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Electrophysiological studies of learning in split brain cats

1967; Elsevier BV; Volume: 23; Issue: 6 Linguagem: Francês

10.1016/0013-4694(67)90018-1

1872-6380

J Majkowski,

Memory and Neural Mechanisms

In four cats the optic chiasma, corpus callosum and hippocampal commissure were divided stereotaxically. The electrical activity of the brain, heart and flexor muscles of the responding right forelimb was studied during instrumental avoidance conditioning and differentiation of the left half of the “split brain”. Transfer of the conditioned response to the right half was then aseessed and the full development of the conditioned response and differentiation on that side were studied. The conditioned stimulus (CS) was a 5 sec train of light flashes at 5.5/sec. The unconditioned stimulus was a 2 sec train of shocks at the same frequency to the right forepaw. The differential stimulus was a 5 sec train of light flashes at 10/sec. In three cats there was no transfer of the somatic or autonomic components of the conditioned response. Acquisition of the conditioned response and its differentiation had the same characteristics and time course when the second half of the brain was trained. At the beginning of conditioning of the left hemisphere the CS evoked visual potentials in visual cortex, lateral geniculate body and colliculus superior of that hemisphere only and in reticular formation (thalamic and mesencephalic) on the left side. There were no responses in motor, somato-sensory and auditory cortex of the left hemisphere, or in the right hemisphere. However, when the CS gained significance it evoked conditioned rhythmic activity in the motor cortex on both sides, mainly the left. During subsequent conditioning of the right hemisphere the CS evoked visual responses in the right visual system, in both motor cortices and to some extent on both sides in the mesencephalic and thalamic reticular formation, mainly on the right. During differentiation the 10/sec light flashes evoked, in the hemisphere being trained, the conditioned somatic and electrical response characterized by 5.5 c/sec potentials. This undifferentiated response lasted longer than in intact cats, indicating the role of corpus callosum in the formation of the finer neuronal processes such as inhibition. During the formation of the conditioned response, rhythmic activity at the frequency of the CS appeared spontaneously in the hemisphere being trained. The significance of this activity in relation to known features of the conditioning process is assessed. In one cat with a midline thalamic lesion the conditioned response could not be established and the spontaneous activity described above (6) was not seen. Chez quatre chats, le chiasma optique, le corps calleux et la commissure hippocampique sont divisés par voie stéréotaxique. L'activitéélectrique du cerveau, du coeur et des muscles fléchisseurs du membre antérieur droit estétudiée pendant le conditionnement d'évitement instrumental et de différenciation de la moitiégauche du “split brain”. Le transfert de la réponse conditionnéeàla moitiédroite est ensuiteévaluéet le plein développement de la réponse conditionnée et de la différenciation de ce côtéétudié. Le stimulus conditionnel est constituépar un train d'éclairs lumineux durant 5 secàla fréquence de 5.5/sec; le stimulus inconditionnel par un train de chocsélectriques durant 2 sec et de meˆme fréquence, appliquéàla patte antérieur droite; le stimulus de déconditionnement par un train d'éclairs lumineux durant 5 secàla fréquence de 10/sec. Chez trois chats il n'est notéaucun transfert des composantes somatiques ou autonomes de la réponse conditionnée. L'acquisition d'une réponse conditionnée et de sa différenciation a les meˆmes caractéristiques et la meˆme durée quand la deuxième moitiédu cerveau subt l'apprentissage. Au commencement du conditionnement de l'hémisphère gauche, le stimulus conditionnelévoque des potentiels visuels au niveau du cortex visuel, du corps genouillélatéral et du colliculus supérieur de cet hémisphère seulement, ainsi que dans la formation réticulaire (thalamique et mésencéphalique) du côtégauche; il n'y a aucune réponse dans le cortex moteur somato-sensoriel et auditif de l'hémisphère gauche, ni dans l'hémisphère droit. Cependant, quand le stimulus conditionnel acquiert de la signification, ilévoque une activitérythmique conditionnée dans le cortex moteur des deux côtés, principalement le gauche. Pendant le conditionnement consécutif de l'hémisphère droit, le stimulus conditionnelévoque des réponses visuelles dans le système visuel droit, dans le cortex moteur des deux hémisphères et, dans une certaine mesure, au niveau de la formation réticulaire mésencéphalique et thalamique de deux côtés, principalement du côtédroit. Pendant la différenciation, leséclairs lumineuxà10/secévoquent, dans l'hémisphère qui aétéentraiˆné, la réponse conditionnée somatique etélectrique qui est caractérisée par des potentiels de 5.5 c/sec. Cette réponse indifférenciée dure plus longtemps que chez les chats intacts, indiquant le rôle du corps calleux dans la formation des processus neuroniques plusélaborés, tels que les processus d'inhibition. Pendant la formation de la réponse conditionnée, une activitérythmiqueàla fréquence du stimulus conditionnel apparaiˆt spontanément dans l'hémisphère qui aétéentraiˆné. La signification de cette activitéestétablie et reliée aux données connues sur les processus de conditionnement. Chez un chat avec une lésion thalamique médiane, la réponse conditionnée, n'a pas pueˆtreétablie et l'activitéspontanée décrite cidessus (6) n'a pasétéobservée.