Populatie Receptieve Field (pRF) mapping tijdens reiken en oogbewegingen

Voor het plannen en uitvoeren van gerichte bewegingen, zoals het reiken naar
een kopje of het kijken naar een verkeerslicht, moeten onze hersenen de exacte
locatie van het doel berekenen en het transformeren in het juiste bewegingspad.
De doelpositie is aanvankelijk gecodeerd ten opzichte van de ogen en vervolgens
getransformeerd naar het coördinatenstelsel van de effector (ogen of hand)
(Andersen en Buneo, 2002).
Talrijke topografische kaarten die de ruimtelijke locatie van het doelwit
vertegenwoordigen zijn gerapporteerd in menselijke pariëtale cortex voor het
oog (Sereno et al., 2001; Konen en Kastner, 2008) en handbewegingen (Hagler et
al., (2007); Levy et al, 2007). De neuronen in deze kaarten voeren de
transformaties uit die nodig zijn om de richting van de beweging van de
specifieke effector te plannen. De precieze rol van elke kaart en de precieze
berekeningen die plaatsvinden, zijn echter nog niet goed bekend.

Dit project is gericht op het identificeren en karakteriseren van deze kaarten
en hun eigenschappen en rollen in het menselijk brein.
Hiertoe zullen we pRF-mapping (Dumoulin en Wandell 2008) gebruiken, wat een
biologisch plausibel middel biedt om de ruimtelijke en niet-ruimtelijke
eigenschappen van de neuronale populaties in elke voxel te karakteriseren.
Onlangs is de pRF-modellering toegepast om de selectiviteit van visuele
neuronen in oriëntatiecontrasten in kaart te brengen door het laboratorium van
prof. Cornelissen (Yildirim, Carvalho en Cornelissen 2018).
Met de pRF-modelleringsaanpak kunnen we de visuele veldkaart meten, de grootte
van de RF- en RF-afstemkarakteristieken voor zowel oog- als handbewegingen.
Inderdaad, een eerdere studie van de aanvrager vond verschillende
selectiviteitsterktes voor de richting van de reikbewegingen over
hersengebieden, door de breedte van hun afstemmingsfuncties te vergelijken
(Fabbri et al., 2010). De pRF-benadering zal het mogelijk maken om dergelijke
eigenschappen in veel grotere details te beoordelen. Daarnaast zullen we de
connectieve veldmodellering gebruiken (Haak et al. 2013) om de verbindingen
tussen geïdentificeerde kaarten te meten. Over het algemeen zal dit project ons
inzicht in de functionele bijdrage van verschillende corticale (en
subcorticale) gebieden aan de planning en generatie van hand- en oogbewegingen
aanzienlijk verbeteren.

De studie bestaat uit twee fMRI-experimenten die worden verzameld in een 3Tesla
MRI-scanner. Beide experimenten zullen bestaan uit een localizer-blok, om de
retinotopische kaarten in de hersenen te meten, en in snelle
gebeurtenisgerelateerde blokken, waarbij deelnemers worden gevraagd om de taak
uit te voeren (saccadietaak in experiment 1 en taak bereiken in experiment 2).
Tijdens beide taken worden oogbewegingen vastgelegd met behulp van een
MR-compatibele eye-tracker.
Tijdens de scansessie wordt de deelnemers gevraagd zo stil mogelijk te liggen
om hoofdbewegingen te voorkomen.

In de MRI-scanner worden deelnemers blootgesteld aan een veldsterkte van 3
Testa en scannergeluid. Er zijn geen aanwijzingen dat het blootstellen van de
mens aan een magnetisch veld van deze sterkte negatieve gevolgen heeft voor de
gezondheid van de deelnemer. De scannerruis zal worden geminimaliseerd door
deelnemers te voorzien van hoorplugs. Deelnemers zullen niet direct profiteren
van hun deelname aan het onderzoek, maar hun deelname zal bijdragen tot een
beter begrip van het bestaan van ruimtelijke kaarten in het menselijk brein.