Ocular integration in the human visual cortex 1

Human striate cortex contains an orderly map of the contralateral visual field, which is distorted to make a disproportionate amount of tissue available for the representation of the macula. Engrafted on the retinotopic map is a system of alternating inputs known as ocular dominance columns. These columns consist of interleaved bands of geniculocortical afferents in layer 4C serving either the right eye or the left eye.They can be revealed in humans with a history of prior visual loss in one eye by processing striate cortex for cytochrome oxidase at autopsy. Because their geniculate input is segregated, cells within ocular dominance columns in layer 4C respond to stimulation of one eye only.These monocular cells converge onto binocular cells in other layers, integrating signals from the two eyes. The columns in humans appear similar to those found in many primate species, including the macaque. In the squirrel monkey, however, the occurrence of ocular dominance columns is highly variable. Some squirrel monkeys lack columns, yet they seem to have no impairment of visual function. In animals with weakly expressed columns, one can detect a cortical pattern of metabolic activity corresponding to retinal blood vessels. It appears because visual deprivation from shadows cast by blood vessels induces remodeling of geniculocortical afferents, in a manner akin to the shrinkage of ocular dominance columns from congenital cataract. Although the function of ocular dominance columns is unknown, their metabolism is altered in strabismus, suggesting a role in visual suppression.

RésuméLe cortex strié de l’être humain comporte une représentation ordonnée du champ visuel controlatéral, laquelle se déforme et présente une quantité disproportionnée de tissu disponible pour la représentation de la macula. Greffé sur la représentation rétinotopique, se trouve un système d’afférences alternantes appelées colonnes de dominance oculaire. Ces colonnes se composent de bandes interfoliées d’afférences géniculocorticales dans la couche 4C, servant soit l’œil droit soit l’œil gauche. Chez les êtres humains qui ont des antécédents de perte visuelle dans un œil, on peut repérer ces colonnes en traitant le cortex strié de façon à y détecter la présence de cytochrome oxydase à l’autopsie. Comme l’afférence genouillée est séparée, les cellules des colonnes de dominance oculaire de la couche 4C réagissent à la stimulation d’un œil seulement. Les cellules monoculaires convergent vers les cellules binoculaires des autres couches, intégrant les signaux provenant des deux yeux. Les colonnes humaines sont apparemment semblables à celles qu'on trouve chez plusieurs espèces de primates, y compris les macaques. Chez le singe écureuil, cependant, l’occurrence de colonnes de dominance oculaire est très variable. Chez certains singes écureuils le manque de colonnes ne semble toutefois pas affecter la fonction visuelle. Chez les animaux dont les colonnes sont faibles, on peu détecter une tendance corticale de l’activité métabolique correspondant à celle des vaisseaux sanguins de la rétine. Il en est ainsi parce que la perte visuelle due aux ombres projetées par les vaisseaux sanguins provoque une réorganisation des afférences géniculocorticales semblable au rétrécissement des colonnes de dominance oculaire résultant de la cataracte congénitale. Bien qu'on ne connaisse pas la fonction des colonnes de dominance oculaire, le métabolisme de ces dernières est modifié dans le strabisme, évoquant un rôle dans la suppression visuelle.