Modulação centro-contorno em campos receptivos do wulst visual

• Main Author: Ana Luiza Turchetti Maia
• Other Authors: Jerome Paul Laurent Baron
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2011
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8NNGV8

=== Neurons in the primary visual cortex (V1) typically show responsesuppression when stimulated by oriented stimuli larger than their classical receptive fields (CRF). Here, we investigate the prevalence, strength and feature selectivity of center-surround modulation in the owl visual wulst, an area that presents close hodological and physiological similarities to V1. In total, we recorded 167 neurons using standard single-unit extracellular recordings in awake burrowing owls, Athene cunicularia. Our dataset consisted of units that presented evoked activity larger than baseline and were significantly modulated by stimulus size. In a subset of neurons (n=145), we evaluated the response to drifting sinusoidal grating of increasing size centered in the middle of CRF fittedwith a difference of two integrated Gaussians, one modeling excitatory center mechanisms and the other one modeling inhibitory surround. Among well-fitted units (n=144), 88% of visual wulst neurons were suppressed by co-stimulating center and surround areas. The magnitude of this suppression was widely distributed (median=33%) and correlated to the ratio between center (median=2.17º, n=114) and surround sizes (median=7.84º, n=86). In most cells, the suppressive effect appeared already at the start of the response, up to 30ms after response latency. When stimulating with a surround patch of grating, 74% out of 38 units showed response levels similar to baseline. The remainingunits reached this level only when the inner border of the surround patch was moved away from the CRF border. As we introduced a 0.9º gap between center and surround (n=28), absence of response change was observed in 78.6% and 57.2% of units when center and surround gratings were collinear and orthogonal, respectively. Stimulus contrast variation (10% and 97%, n=33) showed that CRF size in these neurons is not invariant, as it is slightly larger at low contrast in 88% of units. Besides, in 67% of neurons, suppression index was larger for higher contrast, showing a tendency to be less suppressed for larger receptive field sizes. We did not find facilitatory effects when surround was orthogonal to center. Mean CRF size, as well as suppression index, was statistically not different between simple and complex cells. However, in a subset of neurons with suppression > 5% (n=66), 80.3% of the evaluated cells presented an increase in phase-modulation depth of the response as stimulus size was increased. We conclude that center-surround modulation in visual wulst neurons is a robust phenomenon, probably related to perceptual saliency. === Neurônios do córtex visual primário (V1) apresentam uma respostatipicamente supressiva quando estimulados por estímulos orientados maiores que seu campo receptivo clássico (CRC). Neste trabalho investigamos a prevalência, magnitude e estímulo-dependência da modulação centro-contorno no wulst visual da coruja, uma área que apresenta estreitas similaridades hodológicas e fisiológicas com V1. Ao todo, registramos 167 neurônios utilizando técnicas padrão de registros extracelulares em corujas buraqueiras acordadas, Athene cunicularia. Foram consideradas unidades que apresentaram atividade evocada maior que a atividade espontânea, assim como uma resposta significativamente modulada pelo estímulo. Em uma subpopulaçãode neurônios (n=145), avaliamos as respostas a grades senoidaisem movimento de tamanho crescente e centralizadas no meio do CRCutilizando o ajuste com o modelo de diferença da integral de duas Gaussianas, uma modelando mecanismos do centro excitatório e outra modelando o contorno inibitório. Dentre as unidades que apresentaram um bom ajuste (n=114), 88% tiveram sua resposta suprimida na presença da co-estimulação do contorno. A magnitude dessa supressão foi amplamente distribuída (mediana=33%) e correlacionada à razão entre o tamanho do centro (mediana=2.17º, n=114) e do contorno (mediana=7.84º, n=86). Na grande maioria das células, o efeito supressor apareceu logo após o início da resposta, até 30ms após a latência da resposta. A estimulação do contorno sozinho (n=38) induziu respostas semelhantes à atividade espontânea em 74% dasunidades, sendo que nas demais unidades este nível de resposta foi alcançado quando o estímulo afastou-se das bordas de CRC. Ao deslocarmos a estimulação do contorno a uma distância de 0.9º de CRC (n=28), observamos a mesma resposta em 78.6% das unidades quando centro e contorno eram colineares, comparados a 57.2% quando ambos encontravam-se ortogonais. A variação do contraste do estímulo (10% e 97%, n=33) mostrou que o tamanho de CRC nestes neurônios não é invariante, sendo moderadamente maior parao contraste baixo em 88% das unidades. Além disso, em 67% dos neurônios, o índice de supressão foi maior para o contraste alto, mostrando uma tendência da supressão ser menos expressiva para tamanhos maiores de campo receptivo. Não encontramos facilitação com o contorno ortogonal ao centro. O tamanho de CRC, assim como o índice de supressão, não foi estatisticamente diferente entre as células simples e complexas. Contudo, em uma subpopulação de neurônios com supressão > 5% (n=66), 80.3% das células avaliadas apresentaram um aumento da intensidade de modulação de respostapela fase do estímulo em função do tamanho do estímulo. Concluímos que a modulação centro-contorno em neurônios do wulst visual é um fenômeno robusto, provavelmente relacionado à saliência perceptual.