Horizontal cells reveal cone type-specific adaptation in primate retina

The human cone visual system maintains contrast sensitivity over a wide range of ambient illumination, a property known as light adaptation. The first stage in light adaptation is believed to take place at the first neural step in vision, within the long, middle, and short wavelength sensitive cone photoreceptors. To determine the properties of adaptation in primate outer retina, we measured cone signals in second-order interneurons, the horizontal cells, of the macaque monkey. Horizontal cells provide a unique site for studying early adaptational mechanisms; they are but one synapse away from the photoreceptors, and each horizontal cell receives excitatory inputs from many cones. Light adaptation occurred over the entire range of light levels evaluated, a luminance range of 15–1,850 trolands. Adaptation was demonstrated to be independent in each cone type and to be spatially restricted. Thus, in primates, a major source of sensitivity regulation occurs before summation of cone signals in the horizontal cell.

The pyramidal cell in cognition: A comparative study in human and monkey

Here we present evidence that the pyramidal cell phenotype varies markedly in the cortex of different anthropoid species. Regional and species differences in the size of, number of bifurcations in, and spine density of the basal dendritic arbors cannot be explained by brain size. Instead, pyramidal cell morphology appears to accord with the specialized cortical function these cells perform. Cells in the prefrontal cortex of humans are more branched and more spinous than those in the temporal and occipital lobes. Moreover, cells in the prefrontal cortex of humans are more branched and more spinous than those in the prefrontal cortex of macaque and marmoset monkeys. These results suggest that highly spinous, compartmentalized, pyramidal cells (and the circuits they form) are required to perform complex cortical functions such as comprehension, perception, and planning.

Parvalbumin-, calbindin-, and calretinin-immunoreactive neurons in the prefrontal cortex of the owl monkey (Aotus trivirgatus): A standardized quantitative comparison with sensory and motor areas

Recent studies have revealed regional variation in the density and distribution of inhibitory neurons in different cortical areas, which are thought to reflect area-specific specializations in cortical circuitry. However, there are as yet few standardized quantitative data regarding how the inhibitory circuitry in prefrontal cortex (PFC), which is thought to be involved in executive functions such as cognition, emotion and decision making, compares to that in other cortical areas. Here we used immunohistochemical techniques to determine the density and distribution of parvalbumin (PV)-, calbindin (CB)-, and calretinin (CR)-immunoreactive (ir) neurons and axon terminals in the dorsolateral and orbital PFC of the owl monkey (Aotus trivirgatus), and compared them directly with data obtained using the same techniques in 11 different visual, somatosensory and motor areas. We found marked differences in the density of PV-ir, CB-ir, and CR-ir interneurons in several cortical areas. One hundred and twenty eight of all 234 possible between-area pairwise comparisons were significantly different. The density of specific subpopulations of these cells also varied among cortical areas, as did the density of axon terminals. Comparison of PFC with other cortical areas revealed that 40 of all 66 possible statistical comparisons of the density of PV-ir, CB-ir, and CR-ir cells were significantly different. We also found evidence for heterogeneity in the pattern of labeling of PV-ir, CB-ir, and CR-ir cells and axon terminals between the dorsolateral and orbital subdivisions of PFC. These data are likely to reflect basic differences in interneuron circuitry, which are likely to influence inhibitory function in the cortex. Copyright (C) 2003 S. Karger AG, Basel.

Pyramidal cell heterogeneity in the visual cortex of the nocturnal new world owl monkey (aotus trivirgatus)

Recent studies have revealed marked variation in pyramidal cell structure in the visual cortex of macaque and marmoset monkeys. In particular, there is a systematic increase in the size of, and number of spines in, the arbours of pyramidal cells with progression through occipitotemporal (OT) visual areas. In the present study we extend the basis for comparison by investigating pyramidal cell structure in visual areas of the nocturnal owl monkey. As in the diurnal macaque and marmoset monkeys, pyramidal cells became progressively larger and more spinous with anterior progression through OT visual areas. These data suggest that: 1. the trend for more complex pyramidal cells with anterior progression through OT visual areas is a fundamental organizational principle in primate cortex; 2. areal specialization of the pyramidal cell phenotype provides an anatomical substrate for the reconstruction of the visual scene in OT areas; 3. evolutionary specialization of different aspects of visual processing may determine the extent of interareal variation in the pyramidal cell phenotype in different species; and 4. pyramidal cell structure is not necessarily related to brain size. Crown Copyright (C) 2003 Published by Elsevier Science Ltd on behalf of IBRO. All rights reserved.

The pyramidal neuron in occipital, temporal and prefrontal cortex of the owl monkey (Aotus trivirgatus): regional specialization in cell structure

Recent studies have revealed marked regional variation in pyramidal cell morphology in primate cortex. In particular, pyramidal cells in human and macaque prefrontal cortex (PFC) are considerably more spinous than those in other cortical regions. PFC pyramidal cells in the New World marmoset monkey, however, are less spinous than those in man and macaques. Taken together, these data suggest that the pyramidal cell has become more branched and more spinous during the evolution of PFC in only some primate lineages. This specialization may be of fundamental importance in determining the cognitive styles of the different species. However, these data are preliminary, with only one New World and two Old World species having been studied. Moreover, the marmoset data were obtained from different cases. In the present study we investigated PFC pyramidal cells in another New World monkey, the owl monkey, to extend the basis for comparison. As in the New World marmoset monkey, prefrontal pyramidal cells in owl monkeys have relatively few spines. These species differences appear to reflect variation in the extent to which PFC circuitry has become specialized during evolution. Highly complex pyramidal cells in PFC appear not to have been a feature of a common prosimian ancestor, but have evolved with the dramatic expansion of PFC in some anthropoid lineages.

Dendritic branching of pyramidal cells in the visual cortex of the nocturnal owl monkey: A fractal analysis

The branching structure of neurones is thought to influence patterns of connectivity and how inputs are integrated within the arbor. Recent studies have revealed a remarkable degree of variation in the branching structure of pyramidal cells in the cerebral cortex of diurnal primates, suggesting regional specialization in neuronal function. Such specialization in pyramidal cell structure may be important for various aspects of visual function, such as object recognition and color processing. To better understand the functional role of regional variation in the pyramidal cell phenotype in visual processing, we determined the complexity of the dendritic branching pattern of pyramidal cells in visual cortex of the nocturnal New World owl monkey. We used the fractal dilation method to quantify the branching structure of pyramidal cells in the primary visual area (V1), the second visual area (V2) and the caudal and rostral subdivisions of inferotemporal cortex (ITc and ITr, respectively), which are often associated with color processing. We found that, as in diurnal monkeys, there was a trend for cells of increasing fractal dimension with progression through these cortical areas. The increasing complexity paralleled a trend for increasing symmetry. That we found a similar trend in both diurnal and nocturnal monkeys suggests that it was a feature of a common anthropoid ancestor.

Induction of MC-1 immunoreactivity in axons after injection of the Fc fragment of human immunoglobulins in macaque monkeys.

Although previous studies have suggested an increased activation of humoral immunity in neurodegenerative diseases, it remains unclear whether this phenomenon is secondary to lesion formation or contributes directly to their development. Using stereotaxic injections in macaque monkey cerebral cortex, we studied the effects of human immunoglobulins on the neuronal cytoskeleton. Under these conditions, several MC-1-immunoreactive axons were observed in the vicinity of injection site. No MC-1 or TG-3 staining was detected in neuronal soma. Ultrastructurally, several axons in the same area displayed curly formations and accumulation of twisted tubules but not paired helical filaments. These data suggest that Fc fragment induce conformational changes of tau and subtle structural alterations in axons in this model. Immunocytochemical analyses in human autopsy materials revealed the presence of human Fc fragments as well as Fc receptors only in large pyramidal neurons known to be vulnerable in brain aging and Alzheimer's disease, further supporting a possible role of immunoglobulins in neurodegeneration.

Localization and function of the endocannabinoid system throughout the retinogeniculate pathway of vervet monkeys

Le système endocannabinoïde (eCB) est présent dans le système nerveux central (SNC) de mammifères, incluant la rétine, et est responsable de la régulation de nombreux processus physiologiques. Bien que la présence du récepteur cannabinoïde de type 1 (CB1R) a bien été documenté dans la rétine de rongeurs et primates, il y a encore une controverse quant à la présence du récepteur cannabinoïde de type 2 (CB2R) au niveau du SNC. En utilisant la microscopie confocale, nous sommes les premiers à signaler les patrons d’expression du CB2R dans la rétine de singe. Nos résultats démontrent que le CB2R est exprimé exclusivement dans les cellules de Müller de la rétine du singe. En outre, nous avons comparé les différents patrons d’expression du système eCB dans la rétine de la souris, du toupaye, ainsi que du singe vervet et macaque. Nous rapportons que les distributions de CB1R, FAAH (fatty acid amid hydrolase), MAGL (monoacylglycerol lipase) et DAGLα (diacylglycerol lipase alpha) sont hautement conservées parmi ces espèces alors que CB2R et NAPE-PLD (N-acyl phosphatidylethanolamine phospholipase D) présentent différents profils d'expression. CB2R n'a pas été détecté dans les cellules neuronales de la rétine des primates. L’immunoréactivité de NAPE-PLD est présente dans les couches de la rétine de souris et toupayes, mais a été limitée à la couche des photorécepteurs des singes vervet et macaque. Pour étudier les corrélats neuronaux et le rôle de la signalisation du système eCB dans la rétine, nous avons établi un protocole standard pour l'électrorétinographie (ERG), puis enregistré la réponse ERG de la rétine après le blocage des récepteurs avec des antagonistes spécifiques pour CB1R (AM251) et CB2R (AM630). Comparé au témoin, dans des conditions photopiques, et à certaines intensités faibles du stimulus, le blocage de CB1R diminue l'amplitude de l'onde-b, alors qu’à des intensités plus élevées, le blocage de CB2R augmente l'amplitude des deux-ondes a et b. De plus, le blocage des récepteurs cannabinoïdes provoque une augmentation de la latence des deux ondes a et b. Dans des conditions d’adaptation à l'obscurité, le blocage de CB1R et CB2R réduit l’amplitudes de l'onde a seulement à des intensités plus élevées et réduit l’onde b à intensités plus faibles. Des augmentations significatives de latence ont été observées dans les deux cas. Ces résultats indiquent que les récepteurs CB1 et CB2 chez les primates non humains sont impliqués dans la fonction rétinienne conditions photopiques. En outre, nous avons évalué le profil d'expression du CB1R, de FAAH et de NAPE-PLD au-delà de la rétine dans le corps géniculé latéral des singes et nous rapportons pour la première fois que CB1R et FAAH sont exprimés davantage dans les couches magnocellulaires. La NAPE-PLD a été localisée à travers les couches magno- et parvocellulaires. Aucune de ces composantes n’est exprimée dans les couches koniocellulaires. Ces résultats nous aident à mieux comprendre les effets des cannabinoïdes sur le système visuel qui pourraient nous mener à trouver éventuellement de nouvelles cibles thérapeutiques.

Spatial modulation of primate inferotemporal responses by eye position.

BACKGROUND: A key aspect of representations for object recognition and scene analysis in the ventral visual stream is the spatial frame of reference, be it a viewer-centered, object-centered, or scene-based coordinate system. Coordinate transforms from retinocentric space to other reference frames involve combining neural visual responses with extraretinal postural information. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: We examined whether such spatial information is available to anterior inferotemporal (AIT) neurons in the macaque monkey by measuring the effect of eye position on responses to a set of simple 2D shapes. We report, for the first time, a significant eye position effect in over 40% of recorded neurons with small gaze angle shifts from central fixation. Although eye position modulates responses, it does not change shape selectivity. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: These data demonstrate that spatial information is available in AIT for the representation of objects and scenes within a non-retinocentric frame of reference. More generally, the availability of spatial information in AIT calls into questions the classic dichotomy in visual processing that associates object shape processing with ventral structures such as AIT but places spatial processing in a separate anatomical stream projecting to dorsal structures.

Pleasant sweeping grooming touch in rhesus monkey: effects on autonomic nervous system and its codification in posterior insular and secondary somatosensory cortex

Il tatto assume un'importanza fondamentale nella vita quotidiana, in quanto ci permette di discriminare le caratteristiche fisiche di un oggetto specifico, di identificarlo e di eventualmente integrare le suddette informazioni tattili con informazioni provenienti da altri canali sensoriali. Questa è la componente sensoriale-discriminativa del tatto. Tuttavia quotidianamente il tatto assume un ruolo fondamentale durante le diverse interazioni sociali, positive, come quando abbracciamo o accarezziamo una persona con cui abbiamo un rapporto affettivo e negative, per esempio quando allontaniamo una persona estranea dal nostro spazio peri-personale. Questa componente è la cosiddetta dimensione affettiva-motivazionale, la quale determina la codifica della valenza emotiva che l'interazione assume. Questa componente ci permette di creare, mantenere o distruggere i legami sociali in relazione al significato che il tocco assume durante l'interazione. Se per esempio riceviamo una carezza da un familiare, questa verrà percepita come piacevole e assumerà un significato affiliativo. Questo tipo di tocco è comunente definito come Tocco Sociale (Social Touch). Gli aspetti discriminativi del tatto sono stati ben caratterizzati, in quanto storicamente, il ruolo del tatto è stato considerato quello di discriminare le caratteristiche di ciò che viene toccato, mentre gli aspetti affettivi sono stati solo recentemente indagati considerando la loro importanza nelle interazioni sociali. Il tocco statico responsabile dell'aspetto discriminante attiva a livello della pelle le grandi fibre mieliniche (Aβ), modulando a livello del sistema nervoso centrale le cortecce sensoriali, sia primarie che secondarie. Questo permette la codifica a livello del sistema nervoso centrale delle caratteristiche fisiche oggettive degli oggetti toccati. Studi riguardanti le caratteristiche del tocco affiliativo sociale hanno messo in evidenza che suddetta stimolazione tattile 1) è un particolare tocco dinamico che avviene sul lato peloso delle pelle con una velocità di 1-10 cm/sec; 2) attiva le fibre amieliniche (fibre CT o C-LTMRs); 3) induce positivi effetti autonomici, ad esempio la diminuzione della frequenza cardiaca e l'aumento della variabilità della frequenza cardiaca; e 4) determina la modulazione di regioni cerebrali coinvolte nella codifica del significato affiliativo dello stimolo sensoriale periferico, in particolare la corteccia insulare. Il senso del tatto, con le sue due dimensioni discriminativa e affiliativa, è quotidianamente usato non solo negli esseri umani, ma anche tra i primati non umani. Infatti, tutti i primati non umani utilizzano la componente discriminativa del tatto per identificare gli oggetti e il cibo e l'aspetto emotivo durante le interazioni sociali, sia negative come durante un combattimento, che positive, come durante i comportamenti affiliativi tra cui il grooming. I meccanismi di codifica della componente discriminativa dei primati non umani sono simili a quelli umani. Tuttavia, si conosce ben poco dei meccanismi alla base della codifica del tocco piacevole affiliativo. Pur essendo ben noto che i meccanorecettori amilienici C-LTMRs sono presenti anche sul lato peloso della pelle dei primati non umani, attualmente non ci sono studi riguardanti la correlazione tra il tocco piacevole e la loro modulazione, come invece è stato ampiamente dimostrato nell'uomo. Recentemente è stato ipotizzato (Dunbar, 2010) il ruolo delle fibre C-LTMRs durante il grooming, in particolare durante il cosiddetto swepping. Il grooming è costituito da due azioni motorie, lo sweeping e il picking che vengono eseguite in modo ritmico. Durante lo sweeping la scimmia agente muove il pelo della scimmia ricevente con un movimento a mano aperta, per poter vedere il preciso punto della pelle dove eseguire il picking, ovvero dove prendere la pelle a livello della radice del pelo con le unghie dell'indice e del pollice e tirare per rimuovere parassiti o uova di parassiti e ciò che è rimasto incastrato nel pelo. Oltre il noto ruolo igenico, il grooming sembra avere anche una importante funzione sociale affiliativa. Come la carezza nella società umana, cosi il grooming tra i primati non umani è considerato un comportamento. Secondo l'ipotesi di Dunbar l'attivazione delle C-LTMRs avverrebbe durante lo sweeping e questo porta a supporre che lo sweeping, come la carezza umana, costituisca una componente affiliativa del grooming, determinando quindi a contribuire alla sua codifica come comportamento sociale. Fino ad ora non vi è però alcuna prova diretta a sostegno di questa ipotesi. In particolare, 1) la velocità cui viene eseguito lo sweeping è compatibile con la velocità di attivazione delle fibre CT nell'uomo e quindi con la velocità tipica della carezza piacevole di carattere sociale affiliativo (1-10 cm/sec)?; 2) lo sweeping induce la stessa modulazione del sistema nervoso autonomo in direzione della modulazione del sistema vagale, come il tocco piacevole nell'uomo, attraverso l'attivazione delle fibre CT?; 3) lo sweeping modula la corteccia insulare, cosi come il tocco piacevole viene codificato come affiliativo nell'uomo mediante le proiezioni delle fibre CT a livello dell'insula posteriore? Lo scopo del presente lavoro è quella di testare l'ipotesi di Dunbar sopra citata, cercando quindi di rispondere alle suddette domande. Le risposte potrebbero consentire di ipotizzare la somiglianza tra lo sweeping, caratteristico del comportamento affiliativo di grooming tra i primati non umani e la carezza. In particolare, abbiamo eseguito 4 studi pilota. Nello Studio 1 abbiamo valutato la velocità con cui viene eseguito lo sweeping tra scimmie Rhesus, mediante una analisi cinematica di video registrati tra un gruppo di scimmie Rhesus. Negli Studi 2 e 3 abbiamo valutato gli effetti sul sistema nervoso autonomo dello sweeping eseguito dallo sperimentatore su una scimmia Rhesus di sesso maschile in una tipica situazione sperimentale. La stimolazione tattile è stata eseguita a diverse velocità, in accordo con i risultati dello Studio 1 e degli studi umani che hanno dimostrato la velocità ottimale e non ottimale per l'attivazione delle C-LTMRs. In particolare, nello Studio 2 abbiamo misurato la frequenza cardiaca e la variabilità di questa, come indice della modulatione vagale, mentre nello Studio 3 abbiamo valutato gli effetti dello sweeping sul sistema nervoso autonomo in termini di variazioni di temperatura del corpo, nello specifico a livello del muso della scimmia. Infine, nello Studio 4 abbiamo studiato il ruolo della corteccia somatosensoriale secondaria e insulare nella codifica dello sweeping. A questo scopo abbiamo eseguito registrazioni di singoli neuroni mentre la medesima scimmia soggetto sperimentale dello Studio 2 e 3, riceveva lo sweeping a due velocità, una ottimale per l'attivazione delle C-LTMRs secondo gli studi umani e i risultati dei tre studi sopra citati, ed una non ottimale. I dati preliminari ottenuti, dimostrano che 1) (Studio 1) lo sweeping tra scimmie Rhesus viene eseguito con una velocità media di 9.31 cm/sec, all'interno dell'intervallo di attivazione delle fibre CT nell'uomo; 2) (Studio 2) lo sweeping eseguito dallo sperimentatore sulla schiena di una scimmia Rhesus di sesso maschile in una situazione sperimentale determina una diminuzione della frequenza cardiaca e l'aumento della variabilità della frequenza cardiaca se eseguito alla velocità di 5 e 10 cm/sec. Al contrario, lo sweeping eseguito ad una velocità minore di 1 cm/sec o maggiore di 10 cm/sec, determina l'aumento della frequenza cardiaca e la diminuzione della variabilità di questa, quindi il decremento dell'attivazione del sistema nervoso parasimpatico; 3) (Studio 3) lo sweeping eseguito dallo sperimentatore sulla schiena di una scimmia Rhesus di sesso maschile in una situazione sperimentale determina l'aumento della temperatura corporea a livello del muso della scimmia se eseguito alla velocità di 5-10 cm/sec. Al contrario, lo sweeping eseguito ad una velocità minore di 5 cm/sec o maggiore di 10 cm/sec, determina la diminuzione della temperatura del muso; 4) (Studio 4) la corteccia somatosensoriale secondaria e la corteccia insulare posteriore presentano neuroni selettivamente modulati durante lo sweeping eseguito ad una velocità di 5-13 cm/sec ma non neuroni selettivi per la codifica della velocità dello sweeping minore di 5 cm/sec. Questi risultati supportano l'ipotesi di Dunbar relativa al coinvolgimento delle fibre CT durante lo sweeping. Infatti i dati mettono in luce che lo sweeping viene eseguito con una velocità (9.31 cm/sec), simile a quella di attivazione delle fibre CT nell'uomo (1-10 cm/sec), determina gli stessi effetti fisiologici positivi in termini di frequenza cardiaca (diminuzione) e variabilità della frequenza cardiaca (incremento) e la modulazione delle medesime aree a livello del sistema nervoso centrale (in particolare la corteccia insulare). Inoltre, abbiamo dimostrato per la prima volta che suddetta stimolazione tattile determina l'aumento della temperatura del muso della scimmia. Il presente studio rappresenta la prima prova indiretta dell'ipotesi relativa alla modulazione del sistema delle fibre C-LTMRs durante lo sweeping e quindi della codifica della stimolazione tattile piacevole affiliativa a livello del sistema nervoso centrale ed autonomo, nei primati non umani. I dati preliminari qui presentati evidenziano la somiglianza tra il sistema delle fibre CT dell'uomo e del sistema C-LTMRs nei primati non umano, riguardanti il Social Touch. Nonostante ciò abbiamo riscontrato alcune discrepanze tra i risultati da noi ottenuti e quelli invece ottenuti dagli studi umani. La velocità media dello sweeping è di 9.31 cm / sec, rasente il limite superiore dell’intervallo di velocità che attiva le fibre CT nell'uomo. Inoltre, gli effetti autonomici positivi, in termini di battito cardiaco, variabilità della frequenza cardiaca e temperatura a livello del muso, sono stati evidenziati durante lo sweeping eseguito con una velocità di 5 e 10 cm/sec, quindi al limite superiore dell’intervallo ottimale che attiva le fibre CT nell’uomo. Al contrario, lo sweeping eseguito con una velocità inferiore a 5 cm/sec e superiore a 10 cm/sec determina effetti fisiologici negativo. Infine, la corteccia insula sembra essere selettivamente modulata dallo stimolazione eseguita alla velocità di 5-13 cm/sec, ma non 1-5 cm/sec. Quindi, gli studi sul sistema delle fibre CT nell’uomo hanno dimostrato che la velocità ottimale è 1-10 cm/sec, mentre dai nostri risultati la velocità ottimale sembra essere 5-13 cm / sec. Quindi, nonostante l'omologia tra il sistema delle fibre CT nell'umano deputato alla codifica del tocco piacevole affiliativo ed il sistema delle fibre C-LTMRs nei primati non umani, ulteriori studi saranno necessari per definire con maggiore precisione la velocità ottimale di attivazione delle fibre C-LTMR e per dimostrare direttamente la loro attivazione durante lo sweeping, mediante la misurazione diretta della loro modulazione. Studi in questa direzione potranno confermare l'omologia tra lo sweeping in qualità di tocco affiliativo piacevole tra i primati non umani e la carezza tra gli uomini. Infine, il presente studio potrebbe essere un importante punto di partenza per esplorare il meccanismo evolutivo dietro la trasformazione dello sweeping tra primati non umani, azione utilitaria eseguita durante il grooming, a carezza, gesto puramente affiliativo tra gli uomini.

Alterations in energy metabolism, neuroprotection and visual signal transduction in the retina of parkinsonian, MPTP-treated monkeys

Parkinson disease is mainly characterized by the degeneration of dopaminergic neurons in the central nervous system, including the retina. Different interrelated molecular mechanisms underlying Parkinson disease-associated neuronal death have been put forward in the brain, including oxidative stress and mitochondrial dysfunction. Systemic injection of the proneurotoxin 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) to monkeys elicits the appearance of a parkinsonian syndrome, including morphological and functional impairments in the retina. However, the intracellular events leading to derangement of dopaminergic and other retinal neurons in MPTP-treated animal models have not been so far investigated. Here we have used a comparative proteomics approach to identify proteins differentially expressed in the retina of MPTP-treated monkeys. Proteins were solubilized from the neural retinas of control and MPTP-treated animals, labelled separately with two different cyanine fluorophores and run pairwise on 2D DIGE gels. Out of >700 protein spots resolved and quantified, 36 were found to exhibit statistically significant differences in their expression levels, of at least ±1.4-fold, in the parkinsonian monkey retina compared with controls. Most of these spots were excised from preparative 2D gels, trypsinized and subjected to MALDI-TOF MS and LC-MS/MS analyses. Data obtained were used for protein sequence database interrogation, and 15 different proteins were successfully identified, of which 13 were underexpressed and 2 overexpressed. These proteins were involved in key cellular functional pathways such as glycolysis and mitochondrial electron transport, neuronal protection against stress and survival, and phototransduction processes. These functional categories underscore that alterations in energy metabolism, neuroprotective mechanisms and signal transduction are involved in MPTPinduced neuronal degeneration in the retina, in similarity to mechanisms thought to underlie neuronal death in the Parkinson’s diseased brain and neurodegenerative diseases of the retina proper.

First- and second-order stimulus length selectivity in New World monkey striate cortex

Motion is a powerful cue for figure-ground segregation, allowing the recognition of shapes even if the luminance and texture characteristics of the stimulus and background are matched. In order to investigate the neural processes underlying early stages of the cue-invariant processing of form, we compared the responses of neurons in the striate cortex (V1) of anaesthetized marmosets to two types of moving stimuli: bars defined by differences in luminance, and bars defined solely by the coherent motion of random patterns that matched the texture and temporal modulation of the background. A population of form-cue-invariant (FCI) neurons was identified, which demonstrated similar tuning to the length of contours defined by first- and second-order cues. FCI neurons were relatively common in the supragranular layers (where they corresponded to 28% of the recorded units), but were absent from layer 4. Most had complex receptive fields, which were significantly larger than those of other V1 neurons. The majority of FCI neurons demonstrated end-inhibition in response to long first- and second-order bars, and were strongly direction selective, Thus, even at the level of V1 there are cells whose variations in response level appear to be determined by the shape and motion of the entire second-order object, rather than by its parts (i.e. the individual textural components). These results are compatible with the existence of an output channel from V1 to the ventral stream of extrastriate areas, which already encodes the basic building blocks of the image in an invariant manner.

Specialization in pyramidal cell structure in the sensory-motor cortex of the vervet monkey (Cercopethicus pygerythrus)

Recent studies have revealed systematic differences in the pyramidal cell structure between functionally related cortical areas of primates. Trends for a parallel in pyramidal cell structure and functional complexity have been reported in visual, somatosensory, motor, cingulate and prefrontal cortex in the macaque monkey cortex. These specializations in structure have been interpreted as being fundamental in determining cellular and systems function, endowing circuits in these different cortical areas with different computational power. In the present study we extend our initial finding of systematic specialization of pyramidal cell structure in sensory-motor cortex in the macaque monkey [Cereb Cortex 12 (2002) 1071] to the vervet monkey. More specifically, we investigated pyramidal cell structure in somatosensory and motor areas 1/2, 5, 7, 4 and 6. Neurones in fixed, flat-mounted, cortical slices were injected intracellularly with Lucifer Yellow and processed for a light-stable 3,3'-diaminobenzidine reaction product. The size of, number of branches in, and spine density of the basal dendritic arbors varied systematically such that there was a trend for increasing complexity in arbor structure with progression through 1/2, 5 and 7. In addition, cells in area 6 were larger, more branched, and more spinous than those in area 4. (c) 2005 IBRO. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Specialization in pyramidal cell structure in the sensory-motor cortex of the chacma baboon (Papio ursinus) with comparative notes on macaque and vervet monkeys

The systematic study of pyramidal cell structure has revealed new insights into specialization of the phenotype in the primate cerebral cortex. Regional specialization in the neuronal phenotype may influence patterns of connectivity and the computational abilities of the circuits they compose. The comparative study of pyramidal cells in homologous cortical areas is beginning to yield data on the evolution and development of such specialized circuitry in the primate cerebral cortex. Recently, we have focused our efforts on sensory-motor cortex. Based on our intracellular injection methodology, we have demonstrated a progressive increase in the size of, the branching structure in, and the spine density of the basal dendritic trees of pyramidal cells through somatosensory areas 3b, 1, 2, 5, and 7 in the macaque and vervet monkeys. In addition, we have shown that pyramidal cells in premotor area 6 are larger, more branched, and more spinous than those in the primary motor cortex (MI or area 4) in the macaque monkey, vervet monkey, and baboon. Here we expand the basis for comparison by studying the basal dendritic trees of layer III pyramidal cells in these same sensory-motor areas in the chacma baboon. The baboon was selected because it has a larger cerebral cortex than either the macaque or vervet monkeys; motor cortex has expanded disproportionately in these three species; and motor cortex in the baboon reportedly has differentiated to include a new cortical area not present in either the macaque or vervet monkeys. We found, as in monkeys, a progressive increase in the morphological complexity of pyramidal cells through areas 3b, 5, and 7, as well as from area 4 to area 6, suggesting that areal specialization in microcircuitry was likely to be present in a common ancestor of primates. In addition, we found subtle differences in the extent of the interareal differences in pyramidal cell structure between homologous cortical areas in the three species. (c) 2005 Wiley-Liss, Inc.

Pyramidal cell specialization in the occipitotemporal cortex of the vervet monkey

Pyramidal cells were injected intracellularly in fixed, flat-mounted cortical slices taken from the first and fourth visual areas (VI and V4, respectively) and cytoarchitectonic areas TEO and TE of two age and gender-matched vervet monkeys and the size, branching complexity and spine density of their basal dendritic trees determined. In both animals, we found marked differences in the pyramidal cell phenotype between cortical areas. More specifically, a consistent trend for larger, more branched and more spinous pyramidal cells with progression through VI, V4, TEO and TE was observed. These findings support earlier reports of interareal specialization in pyramidal cell structure in occipitotemporal visual areas in the macaque monkey. (c) 2005 Lippincott Williams & Wilkins.