Il ruolo dei differenti settori anatomici della corteccia prefrontale ventrolaterale del macaco nella codifica di informazioni contestuali durante l'esecuzione di compiti visuo-motori e puramente visivi ​

Abstract

Recenti studi sulla corteccia prefrontale laterale (LPFC) mostrano una disomogeneità nelle sue proprietà funzionali, evidenziando la presenza al suo interno di aree e settori relativamente distinti, contrariamente alla visione classica secondo cui essa rappresenta un'unica regione anatomica e funzionale. In particolare, diversi studi funzionali e di connettività (Koechlin et al., 2003; Riley et al., 2016) suggeriscono che la LPFC abbia un'organizzazione modulare, secondo la quale nei suoi due terzi più caudali sarebbe possibile individuare, posteriormente, una zona coinvolta nel controllo del comportamento oculomotorio e, più rostralmente, una coinvolta nel controllo del comportamento scheletomotorio, mentre la parte più anteriore avrebbe principalmente un ruolo nella codifica di aspetti astratti del comportamento. Le porzioni ventrali della LPFC (VLPFC) sono state recentemente state studiate da Rozzi e collaboratori (Simone et al., 2015; Rozzi et al., 2023) attraverso sia un compito visuo-motorio di afferramento che un compito puramente visivo di osservazione di immagini statiche, senza però distinguere come le varie popolazioni registrate possano essere differenzialmente rappresentate all’interno dei vari settori di questa regione prefrontale. Sebbene questo approccio abbia permesso di identificare il ruolo funzionale generale dell'intera regione studiata, ad esempio ha permesso di individuare quali sono le regole e le fasi principali dei compiti comportamentali codificate in tutti i settori registrati, non ha permesso di distinguere se questa codifica fosse differentemente rappresentata al loro interno. Per risolvere questa problematica, nella presente tesi sono state analizzate le popolazioni di neuroni precedentemente studiate nel loro complesso, seguendo una parcellazione della VLPFC basata su studi di connettività. Mediante questo approccio è stato possibile definire delle suddivisioni atte a delineare gruppi di neuroni successivamente studiati attraverso analisi di popolazione. In particolare, è stato possibile evidenziare come alcuni aspetti peculiari delle varie epoche dei compiti siano preferenzialmente codificati all’interno di specifiche suddivisioni. Ad esempio, i risultati osservati durante il compito visuo-motorio hanno evidenziato che il controllo online dell'esecuzione del movimento e il monitoraggio del raggiungimento dell'obiettivo finale dell'azione sono rappresentati principalmente a livello di un settore intermedio dell'area 46v, in linea con la sua robusta connettività con i circuiti parieto-premotori per il controllo delle azioni brachio-manuali. ​

Recent studies of the lateral prefrontal cortex (LPFC) showed an inhomogeneity in its functional properties, highlighting the presence of distinct areas and sectors within it, contrary to the classical view that represents it as a single anatomical and functional region. In particular, several functional and connectional studies (Koechlin et al., 2003; Riley et al., 2016) suggest that the LPFC has a modular organization, according to which it would be possible to identify, in its most caudal two-thirds, a sector involved in the control of the oculomotor behavior, posteriorly, and one involved in the control the skeletomotor behavior, more rostrally, while the most anterior part would mainly play a role in encoding abstract aspects of behavior. The ventral part of the LPFC (VLPFC) have been recently studied by Rozzi and coworkers (Simone et al., 2015; Rozzi et al., 2023) by using both a visuomotor and visual task, without distinguishing how the various population of neurons recorded can be differentially represented within the various sectors of this prefrontal region. Although this approach made it possible to identify the general functional role of the entire region studied, allowing, for example, the identification of which major rules and phases of behavioral tasks are encoded in all recorded areas, it did not provide any information on whether these functional aspects were differentially represented within them. To address this issue, in the present thesis the populations of neurons, previously studied as a whole, were analyzed, according to a parcellation of the VLPFC based on connectional studies. Through this approach, it was possible to define subdivisions suitable for delineating groups of neurons subsequently studied through population analysis. In particular, it was possible to assess how some peculiar aspects of the various epochs of the tasks are preferentially encoded within specific subdivisions. For example, the results observed during the visuomotor task showed that the online control of movement execution and the monitoring of the action goal achievement are mainly represented in the middle sector of area 46v, in line with its robust connectivity with parieto-premotor circuits involved in the control of brachio-manual actions. ​