サッカードバージェンスの組み合わせ中の閉鎖領域ニューロンの応答

サッカードの強さの動きを組み合わせて、人間や他の霊長類は、目を3次元に興味のある物体と揃えることができます。サッカードがない場合、垂直の動きは通常、反対方向の2つの目のゆっくりと対称的な動きです。ただし、サッカードの強さの動きを組み合わせた動きは、垂直だけで観察される値を超える垂直速度を生成します。この現象は、しばしば「垂直増強」または「サッカードの促進された垂直」と呼ばれますが、「垂直トランジェント」と呼ばれる急速な垂直の変化が共役サッカード中にも観察されることを考慮することが重要です。サルと比較して、垂直角の〜1°間隔に対応する距離で間隔を空けたターゲット間のあらゆる方向にサッカードを作ることができる視覚ターゲットアレイを開発しました。背側および眼球運動核の横方向に位置する垂直球体領域（SOA）の垂直感受性ニューロンの活性を記録しましたが、サルは0〜10°の垂直振幅を持つサッカードを作りました。この研究の主な焦点は、SOAのニューロンがサッカード中のスパイクの高周波バーストが強化された障害を生成できるという仮説をテストすることでした。個々のニューロンは、サッカーディックと非サッカディックの両方の垂直の両方で垂直速度をコードすることがわかりましたが、発火率は観測された垂直速度の増強を生成するには不十分であることがわかりました。私たちの結果は、遅い垂直の変化がSOAによってエンコードされるという仮説と一致していますが、高速垂直の動きにはサッカードシステムからの追加の寄与が必要です。サッカードの組み合わせ運動の組み合わせに関する新たな注目すべき研究は、これまでのところ、サッカードの神経回路の探索に焦点を当てており、この動作における垂直システムの役割に関する分岐仮説につながりました。この研究では、サッカードバージェンスの動きを組み合わせた際にサル脳幹の垂直速度をコードする個々のニューロンの放電の最初の定量分析を報告します。

Combined saccade-vergence movements allow humans and other primates to align their eyes with objects of interest in three-dimensions. In the absence of saccades, vergence movements are typically slow, symmetrical movements of the two eyes in opposite directions. However, combined saccade-vergence movements produce vergence velocities that exceed values observed during vergence alone. This phenomenon is often called "vergence enhancement", or "saccade-facilitated vergence," though it is important to consider that rapid vergence changes, known as "vergence transients," are also observed during conjugate saccades. We developed a visual target array that allows monkeys to make saccades in all directions between targets spaced at distances that correspond to ~1° intervals of vergence angle relative to the monkey. We recorded the activity of vergence-sensitive neurons in the supra-oculomotor area (SOA), located dorsal and lateral to the oculomotor nucleus while monkeys made saccades with vergence amplitudes ranging from 0 to 10°. The primary focus of this study was to test the hypothesis that neurons in the SOA fire a high frequency burst of spikes during saccades that could generate the enhanced vergence. We found that individual neurons encode vergence velocity during both saccadic and non-saccadic vergence, yet firing rates were insufficient to produce the observed enhancement of vergence velocity. Our results are consistent with the hypothesis that slow vergence changes are encoded by the SOA while fast vergence movements require an additional contribution from the saccadic system. NEW & NOTEWORTHY Research into combined saccade-vergence movements has so far focused on exploring the saccadic neural circuitry, leading to diverging hypotheses regarding the role of the vergence system in this behavior. In this study, we report the first quantitative analysis of the discharge of individual neurons that encode vergence velocity in the monkey brain stem during combined saccade-vergence movements.