Publicaties - Salk Instituut voor Biologische Studies

alle publicaties

Franken, TP, Reynolds, JH Groepering van signalen in de visuele cortex van primaten. (2025) Neuron. DOI: 10.1016 / j.neuron.2025.05.003

+ samenvatting uitvouwen

Glavis-Bloom, C., Vanderlip, CR, Asch, PA, Novak, SPW, Kuwajima, M., Kirk, LM, Harris, KM, Manor, U., Reynolds, JH Basiswetenschap en pathogenese. (2024) Alzheimer Dement. 20 Suppl 1:e085459. DOI: 10.1002/alz.085459

+ samenvatting uitvouwen

Morton, MP, Denagamage, S., Blume, IJ, Reynolds, JH, Jadi, parlementslid, Nandy, AS Hersentoestand en corticale laag-specifieke mechanismen die ten grondslag liggen aan perceptie bij de drempel. (2024) leven. 12. DOI: 10.7554/eLife.91722

+ samenvatting uitvouwen

Davis, ZW, Busch, A., Steward, C., Muller, L., Reinolds, J. Horizontale corticale verbindingen vormen intrinsieke lopende golven tot kenmerkselectieve motieven die de perceptuele gevoeligheid reguleren. (2024) Cell Reports 43(9):114707. DOI: 10.1016/j.celrep.2024.114707

+ samenvatting uitvouwen

Dotson, NM, Davis, ZW, Jendritza, P., Reynolds, JH Acute Neuropixels-opnamen bij de marmoset-aap. (2024) eNeuro. DOI: 10.1523/ENEURO.0544-23.2024

+ samenvatting uitvouwen

Lineaire probes met hoge dichtheid, zoals Neuropixels, bieden een ongekende mogelijkheid om te begrijpen hoe neurale populaties binnen specifieke laminaire compartimenten bijdragen aan gedrag. Marmoset-apen hebben, in tegenstelling tot makaken, een lissencephalische (gladde) cortex die opname loodrecht op het corticale oppervlak mogelijk maakt, waardoor ze een ideaal diermodel zijn voor het bestuderen van laminaire berekeningen. Hier presenteren we een methode voor acute Neuropixels-opnames bij de gewone marmoset (). De aanpak vervangt de oorspronkelijke dura door een kunstmatige op silicium gebaseerde dura die visuele toegang geeft tot het corticale oppervlak, wat nuttig is bij het vermijden van bloedvaten, zorgt voor loodrechte penetraties en zou kunnen worden gebruikt in combinatie met optische beeldvorming of optogenetische technieken. De kamer waarin de kunstmatige dura is ondergebracht, is eenvoudig te onderhouden met minimaal risico op infectie en kan worden gecombineerd met semi-chronische microdrives en draadloze opnamehardware. Deze techniek maakt herhaalde acute penetraties over een periode van meerdere maanden mogelijk. Door af en toe de weefselgroei op het pialoppervlak te verwijderen, kunnen opnames gedurende een jaar of langer worden gemaakt. De aanpak is volledig compatibel met Neuropixels-sondes, waardoor honderden afzonderlijke neuronen, verspreid over de corticale kolom, kunnen worden geregistreerd. De hersenschors van de makaken is uitgebreid gevouwen, wat een groot probleem vormt voor het bestuderen van laminaire berekeningen in veel corticale gebieden. Penseelaapjes hebben echter gladde hersenen die gelijktijdige opnames mogelijk maken vanuit alle lagen van de cortex in gebieden die diep begraven liggen in de sulci van de makaak. In dit manuscript beschrijven we een kunstmatig durasysteem dat gebruik maakt van de allernieuwste sondes met hoge dichtheid, Neuropixels. Met dit systeem kunnen we eenvoudig meerdere Neuropixels in de marmoset-cortex inbrengen, loodrecht op het corticale oppervlak, waardoor herhaalde laminaire opnames tot wel een jaar of langer mogelijk zijn.

Franken, TP, Reynolds, JH Cellen groeperen in de visuele cortex van primaten. (2024) bioRxiv. DOI: 10.1101 / 2024.01.16.575953

+ samenvatting uitvouwen

Onze perceptie van hoe objecten in visuele scènes zijn ingedeeld, is opmerkelijk stabiel, ondanks snelle verschuivingen in de lichtpatronen die bij elke saccade op het netvlies vallen. Eén mechanisme dat kan helpen bij het tot stand brengen van perceptuele stabiliteit is de toewijzing van grenseigendom. Studies in makakengebied V2 hebben grenseigendomsneuronen geïdentificeerd die aangeven welke kant van een grens tot een voorgrondoppervlak behoort. Dit signaal blijft honderden milliseconden aanhouden nadat het grenseigendom dubbelzinnig is gemaakt door het verwijderen van de stimuluskenmerken die de voorgrond van de achtergrond onderscheiden. Opmerkelijk is dat dit signaal oogbewegingen overleeft: grenseigendomsneuronen vertonen ook grenseigendomssignalen wanneer een oogbeweging de nieuw dubbelzinnige grens binnen hun receptieve veld plaatst. De groeperingscelhypothese stelt het bestaan voor van hypothetische groeperingscellen in een stroomafwaarts hersengebied. Deze cellen zouden persistente proto-objectrepresentaties kunnen berekenen en daarom de eigenschappen hebben om cellen in stroomopwaartse hersengebieden te voorzien van selectiviteit voor grenseigendom. Er wordt voorspeld dat dergelijke groeperingscellen een centripetaal en aanhoudend patroon van voorkeurskant van eigendom zullen vertonen voor een grens die parallel is geplaatst aan de omtrek van hun klassieke receptieve veld, en een dergelijk centripetaal voorkeurspatroon voor eigendom zou ook in deze zelfde cellen moeten voorkomen als er een dubbelzinnige grens ontstaat. landt na een saccade in hun ontvankelijke veld. Het is onbekend of er groeperingscellen bestaan. Hier hebben we laminaire multi-elektroden gebruikt in gebied V4 - de belangrijkste bron van feedback naar V2 - van zich gedragende makaken om te bepalen of dergelijke groeperingscellen bestaan. In overeenstemming met de modelvoorspelling vinden we een substantiële populatie neuronen met deze eigenschappen, in alle laminaire compartimenten, en ze vertonen een responslatentie die kort genoeg is om te fungeren als de bron die neuronen in V2 selectiviteit geeft voor grenseigendom. Hoewel het groeperen van celactiviteit informatie oplevert over de locatie van voorgrondoppervlakken, zijn deze neuronen, contra-intuïtief, niet zo sterk afgestemd op de luminantiecontrastpolariteit, een kenmerk van die oppervlakken, als grenseigendomscellen. Onze gegevens suggereren een taakverdeling waarbij deze nieuw ontdekte groeperingscellen spatio-temporele continuïteit van gesegmenteerde oppervlakken bieden, terwijl grenseigendomscellen deze locatie-informatie koppelen aan oppervlaktekenmerken zoals luminantiecontrast.

Sanzeni, A., Palmigiano, A., Nguyen, TH, Luo, J., Nassi, JJ, Reynolds, JH, Histed, MH, Miller, KD, Brunel, N. Mechanismen die ten grondslag liggen aan het herschikken van visuele reacties door optogenetische stimulatie bij muizen en apen. (2023) Neuron. DOI: 10.1016 / j.neuron.2023.09.018

+ samenvatting uitvouwen

Dotson, NM, Davis, ZW, Salisbury, JM, Palmer, SE, Cavanagh, P., Reynolds, JH De dubbele drift-illusie beïnvloedt het oculomotorische systeem van de marmoset. (2023) Dagboek van Visie. 23(10):4. DOI: 10.1167/jov.23.10.4

+ samenvatting uitvouwen

Vanderlip, CR, Asch, PA, Reynolds, JH, Glavis Bloom, C. Domeinspecifieke cognitieve stoornissen weerspiegelen prefrontale disfunctie bij bejaarde zijdeaapjes. (2023) eNeuro. DOI: 10.1523/ENEURO.0187-23.2023

+ samenvatting uitvouwen

Leeftijdsgerelateerde cognitieve stoornissen komen niet uniform tot uiting in cognitieve domeinen. Cognitieve functies die afhankelijk zijn van hersengebieden die met de leeftijd substantiële neuroanatomische veranderingen ondergaan, vertonen vaak leeftijdsgerelateerde stoornissen, terwijl functies die afhankelijk zijn van hersengebieden met minimale leeftijdsgerelateerde veranderingen dat meestal niet doen. De gewone marmoset is in populariteit gegroeid als model voor neurowetenschappelijk onderzoek, maar robuuste cognitieve fenotypering, met name als functie van leeftijd en over meerdere cognitieve domeinen heen, ontbreekt. Dit vormt een belangrijke beperking voor de ontwikkeling en evaluatie van de marmoset als een model van cognitieve veroudering, en laat de vraag open of ze leeftijdsgerelateerde cognitieve stoornissen vertonen die beperkt zijn tot sommige cognitieve domeinen, zoals bij mensen. In deze studie karakteriseerden we het leren van stimulus-beloningsassociatie en cognitieve flexibiliteit bij jonge volwassenen tot geriatrische zijdeaapjes met behulp van respectievelijk een eenvoudige discriminatie- en een seriële omkeringstaak. We ontdekten dat bejaarde zijdeaapjes een tijdelijke beperking vertonen in "leren leren", maar een behouden vermogen hebben om stimulus-beloningsassociaties te vormen. Bovendien hebben bejaarde zijdeaapjes een verminderde cognitieve flexibiliteit, gedreven door gevoeligheid voor proactieve interferentie. Aangezien deze stoornissen zich bevinden in domeinen die kritisch afhankelijk zijn van de prefrontale cortex, ondersteunen onze bevindingen prefrontale corticale disfunctie als een prominent kenmerk van neurocognitieve veroudering. Dit werk positioneert de marmoset als een sleutelmodel voor het begrijpen van de neurale onderbouwing van cognitieve veroudering. Veroudering is de grootste risicofactor voor de ontwikkeling van neurodegeneratieve ziekten, en begrijpen waarom is van cruciaal belang voor de ontwikkeling van effectieve therapieën. De gewone zijdeaap, een kortlevende niet-menselijke primaat met neuroanatomische gelijkenis met mensen, heeft aantrekkingskracht gekregen voor neurowetenschappelijk onderzoek. Het gebrek aan robuuste cognitieve fenotypering, met name als functie van leeftijd en over meerdere cognitieve domeinen heen, beperkt echter hun validiteit als model voor leeftijdsgebonden cognitieve stoornissen. We tonen aan dat ouder wordende zijdeaapjes, net als mensen, een stoornis hebben die specifiek is voor cognitieve domeinen die afhankelijk zijn van hersengebieden die met de leeftijd substantiële moleculaire en neuroanatomische veranderingen ondergaan. Dit werk valideert de marmoset als een sleutelmodel voor het begrijpen van regiospecifieke kwetsbaarheid voor het verouderingsproces.

Benigno, B., Budzinski, C., Davis, ZW, Reynolds, JH, Müller, L. Golven die over een kaart van de visuele ruimte reizen, kunnen kortetermijnvoorspellingen van sensorische input doen ontbranden (2023) Nature Communications. 14(1):3409. DOI: 10.1038/s41467-023-39076-2

+ samenvatting uitvouwen

Denagamage, S., Morton, MP, Hudson, NV, Reynolds, JH, Jadi, parlementslid, Nandy, AS Laminaire mechanismen van saccadische onderdrukking in de visuele cortex van primaten. (2023) Cell Reports 42(7):112720. DOI: 10.1016/j.celrep.2023.112720

+ samenvatting uitvouwen

Glavis-Bloom, C., Vanderlip, C., Weiser Novak, S., Kuwajima, M., Kirk, L., Harris, KM, Manor, U., Reynolds, JH Schending van het ultrastructurele grootteprincipe in de dorsolaterale prefrontale cortex ligt ten grondslag aan werkgeheugenstoornissen bij de bejaarde marmoset (Callithrix jacchus) (2023) Grenzen in de veroudering van de neurowetenschap. 15. DOI: doi.org/10.3389/fnagi.2023.1146245

+ samenvatting uitvouwen

Morfologie en functie van de dorsolaterale prefrontale cortex (dlPFC), en de bijbehorende werkgeheugenprestaties, worden vroeg in het verouderingsproces beïnvloed, maar bijna de helft van de bejaarde personen blijft gespaard van werkgeheugentekorten. Translationeel relevante modelsystemen zijn van cruciaal belang voor het bepalen van de neurobiologische drijfveren van deze variabiliteit. Het gewone zijdeaapje (Callithrix jacchus) is voordelig als model voor deze onderzoeken omdat zijdeaapjes, als niet-menselijke primaat, een duidelijk gedefinieerde dlPFC hebben die meting van prefrontale afhankelijke cognitieve functies mogelijk maakt, en hun korte (~10 jaar) levensduur vergemakkelijkt longitudinale studies van veroudering. Eerder hebben we de werkgeheugencapaciteit gekarakteriseerd in een cohort zijdeaapjes die samen de levensduur bestreken, en leeftijdsgebonden werkgeheugenstoornissen gevonden. We vonden ook een opmerkelijke mate van heterogeniteit in prestaties, vergelijkbaar met die bij mensen. Hier hebben we de hypothese getest dat veranderingen in synaptische ultrastructuur die de synaptische werkzaamheid beïnvloeden, zijdeaapjes die ouder worden met cognitieve stoornissen, stratificeren van zijdeaapjes die ouder worden zonder cognitieve stoornissen. We gebruikten elektronenmicroscopie om synapsen in de marmoset dlPFC te visualiseren en maten de grootte van boutons, presynaptische mitochondriën en synapsen. We ontdekten dat gecoördineerde schaling van de grootte van synapsen en mitochondria met hun bijbehorende boutons essentieel is voor intacte werkgeheugenprestaties bij bejaarde zijdeaapjes. Verder ligt een gebrek aan synaptische schaling, als gevolg van een opmerkelijk falen van synaptische mitochondriën om te schalen met presynaptische boutons, selectief ten grondslag aan leeftijdsgebonden werkgeheugenstoornissen. We stellen dat deze ontkoppeling resulteert in een niet-overeenkomende vraag en aanbod van energie, wat leidt tot verminderde synaptische transmissie. We ontdekten ook dat bejaarde zijdeaapjes minder synapsen in dlPFC hebben dan jonge zijdeaapjes, hoewel de ernst van het synapsverlies niet voorspelde of veroudering plaatsvond met of zonder cognitieve stoornissen. Dit werk identificeert een nieuw mechanisme van synapsdisfunctie dat zijdeaapjes die ouder worden met cognitieve stoornissen, onderscheidt van zijdeaapjes die ouder worden zonder cognitieve stoornissen. Het proces waarmee synaptische schaling wordt gereguleerd, is nog onbekend en verdient toekomstig onderzoek.

Davis, ZW, Dotson, NM, Franken, TP, Muller, L., Reynolds, JH Spike-fase koppelingspatronen onthullen laminaire identiteit in de cortex van primaten. (2023) leven. 12. DOI: 10.7554/eLife.84512

+ samenvatting uitvouwen

Glavis-Bloom, C., Vanderlip, CR, Reynolds, JH Leeftijdsgebonden leer- en werkgeheugenstoornissen bij de marmoset. (2022) Journal of Neuroscience. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0985-22.2022

+ samenvatting uitvouwen

Veroudering is de grootste risicofactor voor de ontwikkeling van neurodegeneratieve ziekten, maar we begrijpen nog steeds niet hoe het verouderingsproces leidt tot pathologische kwetsbaarheid. De onderzoeksgemeenschap heeft sterk vertrouwd op muismodellen, maar de aanzienlijke anatomische, fysiologische en cognitieve verschillen tussen muizen en mensen beperken hun translationele relevantie. Uiteindelijk maken deze barrières de ontwikkeling van nieuwe verouderingsmodellen noodzakelijk. Als niet-menselijke primaat heeft de gewone zijdeaap () veel kenmerken gemeen met mensen en toch heeft hij een aanzienlijk kortere levensduur (10 jaar) dan andere primaten, waardoor hij bij uitstek geschikt is voor longitudinaal onderzoek naar veroudering. Ons doel was om de marmoset te evalueren als een model van leeftijdsgebonden cognitieve stoornissen. Om dit te doen, gebruikten we de Delayed Recognition Span Task (DRST) om leeftijdsgerelateerde veranderingen in werkgeheugencapaciteit te karakteriseren in een cohort van zestien zijdeaapjes, van beide geslachten, variërend in leeftijd van jongvolwassen tot geriatrisch. Deze apen voerden duizenden proeven uit gedurende perioden die oplopen tot 50 procent van hun volwassen leven. Voor zover wij weten, vertegenwoordigt dit de meest grondige cognitieve profilering van alle tot nu toe uitgevoerde verouderingsstudies over zijdeaapjes. Door individuele leercurven te analyseren, ontdekten we dat oudere dieren een vertraagd begin van het leren vertoonden, een vertraagd leertempo na het begin en verminderde asymptotische werkgeheugenprestaties. Deze bevindingen worden niet verklaard door leeftijdsgerelateerde stoornissen in motorische snelheid en motivatie. Dit werk bevestigt het zijdeaapje stevig als een model van leeftijdsgerelateerde cognitieve stoornissen. Het begrijpen van het normale verouderingsproces is van fundamenteel belang voor het identificeren van therapieën voor neurodegeneratieve ziekten waarvoor veroudering de grootste risicofactor is. Historisch gezien heeft het vergrijzingsveld vertrouwd op diermodellen die aanzienlijk verschillen van mensen, waardoor de vertaalbaarheid wordt beperkt. Hier vestigen we stevig een kortstondige niet-menselijke primaat, de gewone zijdeaap, als een sleutelmodel van leeftijdsgebonden cognitieve stoornissen. We tonen aan, door continu testen gedurende een substantieel deel van de levensduur van volwassen zijdeaapjes, dat ouder worden geassocieerd is met zowel verminderde leer- als werkgeheugencapaciteit, zonder rekening te houden met leeftijdsgerelateerde veranderingen in motorische snelheid en motivatie. Het karakteriseren van individuele cognitieve verouderingstrajecten onthult inherente heterogeniteit, wat zou kunnen leiden tot eerdere identificatie van het begin van stoornissen, en langere tijdlijnen waarin therapieën effectief zijn.

Davis, ZW, Muller, L., Reynolds, JH Spontane pieken worden bepaald door breedbandfluctuaties. (2022) Journal of Neuroscience. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1899-21.2022

+ samenvatting uitvouwen

Populaties van corticale neuronen genereren ritmische fluctuaties in hun voortdurende spontane activiteit. Deze fluctuaties zijn te zien in de lokale veldpotentiaal (LFP), die de opgetelde retourstromen weergeeft van synaptische activiteit in de lokale bevolking nabij een opname-elektrode. De LFP is spectraalbreed en veel onderzoekers beschouwen deze breedte als het bevatten van veel smalbandige oscillerende componenten die verschillende functionele rollen kunnen hebben. Deze opvatting wordt ondersteund door de waarneming dat de fase van smalbandige oscillaties vaak gecorreleerd is met corticale exciteerbaarheid en verband kan houden met de timing van spiking-activiteit en de getrouwheid van sensorisch opgewekte reacties. Dienovereenkomstig stemmen onderzoekers gewoonlijk af op deze kanalen door smalbandfiltering van de LFP. Als alternatief kan neurale activiteit fundamenteel breedbandig zijn en bestaan uit voorbijgaande, niet-stationaire ritmes die moeilijk te benaderen zijn als oscillaties. van het brede ensemble houdt rechtstreeks verband met de prikkelbaarheid van de lokale bevolking zonder specifieke trouw aan een frequentieband.Om tussen deze alternatieven te testen, vroegen we of de spiking-activiteit van neocorticale neuronen in zijdeaapjes van beide geslachten beter is afgestemd op de fase van de LFP binnen smalle frequentiebanden, of met een breedbandmeting. We vinden dat de fase van breedband LFP-fluctuaties een betere voorspeller is van piektiming dan de fase na filtering in smalle banden. Deze resultaten dagen het beeld uit van de neocortex als een systeem dat is samengesteld uit smalbandige oscillatoren, en ondersteunt een opvatting waarin fluctuaties in neurale activiteit intrinsiek breedbandig zijn. Onderzoek naar de dynamische toestand van neurale populaties kent vaak een unieke betekenis toe aan de toestand van smalbandige oscillerende componenten. Ritmische fluctuaties in corticale activiteit zijn echter niet-stationair en hebben een breed spectrum. We vinden dat de timing van spontane spiking-activiteit beter wordt vastgelegd door de toestand van breedbandfluctuaties over elke latente oscillerende component. Deze resultaten suggereren dat smalbandige interpretaties van ritmische populatieactiviteit mogelijk beperkt zijn, en bredere representaties kunnen een grotere betrouwbaarheid bieden bij het beschrijven van fluctuaties van moment tot moment in corticale activiteit.

Franken, TP, Reynolds, JH Kolomvormige verwerking van grenseigendom in de visuele cortex van primaten. (2021) leven. 10. DOI: 10.7554/eLife.72573

+ samenvatting uitvouwen

Davis, ZW, Benigno, GB, Fletterman, C., Desbordes, T., Steward, C., Sejnowski, TJ, Reynolds, JH, Müller, L. Spontane reizende golven komen op natuurlijke wijze voort uit horizontale vezeltijdvertragingen en reizen door lokaal asynchrone-onregelmatige toestanden. (2021) Nature Communications. 12(1):6057. DOI: 10.1038/s41467-021-26175-1

+ samenvatting uitvouwen

Davis, W., Müller, L., Martinez-Trujillo, J., Sejnowski, T., Reynolds, JH Spontane reizende corticale golven zorgen voor waarneming bij zich gedragende primaten (2020) Natuur. DOI: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2802-y.

+ samenvatting uitvouwen

Vormstein-Schneider, D., Lin, JD, Pelkey, KA, Chittajallu, R., Guo, B., Arias-Garcia, MA, Allaway, K., Sakopoulos, S., Schneider, G., Stevenson, O. , Vergara, J., Sharma, J., Zhang, Q., Franken, TP, Smith, J., Ibrahim, LA, M Astro, KJ, Sabri, E., Huang, S., Favuzzi, E., Burbridge , T., Xu, Q., Guo, L., Vogel, I., Sanchez, V., Saldi, GA, Gorissen, BL, Yuan, X., Zaghloul, KA, Devinsky, O., Sabatini, BL, Batista-Brito, R., Reinolds, J., Feng, G., Fu, Z., McBain, CJ, Fishell, G., Dimidschstein, J. Virale manipulatie van functioneel verschillende interneuronen bij muizen, niet-menselijke primaten en mensen. (2020) Nature Neuroscience. DOI: 10.1038/s41593-020-0692-9

+ samenvatting uitvouwen

Nandy, AS, Nassi, JJ, Jadi, MP, Reynolds, JH Optogenetisch geïnduceerde laagfrequente correlaties verminderen de waarneming. (2019) leven. 8. DOI: 10.7554/eLife.35123

+ samenvatting uitvouwen

Avery, M., Nassi, J., Reinolds, J. Eigenschappen van neurale circuits afleiden uit optogenetische stimulatie. (2018) PLOS One. 13(10):e0205386. DOI: 10.1371/journal.pone.0205386

+ samenvatting uitvouwen

Optogenetica is een belangrijk hulpmiddel geworden voor het verstoren van neurale circuits met een ongeëvenaarde temporele precisie en specificiteit van het celtype. Directe activering van een specifieke subpopulatie van neuronen kan echter snel de activiteit van andere neuronen binnen het netwerk moduleren en kan leiden tot onverwachte en complexe stroomafwaartse effecten. Hier hebben we een biologisch beperkt computermodel ontwikkeld dat gebruikmaakt van deze niet-intuïtieve netwerkreacties om inzicht te krijgen in de onderliggende eigenschappen van het netwerk. We passen dit model toe op gegevens die zijn geregistreerd tijdens optogenetische stimulatie in de primaire visuele cortex van de alerte makaak. In deze experimenten ontdekten we dat optogenetische depolarisatie van prikkelende neuronen vaak neuronale reacties onderdrukte, consistent met de betrokkenheid van normalisatiecircuits. Ons model suggereert dat de onderdrukking die in deze reacties wordt gezien, kan worden gemedieerd door langzame prikkelende en remmende geleidingskanalen. Bovendien voorspelde het model dat de reactie van het netwerk op optogenetische verstoring kritisch afhangt van de relatie tussen inherente temporele eigenschappen van het netwerk en de temporele eigenschappen van de opsin. In overeenstemming met modelvoorspellingen veroorzaakte stimulatie van de C1V1TT-opsin, een opsin met een snelle tijdconstante (tau = 45 ms), snellere en sterkere onderdrukkende effecten na laseroffset, in vergelijking met stimulatie van de langzamere C1V1T-opsin (tau = 60 ms). Dit werk illustreert hoe de niet-intuïtieve netwerkreacties die het gevolg zijn van optogenetische stimulatie kunnen worden benut om inzicht te krijgen in netwerkeigenschappen die ten grondslag liggen aan fundamentele neuronale berekeningen, zoals normalisatie. Deze nieuwe hybride opto-theoretische benadering kan dus de kracht van optogenetica vergroten om complexe neurale circuits te ontleden.

Müller, L., Chavane, F., Reinolds, J., Sejnowski, TJ Corticale lopende golven: mechanismen en rekenprincipes. (2018) Nature Beoordelingen Neuroscience. DOI: 10.1038/nrn.2018.20

+ samenvatting uitvouwen

Nandy, AS, Nassi, JJ, Reynolds, JH Laminaire organisatie van aandachtsmodulatie in het visuele gebied van makaak V4. (2017) Neuron. 93(1):235-246. DOI: 10.1016/j.neuron.2016.11.029

+ samenvatting uitvouwen

Dimidschstein, J., Chen, Q., Tremblay, R., Rogers, SL, Saldi, GA, Guo, L., Xu, Q., Liu, R., Lu, C., Chu, J., Grimley, JS, Krostag, AR, Kaykas, A., Avery, MC, Rashid, MS, Baek, M., Jacob, AL, Smith, GB, Wilson, DE, Kosche, G., Kruglikov, I., Rusielewicz, T. , Kotak, VC, Mowery, TM, Anderson, SA, Callaway, EM, Dasen, JS, Fitzpatrick, D., Fossati, V., Long, MA, Noggle, S., Reynolds, JH, Sanes, DH, Rudy, B., Feng, G., Fishell, G. Een virale strategie voor het richten en manipuleren van interneuronen bij gewervelde soorten. (2016) Nature Neuroscience. 19(12):1743-1749. DOI: 10.1038/nn.4430

+ samenvatting uitvouwen

Nandy, AS, Mitchell, JF, Jadi, MP, Reynolds, JH Neuronen in Macaque Area V4 zijn afgestemd op complexe spatio-temporele patronen. (2016) Neuron. 91(4):920-930. DOI: 10.1016/j.neuron.2016.07.026

+ samenvatting uitvouwen

Disney, AA, McKinney, C., Grissom, L., Lu, X., Reynolds, JH Een multi-site array voor gecombineerde lokale elektrochemie en elektrofysiologie in de hersenen van niet-menselijke primaten. (2015) Journal of Neuroscience-methoden. 255:29-37. DOI: 10.1016/j.jneumeth.2015.07.009

+ samenvatting uitvouwen

Nassi, JJ, Avery, MC, Cetin, AH, Roe, AW, Reynolds, JH Optogenetische activering van normalisatie in Alert Macaque Visual Cortex. (2015) Neuron. 86(6):1504-17. DOI: 10.1016/j.neuron.2015.05.040

+ samenvatting uitvouwen

Izpisua Belmonte, JC, Callaway, EM, Caddick, SJ, Churchland, P., Feng, G., Homanics, GE, Lee, KF, Leopold, DA, Miller, CT, Mitchell, JF, Mitalipov, S., Moutri, AR, Movshon, JA, Okano, H., Reynolds, JH, Ringach, D., Sejnowski, TJ, Silva, AC, Strick, PL, Wu, J., Zhang, F. Hersenen, genen en primaten. (2015) Neuron. 86(3):617-31. DOI: 10.1016/j.neuron.2015.03.021

+ samenvatting uitvouwen

Mitchell, JF, Boisvert, CJ, Reuter, JD, Reynolds, JH, Leblanc, M. Correctie van brekingsfouten bij rhesus makaken (Macaca mulatta) betrokken bij visueel onderzoek. (2014) Vergelijkende geneeskunde. 64 (4) 300-8.

+ samenvatting uitvouwen

Disney, AA, Alasady, HA, Reynolds, JH Muscarine-acetylcholinereceptoren worden tot expressie gebracht door de meeste parvalbumine-immunoreactieve neuronen in gebied MT van de makaak. (2014) Hersenen en gedrag. 4(3):431-45. DOI: 10.1002/brb3.225

+ samenvatting uitvouwen

Disney, AA, Reynolds, JH Expressie van m1-type muscarine-acetylcholinereceptoren door parvalbumine-immunoreactieve neuronen in de primaire visuele cortex: een vergelijkende studie van rat, cavia, fret, makaak en mens. (2014) Journal of Comparative Neurology. 522(5):986-1003. DOI: 10.1002/cne.23456

+ samenvatting uitvouwen

Mitchel, JF, Reynolds, JH, Miller, CT Actief zicht bij zijdeaapjes: een modelsysteem voor visuele neurowetenschappen. (2014) Journal of Neuroscience. 34(4):1183-94. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.3899-13.2014

+ samenvatting uitvouwen

Devor, A., Bandettini, PA, Boas, DA, Bower, JM, Buxton, RB, Cohen, LB, Dale, AM, Einevoll, GT, Fox, PT, Franceschini, MA, Friston, KJ, Fujimoto, JG, Geyer , MA, Greenberg, JH, Halgren, E., Hämäläinen, MS, Helmchen, F., Hyman, BT, Jasanoff, A., Jernigan, TL, Judd, LL, Kim, SG, Kleinfeld, D., Kopell, NJ , Kutas, M., Kwong, KK, Larkum, ME, Lo, EH, Magistretti, PJ, Mandeville, JB, Masliah, E., Mitra, PP, Mobley, WC, Moskowitz, MA, Nimmerjahn, A., Reynolds, JH, Rosen, BR, Salzberg, BM, Schaffer, CB, Silva, GA, So, PT, Spitzer, NC, Tootell, RB, Van Essen, DC, Vanduffel, W., Vinogradov, SA, Wald, LL, Wang, LV , Weber, B., Yodh, AG De uitdaging om de punten in de BRAIN met elkaar te verbinden (2013) Neuron. 80(2):270-4. DOI: 10.1016/j.neuron.2013.09.008

+ samenvatting uitvouwen

Ruiz, O., Lustig, BR, Nassi, JJ, Cetin, A., Reynolds, JH, Albright, TD, Callaway, EM, Stoner, GR, Roe, AW Optogenetica door vensters op de hersenen bij de niet-menselijke primaat. (2013) Journal of Neurophysiology. 110(6):1455-67. DOI: 10.1152/jn.00153.2013

+ samenvatting uitvouwen

Optogenetics combineert optica en genetica om neuronale activiteit te beheersen met celtypespecificiteit en milliseconde temporele precisie. Het gebruik ervan in modelorganismen zoals knaagdieren, Drosophila en Caenorhabditis elegans is nu goed ingeburgerd. De toepassing van deze technologie bij niet-menselijke primaten (NHP's) heeft zich echter traag ontwikkeld. Een belangrijke uitdaging was de levering van virussen en licht aan de hersenen door de dikke dura mater van NHP's, die alleen kunnen worden gepenetreerd met apparaten met een grote diameter die de hersenen beschadigen. De ondoorzichtigheid van de NHP-dura voorkomt visualisatie van de onderliggende cortex, waardoor de ruimtelijke precisie van virusinjecties, elektrofysiologische opnames en fotostimulatie wordt beperkt. Hier beschrijven we een nieuwe optogenetica-benadering waarbij de inheemse dura wordt vervangen door een optisch transparante kunstmatige dura. Deze kunstmatige dura kan worden gepenetreerd met micropipetten van fijn glas, waardoor nauwkeurig gerichte injecties van het virus in hersenweefsel mogelijk zijn met minimale schade aan de cortex. De expressie van optogenetische middelen kan in de loop van de tijd visueel worden gevolgd. Het belangrijkste is dat dit optische venster gerichte, niet-invasieve fotostimulatie en gelijktijdige metingen van neuronale activiteit mogelijk maakt via intrinsieke signaalbeeldvorming en elektrofysiologische opnames. We presenteren resultaten van zowel verdoofde verlamde (optische beeldvorming) als wakker gedragende NHP's (elektrofysiologie). De verbeteringen ten opzichte van de huidige methoden die mogelijk worden gemaakt door de kunstmatige dura, zouden het wijdverbreide gebruik van optogenetische hulpmiddelen in NHP-onderzoek mogelijk moeten maken, een belangrijke stap in de richting van de ontwikkeling van therapieën voor neuropsychiatrische en neurologische ziekten bij mensen.

Anderson, EB, Mitchell, JF, Reynolds, JH Aandachtsafhankelijke reducties in burstiness en actiepotentiaalhoogte in makakengebied V4. (2013) Nature Neuroscience. 16(8):1125-31. DOI: 10.1038/nn.3463

+ samenvatting uitvouwen

Sharpee, TO, Kouh, M., Reynolds, JH Afweging tussen krommingsafstemming en positie-invariantie in visueel gebied V4. (2013) Proceedings van de National Academy of Sciences in de Verenigde Staten van Amerika. 110(28):11618-23. DOI: 10.1073/pnas.1217479110

+ samenvatting uitvouwen

Nandy, AS, Sharpee, TO, Reynolds, JH, Mitchel, JF De fijne structuur van vormafstemming in gebied V4. (2013) Neuron. 78(6):1102-15. DOI: 10.1016/j.neuron.2013.04.016

+ samenvatting uitvouwen

Sundberg, KA, Mitchell, JF, Gawne, TJ, Reynolds, JH Aandacht beïnvloedt enkele unit en lokale veldpotentiële reactielatenties in visueel corticaal gebied V4. (2012) Journal of Neuroscience. 32(45):16040-50. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0489-12.2012

+ samenvatting uitvouwen

Fallah, M., Reynolds, JH Contrastafhankelijkheid van vloeiende achtervolgingsoogbewegingen na een saccade naar bovenliggende doelen. (2012) PLOS One. 7(5):e37888. DOI: 10.1371/journal.pone.0037888

+ samenvatting uitvouwen

Dorsale stroomgebieden geven bewegingsinformatie die door het oculomotorische systeem wordt gebruikt om achtervolgingsoogbewegingen te genereren. Neuronen in deze gebieden verzadigen bij lage niveaus van luminantiecontrast. We veronderstelden daarom dat tijdens de vroege fase van achtervolging de oogsnelheid een oculomotorische versterkingsfunctie zou vertonen die verzadigt bij een laag luminantiecontrast. Om dit te testen, namen we oogbewegingen op bij twee makaken die waren getraind om te saccaderen naar een opening waarin een patroon van stippen naar links of rechts bewoog. Kort na het einde van de saccade volgden de ogen de bewegingsrichting met een oculomotorische versterking die toenam met het contrast alvorens te verzadigen. De toevoeging van een tweede patroon van stippen, die in de tegenovergestelde richting bewegen en bovenop de eerste worden geplaatst, resulteerde in een verschuiving naar rechts van de contrastafhankelijke oculomotorische versterkingsfunctie. De omvang van deze verschuiving nam toe met het contrast van het tweede stippenpatroon. Beweging werd tenietgedaan toen de twee patronen in contrast gelijk waren. Vervolgens hebben we het contrast in de loop van de tijd gevarieerd. Contrastverschillen die verdwenen voordat de saccade begon, veroorzaakten vooringenomen post-saccadische oogbewegingen met korte latentie. Veranderingen in contrast tijdens of na beëindiging van de saccade hadden gedurende ongeveer 150 ms geen invloed op de oogbewegingen. Eerdere studies hebben aangetoond dat oogbewegingen kunnen worden verklaard door een vectorgemiddelde berekening wanneer beide doelen in contrast gelijk zijn. We suggereren dat deze middelingsberekening een speciaal geval van verdelende normalisatie kan weerspiegelen, wat verzadigende contrastresponsfuncties oplevert die naar rechts verschuiven bij tegengestelde beweging, waarbij bewegingen worden gemiddeld wanneer doelen in contrast worden gelijkgesteld.

Anderson, EB, Mitchell, JF, Reynolds, JH Aandachtsmodulatie van de vuursnelheid varieert met burstiness over vermeende piramidale neuronen in gezichtsgebied V4 van makaak. (2011) Journal of Neuroscience. 31(30):10983-92. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0027-11.2011

+ samenvatting uitvouwen

Ciaramitaro, VM, Mitchell, JF, Stoner, GR, Reynolds, JH, Boynton, GM Objectgebaseerde aandacht voor een van de twee boven elkaar geplaatste oppervlakken verandert de reacties in de vroege visuele cortex van de mens. (2011) Journal of Neurophysiology. 105(3):1258-65. DOI: 10.1152/jn.00680.2010

+ samenvatting uitvouwen

Geconfronteerd met een overweldigende hoeveelheid sensorische informatie, zijn we in staat prioriteit te geven aan de verwerking van geselecteerde ruimtelijke locaties en visuele kenmerken. De neuronale mechanismen die ten grondslag liggen aan dergelijke ruimtelijke en op kenmerken gebaseerde selectie zijn tot in detail bestudeerd. Meer recent werk laat zien dat aandacht ook kan worden besteed aan objecten, zelfs aan objecten die ruimtelijk op elkaar zijn geplaatst en die zijn samengesteld uit dynamisch veranderende kenmerken die moeten worden geïntegreerd om een samenhangende objectrepresentatie te creëren. Er is veel minder bekend over de mechanismen die ten grondslag liggen aan dergelijke objectgebaseerde selectie. Ons doel was om gedrags- en neuronale reacties te onderzoeken wanneer de aandacht werd gericht op een van de twee objecten, met name een van de twee boven elkaar geplaatste transparante oppervlakken, in een taak die was ontworpen om selectie op basis van ruimte en op kenmerken uit te sluiten. We gebruikten functionele magnetische resonantiebeeldvorming (fMRI) om veranderingen in bloedzuurstofniveau-afhankelijke (BOLD) signalen te meten wanneer de aandacht op het ene of het andere oppervlak werd gericht. We ontdekten dat de visuele gebieden V1, V2, V3, V3A en MT+ verbeterde BOLD-reacties vertoonden op vertalingen van een bemand ten opzichte van een onbewaakt oppervlak. Deze resultaten laten zien dat visuele gebieden al vanaf V1 kunnen worden gemoduleerd door naar objecten te kijken, zelfs objecten die worden gedefinieerd door dynamisch veranderende elementen. Dit levert definitief bewijs bij mensen dat vroege visuele gebieden betrokken zijn bij een proces van schijnbaar hoge orde. Bovendien suggereren onze resultaten dat deze vroege visuele gebieden kunnen deelnemen aan objectspecifieke eigenschap "binding", een proces dat schijnbaar moet plaatsvinden voordat een object of een oppervlak de eenheid van aandachtsselectie wordt.

Mitchell, JF, Sundberg, KA, Reynolds, JH Ruimtelijke aandacht decorreleert fluctuaties in intrinsieke activiteit in makakengebied V4. (2009) Neuron. 63(6):879-88. DOI: 10.1016/j.neuron.2009.09.013

+ samenvatting uitvouwen

Berdyyeva, TK, Reynolds, JH Het aanbreken van de optogenetica van primaten. (2009) Neuron. 62(2):159-60. DOI: 10.1016/j.neuron.2009.04.011

+ samenvatting uitvouwen

Sundberg, KA, Mitchell, JF, Reynolds, JH Ruimtelijke aandacht moduleert interacties tussen midden en omgeving in het visuele gebied van makaken v4. (2009) Neuron. 61(6):952-63. DOI: 10.1016/j.neuron.2009.02.023

+ samenvatting uitvouwen

Reynolds, JH, Heeger, DJ Het normalisatiemodel van aandacht. (2009) Neuron. 61(2):168-85. DOI: 10.1016/j.neuron.2009.01.002

+ samenvatting uitvouwen

Reinolds, J. Driehonderd miljoen jaar aandachtsselectie. (2008) Neuron. 60(4):528-30. DOI: 10.1016/j.neuron.2008.11.006

+ samenvatting uitvouwen

Reynolds, JH De microcircuits van aandacht in kaart brengen. (2008) Nature Neuroscience. 11(8):861-2. DOI: 10.1038/nn0808-861

Khoe, W., Mitchell, JF, Reynolds, JH, Hillyard, SA ERP-bewijs dat op het oppervlak gebaseerde aandacht de interoculaire concurrentie vertekent tijdens rivaliteit. (2008) Dagboek van Visie. 8(3):18.1-11. DOI: 10.1167/8.3.18

+ samenvatting uitvouwen

Mitchell, JF, Sundberg, KA, Reynolds, JH Differentiële aandachtsafhankelijke responsmodulatie over celklassen in makaken visueel gebied V4. (2007) Neuron. 55(1):131-41. DOI: 10.1016/j.neuron.2007.06.018

+ samenvatting uitvouwen

Fallah, M., Stoner, GR, Reynolds, JH Stimulusspecifieke competitieve selectie in extrastriate visuele gebied van makaak V4. (2007) Proceedings van de National Academy of Sciences in de Verenigde Staten van Amerika. 104(10):4165-9. DOI: 10.1073/pnas.0611722104

+ samenvatting uitvouwen

Bodelon, C., Fallah, M., Reynolds, JH Tijdelijke resolutie voor de perceptie van kenmerken en voegwoorden. (2007) Journal of Neuroscience. 27(4):725-30. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.3860-06.2007

+ samenvatting uitvouwen

Sundberg, KA, Fallah, M., Reynolds, JH Een bewegingsafhankelijke vervorming van retinotopie in gebied V4. (2006) Neuron. 49(3):447-57. DOI: 10.1016/j.neuron.2005.12.023

+ samenvatting uitvouwen

Khoe, W., Mitchell, JF, Reynolds, JH, Hillyard, SA Exogene aandachtsselectie van transparante boven elkaar liggende oppervlakken moduleert vroege gebeurtenisgerelateerde mogelijkheden. (2005) Visie onderzoek. 45(24):3004-14. DOI: 10.1016/j.visres.2005.04.021

+ samenvatting uitvouwen

Gebruikmakend van een transparant bewegingsparadigma, [Valdes-Sosa, M., Bobes, MA, Rodriguez, V., & Pinilla, T. (1998). Aandacht verleggen zonder de schijnwerpers te verschuiven objectgebaseerde aandachtsmodulatie van hersenpotentialen, Journal of Cognitive Neuroscience, 10, 137-151; Valdes-Sosa, M., Cobo, A., & Pinilla, T. (2000). Aandacht voor objectbestanden gedefinieerd door transparante beweging, Journal of Experimental Psychological: Human Perception and Performance, 26, 488-505] ontdekte dat wanneer de aandacht endogeen op één oppervlak wordt gericht, waarnemers betrouwbaarder de richting van een korte vertaling van de cued kunnen rapporteren dan het onbewerkte oppervlak. Een soortgelijk ontwerp gebruiken [Reynolds, JH, Alborzian, S., & Stoner, GR (2003). Exogeen gecuede aandacht triggert competitieve selectie van oppervlakken, Vision Research, 43, 59-66] ontdekte dat zelfs in de afwezigheid van een endogene cue, de eerste vertaling fungeerde als een krachtige exogene cue die het vermogen van de waarnemer om een volgende vertaling van de ander oppervlak. We hebben de neurale basis van dit exogene cueing-effect onderzocht door visual event-related potentials (ERP's) vast te leggen die worden opgewekt door vertalingen van de cued en uncued oppervlakken. Proefpersonen kregen de taak om te beoordelen of de eerste en tweede vertaling al dan niet identiek waren in richting, en hun prestaties werden aangetast wanneer de tweede vertaling plaatsvond op het niet-gecuede oppervlak in vergelijking met het gecuede oppervlak. De achterste C1 (75-110 ms) en N1 (160-210 ms) componenten van de ERP opgewekt door de tweede translatie van het gecuede oppervlak waren groter dan die opgewekt door translatie van het niet-gecuuleerde oppervlak. Deze gedrags- en ERP-cueing-effecten waren zelfs aanwezig wanneer de twee oppervlakken identiek van kleur waren en konden dus niet worden toegeschreven aan aandachtsgerelateerde modulaties van de versterking van kleurkanalen. Deze bevindingen leveren bewijs dat exogene cueing resulteert in preferentiële selectie van het cued-oppervlak in zowel vroege als tussenliggende stadia van visueel-corticale verwerking.

Stoner, GR, Mitchell, JF, Fallah, M., Reynolds, JH Op elkaar inwerkende competitieve selectie in aandacht en binoculaire rivaliteit. (2005) Vooruitgang in hersenonderzoek. 149:227-34. DOI: 10.1016/S0079-6123(05)49016-0

+ samenvatting uitvouwen

Reynolds, JH, Fallah, F. (2004) Functionele neuroimaging van visuele cognitie Aandacht en prestaties XX.: 363-380

Reynolds, JH, Chelazzi, L. Aandachtsmodulatie van visuele verwerking. (2004) Jaaroverzicht van neurowetenschap. 27:611-47. DOI: 10.1146/annurev.neuro.26.041002.131039

+ samenvatting uitvouwen

Mitchell, JF, Stoner, GR, Reynolds, JH Op objecten gebaseerde aandacht bepaalt de dominantie in binoculaire rivaliteit. (2004) Natuur. 429(6990):410-3. DOI: 10.1038/natuur02584

+ samenvatting uitvouwen

Mitchell, JF, Stoner, GR, Fallah, M., Reynolds, JH Aandachtsselectie van gesuperponeerde oppervlakken kan niet worden verklaard door modulatie van de versterking van kleurkanalen. (2003) Visie onderzoek. 43 (12) 1323-8.

+ samenvatting uitvouwen

Reynolds, JH, Gottlieb, JP, Kastner (2003) Fundamentele neurowetenschappen, 2e editie.: 1249-1272

Reynolds, JH, Desimone, R. Op elkaar inwerkende rollen van aandacht en visuele opvallendheid in V4. (2003) Neuron. 37 (5) 853-63.

+ samenvatting uitvouwen

Reynolds, JH, Alborzian, S., Stoner, GR Exogeen gerichte aandacht triggert competitieve selectie van oppervlakken. (2003) Visie onderzoek. 43 (1) 59-66.

+ samenvatting uitvouwen

Fallah, M., Reynolds, JH Aandacht! V1-neuronen in de rij voor inspectie. (2001) Neuron. 31 (5) 674-5.

+ samenvatting uitvouwen

Patat, P., Reynolds, JH, Rorie, AE, Desimone, R. Modulatie van oscillerende neuronale synchronisatie door selectieve visuele aandacht. (2001) Science. 291(5508):1560-3. DOI: 10.1126/wetenschap.291.5508.1560

+ samenvatting uitvouwen

Reynolds, JH, Pasternak, T., Desimone, R. Aandacht verhoogt de gevoeligheid van V4-neuronen. (2000) Neuron. 26 (3) 703-14.

+ samenvatting uitvouwen

Reynolds, JH, Desimone, R. De rol van neurale aandachtsmechanismen bij het oplossen van het bindingsprobleem. (1999) Neuron. 24(1):19-29, 111-25.

Reynolds, JH, Chelazzi, L., Desimone, R. Concurrerende mechanismen dienen de aandacht in makakengebieden V2 en V4. (1999) Journal of Neuroscience. 19 (5) 1736-53.

+ samenvatting uitvouwen

Timmerman, GA, Grossberg, S., Reynolds, JH Een fuzzy ARTMAP niet-parametrische waarschijnlijkheidsschatter voor niet-stationaire patroonherkenningsproblemen. (1995) IEEE Transneuraal netwerk. 6(6):1330-6. DOI: 10.1109/72.471374

+ samenvatting uitvouwen

Timmerman, GA, Grossberg, S., Markuzon, N., Reynolds, JH, Rosen, DB Fuzzy ARTMAP: een neurale netwerkarchitectuur voor incrementeel gesuperviseerd leren van analoge multidimensionale kaarten. (1992) IEEE Transneuraal netwerk. 3(5):698-713. DOI: 10.1109/72.159059

+ samenvatting uitvouwen

John Reynolds, PhD

Salk Instituut voor Biologische Studies - Publicaties

alle publicaties

Steun Salk Research

Educatie

AFFILIATIE

Prijzen en onderscheidingen

Profiel

Contact