Proprietà dei neuroni peripersonali della corteccia premotoria ventrale in scimmie libere di muoversi

Abstract

Avere una rappresentazione dello spazio che ci circonda e degli stimoli che lo popolano è essenziale per interagire correttamente con il mondo esterno. La corteccia premotoria ventrale svolge un ruolo cruciale in questa funzione; è infatti noto che nei macachi essa ospiti neuroni che codificano stimoli tattili applicati a parti specifiche del corpo e stimoli visivi che si muovono nello spazio vicino al loro campo recettivo tattile, formando così campi recettivi visuo-tattili. A causa della loro specificità per gli stimoli nello spazio vicino al corpo, questi neuroni sono chiamati neuroni peripersonali. Finora, tuttavia, gli studi sui neuroni peripersonali si sono concentrati solo su registrazioni di singoli neuroni in animali costretti a ricevere passivamente stimoli sensoriali. Nel presente studio, abbiamo utilizzato registrazioni multi-elettrodo imparziali e una stimolazione sistematica della superficie corporea e dello spazio peripersonale per 1) replicare i risultati classici in condizione vincolata e 2) esplorare le proprietà degli stessi neuroni nella condizione di movimento libero. Abbiamo analizzato quattro sessioni in due scimmie diverse. Abbiamo registrato 127 neuroni, il 59% dei quali mostrava proprietà visuo-tattili (N=75) e 16 neuroni soddisfacevano una definizione rigorosa di neurone peripersonale. Di questi abbiamo osservato i campi recettivi visivi, enfatizzando l’interazione tra lo spazio e la direzione di movimento dello stimolo. Infine, grazie all’implementazione della tecnologia wireless, abbiamo svolto una valutazione descrittiva dell’attività neurale di due neuroni d’esempio la quale ci ha portato ad ipotizzare che parte dei neuroni peripersonali possa cambiare la localizzazione dei propri campi recettivi visivi passando dalla condizione vincolata a quella in libero movimento.

A representation of the space around us is essential for interacting properly with the outside world. The ventral premotor cortex plays a crucial role in this function; indeed, it is known that in macaques it hosts neurons encoding tactile stimuli applied to specific body parts and visual stimuli moving within the space near their tactile field thereby forming visuo-tactile place fields (PFs). Because of their specificity for stimuli in the space near the body, these neurons are named peripersonal neurons (PPNs). So far, however, studies on PPNs only focused on single neuron recordings in constrained animals passively receiving sensory stimulation. In the present study, we used unbiased multi-electrode recordings and systematic stimulation of the body surface and the peripersonal space to 1) replicate classical findings in constrained conditions and 2) explore the same neurons’ properties during freely moving conditions. We analysed four sessions in two different monkeys. We recorded 127 neurons, 59% of which exhibited visuo-tactile properties (N=75), and 16 neurons fulfilled a rigorous definition of PPNs. Of these, we observed the visual PFs, emphasizing the interaction between space and the direction of movement of the stimulus. Finally, we performed a descriptive evaluation of the neural activity of two example neurons, which led us to hypothesise that part of the PPNs may change the localization of their visual PFs when moving from the constrained condition to the freely moving condition.