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High-density, multi-electrode array recordings in behaving monkeys

English title High-density, multi-electrode array recordings in behaving monkeys
Applicant Martin Kevan
Number 150833
Funding scheme R'EQUIP
Research institution Institut für Neuroinformatik Universität Zürich Irchel und ETH Zürich
Institution of higher education University of Zurich - ZH
Main discipline Neurophysiology and Brain Research
Start/End 01.11.2014 - 31.10.2015
Approved amount 132'288.00
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Keywords (11)

motor cortex; motor system; area V4; attention; prefrontal cortex; neurophysiology; working memory; somatosensory cortex; cognition; primates; population responses

Lay Summary (German)

Lead
Alle unsere Gedanken und Handlungen sind das Ergebnis der kollektiven Aktivität unzähliger Nervenzellen, die ihre Funktionen nicht eigenständig ausführen, sondern als Teil von komplexen, das ganze Hirn umspannenden Netzwerken. Mit Hilfe neuer experimenteller Verfahren werden wir in nicht-humanen Primaten die Aktivität dieser kaum erforschten Netzwerke direkt messen und dabei Einsichten in Hirnfunktionen erhalten, die in der Vergangenheit unerreichbar waren.
Lay summary

Lead

Alle unsere Gedanken und Handlungen sind das Ergebnis der kollektiven Aktivität unzähliger Nervenzellen, die ihre Funktionen nicht eigenständig ausführen, sondern als Teil von komplexen, das ganze Hirn umspannenden Netzwerken. Mit Hilfe neuer experimenteller Verfahren werden wir in nicht-humanen Primaten die Aktivität dieser kaum erforschten Netzwerke direkt messen und dabei Einsichten in Hirnfunktionen erhalten, die in der Vergangenheit unerreichbar waren.

 

Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts

Ziel dieses Forschungsprojekts ist es, mit neuen experimentellen Methoden die simultane Aktivität von hunderten von Neuronen zu messen und so Einsichten in die höheren Hirnfunktionen von nicht-humanen Primaten und Menschen zu erhalten. Diese Methoden beruhen auf der Ableitung der neuronalen elektrischen Aktivität mit sehr vielen, chronisch implantierten Elektroden im Gehirn von nicht-humanen Primaten. Parallel zu diesen Messungen lösen die Affen einfache kognitive und motorische Aufgaben. Solche Experimente mit nicht-humanen Primaten sind die einzige Möglichkeit, die allen höheren Hirnfunktionen zugrundeliegende und auf ganze Netzwerke von Neuronen verteilte Aktivität zu beobachten und zu verstehen, da beim Menschen die Hirnaktivität nicht mit der notwendigen räumlichen und zeitlichen Auflösung gemessen werden kann. Im Rahmen des “Swiss Non-Human Primates Competence Center for Research“ werden wir diese Hirnfunktionen sowohl im normalen, gesunden Gehirn studieren, als auch im Zusammenhang mit kognitiven und motorischen Defiziten wie sie bei psychiatrischen Krankheiten oder nach einem Gehirntrauma auftreten.

 

Wissenschaftlicher und Gesellschaftlicher Kontext

Die angestrebten Experimente werden neue Erkenntnisse über die normalen Funktionen wichtiger Hirnareale liefern, und über deren Beeinträchtigung z.B. durch Hirnschlag oder Krankheit.

Direct link to Lay Summary Last update: 14.11.2013

Responsible applicant and co-applicants

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
Swiss non-human primates research competence center, University of Fribourg Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication

Communication with the public

Communication Title Media Place Year
Media relations: radio, television Regierungsrat schützt Tierversuche mit Rhesusaffen NZZ German-speaking Switzerland 2015
Media relations: radio, television Was die Forscher mit den Affen planen NZZ German-speaking Switzerland 2015
Media relations: radio, television Zürcher Regierungsrat erlaubt Affenversuch Tagesanzeiger German-speaking Switzerland 2015
Media relations: print media, online media Besuch bei Jo und Lue Tagesanzeiger German-speaking Switzerland 2014
Media relations: radio, television Das Hirn spürt keinen Schmerz Tagesanzeiger German-speaking Switzerland 2014

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
157539 Neural population dynamics of primate cognition 01.10.2015 SNSF Professorships

Abstract

The goal of this R’Equip proposal is to establish for the first time in Switzerland the capability for high density, multi-electrode array recordings in awake, behaving monkeys. High-density arrays allow simultaneous recordings from hundreds of neurons in a small region of cortex of primates engaged in complex behavioral tasks. Many fundamental questions in systems neuroscience that have long been beyond the reach of traditional experiments relying on recordings from one neurons at a time can now be addressed with modern array recordings. The necessary techniques and procedures have steadily improved over the last decade, and are leading increasing numbers of primate laboratories worldwide to switch from single-unit to array recordings. However, at present no laboratory in Switzerland has access to the specialized equipment necessary for array recordings. We propose to establish this capability as part of a collaborative effort between researchers of the Swiss Non-Human Primates Research Competence Center, an SUK funded initiative of the University of Zurich and the University of Fribourg.
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