Monkey ventral premotor neurons during constrained and freely moving conditions : functional properties

Abstract

Lo sviluppo di tecniche wireless di registrazione neurale ha reso possibile esplorare la relazione cervello-comportamento in contesti più etologicamente ed ecologicamente validi. In questo studio abbiamo sviluppato un paradigma in due fasi che ci ha permesso di comparare le proprietà funzionali dei neuroni della corteccia premotoria ventrale investigate nella classica condizione a testa fissa e con il corpo parzialmente limitato dalla presenza della sedia per primati (CHR) e in una condizione di movimento libero nella NeuroEthoRoom (NER). Abbiamo trovato che solo una porzione dei neuroni che mostrano una modulazione nella condizione CHR è modulata da simili comportamenti anche nella condizione NER, in particolare la risposta a comportamenti di bocca sembra essere meglio conservata tra condizioni rispetto a quella a comportamenti di mano. Questa differenza potrebbe essere dovuta ad un’influenza di componenti assiali e posturali, le quali sono virtualmente assenti nella condizione CHR ma diventano una variabile importante in un contesto privo di limitazioni fisiche. Nel complesso, questo studio evidenzia la necessità di cautela quando si generalizzano le conclusioni ottenute dai classici esperimenti neurofisiologici a contesti naturali e supporta il bisogno di uno sviluppo di nuove metodologie etologiche nell’indagine dei substrati neurali dei comportamenti dei primati non umani.

The development of wireless neural recording techniques made it possible to explore the brain-behaviour relationship in more ethologically and ecologically valid contexts. In this study we implemented a two-step paradigm that allowed us to compare the functional properties of the ventral premotor neurons investigated in the classical head-fixed chair-restrained condition (CHR) and in a freely-moving condition in the NeuroEthoRoom (NER). We found that only a portion of the neurons showing a modulation in the CHR condition were modulated by similar behaviours in the NER condition, in particular the response to mouth behaviours seems to be better conserved across conditions than that of hand behaviours. This difference may be due to the influence of axial and postural components, which are virtually absent in the CHR condition but became an important variable in an unrestrained context. Overall, this study highlines the need of caution when generalizing the conclusions obtained in classical neurophysiological experiments to natural contexts and supports the necessity of the development of new ethological methodologies to investigate the neural substrates of non-human primates’ behaviours.