sociali specifici nelle fasi successive del compito. Questi risultati supportano fortemente la rilevanza del contesto sociale in questo compito e indicano che è un modello adatto per indagare le basi neurali della selezione/inibizione dell’azione che si verificano nei gangli basali durante compiti visuomotori in un contesto sociale.

Several pieces of evidence show that mirroring others’ actions engages a broad system of reciprocally connected cortical areas, which extends well beyond the classical IPL-PMv circuit and might even include subcortical regions such as the basal ganglia. It is reasonable to assume the existence of both cortical and subcortical mechanisms capable to decouple MN activity from the motor output, in order to make it available for high-level perceptive, cognitive and even social functions. Based on the functional properties of cortical areas hosting MNs and their mutual connectivity with the putamen nucleus, a critical unanswered question is whether and to what extent this brain region is involved in the visual and motor processing of self and others’ action, as suggested by the results of previous human studies. In this study, we will describe a novel setup aimed at studying action selection and monitoring of others’ behavior during a social interaction task, providing behavioral evidence about the importance of contingent and social information that monkeys can exploit to predict other’s behavior, thereby offering a suitable model to investigate neuronal activity in the putamen nucleus. An analysis of monkey’s ocular behavior during the whole task revealed that the monkey has the capacity to predict whether or not specific social events will happen in the next task stages. These results strongly support the relevance of the social setting in this task and indicate that it is a suitable model to investigate the neural basis of action selection/inhibition occurring in the basal ganglia during visuomotor tasks in a social setting.