Studio neuroetologico della corteccia premotoria ventrale del macaco

Neurophysiological studies in nonhuman primates are essential to understand human brain functions and dysfunctions. However, highly controlled laboratory settings hinder the possibility to generalize the findings to unconstrained, close-to-natural situations and strongly limit the range of investigable behaviors. Here, we addressed these issues by leveraging ethological and neurophysiological techniques to simultaneously record behavioral and neural data in monkeys from a transparent plastic enclosure (NeuroEthoRoom, NER) with a two-step approach: first, in a head-restrained laboratory setting, and then during free behavior. We recorded ventral premotor (PMv) neurons during both conditions. Generalization analyses revealed that the neuronal functional properties measured in the head-restrained condition only partially explain the firing statistics of the same neurons during free behavior. By contrast, during the second part of the session it was possible to readout a larger variety of spontaneous behavior from PMv activity. Our findings demonstrate that a two-step approach can open up new avenues to the study of social and emotional domains in freely behaving primates.

Gli studi neurofisiologici nei primati non-umani sono essenziali per capire le funzioni e le disfunzioni del cervello umano. Ciononostante le condizioni sperimentali altamente controllate possono ostacolare la possibilità di generalizzare le scoperte a situazioni più vicine all’ambiente naturale, limitando inoltre il range di possibili comportamenti da studiare. In questa tesi verranno approfondite queste problematiche andando ad utilizzare tecniche etologiche e neurofisiologiche per registrare contemporaneamente dati comportamentali e neurali in macachi all’interno di una gabbia trasparente (NeuroEthoRoom, NER) con un approccio a due fasi: prima in una condizione laboratoriale canonica, e poi durante il comportamento libero. Abbiamo registrato neuroni dalla corteccia premotoria ventrale (PMv) in entrambe le condizioni. Con le analisi di generalizzazione è stato trovato che le proprietà funzionali neuronali misurate durante la condizione laboratoriale canonica spiegano solo parzialmente l’attivazione degli stessi neuroni durante il comportamento libero. Durante la seconda parte della sessione, quindi durante il comportamento libero, è stato possibile trovare una più grande varietà di comportamenti spontanei dall’attività della PMv. I risultati dimostrano come questo approccio in due fasi possa aprire la strada allo studio del comportamento sociale ed emotivo in primati in condizioni di libertà.