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Abolition of a conditioned, surface-negative, cortical potential during cryogenic blockade of the non-specific thalamo-cortical system

1971; Elsevier BV; Volume: 31; Issue: 3 Linguagem: Francês

10.1016/0013-4694(71)90089-7

1872-6380

James E. Skinner,

Atomic and Subatomic Physics Research

Cryoprobes were implanted bilaterally in the region of the inferior thalamic peduncle (ITP) of three chronic cat preparations in order to block the non-specific thalamo-cortical system. Three other chronic animal preparations had cryoprobes placed more laterally in this forebrain region in the medial part of the anterior limb of the internal capsule. All six animals had stimulating electrodes placed in nucleus ventralis lateralis (VL) to produce augmenting responses and in nucleus centralis medialis (NCM) to produce recruiting responses. Transcortical recording electrodes were implanted ipsilaterally in the anterior sigmoid, coronal, anterior lateral and anterior suprasylvian cortices. 1. Stimulation of NCM produced either no sustained steady-potential shift or a small positive one, whereas repetitive stimulation of VL produced a train of augmenting responses superimposed upon a large, negative, steady-potential shift which was followed after the cessation of stimulation by a post-stimulus wave of 300–400 msec duration. 2. Reversible cryogenic blockade in the region of the ITP sufficient to abolish recruiting responses abolished or markedly reduced the VL-elicited steady potential and post-stimulus wave recorded in the anterior sigmoid and coronal cortices but did not affect the simultaneously recorded positive-negative augmenting-response components. Cryogenic blockade in the medial part of the anterior limb of the internal capsule did not affect the VL-elicited steady potential or post-stimulus wave, although it did reduced the amplitude of the augmenting response in the anterior sigmoid cortex. 3. The three animals with cryoprobes in the ITP were exposed to a sensory-sensory conditioning paradigm in which a tone was reinforced with a mild electric shock to the skin of the neck. During early conditioning, surface-negative steady-potentials were recorded in the anterior sigmoid, coronal, and anterior lateral, i.e., marginal, cortices. After 500 additional trials, the surface-negative response had a longer latency of onset, occurring just before the start of the shock, and after overtraining, the conditioned negative response was recorded only in the frontal cortical region (anterior sigmoid). 4. Cryogenic blockade in the region of the ITP abolished or markedly reduced the amplitude of the conditioned negative response recorded in the frontal cortical area during both early conditioning and overtraining. 5. During ITP blockade, the simultaneous effect on the steady-potential shift, post-stimulus wave, and conditioned cortical response suggests a common underlying mechanism. 6. It was shown that the VL-elicited steady-potential shift and post-stimulus wave recorded in the frontal and sensory-motor cortex, as well as the conditioned negative response recorded in the frontal cortical region, are affected by the non-specific thalamo-cortical system, a system that from previous studies has been shown to mediate recruiting responses, regulate specific sensory evoked potentials and underlie the performance of certain complex behavioral tasks. The previous work as well as the present is suggestive of a neural mechanism related to the focusing of attention, expectancy and selective perception. Des sondes à réfrigération sont implantées des deux côtés dans la région du pédoncule thalamique inférieur (PTI) chez trois chats en préparation chronique, afin de bloquer le systéme thalamo-cortical non spécifique. Chez trois autres chats en préparation chronique, des sondes à réfrigération sont placées latéralement dans la région du tronc cérébral antérieur, à la partie médiane de la jambe antérieure de la capsule interne. Sur ces six animaux, des électrodes de stimulation ont été placées dans le noyau ventral latéral (VL) pour produire des réponses incrémentales et dans le noyau central médian (CM) pour produire des réponses par recrutement. Des électrodes d'enregistrement transcorticales sont implantées du même côté dans les cortex sigmoide antérieur, coronal, supra-sylviens antérieur latéral et antérieur. 1. La stimulation du CM ou bien ne provoque aucune variation persistante du potentiel constant, ou bien provoque une variation positive faible, alors que la stimulation répétitive du VL provoque un train de réponses incrémentales surimposé à une grande variation négative du potentiel constant qui est suivie, après la cessation de la stimulation, par une onde post-stimulus d'une durée de 300–400 msec. 2. Le blocage réversible par réfrigération de la région du PTI, suffisant pour abolir les réponses par recrutement, abolit ou réduit de façon marquée le potentiel constant produit par le VL et l'onde post-stimulus enregistrée dans le cortex sigmoide antérieur et coronal, mais n'affecte pas les composantes positives-négatives de la réponse incrémentale enregistrée simultanément. Le blocage par réfrigération de la partie médiane de la jambe antérieure de la capsule interne n'affecte pas le potentiel constant provoqué à partir du VL, ni l'onde post-stimulus, bien qu'il réduise l'amplitude de la réponse incrémentale dans le cortex sigmoide antérieur. 3. Les trois animaux avec sondes à réfrigération dans la région du PTI sont soumis à un paradigme de conditionnement sensoriel-sensoriel dans lequel un son est renforcé par un choc électrique d'intensité moyenne au niveau de la peau du cou. Au cours du conditionnement précoce, les potentiels constants surface-négative sont enregistrés dans les cortex sigmoides antérieur, coronal et latéral antérieurs, c'est-à-dire les cortex marginaux. Après 500 expériences additionnelles, la réponse surface-négative a une latence d'apparition plus longue, survenant juste avant le début du choc, et après sur-entraînement, la réponse conditionnée négative n'est enregistrée que dans la région corticale frontale (sigmoid antérieur). 4. Le blocage par le froid de la région du PTI abolit ou réduit de façon marquée l'amplitude de la réponse conditionnée négative enregistrée dans l'aire corticale frontale au cours du conditionnement précoce et du sur-entraînement. 5. Au cours du blocage du PTI, l'effet simultané sur la variation de potentiels constants, de l'onde post-stimulus et de la réponse corticale conditionnée, suggère un mécanisme sous-jacent commun. 6. L'auteur montre que la variation de potentiel constant mise en évidence à partir du VL et l'onde post-stimulus enregistrée dans les cortex frontal et sensori-moteur, de même que la réponse conditionnée négative enregistrée dans la région corticale frontale sont affectées par le système thalamo-cortical non spécifique, système dont des études antérieures ont montré qu'il médiatise les réponses par recrutement, qu'il contrôle les potentiels évoqués sensoriels spécifiques, et qu'il est à la base des performances de certaines tâches comportementales complexes. Le travail antérieur, de même que le travail actuel, suggèrent l'existence d'un mécanisme neuronique lié à centration de l'attention, à l'attente et à la perception sélective.