Akusztikus eseményhez-kötött potenciál és gamma aktivitás viselkedésfüggő változása macska hallókérgén

Átírás

1 Akusztikus eseményhez-kötött potenciál és gamma aktivitás viselkedésfüggő változása macska hallókérgén PhD értekezés tézisei Semmelweis Egyetem Doktori Iskola, Idegtudományok Szerző: Dr. Lakatos Péter Témavezető: Dr. Karmos György Budapest, 2005.

2 BEVEZETÉS Dolgozatom témája az akusztikus eseményhez kötött potenciál és a gamma aktivitás viselkedésfüggő változásainak elemzése a macska hallókérge fölé krónikusan beépített epidurális elektródokról elvezetett bioelektromos jelekben. Az eseményhez-kötött potenciálok (EKP) olyan agyi potenciálváltozásokat tükröznek, amelyek valamely esemény vagy szenzoros inger vált ki. Az EKP-k egymást követő pozitív és negatív polaritású kitérésekből, hullámokból állnak. Az EKP-k hullámai, akárcsak a spontán EEG-hullámok, idegsejtpopulációkon létrejövő izgalmi és gátló posztszinaptikus potenciálok (EPSP, IPSP) szummációjaként jönnek létre és a keletkezés helyéről volumenvezetéssel terjednek a környező szövetekre. A konkrét generátorfolyamathoz köthető hullámokat komponensnek nevezzük, melyeket funkcionális jellemzőik alapján exogén és endogén komponensekre oszthatunk (Sutton és mtsai, 1965). Az exogén komponensek amplitúdója és latenciája főleg az inger fizikai paramétereitől függ (pl. Lakatos és mtsai, 2005), míg az endogén komponensek inkább kognitív folyamatokkal mutatnak összefüggést (pl. Molnár és mtsai, 1995). Az EKP endogén komponensei keletkezésének hátterében álló neuronális folyamatoknak a szenzoros ingerfeldolgozásban illetve kognitív folyamatokban betöltött szerepére vonatkozóan napjainkra meglehetősen sok adattal rendelkezünk. Ezzel szemben viszonylag kevés adat áll rendelkezésünkre az információfeldolgozás - 2 -

3 folyamatának hátterében álló (kognitív) neurofiziológiai mechanizmusokról. E folyamatok viselkedéses állatkísérletekben való feltárására egyre nagyobb igény van, mert igen sok pszichés zavarról és mentális betegségről derült ki a közelmúltban, hogy ezekben a kognitív feldolgozás is érintett, ami tükröződik az endogén EKP komponensek jellemző változásaiban. Ebből következik, hogy szükség van olyan állatkísérletes modellekre, melyek segítségével éber állapotban, krónikus elvezetésekkel vizsgálhatók az EKP komponenseit létrehozó folyamatok, és esetleg invazív farmakológiai beavatkozások hatásai is tanulmányozhatók. Kevesebb információ áll rendelkezésünkre a gamma aktivitásról, melynek intenzívebb kutatása alig két évtizeddel ezelőtt kezdődött meg. Gamma aktivitásnak nevezzük az EEG spektrum 25 Hz-nél magasabb frekvenciájú (általában 40 Hz körüli) oszcillációkat. Bár sem a gamma aktivitás szerepére, sem keletkezésére vonatkozóan nincs általánosan elfogadott elképzelés, a témában végzett számtalan kísérlet egytől egyig arra utal, hogy a gamma frekvenciatartományba eső egy és többsejtes aktivitás (single és multiunit activity), valamint a mezőpotenciál-oszcilláció a szenzoros / kognitív folyamatok egyik lényeges bioelektromos velejárója. A gamma aktivitás típusait még napjainkban is leginkább Galambos gyakran idézett felosztásának megfelelően (1981) határozzák meg. Ezt az osztályozást némileg módosítva, az azóta eltelt időben tett felismeréseket beépítve tüntetjük fel

4 Spontán gamma aktivitás Az EEG-ben bármely pillanatban megtalálható gamma frekvenciatartományba eső összetevő. Eseményhez-kötött gamma aktivitás Mozgáshoz társuló gamma aktivitás Spontán vagy akaratlagos mozgáshoz társuló gamma aktivitás. Kiváltott gamma oszcilláció (evoked gamma activity) Szenzoros inger vagy valamely esemény által kiváltott gamma oszcilláció, mely az ingerhez időben és fázisban kötött. Indukált gamma oszcilláció (induced gamma activity) Szenzoros inger vagy valamely esemény által kiváltott gamma oszcilláció, mely időben és fázisban az oszcillációt elindító eseményhez kevésbé kötött. Inger-vezérelt gamma aktivitás (steady-state response, SSR) Gamma frekvenciatartományba eső repetitív szenzoros ingerléssel kiváltott gamma tevékenység. A gamma aktivitás szerepét illetően legtöbben talán a Singer nevéhez fűződő elméletet fogadják el, mely szerint a gestaltképzésben lehet jelentősége (Singer és Gray, 1995; Malsburg, 1995; Engel és mtsai, 1997; Tallon-Baudry és Bertrand, 1999). Singer teóriája szerint a térben szétszórtan elhelyezkedő kérgi - 4 -

5 sejtekben megjelenő szinkron gamma oszcilláció teszi lehetővé az észleletek egészleges percepcióját (feature binding). Mások a Hebb féle (Hebb, 1949) sejttársulások működésének megnyilvánulását látják benne (Pulvenmüller és mtsai, 1999). Egy további felvetés szerint (Freeman, 1996) minden stimulus komplex tér-időbeli mintaként képződik le az idegrendszerben, s a gamma aktivitás ezt a folyamatot tükrözi. Viszonylag új keletű az a hipotézis, mely szerint az oszcillációk az egyes szenzoros funkcionális egységeken belül szinkron időzítő mechanizmus működését tükrözik, melyhez képest az beérkező ingerek fázisa változó, és ez lehetővé teszi elkülönítésüket (Fries és mtsai, 2001). Ugyancsak Fries és munkatársai vetették fel azt az elképzelést, hogy a gamma aktivitás szinkronizációja képezheti a szelektív figyelmi működés alapját (Fries és mtsai, 2001, 2002). A különböző agyi struktúrákban kimutatott gamma frekvenciatartományba eső oszcillációk keletkezésének kutatása nagyjából egyidős a gamma aktivitás funkcionális szerepének kutatásával. Napjainkban a legelfogadottabb hipotézis, mely szerint a gamma oszcillációk interneuron-populációkban keletkeznek. Ezt az elképzelést számos számítógépes modell (Lytton és Sejnowski, 1991; Lumer és mtsai, 1997; Traub és mtsai, 1996, 1999) és in vitro kísérlet (Whittington és mtsai, 1995; Buhl és mtsai, 1998; Fisahn és mtsai, 1998) támogatja. Úgy tűnik, hogy a gamma oszcillációk keletkezésében főként a II/III réteg gátló (GABAerg) kosársejtjei által alkotott hálózatok játszanak kulcsszerepet (Buzsáki és Chrobak, - 5 -

6 1995; Csicsvári és mtsai, 1999; Cobb és mtsai, 1995; Traub és mtsai, 1996; Ylinen és mtsai, 1995; Lytton és Sejnowski, 1991; Tamás és mtsai, 1998). A GABA A mediált kémiai neurotranszmisszió mellet az elektromos szinapszisok (gap juntion) szinergetikus szerepet játszanak a gamma oszcillációk szinkronizációjában (Draguhn és mtsai, 1998; Tamás és mtsai 2000; Szabadics és mtsai, 2001; Traub és mtsai, 2003). Buzsáki és Chrobak (1995) elmélete szerint a gátló interneuronok (kosársejtek) hálózatában keletkező gamma oszcillációk képezik a specifikus szenzoros idegrendszeri működések koordinációjának és integrációjának alapját. Bár a gamma aktivitás kutatása napjaink agykutatásának egyik központi témájává vált, a különböző kutatócsoportok még mindig rendkívül eltérő véleményen vannak jelentőségét illetően. Egyre kevesebb azon kutatók száma, akik az ingerhez időben és fázisban kevésbé kötött gamma aktivitást csupán zajnak tekintik, melytől a hagyományos átlagolási technikával jórészt meg lehet szabadulni (Shadlen és Newsome, 1994; Arieli és mtsai, 1996). A másik végletet azok a kutatócsoportok képviselik, melyek kétségbe vonják az eseményhez-kötött potenciál technika létjogosultságát, mondván az EKP csak a különböző frekvenciájú hullámok szummációja, és az adott inger vagy esemény nem kiváltja a potenciálváltozásokat, csak mintegy fázisában rendezi, újraindítja ( phase resetting ) a különböző frekvenciájú hullámokat, melyek folyamatosan jelen vannak a spontán EEG-ben is, csak fázisban rendezetlenül. E szerint az elmélet szerint a spontán aktivitás sem - 6 -

7 zaj, hanem szignál, mely tulajdonképpen meghatározza, befolyásolja az ingeradás után rögzíthető bioelektromos jeleket (Başar és mtsai, 1999; Shin, 2001, 2002; Makeig és mtsai, 2002). CÉLKITŰZÉSEK Kísérleteink célja az akusztikus eseményhez-kötött potenciálok (EKP) és a mezőpotenciálok gamma frekvenciatartományba tartozó, spontán jelentkező és eseményhez kötött komponenseinek vizsgálata macska hallókérgén olyan viselkedéses kísérleti helyzetekben, melyeket eltérő figyelem illetve aktivációs szint (arousal) jellemez. Így három kérdést próbálunk megválaszolni: 1. Milyen módon változik meg az akusztikus eseményhez kötött potenciál a figyelem ill. az eltérő arousal hatására? 2. Miként hat a figyelem ill. az eltérő arousal a gamma aktivitásra? 3. Van-e valamilyen összefüggés az EKP exogén és endogén komponenseinek amplitúdó és latencia, valamint a gamma aktivitás teljesítmény- és frekvenciavátozásai közt. Kérdéseink megválaszolásának természetesen alapfeltétele az akusztikus EKP exogén és endogén EKP komponenseinek - 7 -

8 valamint a különböző típusú gamma aktivitásoknak az azonosítása macskán. Amennyiben a célkitűzésekben megfogalmazott kérdéseinkre sikerül választ találnunk, remélhetőleg közelebb kerülünk a figyelem ill. arousal mechanizmusainak megértéséhez. MÓDSZEREK Mind a négy kísérleteinkben szereplő macskánál instrumentális táplálkozási reflexet építettünk ki a különböző figyelmi és aktivációs szintek (arousal) vizsgálatára. Háromféle helyzetben vizsgáltuk az EKP komponenseit és a gamma aktivitást. Amikor a macskát a vizsgálóketrec semleges részében helyeztük el, rövid exploráció után nyugodtan feküdt ez a nyugodt állapot. A ketrec instrumentális részében hajtották végre a macskák az előzőleg 3-4 héten át betanított operáns kondicionálást: ha az etető felett elhelyezett lámpa kigyulladt vagy a fent leírt CS-ként szolgáló hang megszólalt, a macskáknak fel kellett lépnie a pedálra az etetőhöz, ahol várták az adagolóval 5-10 másodperc múlva adott húst. A kondicionálás közben felvett agyi bioelektromos aktivitást a CS-hez képest két részre osztottuk: CS előtt - amikor a macska ült és várta a CS-t és CS után, mikor fellépett az etetőre és várta a megerősítésként szolgáló húst. Így tehát az állat 3 különböző aktivációs szintje: nyugodt, CS előtt és CS után. A kísérleti helyzet tovább kategorizálható a CS modalitásától függően. Összefoglalva, öt különböző viselkedéses állapotot különböztettünk meg az aktivációs - 8 -

9 szint (arousal) és a CS modalitása alapján: nyugodt állapot (alacsony éberségi szint, nincs szelektív figyelem), fény CS előtt (magas éberségi szint, vizuális szelektív figyelem), fény CS után az UCS-re várva (magas éberségi szint), hang CS előtt (magas éberségi szint, akusztikus szelektív figyelem), hang CS után az UCS-re várva (magas éberségi szint). Egy adott ülésben csak egyfajta modalitású CS-t használtunk, így az állatot tulajdonképpen az első három CS igazította el a CS aznapi modalitását illetően. Ezeket az első instrukciós CS-eket kizártuk az adatfeldolgozásból. A macskák hallókérge fölé epidurálisan egy 30 kontaktusból álló elektródmátrixot ültettünk be 5*6 elrendezésben, hogy segítségével részletesen tanulmányozhassuk az EKP komponensek és a gamma aktivitás generátorainak topográfiai viszonyait. Az elektródák közti távolság ~1.5 mm volt az elektródmátrixban. Az adatok feldolgozása és a potenciál-eloszlási térképek készítése részben a Neuroscan Edit programcsomag segítségével, részben egy saját fejlesztésű, MATLAB alapú programcsomag segítségével történt

10 EREDMÉNYEK Kísérleteink során megbízhatóan azonosítottuk macska hallókérgén az EKP P1a, P1b, N1, és P2 exogén, eltérési negativitás (EN) P3a és P3b endogén komponenseit. A komponensek időbeli viszonyait hasonlónak voltak, mint a humán komponenseké, és a kísérlet tényezőinek manipulációjára hasonlóan reagáltak, mint a megfelelő humán komponensek. Ez igen fontos megállapítás, hiszen ebből következik, hogy a macskán nyert adatok jól modellezhetik a humán komponenseket. Az P1a, P1b, N1 és EN komponensek eloszlása a macska hallókérgén megfelelt korábbi kísérleteinkben leírtaknak (Lakatos és mtsai, 1998; Pincze és mtsai, 2001, 2002). A P3a amplitúdómaximumának topográfiája nagy hasonlóságot mutatott az EN amplitúdómaximumával. A P3b amplitúdómaximuma a kísérleteinkben használt elektródmátrix caudális szélén volt kimutatható, ami felveti annak a lehetőségét, hogy a P3b generátora nem a hallókéreg általunk vizsgált területein, hanem caudálisabban található macskán, és az általunk regisztrált pozitív hullám volumenvezetéssel terjed a hallókéregre. Az EKP komponensei latenciájának és amplitúdójának viselkedésfüggő változásait elemezve azt találtuk, hogy a komponensek latenciája kondicionálás alatt a nyugalmihoz (kontroll) képest csökkent, míg amplitúdójuk csak hang feltételes inger várása során nőtt. A spontán gamma aktivitás tanulmányozása során egy igen jelentős új megállapítást tettünk: a spontán gamma aktivitás

11 teljesítménye nem állandó, hanem periodikus teljesítménykiugrások, gamma orsók formájában jelentkezik (Lakatos és mtsai, 2004). Azt is kimutattuk, hogy a gamma orsók gyakorisága a théta frekvenciatartományba esik (5 Hz körüli). Azonosítottuk és elemeztük a különböző típusú eseményhez kötött (kiváltott, indukált, inger-vezérelt) gamma oszcillációkat a macska hallókérgén. Azt találtuk, hogy frekvenciájuk ill. eloszlásuk nagyjából megfelel a spontán gamma orsókénak. A hangingert követő indukált gamma orsók közti latenciakülönbség is megfelel a spontán gamma orsók közti időintervallumnak (~200 ms). Az eltérési negativitás (EN) akusztikus eseményhez kötött gamma aktivitás korrelátuma után kutatva kimutattunk egy oszcillációt mely ugyanazon kísérleti paradigmában ( oddball paradigma ) váltódott ki, mint az EN, és teljesítményeloszlása a macska hallókérgén nagyjából megfelelt az eltérési negativitás teljesítményeloszlásának. A P3b idejében fellépő gamma aktivitás elemzése során azt találtuk, hogy a primer és szekunder hallókérgi területek gamma oszcillációinak teljesítménye nem nő a P3b komponens idejében. A különböző típusú gamma aktivitások frekvenciájának és teljesítményének viselkedésfüggő változásait elemezve azt találtuk, hogy az oszcillációk frekvenciája kondicionálás alatt a nyugalmihoz (kontroll) képest nőtt, míg a teljesítményük csak hang feltételes inger várása során nőtt. Kivétel ez alól a kiváltott és inger-vezérelt gamma aktivitás, melyek teljesítménye mind fény, mind hang feltételes inger várása közben nőtt. Hasonlóan változott (mindkét modalitású

12 feltételes inger várása közben nőtt) a kiváltott gamma aktivitás koherenciája, és a spontán és indukált gamma orsók gyakorisága. MEGBESZÉLÉS Az akusztikus eseményhez kötött válasz komponensei és a gamma aktivitás különböző jellemzőinek (latencia, amplitúdó, frekvencia, teljesítmény és orsók közti időintervallum) változása kondicionálás alatt két nagy kategóriába sorolható: modalitásspecifikus változások, melyek függenek a feltételes inger modalitásától és nem modalitásspecifikus változások, melyek a feltételes ingertől függetlenek. A modalitásspecifikus változások a szelektív figyelem kísérőjelenségei. A nem modalitásspecifikus változások további két az állat aktivációs-figyelmi szintjétől függő csoportra oszthatók: vannak olyan változások, melyek követik az állatok aktivációs szintjének változását, azaz nyugalmitól eltérőek bármely típusú feltételes inger várása, és ettől eltérőek a megerősítés várása közben (ezt a három viselkedési helyzetet eltérő aktivációs szint jellemzi, melyre a macska viselkedéséből következtethetünk). A másik csoportba azok a változások sorolhatók, melyek csak a feltételes inger várása közben mutathatók ki, mikor az állat a megerősítésre vár, az értékek a visszatérnek a nyugalmi állapotnak megfelelő szintre. Elképzelhető, hogy ezek a változások a figyelem szelektivitásának mértékét tükrözik nem modalitásspecifikus módon. Nyugalmi állapotban a figyelem nem szelektív, megosztott. Mikor specifikus feladata van kondicionálás alatt (a feltételes inger várása)

13 az állat koncentrál, a megfelelő modalitású ingert várja. Ha azonban az állat már a megerősítésre vár, a figyelem ismét megosztott. A kiváltott komponensek amplitúdója és a gamma oszcillációk teljesítménye a legtöbb esetben modalitásspecifikusan változott. Ez azt jelenti, hogy a P1a és P2 kivételével minden komponens amplitúdója megnőtt az endogén komponenseké (EN, P3a) legnagyobb mértékben mikor a macska hang feltételes ingerre várt (szelektíven az akusztikus modalitásra figyelt). Ugyancsak egyöntetűen szignifikánsan nőtt a hang feltételes inger várása közben a gamma oszcillációk teljesítménye. A kiváltott komponensek amplitúdójának és a gamma oszcillációk teljesítménynövekedésének magyarázata véleményünk szerint a generálásukban résztvevő neuronpopulációk aktivitásának nagyobb szinkronizációja. Ez egybevág azzal az elképzeléssel, mely szerint a szelektív figyelem működésének alapelve a gamma aktivitás fázisának rendeződése, szinkron mezőpotenciál-oszcillációk a figyelt ingereket feldolgozó kérgi egységekben (Fries és mtsai, 2001; Fell és mtsai, 2003). A gamma aktivitás szinkronizációja mintegy fázisban rendezi az ezekben a kérgi egységekben generálódó EKP komponenseket, nagyobb amplitúdót eredményezve (Fries és mtsai, 2001). A gamma oszcillációk modalitásspecifikus teljesítményváltozása alól kivétel a kiváltott gamma aktivitás és az inger-vezérelt gamma aktivitás teljesítménye, melyek növekedtek mind fény, mind hang feltételes inger várása közben. Ugyanígy változott kondicionálás közben a kiváltott gamma aktivitás koherenciája

14 (modalitástól függetlenül nő feltételes inger várása közben), továbbá az indukált és kiváltott gamma orsók latenciája illetve a spontán és indukált gamma orsók közti időintervallum (modalitástól függetlenül csökken feltételes inger várása közben) a nyugalmi állapotra jellemző (kontroll) értékekhez viszonyítva. A koherencia, kiváltott gamma aktivitás és inger-vezérelt gamma-aktivitás kapcsolata nyilvánvaló: ha a hangingerhez a gamma oszcillációk latenciája és fázisa szigorúbban kötött (koherencia) az átlagban nagyobb teljesítménnyel jelenik meg a kiváltott gamma aktivitás, és ugyanígy az inger vezérelt gamma aktivitás. Mivel a két különböző típusú gamma aktivitás frekvenciája is megegyezik nyugalomban, és azonos módon változik feltételes inger várása közben, valószínűnek tűnik, hogy az inger-vezérelt gamma aktivitás ugyanazon neuronpopulációkban generálódik, mint a kortikális kiváltott gammaaktivitás. Hogyan illeszthető bele a képbe a gamma orsók közti időintervallum csökkenése, mely kondicionálás alatt hasonló változásokat mutat? Chrobak és Buzsáki (1998) szabadon mozgó patkány entorhinális kérgén kimutatták, hogy a gamma orsók szorosan a théta oszcillációk egy bizonyos fázisához (negatív csúcs) kötöttek. Így elképzelhető, hogy a gamma oszcillációk nagyobb koherenciája feltételes inger várása közben annak köszönhető, hogy ilyenkor gamma orsókat vezérlő théta aktivitás gyorsul (a spontán ill. indukált orsók közti időintervallum csökken), ami azt eredményezi, hogy a théta aktivitás egy bizonyos fázisintervalluma kevesebb ideig tart. Ezáltal az adott fázisintervallumban (negatív csúcs)

15 kiváltódó gamma oszcillációk fáziseltérése kisebb (kisebb a lötyögési lehetőség a gyorsabb théta hullámon). Ha a kiváltott gamma orsók a théta aktivitás egy bizonyos fázisához kötöttek, azt is feltételeznünk kell, hogy a hanginger újraindítja a théta oszcillációt (phase resetting, lásd fent), hiszen csak így képzelhető el fázisban és időben az ingeradás időpontjához kötött gamma aktivitás. A kondicionálás közben megfigyelt változások harmadik csoportját az akusztikus kiváltott komponensek latenciájának, illetve a gamma oszcillációk frekvenciájának változásai alkotják. A latencia csökkenése kiváltott komponensek esetén, illetve a frekvencia növekedése gamma oszcillációk esetén a CS modalitástól független volt, az állatok aktivációs szintjének (arousal) változásával mutatott összefüggést. A nyugalmi értékekhez képest az akusztikus EKP komponensek latenciája kondicionálás alatt csökkent (a megerősítés várása közben nagyobb mértékben, mint feltételes inger várása közben), a gamma oszcillációk frekvenciája pedig megnőtt. Kísérleteinkben igen sok változót elemeztünk, adataink mégis meglepően konzisztensek, ezért lehetőséget adnak egy munkahipotézis felállítására a figyelem és arousal modulátor hatásaira vonatkozóan az akusztikus szenzoros kérgi területeken. Teóriánk szerint a figyelmi működések hátterében elsősorban a gamma frekvenciatartományba eső oszcillációk és kiváltott komponensek szinkronizációja áll. Ez eredményezi a kondicionálás során epidurális elektródokkal elvezetett gamma oszcillációk nagyobb teljesítményét és az EKP komponenseinek nagyobb

16 amplitúdóját. A szelektív figyelem az interneuronhálózatok felülről lefelé ható (top-down) szabályozása révén a gamma oszcillációk fázisát rendezi (szinkronizáció, modalitásspecifikus), míg a figyelem általánosan megnöveli maguknak a gamma oszcillációknak a gyakoriságát (orsók közti időintervallum csökkenése), és ezáltal a gamma orsók koherenciáját (nem modalitásspecifikus). Az ébrenléti szint változásai ugyanakkor a szenzoros kérgi neuronhálózatok modulálása révén a gamma aktivitás frekvenciájának és az EKP komponensei latenciájának változását eredményezik. Jelenleg olyan főként viselkedő állatokon intrakortikális elektródokat alkalmazó kísérletek tervezésén dolgozunk, melyek lehetőséget adnak az intrakortikális mezőpotenciál és sejtaktivitás vizsgálatára, és ennek révén közelebb vihetnek a fentiekben vázolt hipotézis igazolásához

17 AZ ÉRTEKEZÉS TÉMÁJÁBAN MEGJELENT SAJÁT KÖZLEMÉNYEK Lakatos P, Pincze Zs, Fu,KM, Karmos G, Schroeder CE (2005) Timing of pure tone and noise evoked responses in macaque auditory cortex. Neuroreport 17: in press. Lakatos, P., Szilágyi, N., Pincze, Zs., Rajkai, Cs., Ulbert, I., and Karmos, G. (2004) Attention and arousal related modulation of spontaneous gammaactivity in the auditory cortex of the cat. Brain Res Cogn Brain Res, 19: 1-9. Karmos G, Lakatos P, Pincze Z, Rajkai C, Ulbert I (2002) Frequency of gamma activity is modulated by motivation in the auditory cortex of cat. Acta Biol Hung 53: Pincze Z, Lakatos P, Rajkai C, Ulbert I, Karmos G (2001) Separation of mismatch negativity and the N1 wave in the auditory cortex of the cat: a topographic study. Clin Neurophysiol 112: Pincze Z, Lakatos P, Rajkai C, Ulbert I, Karmos G (2002) Effect of deviant probability and interstimulus/interdeviant interval on the auditory N1 and mismatch negativity in the cat auditory cortex. Brain Res Cogn Brain Res 13: Lakatos, P., Pincze, Zs., Ulbert, I., and Karmos, G. (1998) Early components of the ERP reflect tonotopy of the auditory cortex of cat and monkey. European J.of Neuroscience 10[Suppl. 10],

18 IRODALOMJEGYZÉK Arieli A, Sterkin A, Grinvald A, Aertsen A (1996) Dynamics of ongoing activity: explanation of the large variability in evoked cortical responses. Science 273: Başar E, Basar-Eroglu C, Karakas S, Schürmann M (1999) Are cognitive processes manifested in event-related gamma, alpha, theta and delta oscillations in the EEG? Neurosci Lett 259: Buhl EH, Tamás G, Fisahn A (1998) Cholinergic activation and tonic excitation induce persistent gamma oscillations in mouse somatosensory cortex in vitro. J Physiol 513 ( Pt 1): Buzsáki G, Chrobak JJ (1995) Temporal structure in spatially organized neuronal ensembles: a role for interneuronal networks. Curr Opin Neurobiol 5: Cobb SR, Buhl EH, Halasy K, Paulsen O, Somogyi P (1995) Synchronization of neuronal activity in hippocampus by individual GABAergic interneurons. Nature 378: Chrobak JJ, Buzsáki G (1998) Gamma oscillations in the entorhinal cortex of the freely behaving rat. J Neurosci 18: Csicsvári J, Hirase H, Czurko A, Mamiya A, Buzsáki G (1999) Oscillatory coupling of hippocampal pyramidal cells and interneurons in the behaving Rat. J Neurosci 19:

19 Draguhn A, Traub RD, Schmitz D, Jefferys JG (1998) Electrical coupling underlies high-frequency oscillations in the hippocampus in vitro. Nature 394: Engel AK, Roelfsema PR, Fries P, Brecht M, Singer W (1997) Role of the temporal domain for response selection and perceptual binding. Cereb Cortex 7: Fell J, Fernandez G, Klaver P, Elger CE, Fries P (2003) Is synchronized neuronal gamma activity relevant for selective attention? Brain Res Brain Res Rev 42: Fisahn A, Pike FG, Buhl EH, Paulsen O (1998) Cholinergic induction of network oscillations at 40 Hz in the hippocampus in vitro. Nature 394: Freeman WJ (1996) Random activity at the microscopic neural level in cortex ("noise") sustains and is regulated by low-dimensional dynamics of macroscopic cortical activity ("chaos"). Int J Neural Syst 7: Fries P, Reynolds JH, Rorie AE, Desimone R (2001) Modulation of oscillatory neuronal synchronization by selective visual attention. Science 291: Fries P, Schroder JH, Roelfsema PR, Singer W, Engel AK (2002) Oscillatory neuronal synchronization in primary visual cortex as a correlate of stimulus selection. J Neurosci 22: Galambos R, Makeig S, Talmachoff PJ (1981) A 40-Hz auditory potential recorded from the human scalp. Proc Natl Acad Sci USA 78:

20 Hebb DO (1949) The organization of behavior. Lumer ED, Edelman GM, Tononi G (1997) Neural dynamics in a model of the thalamocortical system. I. Layers, loops and the emergence of fast synchronous rhythms. Cereb Cortex 7: Lytton WW, Sejnowski TJ (1991) Simulations of cortical pyramidal neurons synchronized by inhibitory interneurons. J Neurophysiol 66: Makeig S, Westerfield M, Jung TP, Enghoff S, Townsend J, Courchesne E, Sejnowski TJ (2002) Dynamic brain sources of visual evoked responses. Science 295: Malsburg C (1995) Binding in models of perception and brain function. Curr Opin Neurobiol 5: Molnár M, Skinner JE, Csépe V, Winkler I, Karmos G (1995) Correlation dimension changes accompanying the occurrence of the mismatch negativity and the P3 event-related potential component. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 95: Pulvermüller F, Keil A, Elbert T (1999) High-frequency brain activity: perception or active memory? Trends Cogn Sci 3: Singer W, Gray CM (1995) Visual feature integration and the temporal correlation hypothesis. Annu Rev Neurosci 18: Shadlen MN, Newsome WT (1994) Noise, neural codes and cortical organization. Curr Opin Neurobiol 4:

21 Shin J (2001) Adaptation in spiking neurons based on the noise shaping neural coding hypothesis. Neural Netw 14: Shin J (2002) A unifying theory on the relationship between spike trains, EEG, and ERP based on the noise shaping/predictive neural coding hypothesis. Biosystems 67: Tallon-Baudry C, Bertrand O (1999) Oscillatory gamma activity in humans and its role in object representation. Trends Cogn Sci 3: Tamás G, Somogyi P, Buhl EH (1998) Differentially interconnected networks of GABAergic interneurons in the visual cortex of the cat. J Neurosci 18: Tamás G, Buhl EH, Lorincz A, Somogyi P (2000) Proximally targeted GABAergic synapses and gap junctions synchronize cortical interneurons. Nat Neurosci 3: Traub RD, Whittington MA, Colling SB, Buzsáki G, Jefferys JG (1996) Analysis of gamma rhythms in the rat hippocampus in vitro and in vivo. J Physiol 493 ( Pt 2): Traub RD, Jefferys JG, Whittington MA (1999) Functionally relevant and functionally disruptive (epileptic) synchronized oscillations in brain slices. Adv Neurol 79: Traub RD, Pais I, Bibbig A, LeBeau FE, Buhl EH, Hormuzdi SG, Monyer H, Whittington MA (2003) Contrasting roles of axonal (pyramidal cell) and dendritic (interneuron) electrical coupling in the generation of neuronal network oscillations. Proc Natl Acad Sci U S A 100:

22 Whittington MA, Traub RD, Jefferys JG (1995) Synchronized oscillations in interneuron networks driven by metabotropic glutamate receptor activation. Nature 373: Ylinen A, Soltesz I, Bragin A, Penttonen M, Sik A, Buzsáki G (1995) Intracellular correlates of hippocampal theta rhythm in identified pyramidal cells, granule cells, and basket cells. Hippocampus 5: