Neuronale reaktionen im tectum opticum der katze auf bewegte und stationäre lichtreize

Summary

Recordings were made from 80 single units in cat's Tectum opticum during visual stimulation with moving and stationary optic stimuli. The majority of units (89%) showed movement specific reactions, the rest behaved functionally similar to retinal or geniculate neurons. 70% of the movement specific units showed directional selective reactions. The receptive fields, as determined with stationary and moving stimuli were mostly circular with an average diameter of 8.1° (range 3–22°). Stimuli passing through the periphery of the field led to less pronounced reactions than those going through the center. In 10 out of 30 units, the relation between discharge rate and angular velocity in a restricted range from 1°–7.5°/sec could be approximated by a power function with an exponent of 0.67. Above 10°/sec irregular and unsystematic alterations of reactivity were observed. 68% of the tectal units recorded did not respond to diffuse light stimuli. The reactions to localized intermittent stationary light stimuli were mostly off (42%) or on-off-responses (19%) and were characterized by fast adaptation, change of reaction type during successive intermittent stimulation and by the absence of an antagonistic field-structure. Stimulation of adjacent points in a temporal sequence corresponding to movement opposite to the most sensitive direction of a directional specific neuron led to a reaction which was below the sum of the reaction of the two stimuli given alone. At a temporal sequence of the two stimuli such as to simulate the most sensitive direction, the resulting reaction corresponded to the sum of the reactions of both stimuli given alone. This suggests a mechanism of unilateral inhibition to be responsible for directional selectivity.

Zusammenfassung

Es wurden 80 Einheiten des Tectum opticum der Katze abgeleitet und ihre Reaktionen auf stationäre und bewegte optische Reize geprüft.

Neben den Neuronen, die in ihrer Reaktionsweise retinalen Einheiten vergleichbar waren, fanden sich überwiegend (89%) Neurone, die auf bewegte optische Reize reagierten. Unter den letzteren zeigte die Mehrheit (70%) richtungsspezifisches Verhalten. Bei einigen Neuronen war in einem beschränkten Bereich von 1–7.5∘/sec die Reaktion gesetzmäßig abhängig von der Winkelgeschwindigkeit des Bewegungsreizes (Potenzfunktion mit dem Exponenten 0.67). Die rezeptiven Felder waren meist rund mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 8.1∘ (3–22∘). 68% der Einheiten reagierten nicht auf diffusen Lichtreiz. Die Reaktionen auf nicht bewegte Punktlichtreize waren rasch adaptierend und inkonstant in ihrer Art und Stärke. In kurzen Abständen mehrfach wiederholte Bewegungsreize bewirkten bei einem Teil der Bewegungsneurone rasche Adaptation.

Zwei kurz aufeinander folgende Punktlichtreize ergaben eine Reaktion, die niedriger als die Summe der Erregungen der jeweils einzeln gegebenen Lichtreize war, wenn die zeitliche Folge der beiden Reize der Vorzugsrichtung des Neurons entgegengesetzt war. Bei Reizfolgen entsprechend der Vorzugsrichtung entsprach die Gesamtreaktion der Summe der Einzelreizantworten. Dies läßt vermuten, daß die Richtungsspezifität durch unilaterale Hemmung bedingt ist.