Conditional visuomotor behavior in the Parietal Reach Region and Dorsal Premotor Cortex
Bedingtes visuomotorisches Verhalten in der Parietal Reach Region und im dorsalen Premotor Kortex
von Christian Klaes
Datum der mündl. Prüfung:2010-12-01
Erschienen:2011-08-12
Betreuer:Prof. Dr. Alexander Gail
Gutachter:Prof. Dr. Stefan Treue
Gutachter:Prof. Dr. Fred Wolf
Dateien
Name:klaes.pdf
Size:8.25Mb
Format:PDF
Description:Dissertation
Zusammenfassung
Englisch
Making voluntary goal-directed arm movements is a basic ability of all primates. This act seems to be very simple - almost trivial - to us, but it involves a complex translation of sensory information into muscle activation patterns. It is not only interesting how we plan to reach an object but also how we combine and represent information about our environment and our internal states to form a decision to do so. The following work consists of three scientific articles and one submitted manuscript, which addresses the question how reach planning is accomplished by the brain. The model system that was used to answer this question was the behaving macaque monkey. To investigate the complex system of reach planning extracellular activity was recorded from neurons in two distinct cortical areas, the parietal reach region (PRR) and the dorsal premotor cortex (PMd), while the animals performed a behavioral task. A computational model was developed in accordance with findings from the electrophysiological recordings, which was then used to interpret the recorded data and to understand the underlying mechanisms that lead to the findings.
Keywords: Decision making; electrophysiology; modeling; macaque; reach planning; PMd; PRR
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Willentlich gezielte Armbewegungen auszuführen gehört zu den grundlegenden Fähigkeiten aller Primaten. Diese Fähigkeit erscheint uns einfach und intuitiv, jedoch beinhaltet sie eine komplexe Übersetzung sensorischer Informationen in Muskelaktivitätsmuster. Es ist nicht nur interessant, wie wir eine Armbewegung planen, sondern auch wie wir Informationen über unsere Umwelt und inneren Zustände repräsentieren und kombinieren, um die Entscheidung hierzu zu treffen. Die vorliegende Arbeit besteht aus drei wissenschaftlichen Artikeln und einem eingereichten Manuskript, welche sich mit der Frage beschäftigen, wie das Gehirn Bewegungen plant. Der Modellorganismus, welcher für die Studie verwendet wurde, war der wache Rhesusaffe. Um das komplexe System der Bewegungsplanung zu untersuchen wurden extrazelluläre Ableitungen von Neuronen aus zwei kortialen Arealen, der Parietal Reach Region (PRR) und dem dorsalen Premotor Kortex (PMd), aufgenommen, während die Tiere eine Verhaltensaufgabe lösen mußten. Weiterhin wurde ein Computermodell entwickelt, welches sich an den neuronalen Ergebnisse orientierte, um die zugrundeliegenden Mechanismen der Armbewegungsplanung und Entscheidungsfindung besser verstehen zu können.
Schlagwörter: Entscheidungsfindung; Elektrophysiologie; Modellierung; Rhesusaffe; Bewegungsplanung; PMd; PRR