マカクの視覚領域MTにおけるニューロンの方向と方向の選択性

私たちはマカクザルの中側頭視覚野（MT）の単一ニューロンから記録し、それらの方向と方向の選択性を研究しました。また、MT野での観察と直接比較するために、単一の線条皮質（V1）ニューロンからも記録しました。すべての動物を固定し、亜酸化窒素で麻酔した。110 個の MT ニューロンの方向選択性を、スリット、シングル スポット、ランダム ドット フィールドの 3 種類の移動刺激で研究しました。すべての MT ニューロンは、これらの刺激の 1 つ以上を使用して方向選択的であることが判明しました。MT ニューロンは、すべての刺激に対して広範囲の方向調整帯域幅を示しました (最小 = 32 度、最大 = 186 度、平均 = 95 度)。平均して、反応は非常に一方向性であり、3 つの刺激タイプすべてで同様の大きさでした。89 個の MT ニューロンの方向選択性を、固定フラッシュ スリットを使用して研究しました。83% が方向選択的であることが判明しました。全体として、方向調整帯域幅は、移動刺激の方向調整帯域幅よりも大幅に狭かった（平均 = 64 度）。さらに、静止指向の刺激に対する反応は、一般に、動きのある刺激に対する反応よりも小さかった。55 個の V1 ニューロンの方向選択性を、スリットを移動させて研究しました。52 個の V1 ニューロンの配向選択性を、固定フラッシュ スリットを使用して研究しました。V1 では、MT と比較して、方向調整帯域幅が狭くなりました (平均 = 68 度)。さらに、移動刺激に対する V1 の反応は弱く、双方向の同調がより一般的でした。V1 の平均方位調整帯域幅も MT よりも大幅に狭かった (平均 = 52 度) が、静止指向の刺激に対する反応は 2 つの領域で同様の大きさでした。MT ニューロンの最適方向と最適配向の関係を調べたところ、すべての V1 ニューロンの場合と同様に、61% が優先運動方向に対してほぼ垂直な方向を好むことがわかりました。しかし、別の 29% の MT ニューロンは、優先方向とほぼ平行な配向優先を持っていました。これらの観察は、移動する視覚パターンに対する一部のMTニューロンの感受性を主張する最近の報告(39)と併せて考慮すると、MT野におけるパターン運動感受性の根底にある特定の神経機構を示唆する。これらの結果は、領域 MT が刺激動作処理に関して領域 V1 をさらに特化したものであるという概念を裏付けています。さらに、マカクザルとフクロウザルのMT領域における方向と方向の調整の顕著な類似性は、これらの領域が相同であるという示唆を裏付けています。

We recorded from single neurons in the middle temporal visual area (MT) of the macaque monkey and studied their direction and orientation selectivity. We also recorded from single striate cortex (V1) neurons in order to make direct comparisons with our observations in area MT. All animals were immobilized and anesthetized with nitrous oxide. Direction selectivity of 110 MT neurons was studied with three types of moving stimuli: slits, single spots, and random-dot fields. All of the MT neurons were found to be directionally selective using one or more of these stimuli. MT neurons exhibited a broad range of direction-tuning bandwidths to all stimuli (minimum = 32 degrees, maximum = 186 degrees, mean = 95 degrees). On average, responses were strongly unidirectional and of similar magnitude for all three stimulus types. Orientation selectivity of 89 MT neurons was studied with stationary flashed slits. Eighty-three percent were found to be orientation selective. Overall, orientation-tuning bandwidths were significantly narrower (mean = 64 degrees) than direction-tuning bandwidths for moving stimuli. Moreover, responses to stationary-oriented stimuli were generally smaller than those to moving stimuli. Direction selectivity of 55 V1 neurons was studied with moving slits; orientation selectivity of 52 V1 neurons was studied with stationary flashed slits. In V1, compared with MT, direction-tuning bandwidths were narrower (mean = 68 degrees). Moreover, V1 responses to moving stimuli were weaker, and bidirectional tuning was more common. The mean orientation-tuning bandwidth in V1 was also significantly narrower than that in MT (mean = 52 degrees), but the responses to stationary-oriented stimuli were of similar magnitude in the two areas. We examined the relationship between optimal direction and optimal orientation for MT neurons and found that 61% had an orientation preference nearly perpendicular to the preferred direction of motion, as is the case for all V1 neurons. However, another 29% of MT neurons had an orientation preference roughly parallel to the preferred direction. These observations, when considered together with recent reports claiming sensitivity of some MT neurons to moving visual patterns (39), suggest specific neural mechanisms underlying pattern-motion sensitivity in area MT. These results support the notion that area MT represents a further specialization over area V1 for stimulus motion processing. Furthermore, the marked similarities between direction and orientation tuning in area MT in macaque and owl monkey support the suggestion that these areas are homologues.