感官皮質のコーディングの精度に関する基本的限界
Oleg I Rumyantsev1,2,3, Jérôme A Lecoq4,5,6,7, Oscar Hernandez4,5
1James H. Clark Center for Biomedical Engineering & Sciences, Stanford University, Stanford, CA, USA. rumyantsev.oleg@gmail.com.
神経の騒音にもかかわらず 脳の処理の精度は鍵です 新しい研究によると 特定のノイズパターンが 大量のニューロン集団の 視覚野のコード化能力を 制限しています
科学分野:
- 神経科学
- 計算神経科学
- 感覚 処理
背景:
- 神経活動は本質的に騒々しいので 脳の正確な情報処理に 課題が生じます
- 感覚皮質の神経集合における相関ノイズは,コーディングの精度を制限すると仮定されているが,その正確な役割は議論の余地がある.
- 理論的なモデルは,神経調節と相関するノイズパターンの間の関係が,コード化忠誠度にとって決定的であることを示唆しています.
研究 の 目的:
- コレレートされたノイズがマウスの主視野皮質の大きなニューラル・アンサンブルで コーディングの忠誠度を制限するかどうかを調査する.
- 大規模なニューラル・アンサンブルによって伝達される情報を定量化し,相関するノイズパターンの影響を分析する.
- コーカルデザインの原理がノイズ管理によってコードの精度を最適化するか判断する.
主な方法:
- マウスの主視野皮質の大きな集合体における神経活動の同時モニタリングのために 16 ビームの2フォトン顕微鏡を使用した.
- 大規模なニューラル集団内の情報伝達を定量化するための分析を開発した.
- 神経アンサンブルサイズ,相関するノイズパターン,そしてエンコードされた視覚信号の関係を調べた.
主要な成果:
- 関連騒音は視覚野の800から1300個のニューロンの集合体で 神経信号を抑制することが判明しました
- 情報を制限する相関関係に一致する,集合サイズとエンコードされた信号でスケールされたノイズ構成要素を特定した.
- 主要なノイズモードは視覚信号と正交であり,したがってコーディングの精度を制限しない.より小さな情報制限のノイズモードはマウスの視覚鋭さと整列した.
結論:
- 皮質設計の原則は,支配的なノイズモードの影響を最小限に抑えることで,コーディングの精度を高めるように見える.
- 約90%の騒音変動は,情報制限のないモードに制限されています.
- 弱い,しかし重要な,相関するノイズモードは,本質的に感覚的差別能力に縛られています.
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