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Título: Reach amplitude may be encoded in the posterior parietal cortex: preliminary findings
Autores: Gross, Catherine Anne
Fecha: 2011
Publicador: McGill University - MCGILL
Fuente:
Tipo: Electronic Thesis or Dissertation
Tema: Biology - Physiology
Descripción: Areas of the brain that encode activity important to an arm reach have been investigated for their potential use in motor neuroprosthetic devices for amputees and paralyzed patients. The components pertinent to an accurate arm reach are the direction and distance (hereto after referred to as amplitude) of the target and the action value based on reward. Although much information exists on the neural correlates of both reward and direction, little is known about where the brain encodes the amplitude of an upcoming reach. Furthermore, researchers have debated whether direction and amplitude are encoded separately or together in reach centers of the brain. Based on the upstream connectivity of the posterior parietal cortex (PPC) in relation to other reach regions of the brain, the hypothesis of this study is that this region encodes the amplitude of an arm reach. To investigate this hypothesis, extracellular activity of single neurons was recorded in the Rhesus macaque monkey to determine if neural activity is modulated by different amplitudes of a reach. Throughout the recordings, the monkey performed a center-out memory reach task to different amplitudes on the 2D fronto-parallel plane. The results suggest that PPC may encode the amplitude of a reach and that this encoding occurs separately and inseparably from the direction of a reach. Interestingly, it was also found that monkey reaching behaviour is similar to previous human studies and that accuracy and timing of reaching movements improves with training. Our findings advance our knowledge of where and how movement amplitude may be encoded in the brain and opens new venues for future studies aimed at understanding the underlying mechanisms of an arm reach and their potential application in motor neuroprosthetic development.
Les régions du cerveau qui encodent l'activité motrice du bras pour l'atteinte d'un objet ont été étudiées afin de déterminer leur usage potentiel dans l'élaboration de neuroprostheses motrice à l'intention des amputés et des paralytiques. Les signaux pertinents pour une atteinte de cible juste, sont la direction et la distance (ci-après désignée par amplitude) de la cible et la valeur de l'action en fonction de la récompense. Malgré la quantité d'informations qui existe sur les corrélations neuronales de la récompense et de la direction, il y a peu d'informations sur la manière et la région du cerveau qui encode l'amplitude d'un mouvement à venir. De plus, les chercheurs ont débattus de façon à savoir si l'amplitude et la direction étaient encodées de façon séparable ou inséparable dans les aires d'atteintes du cerveau. En se basant sur les connections en amont du cortex pariétal postérieur (CPP), en relation avec les autres aires du cerveau dévoué à la portée, l'hypothèse de cette étude est que cette région encode l'amplitude des mouvements d'atteintes de cibles avec le bras. Afin de vérifier cette hypothèse, on a enregistré l'activité extracellulaire de neurones simples d'un singe macaque Rhésus pour déterminer si l'activité neurale est modulée par différentes amplitudes d'un mouvement d'atteinte. Tout au long de l'enregistrement, le singe est appelé à performer des atteintes de cibles mémorisées centre-extérieur de différentes amplitudes sur un plan fronto-parallèle 2D. Les résultats suggèrent que le CPP peut encoder l'amplitude de la portée de main et que ce codage survient séparable et inséparable de la direction d'une portée. Fait notable, il a aussi été trouvé que le comportement d'un singe effectuant des tâches d'atteinte est similaire aux précédentes études sur les humains et que l'acuité et le temps du mouvement s'améliorent avec la pratique. Nos résultats font avancer nos connaissances sur la région et la manière dont l'amplitude du mouvement peut être encodée. Ils font également ouvrir de nouvelles voies sur de futures études visant à comprendre les mécanismes sous-jacents d'un mouvement d'atteinte avec le bras et de leurs applications potentielles dans le développement de neuroprostheses motrice.
Idioma: en