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Selective interhemispheric circuits account for a cardinal bias in spontaneous activity within early visual areas
(2016-09-19) Altavini, Tiago Siebert; Ocazionez, Sergio Andres Conde; Eriksson, David; Wunderle, Thomas; Schmidt, Kerstin Erika
Ongoing brain activity exhibits patterns resembling neural ensembles co activated by stimulation or task performance. Such patterns have been attributed to the brain’s functional architecture, e.g. selective long-range connections. Here, we directly investigate the contribution of selective connections between hemispheres to spontaneous and evoked maps in cat area 18 close to the 17/18 border. We recorded voltage-sensitive dye imaging maps and spiking activity while manipulating interhemispheric input by reversibly deactivating corresponding contralateral areas. During deactivation, spontaneous maps continued to be generated with similar frequency and quality as in the intact network but a baseline cardinal bias disappeared. Consistently, neurons preferring either horizontal (HN) or vertical (VN), as opposed to oblique contours, decreased their resting state activity. HN decreased their rates also when stimulated visually. We conclude that structured spontaneous maps are primarily generated by thalamo- and/or intracortical connectivity. However, selective long-range connections through the corpus callosum - in perpetuation of the long-range intracortical network – contribute to a cardinal bias, possibly, because they are stronger or more frequent between neurons preferring horizontal and/or cardinal contours. As those contours are easier perceived and appear more frequently in natural environment, long-range connections might provide visual cortex with a grid for probabilistic grouping operations in a larger visual scene
The influence of interhemispheric connections on ongoing and evoked orientation preference maps and spiking activity in the cat primary visual cortex
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2016-01-29) Altavini, Tiago Siebert; Schmidt, Kerstin Erika; ; http://lattes.cnpq.br/4902752912395893; ; http://lattes.cnpq.br/7092282475185608; Tort, Adriano Bretanha Lopes; ; http://lattes.cnpq.br/3181888189086405; Lima, Bruss Rebouças Coelho; ; http://lattes.cnpq.br/5980898319479714; Baron, Jerome Paul Armand Laurent; ; Maciel, Sérgio Tulio Neuenschwander;
A atividade cerebral espontânea exibe padrões que lembram o de coativação de conjuntos neuronais em resposta a estímulos ou tarefas. Estes padrões tem sido atribuídos a arquitetura funcional do cérebro, e.g. conexões de longo alcance em patches (manchas, fragmentos). Nós investigamos diretamente a contribuição destas conexões em patches entre hemisférios para mapas espontâneos e evocados na área 18 próxima a borda 17/18 de gatos. Registramos mapas com imageamento por votage-sensitive dye (VSD) e atividade despiking enquanto manipulamos o input interhemisférico pela desativação reversível das áreas correspondentes contralaterais. Durante a desativação os mapas espontâneos continuaram sendo gerados com frequência e qualidade semelhante ao da rede intacta, mas um viés de orientações cardinais desapareceu. Neurônios com preferência por orientações horizontais (HN) ou verticais (VN), ao contrário dos de preferência oblíqua, diminuiram sua atividade de repouso, no entanto, HN tiveram a atividade diminuída mesmo quando estimulados visualmente. Concluímos que mapas espontâneos estruturados são primariamente gerados por conexões tálamo- e/ou intracorticais. Entretanto, conexões de longo alcance pelo corpo caloso - como um prolongamento da rede de longo alcance intracortical - contribui para um viés cardinal, possivelmente porque estas conexões são mais fortes ou mais frequentes entre neurônios preferindo orientações horizontais e/ou cardinais. Estes contornos são mais fáceis de perceber e aparecem com mais frequência no ambiente natural, cone xões de longo alcance podem prover o córtex visual com um grid de operações probabilísticas de agrupamento em uma cena visual maior.

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