A non-linear analysis of afferent modulatory activity in the cat somatosensory system

• Published in: Electroencephalography and clinical neurophysiology Vol. 60; no. 5; pp. 444 - 454
• Main Authors: Sclabassi, R.J, Hinman, C.L, Kroin, J.S, Riach, H.A
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Shannon Elsevier Ireland Ltd 01.05.1985; Amsterdam Elsevier
• Subjects: Animals; Biological and medical sciences; Cats; Central nervous system; Electroencephalography; Electrophysiology; Evoked Potentials, Somatosensory; Female; Fundamental and applied biological sciences. Psychology; Neurons, Afferent - physiology; Somatosensory Cortex - physiology; Thalamic Nuclei - physiology; Vertebrates: nervous system and sense organs; Fissipedia; Somatosensory cortex; Carnivora; Vertebrata; Mammalia; Cat; Central nervous system; Electrophysiology; Luminous stimulus; Brain (Vertebrata); Mathematics
• ISSN: 0013-4694; 1872-6380
• DOI: 10.1016/0013-4694(85)91019-3

The effects of prior input on afferent activity in the somatosensory system of the cat have been studied using both twin-pulse experiments and random stimulus trains for which evoked activity is characterized by a set of mathematical functions known as kernels. The kernels quantitatively characterize transformational processes occurring in the system. The first-order kernel is analogous to a classical averaged evoked potential, but to temporally interacting stimuli; the second-order kernel may be likened to a generalized recovery function. Responses to superficial radial nerve stimulation were obtained at sensory (S1) cortex, thalamic n. ventralis posterolateralis (VPL), and the nucleus cuneatus of the dorsal column nuclei (DCN). Comparison of first-order kernels with averaged evoked potentials showed good agreement in chronic awake, chronic anesthetized, and acute anesthetized animals. Second-order kernels indicated complex interactions with an overall depression of subsequent response amplitudes. Comparison between second-order kernels and the results of the two-pulse experiments at both S1 cortex and VPL showed good agreement for early latency response components, but significant deviations for later components suggest higher than second-order non-linearities for this system. Les effets d'une volée préalable sur l'activité afférente du système somatosensoriel chez le chat ont été étudiés en utilisant soit des impulsions couplées soit des trains de stimulations appliquées aléatoirement, pour lesquelles l'activité évoquée est caractérisée par un ensemble de fonctions mathématiques connues sous le nom de ‘kernels’. Les kernels caractérisent quantitativement des processus de transformation se déroulant dans le système. Le kernel de premier ordre est l'analogue d'un potentiel évoqué moyenné classique, mais pour des stimulus interactifs dans le temps; le kernel de deuxième ordre pourrait être l'équivalent d'une fonction de récupération généralisée. Les réponses à une stimulation du nerf radial superficiel ont été obtenues dans le cortex sensitif (S1), le noyau thalamique ventralis posterolateralis (VPL), et le noyau cuneatus de la colonne dorsale. La comparaison entre kernels de premier ordre et les potentiels évoqués moyennés a montré une bonne concordance chez le chronique évillé, le chronique anesthésié et l'animal aigu anesthésié. Les kernels de deuxième ordre ont indiqué des interactions complexes avec dépression complète des amplitudes des réponses subséquentes. La comparaison entre les kernels de second ordre et les résultats des expériences avec impulsions couplées à la fois sur le cortex S1 et dans le VPL ont bien concordé pour les composantes à latence brève, mais des déviations significatives pour les composantes tardives suggèrent pour ce système une non linéarité d'un ordre supérieur au deuxième ordre.