Responses of Cortical Extrastriate Area 21a Neurons Specialized in Motion Detection

According to a generally accepted concept, the stationary structure of the receptive field of a visually sensitive central neuron predetermines transformation and central processing of the incoming information, including that related to moving visual stimuli. We found, however, that a small group of visually sensitive neurons of the cat extrastriate cortical area 21a does not fit this statement and exhibits no responses to stationary visual stimuli while responding vigorously to moving images. The results of our experiments showed that response patterns of these neurons to moving stimuli display high degrees of diversification and processing of incoming visual information. We suppose that these neurons may be strictly specialized in the detection and central processing of visual information necessary for perception of moving images.Згідно із загальноприйнятою концепцією, стаціонарна структура рецептивного поля візуочутливого нейрона визначає специфіку трансформації та центральної обробки зорової інформації, що надходить, включно з інформацією про рухливі візуальні стимули. Ми, проте, виявили, що властивості невеликої групи візуочутливих нейронів у кортикальній екстрастріатній зоні 21a не узгоджуються з цим положенням; вони не генерують відповідей на пред’явлення стаціонарних зорових стимулів, але в той же час інтенсивно відповідають на пред’явлення рухомих зображень. Як показали результати наших експериментів, патерни відповідей даних нейронів на дію рухомих стимулів демонструють високі рівні диверсифікації та обробки візуальної інформації, що надходить. Ми вважаємо, що ці нейрони можуть бути високоспеціалізованими щодо детекції та центрального процесінгу зорової інформації, необхідної для перцепції рухомих зображень

Movement detection properties and structure of stationary receptive fields of single neurons in the cat extrastriate area 21a

Response patterns of single neurons in the extrastriate area 21a of the cat cortex to moving visual stimuli were studied, along with juxtaposition to the structure of their stationary receptive field. First, the precise mapping of stationary RFs was performed by flashing bright spots; then, moving visual stimuli of different shapes and sizes with two opposite contrasts were presented. We found that the majority of investigated neurons with a homogenous stationary RF organization demonstrate significant differences in their activity profiles depending on the size, shape, and contrast of the applied moving visual stimulus. The data obtained support a model in which the RF stationary structure undergoes specific dynamic changes due to simultaneous activation of the RF surround by the moving visual image; this provides more accurate incorporation of moving image information in movement detection.Досліджували патерни відповідей поодиноких нейронів екстрастріатного поля 21a кори великих півкуль кота на пред’явлення рухливих візуальних стимулів, одночасно беручи до уваги структуру стаціонарних рецептивних полів (РП) цих нейронів. Спочатку виконували прецизійне картування стаціонарних РП за допомогою пред’явлення яскравих плям, що спалахували; після цього пред’являли рухливі візуальні стимули різних форм та розмірів з двома протилежними контрастами. Значна більшість досліджених нейронів із гомогенною організацією стаціонарних РП демонстрували істотно відмінні профілі активності, залежні від величини, форми та контрасту рухливих зорових стимулів, що пред’являлися. Отримані дані узгоджуються з моделлю, в рамках якої стаціонарна структура РП піддається специфічним динамічним модифікаціям завдяки одночасній активації оточення РП під дією рухливого візуального образу. Це забезпечує точніше залучення інформації щодо руху зображення до процесу детекції такого руху