A substantia nigra vizuálisan aktív sejtjeinek receptív mező analízise Berényi Antal, Nagy Attila, Benedek György, SZTE ÁOK Élettani Intézet, spike-szeparátor programmal

Berényi A Substantia Nigra (SN) szerepe a vizuális percepcióban Vizuális információ dinamikus elemei  Mozgó ingerek Karakterisztika: irány és sebesség, alak hangoltság Karakterisztika: irány és sebesség, alak hangoltság Bemenet: tectum (colliculus sup.) Bemenet: tectum (colliculus sup.) - Direkt - Indirekt –nucl. subthalamicus –nucl. pedunculopontis tegmentalis –striatum (nucl. caud.) Tecto-thalamo-caudalis (n. suprageniculatus) Excitátoros Inhibitoros neuronok Excitátoros Inhibitoros neuronok

Berényi A kísérlet célja Vizuális aktivitás: SN pars reticularis Vizuális aktivitás: SN pars reticularis Cél: Az eddig vizsgált excitatorikus neuronok mellett az adott területen lévő inhibitorikus neuronok karakterisztikájának, topográfiájának vizsgálata Cél: Az eddig vizsgált excitatorikus neuronok mellett az adott területen lévő inhibitorikus neuronok karakterisztikájának, topográfiájának vizsgálata

Berényi Kísérleti körülmények Felnőtt házimacskák (2,5 – 3,5 kg) Felnőtt házimacskák (2,5 – 3,5 kg) Halothan anaesthesia, Flaxedil immobilizáció, mesterséges lélegeztetés Halothan anaesthesia, Flaxedil immobilizáció, mesterséges lélegeztetés Vertikális megközelítés Vertikális megközelítés Monocularis, korrigált vízus Monocularis, korrigált vízus Extracelluláris ingerelvezetés: wolfram mikroelektróda Extracelluláris ingerelvezetés: wolfram mikroelektróda Mikroelektródás erősítő Mikroelektródás erősítő Számítógépes „on-line” jelfeldolgozás, jelválogatás, regisztráció Számítógépes „on-line” jelfeldolgozás, jelválogatás, regisztráció

Berényi A regisztrálás elve Receptív mező szubjektív megítélése Receptív mező szubjektív megítélése Ingerlés: Ingerlés: –1 és 5 fok átmérőjű kontraszt-folt –45 fokonként mozgatva; 20, 40, 60, 120,160 fok/sec sebesség –Videoprojektorral vetítőernyőre –Teljes receptív mezőt lefedte –Áthaladt az area centralison Sejtaktivitás regisztrálása Peristimulus Időhisztogrammon (PSTH) Sejtaktivitás regisztrálása Peristimulus Időhisztogrammon (PSTH) Válaszkészség: pre- és peristimulus aktivitás összehasonlítása páros t-próbával Válaszkészség: pre- és peristimulus aktivitás összehasonlítása páros t-próbával

Berényi Az új rendszer elve Analóg-Digitális átalakítás Analóg-Digitális átalakítás Beérkező többkomponensű jel feldolgozása Beérkező többkomponensű jel feldolgozása Szétválogatás, több-sejt regisztrálás kummulatív módszerrel Szétválogatás, több-sejt regisztrálás kummulatív módszerrel Egybeépített stimuláló, jelfeldolgozó, regisztráló egység Egybeépített stimuláló, jelfeldolgozó, regisztráló egység –Szinkronizált –Válasz kezdetének időpontjából számítható a receptív mező (latencia!)

Berényi A spike kiválasztás és összehasonlítás metodikája Kiválasztás: Kiválasztás: –Kisülés helye: Trigger szint meghaladása –Helyi minimumok kiválasztása AP eleje és vége AP eleje és vége Regisztrálás időtartama: Regisztrálás időtartama: –1000 msec álló inger („pre” idő) –1000 msec mozgó inger („peri” idő) Összehasonlítás: Összehasonlítás: –AP alak adaptív digitális substractiója Substractiós mátrix Substractiós mátrix Adaptív mintakezelés elve 1:16, ha az régi-új arány 0:20-hoz Adaptív mintakezelés elve 1:16, ha az régi-új arány 0:20-hoz

Berényi Az új rendszer előnyei Szimultán regisztráció Szimultán regisztráció –Tapasztalatok alapján egyszerre 5-8 neuron –Elektróda típus függvénye Inhibitorikus sejtek regisztrálása Inhibitorikus sejtek regisztrálása –Korábban szubjektív kisülés-forma választás Automatizálás: Automatizálás: –Vizuális aktivitást nem mutató sejtek automatikus elvetése –Regisztrálás gyorsulása

Berényi Eredmények regisztrált sejt 206 regisztrált sejt

Berényi Eredmények 2. – 1. sejttípus Széles irányhangolás Széles irányhangolás Optimális stimulusiránynál szélesebb sebességhangolás Optimális stimulusiránynál szélesebb sebességhangolás

Berényi Eredmények 2. – 2. sejttípus Szűk irány és sebességhangolás Szűk irány és sebességhangolás Környező kondícióknál gátlás Környező kondícióknál gátlás

Berényi Eredmények 2. – 3. sejttípus Mozgás-tengely érzékenység Mozgás-tengely érzékenység Többi tengelyre gátlás Többi tengelyre gátlás

Berényi Eredmények 3. Nem sikerült regisztrálni tisztán gátló típusú neuront Nem sikerült regisztrálni tisztán gátló típusú neuront Lehetséges ok: Lehetséges ok: –többféle párhuzamos vizuális bemenet –jelentősen modulált és szűrt bemenet

Berényi Következtetések Korábbi elképzelések: –G–G–G–Gátló és ingerlő típusú neuronok Helyesebben: keskeny és széles irány és sebesség hangolású csoportok –M–M–M–Minden gátló típusú neuron esetében sikerült találni olyan ingerlési paramétert, amely excitációra késztette –K–K–K–Korábbi kísérleteinkben megfigyeltük alapvetően excitátorikus neuronok inhibíciós válaszát

Berényi Köszönetnyilvánítás Siposné Dósai Gabriella Siposné Dósai Gabriella Liszli Péter Liszli Péter Hermann Kálmán Hermann Kálmán