Abstract When mice run, activity in their primary visual cortex (V1) is strongly modulated. This observation has altered conception of a brain region assumed to be a passive image processor. Extensive work has followed to dissect the circuits and functions of running-correlated modulation. However, it remains unclear whether visual processing in primates might similarly change during locomotion. We measured V1 activity in marmosets while they viewed stimuli on a treadmill. In contrast to mouse V1, marmoset V1 was slightly but reliably suppressed during running. Population-level analyses revealed trial-to-trial fluctuations of shared gain across V1 in both species, but these gain modulations were smaller and more often negatively correlated with running in marmosets. Thus, population-scale gain fluctuations of V1 reflect a common feature of mammalian visual cortical function, but important quantitative differences yield distinct consequences for the relation between vision and action in primates versus rodents.

When mice run, activity in their primary visual cortex (V1) is strongly modulated. This observation has altered conceptions of a brain region assumed to be a passive image processor. Extensive work has followed to dissect the circuits and functions of running-correlated modulation. However, it remains unclear whether visual processing in primates might similarly change during locomotion. We therefore measured V1 activity in marmosets while they viewed stimuli on a treadmill. In contrast to mouse, running-correlated modulations of marmoset V1 were small and tended to be slightly suppressive. Population-level analyses revealed trial-to-trial fluctuations of shared gain across V1 in both species, but while strongly correlated with running in mice, gain modulations were smaller and more often negatively correlated with running in marmosets. Thus, population-wide fluctuations of V1 may reflect a common feature of mammalian visual cortical function, but important quantitative differences point to distinct consequences for the relation between vision and action in primates versus rodents.

Adjacent neurons in visual cortex have overlapping receptive fields within and across area boundaries, an arrangement which is theorized to minimize wiring cost. This constraint is thought to create retinotopic maps of opposing field sign (mirror and non-mirror representations of the visual field) in adjacent visual areas, a concept which has become central in current attempts to subdivide the cortex. We modelled a realistic developmental scenario in which adjacent areas do not mature simultaneously, but need to maintain topographic continuity across their borders. This showed that the same mechanism that is hypothesized to maintain topographic continuity within each area can lead to a more complex type of retinotopic map, consisting of sectors with opposing field sign within a same area. Using fully quantitative electrode array recordings, we then demonstrate that this type of map exists in the primate extrastriate cortex.

Abstract The mouse has become one of the main organisms for studies of the visual system. As a result, there is increased effort to understand universal principles of visual processing by comparing the mouse visual system to that of other species. In primates and other well-studied species including cats and tree shrews, the visual cortex is parcellated into an area V1 and several higher order areas defined by structural and functional differences, and a near complete map of the visual field. In mice, the visual cortex beyond V1 is parcellated into several higher order areas, with less notable structural and functional differences, partial coverage of the visual field, and areal boundaries defined by reversals in progression of the visual field. Notably, recent work in tree shrews and primates has shown that reversals in progression of the visual field can be a hallmark of nonlinear retinotopic mapping within a single visual area. This, and other lines of evidence discussed here, provides a compelling case that the apparent existence of multiple higher order visual areas in the mouse is related to the false assumption of linear retinotopy. Specifically, we use simulations to show that nonlinear retinotopy within a single visual area can recapitulate the appearance of multiple areal borders beyond mouse V1. In addition, we show that many reported differences in functional properties between higher order visual areas can be better explained by retinotopic differences rather than areal identity. Our proposal to reclassify some of the higher order visual areas in the mouse into a single area V2 is not mere semantics because areal definitions influence experimental design and data analysis. Furthermore, such a reclassification would produce a common set of rules for defining areal boundaries among mammals and would bring the mouse visual system into agreement with evolutionary evidence for a single area V2 in related lineages.