A multiszenzoros információ feldolgozása a bazális ganglionokban = Multisensory information processing in the basal ganglia

摘要

A pályázat célkitűzése a nucleus caudatus (NC) és a substantia nigra (SN) multiszenzoros információ feldolgozásban játszott szerepének tisztázása. Alapkérdése a projektnek, hogy a bazális ganglionok szenzoros válaszai hogyan függenek a felszálló tectofugális pályarendszerben integrált multiszenzoros információtól. Morfológiai kísérletekben azt találtuk, hogy a NC a poszterior thalamus nucleus suprageniculatus magja (Sg) felől kapja a colliculus superior (CS) és a SN felől érkező szenzoros információt. Élettani vizsgálataink azt mutatták, hogy a NC és a SN neuronok szenzoros receptív mezői extrém nagyok voltak. Hagyományos topografikus kódot nem találtunk. A SN és a NC szenzoros neuronjainak többsége modalitások közötti multiszenzoros integrációra képes. A CS felső és középső rétegei, a Sg és a NC neuronok alacsony térbeli, valamint magas időbeli frekvenciákra adnak optimális választ és keskeny időbeli, és térbeli frekvenciahangolással rendelkeznek. Egyszerű, időbeli, térbeli és sebesség hangolást mutató neuronokat is találtunk. Szoftverfejlesztést végeztünk, kidolgoztunk és validáltunk egy új, automatizált, objektív, matematikai és statisztikai alapokon nyugvó latencia számoló módszert. Eredményeink arra utalnak, hogy a bazális ganglionok a tectalis extragenicularis vizuális rendszer felől kapják a multiszenzoros bemenetüket. Ez a multiszenzoros információ feltehetőleg a bazális ganglionok által vezérelt motoros folyamatok szenzoros visszajelzésére szolgál. | The goal of the project is to clarify the role of the caudate nucleus (CN) and the substantia nigra (SN) in multisensory information processing. The key question to answer is how sensory responses of the basal ganglia are influenced by multisensory information originating in the superior colliculus (SC) and integrated by the ascending tectofugal system. Our morphological experiments revealed that sensory information originating in SC and SN reaches CN via the suprageniculate nucleus (Sg) of the posterior thalamus. Our physiological experiments showed that the sensory receptive fields of CN and SN neurons are extremely extensive. No topographic coding was found. The majority of CN/SN sensory neurons are capable of intermodal multisensory integration. Neurons in the Sg, the NC and the superficial and intermediate layers of the SC show narrow spatial and temporal frequency tuning, exhibiting optimal responses to low spatial and high temporal frequencies. Simple, spatial, temporal and speed-tuned neurons were found in the ascending tectofugal system. We have also developed and validated a new, objective, statistically and mathematically valid, software-assisted method of latency measurement. Our results suggest that the basal ganglia receive their multisensory input from the ascending tectofugal visual system. This input possibly serves as a sensory feedback about motor processes controlled by the basal ganglia.