サルの内側背側視床における副次放電ニューロンの組織化

Organization of Corollary Discharge Neurons in Monkey Medial Dorsal Thalamus.

• James Cavanaugh
• Kerry McAlonan
• Robert H Wurtz

抄録

コロラリー放電（CD）は、差し迫った運動を知らせるために他の脳領域に送られる運動のためのニューロンコマンドのコピーである。サルでは、上側頭頂部(SC)から内側背側視床(MD)を経て前頭眼野(FEF)に至る回路が、サッカード眼球運動のためにこのようなCDを伝達している。この回路は、このような内部モニタリングが大脳皮質に到達している最も明確な例である。本報告では、まず、貫通のグリッド内のニューロンを系統的に記録することで、重要なMDリレーの機能的な組織を調べた。2匹の雄アカゲザル(Macaca mulatta)において、CD信号を持つ側方MDニューロンは、対側視野だけでなく同側視野や対側視野にもサッカードの前に放出され、しばしば大きな運動野にわたって活動し、中央視野と末梢視野の両方から活動していることを発見した。これらの特徴はいずれもFEFで認められているが、これらの所見は、これらの特徴がすでに視床に存在していることを示している。これらの特徴は、MDの視床リレーが受動的ではなく、皮質への伝達前にSCからの入力を組み立てることを示している。次に、貫通のグリッドを用いて、サッチード関連のCDニューロンの正確な位置を決定した。このニューロンは、MDの側方端にある前方-後方のバンドを占めており、CDニューロンの将来の研究を容易にするために、定位座標でこのバンドを確立した。これらの観察から、視床内の内部CD信号の組織的特徴と、それらの信号のための視床リレーの位置の両方が明らかになった。サルとヒトでは、このようなCDの1つが急速な眼球運動を記録しており、サルでは、このCDを運ぶ回路は、視床内のリレーを介して中脳から大脳皮質に延びています。この回路は眼球運動を誘導し、安定した視覚知覚に寄与しているが、この回路が欠損している場合、統合失調症患者の自分の動きを認識することの困難さに関係しているのではないかと考えられている。本報告は、サルとヒトの回路の比較、特にサルとヒトの視床リレーの位置の比較を容易にするものである。

A corollary discharge (CD) is a copy of a neuronal command for movement sent to other brain regions to inform them of the impending movement. In monkeys, a circuit from superior colliculus (SC) through medial dorsal thalamus (MD) to frontal eye field (FEF) carries such a CD for saccadic eye movements. This circuit provides the clearest example of such internal monitoring reaching cerebral cortex. In this report we first investigated the functional organization of the critical MD relay by systematically recording neurons within a grid of penetrations. In two male rhesus macaque monkeys (Macaca mulatta), we found that lateral MD neurons carrying CD signals discharged before saccades to ipsilateral as well as contralateral visual fields instead of just contralateral fields, often had activity over large movement fields, and had activity from both central and peripheral visual fields. Each of these characteristics has been found in FEF, but these findings indicate that these characteristics are already present in the thalamus. These characteristics show that the MD thalamic relay is not passive but instead assembles inputs from the SC before transmission to cortex. We next determined the exact location of the saccade-related CD neurons using the grid of penetrations. The neurons occupy an anterior-posterior band at the lateral edge of MD, and we established this band in stereotaxic coordinates to facilitate future study of CD neurons. These observations reveal both the organizational features of the internal CD signals within the thalamus, and the location of the thalamic relay for those signals.A corollary discharge (CD) circuit within the brain keeps an internal record of physical movements. In monkeys and humans one such CD keeps track of rapid eye movements, and in monkeys a circuit carrying this CD extends from midbrain to cerebral cortex through a relay in the thalamus. This circuit provides guidance for eye movements, contributes to stable visual perception, and when defective, might be related to difficulties that schizophrenic patients have in recognizing their own movements. This report facilitates the comparison of the circuit in monkeys and humans, particularly for comparison of the location of the thalamic relay in monkeys and in humans.

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