A substantia nigra vizuálisan A substantia nigra vizuálisan aktív sejtjeinek receptív aktív sejtjeinek receptív

mező analízisemező analízise

Berényi Antal, Nagy Attila, Benedek György Berényi Antal, Nagy Attila, Benedek György , SZTE ÁOK Élettani , SZTE ÁOK Élettani Intézet, 2006.Intézet, 2006.

spike-szeparátor programmalspike-szeparátor programmal

Berényi 2006.Berényi 2006. 22

A Substantia Nigra (SN) A Substantia Nigra (SN) szerepe a vizuális percepcióbanszerepe a vizuális percepcióban

Vizuális információ Vizuális információ dinamikus elemei dinamikus elemei Mozgó ingerekMozgó ingerek

Karakterisztika: irány és Karakterisztika: irány és sebesség, alak sebesség, alak hangoltsághangoltság

Bemenet: tectum Bemenet: tectum (colliculus sup.)(colliculus sup.)- Direkt- Direkt- Indirekt- Indirekt– nucl. subthalamicusnucl. subthalamicus– nucl. pedunculopontis nucl. pedunculopontis

tegmentalistegmentalis– striatum (nucl. caud.)striatum (nucl. caud.)

Tecto-thalamo-caudalisTecto-thalamo-caudalis(n. suprageniculatus)(n. suprageniculatus)

Excitátoros <-> Excitátoros <-> Inhibitoros neuronokInhibitoros neuronok

Berényi 2006.Berényi 2006. 33

A kísérlet céljaA kísérlet célja

Vizuális aktivitás: SN pars reticularisVizuális aktivitás: SN pars reticularis Cél: Az eddig vizsgált excitatorikus neuronok Cél: Az eddig vizsgált excitatorikus neuronok

mellett az adott területen lévő inhibitorikus mellett az adott területen lévő inhibitorikus neuronok karakterisztikájának, neuronok karakterisztikájának, topográfiájának vizsgálatatopográfiájának vizsgálata

Berényi 2006.Berényi 2006. 44

Kísérleti körülményekKísérleti körülmények

Felnőtt házimacskák (2,5 – 3,5 kg)Felnőtt házimacskák (2,5 – 3,5 kg) Halothan anaesthesia, Flaxedil immobilizáció, Halothan anaesthesia, Flaxedil immobilizáció,

mesterséges lélegeztetésmesterséges lélegeztetés Vertikális megközelítésVertikális megközelítés Monocularis, korrigált vízus Monocularis, korrigált vízus Extracelluláris ingerelvezetés: wolfram Extracelluláris ingerelvezetés: wolfram

mikroelektróda mikroelektróda Mikroelektródás erősítő Mikroelektródás erősítő Számítógépes „on-line” jelfeldolgozás, Számítógépes „on-line” jelfeldolgozás,

jelválogatás, regisztrációjelválogatás, regisztráció

Berényi 2006.Berényi 2006. 55

A regisztrálás elveA regisztrálás elve

Receptív mező szubjektív megítéléseReceptív mező szubjektív megítélése Ingerlés:Ingerlés:

– 1 és 5 fok átmérőjű kontraszt-folt1 és 5 fok átmérőjű kontraszt-folt– 45 fokonként mozgatva; 20, 40, 60, 120,160 45 fokonként mozgatva; 20, 40, 60, 120,160

fok/sec sebességfok/sec sebesség– Videoprojektorral vetítőernyőreVideoprojektorral vetítőernyőre– Teljes receptív mezőt lefedteTeljes receptív mezőt lefedte– Áthaladt az area centralisonÁthaladt az area centralison

Sejtaktivitás regisztrálása Peristimulus Sejtaktivitás regisztrálása Peristimulus Időhisztogrammon (PSTH)Időhisztogrammon (PSTH)

Válaszkészség: pre- és peristimulus aktivitás Válaszkészség: pre- és peristimulus aktivitás összehasonlítása páros t-próbávalösszehasonlítása páros t-próbával

Berényi 2006.Berényi 2006. 66

Az új rendszer elveAz új rendszer elve

Analóg-Digitális átalakításAnalóg-Digitális átalakítás Beérkező többkomponensű jel feldolgozásaBeérkező többkomponensű jel feldolgozása Szétválogatás, több-sejt regisztrálás Szétválogatás, több-sejt regisztrálás

kummulatív módszerrelkummulatív módszerrel Egybeépített stimuláló, jelfeldolgozó, Egybeépített stimuláló, jelfeldolgozó,

regisztráló egység regisztráló egység – SzinkronizáltSzinkronizált– Válasz kezdetének időpontjából számítható a Válasz kezdetének időpontjából számítható a

receptív mező (latencia!)receptív mező (latencia!)

Berényi 2006.Berényi 2006. 77

A spike kiválasztás és A spike kiválasztás és összehasonlítás metodikájaösszehasonlítás metodikája

Kiválasztás:Kiválasztás:– Kisülés helye: Trigger szint meghaladásaKisülés helye: Trigger szint meghaladása– Helyi minimumok kiválasztásaHelyi minimumok kiválasztása

AP eleje és végeAP eleje és vége Regisztrálás időtartama:Regisztrálás időtartama:

– 1000 msec álló inger („pre” idő)1000 msec álló inger („pre” idő)– 1000 msec mozgó inger („peri” idő)1000 msec mozgó inger („peri” idő)

Összehasonlítás:Összehasonlítás:– AP alak adaptív digitális substractiójaAP alak adaptív digitális substractiója

Substractiós mátrix Substractiós mátrix Adaptív mintakezelés elveAdaptív mintakezelés elve

1:16, ha az régi-új arány 0:20-hoz1:16, ha az régi-új arány 0:20-hoz

Berényi 2006.Berényi 2006. 88

Az új rendszer előnyeiAz új rendszer előnyei

Szimultán regisztrációSzimultán regisztráció– Tapasztalatok alapján egyszerre 5-8 neuronTapasztalatok alapján egyszerre 5-8 neuron– Elektróda típus függvényeElektróda típus függvénye

Inhibitorikus sejtek regisztrálásaInhibitorikus sejtek regisztrálása– Korábban szubjektív kisülés-forma választásKorábban szubjektív kisülés-forma választás

Automatizálás:Automatizálás:– Vizuális aktivitást nem mutató sejtek automatikus Vizuális aktivitást nem mutató sejtek automatikus

elvetéseelvetése– Regisztrálás gyorsulásaRegisztrálás gyorsulása

Berényi 2006.Berényi 2006. 99

Eredmények 1.Eredmények 1.

206 regisztrált sejt206 regisztrált sejt

Berényi 2006.Berényi 2006. 1010

Eredmények 2. Eredmények 2. – – 1. sejttípus1. sejttípus Széles irányhangolásSzéles irányhangolás

Optimális stimulusiránynál Optimális stimulusiránynál szélesebb sebességhangolásszélesebb sebességhangolás

Berényi 2006.Berényi 2006. 1111

Eredmények 2. – Eredmények 2. – 2. sejttípus2. sejttípus

Szűk irány és Szűk irány és sebességhangolássebességhangolás

Környező kondícióknál Környező kondícióknál gátlásgátlás

Berényi 2006.Berényi 2006. 1212

Eredmények 2. – Eredmények 2. – 3. sejttípus3. sejttípus

Mozgás-tengely Mozgás-tengely érzékenységérzékenység

Többi tengelyre gátlásTöbbi tengelyre gátlás

Berényi 2006.Berényi 2006. 1313

Eredmények 3.Eredmények 3.

Nem sikerült regisztrálni tisztán gátló Nem sikerült regisztrálni tisztán gátló típusú neuronttípusú neuront

Lehetséges ok: Lehetséges ok: – többféle párhuzamos vizuális bemenet többféle párhuzamos vizuális bemenet – jelentősen modulált és szűrt bemenetjelentősen modulált és szűrt bemenet

Berényi 2006.Berényi 2006. 1414

KövetkeztetésekKövetkeztetések

Korábbi elképzelések:Korábbi elképzelések:– Gátló és ingerlő típusú neuronokGátló és ingerlő típusú neuronok

Helyesebben: Helyesebben: keskeny és széles irány és keskeny és széles irány és sebesség hangolású csoportoksebesség hangolású csoportok– Minden gátló típusú neuron esetében sikerült Minden gátló típusú neuron esetében sikerült

találni olyan ingerlési paramétert, amely találni olyan ingerlési paramétert, amely excitációra késztetteexcitációra késztette

– Korábbi kísérleteinkben megfigyeltük alapvetően Korábbi kísérleteinkben megfigyeltük alapvetően excitátorikus neuronok inhibíciós válaszátexcitátorikus neuronok inhibíciós válaszát

Berényi 2006.Berényi 2006. 1515

KöszönetnyilvánításKöszönetnyilvánítás

Siposné Dósai Siposné Dósai GabriellaGabriella

Liszli PéterLiszli Péter Hermann KálmánHermann Kálmán