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Radial distance perception in the somatosensory system of the mouse
Lorenz Pammer
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Michael Kiebler
DOI
10.25365/thesis.6081
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29698.09331.478466-1
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Mäuse nutzen ihre Barthaare um Objekte zu detektieren, lokalisieren und zu
identifizieren. Barthaare sind elastische dünne Kegel und die mechanische
Reizaufnahme geschieht in den Barthaarfollikeln. In dieser Arbeit wurde den Fragen
nachgegangen, ob Mäuse die Position von Objekten entlang der Barthaare (radiale
Distanz) wahrnehmen können, welche Strategien sie dazu nutzen können und
vorziehen; weiters die mechanischen Variablen zu identifizieren, welche die Information
über radiale Distanz im Follikel enthalten. Mäuse, deren Kopf fest verankert war,
wurden trainiert, die Entfernung zu einem auf einer Seite ihres Kopfes präsentierten
Stabes abzuschätzen. Die Barthaare wurden dabei mittels Hochgeschwindigkeitsvideotechnik
verfolgt. Die Mäuse teilten durch Schlecken mit, ob der Stab relativ nahe
am Follikel (die go Position, angezeigt durch Schlecken) oder weiter lateral positioniert
war (die no-go Position, nicht Schlecken).
Nutzen Mäuse die inhärenten Längenunterschiede ihrer Barthaare um radiale Distanz
abzuschätzen? Die Barthaare wurden auf eine Weise geschnitten, dass B2 und D2 den
Stab nur in der go Position (proximal), mehrere andere Barthaare hingegen den Stab
in beiden Positionen berühren konnten. Die Mäuse setzten eine binäre Strategie ein:
wenn B2/D2 den Stab berührten, so musste es sich um einen go Stimulus handeln,
wenn nicht, um einen no-go Stimulus. B2 und D2 wurden daraufhin abgeschnitten und
konnten den Stab nicht mehr berühren, woraufhin die Leistung von >80% auf
Zufallswerte fiel. Somit nutzen Mäuse eine “labeled line”-Strategie um die Position
eines Objekts unter diesen Umständen zu ermitteln.
Als nächstes wurde die Position des Objekts so definiert, dass ein einzelnes Barthaar
(C2) bei Kontakt mit go und no-go Position den gleichen Winkel hatte. Unter diesen
Umständen konnten Mäuse radiale Distanzen unterscheiden (>90% bei 3 mm
Abstand). Psychometrische Kurven zeigten, dass Mäuse verlässlich radiale Distanzen
mit Abständen von bis zu 2 mm unterscheiden können.
Es wurde vorgeschlagen, dass Mäuse das Moment des Barthaares zur Radialdistanzbestimmung
nutzen . Um diese Hypothese zu testen, wurden Mäuse trainiert, eine go
von einer no-go Positionsspanne zu unterscheiden. Dazu wurden einige Male pro
Experiment ein sehr flexibler Stab in der go Position präsentiert. Durch die Flexibilität
wurde trotz der go Position das Moment der no-go Kategorie imitiert. Die Mäuse
wurden nicht regelmäßig getäuscht, was andere Variablen, möglicherweise Axialkräfte
entlang des Barthaares, als Informationsträger wahrscheinlich macht.
Abstract
(Englisch)
Mice sweep their whiskers through space to detect, locate and identify objects.
Whiskers are elastic thin rods and all mechanotransduction occurs within the follicle at
the base of the whisker. This study addresses the questions whether mice can detect
object distance along the whisker (radial distance), which strategies they can and
prefer to use when discriminating object positions and set out to identify the mechanical
variables at the follicle providing information about radial distance.
Head-fixed mice were trained to judge the distance to a pole presented on one side of
their head. Whiskers were monitored and tracked using high-speed videography. Mice
reported with licking whether the pole was in a position relatively close to the follicle
(the go position reported by licking) or more laterally (no-go position reported by
withholding the licking response).
Do mice take advantage of systematic differences in whisker length to judge radial
distance? Whiskers were trimmed such that B2 and D2 could contact the pole only in
the go (proximal) position, whereas multiple other whiskers could touch the pole in both
positions. Mice appeared to adopt a binary strategy: if B2/D2 contacted the pole, it
must be a go, otherwise a no-go. B2 and D2 were then cut so that each was too short
to contact either stimulus. Performance transiently dropped from >80% close to chance
levels. Mice therefore used a “labeled line” strategy to judge pole position under these
conditions.
We next chose stimulus positions such that for a single whisker (C2) the azimuth at
contact was the same for both go and no-go trials. Under these conditions mice
performed radial distance discrimination (>90% at 3 mm offsets). Psychometric curves
revealed that mice reliably distinguish radial distance offsets as small as 2"mm.
It has been proposed that mice use the rate-of-change of the moment (RCM) acting on
the whisker to measure radial distance (Birdwell et al., 2007). To test this hypothesis,
mice were trained to discriminate a single proximal go position from a range of distal
no-go positions; mice thus had to categorize stimuli. In a subset of trials, a highly
flexible pole was presented in the go position; due to the deflection of the flexible pole
this mimicked the RCM of the no-go category. The mice were not reliably “fooled”
suggesting that other variables, likely axial forces along the whisker, are cues for radial
distance perception.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
psychophysics somatosensory whisker radial distance perception mouse
Schlagwörter
(Deutsch)
Psychophysik Somatosensorik Barthaar Radialdistanz Wahrnehmung Maus
Autor*innen
Lorenz Pammer
Haupttitel (Englisch)
Radial distance perception in the somatosensory system of the mouse
Paralleltitel (Deutsch)
Wahrnehmung radialer Distanz im somatosensorischen System der Maus
Publikationsjahr
2009
Umfangsangabe
83 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Michael Kiebler
Klassifikationen
42 Biologie > 42.17 Allgemeine Physiologie ,
42 Biologie > 42.99 Biologie: Sonstiges
AC Nummer
AC08165678
Utheses ID
5466
Studienkennzahl
UA | 490 | | |