Микроструктура внутриполушарных восходящих путей в экстрастриарные поля коры кошки

Авторы

  • Светлана Валентиновна Алексеенко Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН
  • Полина Юрьевна Шкорбатова Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН https://orcid.org/0000-0001-5777-7775

DOI:

https://doi.org/10.33910/2687-1270-2021-2-2-205-214

Ключевые слова:

кошка, нейронные связи, поля 19, 21а, поля 17, 18, переходная зона 17/18

Аннотация

Экстрастриарные поля 19 и 21а коры кошки участвуют в анализе формы и текстуры изображений. С целью изучения микроструктуры внутриполушарных связей корковых полей разных уровней иерархии микроионофоретически вводили пероксидазу хрена в отдельные вертикальные колонки полей 19, 21а коры и выявляли ретроградно меченые клетки в полях 17 и 18. Инъецированные колонки локализовались в области проекции контралатерального полуполя зрения от −2 до +15 угл. град по вертикали и от 2 до 10 угл. град по горизонтали. На основе анализа непрерывной серии фронтальных срезов головного мозга, оцифрованных с двадцатикратным увеличением размера, реконструировали положение меченых клеток на выпрямленной поверхности коры. Обнаружено, что колонки полей 19, 21а, кроме входов из областей проекции контралатерального полуполя зрения в полях 17, 18, получают также афферентацию из переходной зоны 17/18, в которой представлена часть ипсилатерального полуполя зрения. Расстояния между этими областями афферентации зависели от удаленности инъецированных колонок от проекции центрального вертикального меридиана поля зрения и были в соответствии со зрительно-проекционными картами полей 17, 18. В переходной зоне 17/18 также выявлены зависящие от азимута колонок изменения в положении афферентных клеток, которые свидетельствуют о ее разделении на две ретинотопически упорядоченные подзоны, относящиеся к полям 17 и 18. На основании имеющихся сведений о степени глазного доминирования у клеток переходной зоны 17/18 и областей за ее пределами в полях 17, 18 предполагается, что выявленная конвергенция входов из этих полей обеспечивает нейронам полей 19, 21а настройку на более сложные признаки в конфигурации изображений и положении объектов в пространстве по сравнению с полями 17, 18.

Библиографические ссылки

Alekseenko, S. V., Toporova, S. N., Makarov, F. N. (1999) Mikrotopografiya korkovykh polej 17 i 18 u koshki [Microtopography of cortical areas 17 and 18 in the cat]. Sensornye sistemy, vol. 13, no. 4, pp. 278–283. (In Russian)

Alekseenko, S. V., Toporova, S. N., Makarov, F. N. (2005) Neuronal connections of the cortex and reconstruction of the visual space. Neuroscience and Behavioral Physiology, vol. 35, no. 4, pp. 435–442. https://www.doi.org/10.1007/s11055-005-0044-y (In English)

Alexeenko, S. V., Toporova, S. N., Makarov, F. N. (2001) Spatial distribution of neuronal connections between areas 17 and 18 in the cat’s cortex. Georgian Journal of Neurosciences, vol. 1, no. 1, pp. 59–64. (In English)

Barlow, H. B., Blakemore, C., Pettigrew, J. D. (1967) The neural mechanisms of binocular depth discrimination. Journal of Physiology, vol. 193, no. 2, pp. 327–342. https://www.doi.org/10.1113/jphysiol.1967.sp008360 (In English)

Berman, N., Payne, B. R., Labar, D. R., Murhy, E. H. (1982) Functional organization of neurons in cat striate cortex: Variations in ocular dominance and receptive-field type with cortical laminae and location in visual field. Journal of Neurophysiology, vol. 48, no. 6, pp. 1362–1377. https://www.doi.org/10.1152/jn.1982.48.6.1362 (In English)

Doty, R. W. (1971) Survival of pattern vision after removal of striate cortex in the adult cat. Journal of Comparative Neurology, vol. 143, no. 3, pp. 341–369. https://www.doi.org/10.1002/cne.901430306 (In English)

Dreher, B. (1986) Thalamocortical and corticocortical interconnections in the cat visual system: Relation to the mechanisms of information processing. In: J. D. Pettigrew, K. J. Sanderson, W. R. Levick (eds.). Visual neuroscience. London: Cambridge University Press, pp. 290–314. (In English)

Duysens, J., Orban, G. A., van der Glas, H. W., de Zegher, F. E. (1982) Functional properties of area 19 as compared to area 17 of the cat. Brain Research, vol. 231, no. 2, pp. 279–291. https://doi.org/10.1016/0006-8993(82)90366-3 (In English)

Guillemot, J.-P., Paradis, M.-C., Samson, A. et al. (1993) Binocular interaction and disparity coding in area 19 of visual cortex in normal and split-chiasm cats. Experimental Brain Research, vol. 94, no. 3, pp. 405–417. https://www.doi.org/10.1007/BF00230199 (In English)

Hubel, D. H., Wiesel, T. N. (2005) Brain and visual perception. The story of a 25-year collaboration. Oxford: Oxford University Press, 729 p. (In English)

Hubel, D. H., Wiesel, T. N. (1965) Receptive fields and functional architecture in two non-striate visual areas (18 and 19) of the cat. Journal of Neurophysiology, vol. 28, pp. 229–289. https://www.doi.org/10.1152/jn.1965.28.2.229 (In English)

Hughes, H. C., Sprague, J. M. (1986) Cortical mechanisms for local and global analysis of visual space in the cat. Experimental Brain Research, vol. 61, no. 2, pp. 332–354. https://www.doi.org/10.1007/BF00239523 (In English)

Khayat, P. S., Saint-Amour, D., Molotchnikoff, S. et al. (2000) Cellular response to texture and form defined by motion in area 19 of the cat. European Journal of Neuroscience, vol. 12, no. 5, pp. 1727–1738. https://www.doi.org/10.1046/j.1460-9568.2000.00046.x (In English)

Malach, R., Amir, Y., Harel, M., Grinvald, A. (1993) Relationship between intrinsic connections and functional architecture revealed by optical imaging and in vivo targeted biocytin injections in primate striate cortex. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, vol. 90, no. 22, pp. 10469–10473. https://www.doi.org/10.1073/pnas.90.22.10469 (In English)

Mesulam, M.-M. (1982) Principles of horseradish peroxidase neurohistochemistry and their applications for tracing neural pathways. In: M.-M. Mesulam (ed.). Tracing neural connections with horseradish peroxidase. New York: J. Wiley Publ., pp. 1–151. (In English)

Mimeault, D., Paquet, V., Lepore, F., Guillemot, J.-P. (2002) Phase-disparity coding in extrastriate area 19 of the cat. Journal of Physiology, vol. 545, no. 3, pp. 987–996. https://www.doi.org/10.1113/jphysiol.2002.025726 (In English)

Morley, J. W., Vickery, R. M. (1997) Spatial and temporal frequency selectivity of cells in area 21a of the cat. The Journal of Physiology, vol. 501, no. 2, pp. 405–413. https://www.doi.org/10.1111/j.1469-7793.1997.405bn.x (in English)

Olavarría, J. F. (2001) Callosal connections correlate preferentially with ipsilateral cortical domains in cat areas 17 and 18, and with contralateral domains in the 17/18 transition zone. Journal of Comparative Neurology, vol. 433, no. 4, pp. 441–457. https://www.doi.org/10.1002/cne.1152 (in English)

Payne, B. R. (1990) Representation of the ipsilateral visual field in the transition zone between areas 17 and 18 of the cat’s cerebral cortex. Visual Neuroscience, vol. 4, no. 5, pp. 445–474. https://www.doi.org/10.1017/s0952523800005204 (In English)

Pettigrew, J. D., Nikara, T., Bishop, P. O. (1968) Binocular interaction on single units in cat striate cortex: Simultaneous stimulation by single moving slit with receptive fields in correspondence. Experimental Brain Research, vol. 6, no. 4, pp. 373–390. https://www.doi.org/10.1007/BF00233185 (In English)

Raczkowski, D., Rosenquist, A. C. (1983) Connections of the multiple visual cortical areas with the lateral posterior-pulvinar complex and adjacent thalamic nuclei in the cat. Journal of Neuroscience, vol. 3, no. 10, pp. 1912–1942. https://www.doi.org/10.1523/JNEUROSCI.03-10-01912.1983 (In English)

Rochefort, N. L., Buzas, P., Kisvarday, Z. F. et al. (2007) Layout of transcallosal activity in cat visual cortex revealed by optical imaging. Neuroimage, vol. 36, no. 3, pp. 804–821. https://www.doi.org/10.1016/j.neuroimage.2007.03.006 (In English)

Rosenquist, A. C. (1985) Connections of visual cortical areas in the cat. In: E. G. Jones, A. Peters (eds.). Cerebral cortex. Vol. 3. Visual cortex. New York: Plenum Press, pp. 81–117. (In English)

Salin, P. A., Kennedy, H., Bullier, J. (1995) Spatial reciprocity of connections between areas 17 and 18 in the cat. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology, vol. 73, no. 9, pp. 1339–1347. https://www.doi.org/10.1139/y95-188 (In English)

Scannell, J. W., Blakemore, C. P., Young, M. P. (1995) Analysis of connectivity in the cat cerebral cortex. Journal of Neuroscience, vol. 15, no. 2, pp. 1463–1483. https://www.doi.org/10.1523/JNEUROSCI.15-02-01463.1995 (In English)

Spencer, H. I., Lynch, G., Jones, R. K. (1978) Horseradish peroxidase labeling. In: R. T. Robertson (ed.). Neuroanatomical research techniques. Vol. 4. New York: Academic Press, pp. 291–315. (In English)

Symonds, L. L., Rosenquist, A. C. (1984) Corticocortical connections among visual areas in the cat. Journal of Comparative Neurology, vol. 229, no. 1, pp. 1–38. https://www.doi.org/10.1002/cne.902290103 (In English)

Toporova, S. N., Alekseenko, S. V., Makarov, F. N. (2001) The spatial distribution of horizontal connections in field 18 of the cortex in cats. Neuroscience and Behavioral Physiology, vol. 31, no. 4, pp. 345–348. https://www.doi.org/10.1023/A:1010403723725 (In English)

Ts’o, D. Y., Gilbert, C. D., Wiesel, T. N. (1986) Relationships between horizontal interactions and functional architecture in cat striate cortex as revealed by cross-correlation analysis. Journal of Neuroscience, vol. 6, no. 4, pp. 1160–1170. https://www.doi.org/10.1523/JNEUROSCI.06-04-01160.1986 (In English)

Tusa, R. J., Palmer, L. A. (1980) Retinotopic organization of areas 20 and 21 in the cat. Journal of Comparative Neurology, vol. 193, no. 1, pp. 147–164. https://www.doi.org/10.1002/cne.901930110 (In English)

Tusa, R. J., Palmer, L. A., Rosenquist, A. C. (1981) Multiple cortical visual areas: Visual field topography in the cat. In: Multiple visual areas. Cortical sensory organization. Vol. 2. New York: Humana Press, pp. 1–31. https://doi.org/10.1007/978-1-4612-5814-8_1 (In English)

Tusa, R. J., Rosenquist, A. С., Palmer, L. A. (1979) Retinotopic organization of areas 18 and 19 in the cat. Journal of Comparative Neurology, vol. 185, no. 4, pp. 657–678. https://www.doi.org/10.1002/cne.901850405 (In English)

von der Heydt, R., Zhou, H., Friedman, H. S. (2000) Representation of stereoscopic edges in monkey visual cortex. Vision Research, vol. 40, no. 15, pp. 1955–1967. https://www.doi.org/10.1016/s0042-6989(00)00044-4 (In English)

Wimborne, B. M., Henry, G. H. (1992) Response characteristics of the cells in the cortical area 21a of the cat with special reference to orientation specificity. The Journal of Physiology, vol. 449, no. 1, pp. 457–478. https://www.doi.org/10.1113/jphysiol.1992.sp019096 (In English)

Опубликован

2021-06-28

Выпуск

Раздел

Экспериментальные статьи