WikiDer > Настройка нейронов - Википедия

Neuronal tuning - Wikipedia

Нейронная настройка относится к предполагаемому свойству клеток мозга, с помощью которого они выборочно представляют определенный тип сенсорной, ассоциативной, моторной или когнитивной информации. Было выдвинуто предположение, что некоторые нейронные реакции оптимально настраиваются на определенные паттерны посредством опыта.[1] Настройка нейронов может быть сильной и резкой, как показано на первичная зрительная кора (область V1) (но см. Carandini et al 2005 [2]), или слабый и широкий, как показано в нейронные ансамбли. Предполагается, что отдельные нейроны одновременно настраиваются на несколько модальностей, таких как зрительная, слуховая и обонятельная. Предполагается, что нейроны настроены на разные сигналы, и часто предполагают, что они объединяют информацию из разных источников. В вычислительных моделях называется нейронные сети, такая интеграция - главный принцип работы. Лучшие примеры нейрональной настройки можно увидеть в зрительной, слуховой, обонятельной, соматосенсорной системах и системах памяти, хотя из-за небольшого количества проверенных стимулов универсальность требований нейрональной настройки все еще остается открытым вопросом.

Визуально настроенная система

Принятые модели настройки нейронов предполагают, что нейроны реагируют в разной степени в зависимости от сходства между оптимальным стимулом нейрона и данным стимулом.[3] (Теллер (1984), однако, бросил вызов "детекторному" взгляду на нейроны на логических основаниях)[4] Первое серьезное свидетельство настройки нейронов в зрительной системе было предоставлено Hubel и Визель в 1959 г.[5] Они обнаружили, что ориентированные световые щели были наиболее эффективными (из очень небольшого набора протестированных) стимулов для стриарной коры ».простая ячейка»Нейроны.[6] Другие нейроны, «сложные клетки, "лучше всего реагировали на линии определенной ориентации, движущиеся в определенном направлении.[5] В целом, нейроны V1 были выборочно настроены на определенные ориентации, размеры, положения и формы.[5] Хьюбел и Визель выиграли Нобелевская премия по физиологии и медицине в 1981 г. за открытия, касающиеся обработки информации в зрительной системе.[7] (Совсем недавно Carandini et al (2005) указали, что различие между «простыми» и «сложными» клетками может быть неверным, заметив, что «простые и сложные клетки могут вообще не образовывать дихотомию». [2])

В то время как эти простые ячейки в V1 реагируют на ориентированные столбики через небольшие рецептивные поля, оптимальный зрительный стимул становится все более сложным по мере продвижения к переднему отделу мозга.[8] Нейроны в площадь V4 выборочно настраиваются на разные длины волн, оттенки и насыщенность цвета.[9] В средний височный или же площадь V5 специально настроен на скорость и направление движущихся стимулов.[9] На вершине брюшной струи, называемой нижневисочная коранейроны были настроены на сложные раздражители, такие как лица.[8] Специфическая настройка промежуточных нейронов в брюшной поток менее ясен, потому что диапазон разнообразия форм, которые можно использовать для зондирования, почти бесконечен.[10]

В переднем отделе брюшной поток, различные области, по-видимому, настраиваются выборочно для идентификации частей тела (экстрастриантная область тела), лица (веретенообразная область лица) (согласно недавней статье Adamson and Troiani (2018) области веретенообразной области лица одинаково реагируют на «пищу»),[11] движущиеся тела (задняя верхняя височная борозда) или даже сцены (область парагиппокампа).[9] Настройка нейронов в этих областях требует тонкого различения сложных паттернов в каждой соответствующей категории для распознавание объекта.[10] Недавние исследования показывают, что эта тонкая дискриминация является функцией экспертиза и отдельные уровень категоризации со стимулами. В частности, работа была проделана Готье. и другие (2001) показать веретенообразная область лица (FFA) активация птиц у экспертов по птицам и автомобилей у экспертов по автомобилям по сравнению с противоположными стимулами.[12] Готье и другие (2002) также использовали новый класс объектов, названный Greebles и обучили людей распознавать их на индивидуальном уровне.[13] После тренировки FFA был настроен, чтобы различать этот класс объектов, а также лица.[13] Curran и другие (2002) аналогичным образом обучили людей менее структурированному классу объектов, называемых «капли», и показали FFA селективная активация для них.[14] В целом, нейроны можно настраивать, чтобы выборочно различать определенные наборы стимулов, которые регулярно возникают в мире.

Настройка в других системах

Нейроны в других системах также избирательно настраиваются на раздражители. в слуховая системаразные нейроны могут избирательно реагировать на частоту (высоту тона), амплитуду (громкость) и / или сложность (уникальность) звуков.[9] в обонятельная система, нейроны могут быть настроены на определенные виды запахов.[9] в вкусовая система, разные нейроны могут избирательно реагировать на разные компоненты пищи: сладкую, кислую, соленую и горькую.[9] в соматосенсорная система, нейроны могут быть выборочно настроены на различные типы давления, температуры, положения тела и боли.[9] Эта настройка в соматосенсорная система также предоставляет обратную связь двигательная система так что он может выборочно настраивать нейроны, чтобы они реагировали определенным образом на заданные стимулы.[9] Наконец, кодирование и хранение информации как в в ближайщем будущем и долгосрочный Память требует сложной настройки нейронов, чтобы информация могла быть позже извлечена.[9]

Рекомендации

  1. ^ Сакаи, Куниёси; Мияшита, Ясуши. Настройка нейронов на усвоенные сложные формы зрения. NeuroReport 1994, 5:829-832.
  2. ^ а б Маттео Карандини, Джонатан Б. Демб, Валерио Мант, Дэвид Дж. Толхерст, Ян Дан, Бруно А. Ольсхаузен, Джек Л. Галлант и Николь К. Руст. Знаем ли мы, что делает ранняя зрительная система? Журнал неврологии 25:10577-10597.
  3. ^ Гриль-Спектор, Каланит; Виттофт, Натан. Deos the Bairn Не Raed Ervey Lteter Истлефа, а Wrod как Wlohe? Нейрон 2009, 62:161-162.
  4. ^ Теллер. Связывание предложений. Исследование зрения 1984,24:1233-2346.
  5. ^ а б c Hubel, D. H .; Визель, Т. Н. Рецептивные поля отдельных нейронов в полосатой коре головного мозга кошки. J. Physiol. 1959, 148:574-591.
  6. ^ Вюрц, Роберт Х. Рассказывая о влиянии Хьюбела и Визеля. J. Physiol. 2009, 587:2817-2823.
  7. ^ www.nobelprize.org
  8. ^ а б Ризенхубер, Максимилиан; Поджио, Томазо. Нейронные механизмы распознавания объектов. Текущее мнение в нейробиологии 2002, 12:162-168.
  9. ^ а б c d е ж грамм час я Кольб, Б .; Whishaw, I.Q. Основы нейропсихологии человека (2003). Нью-Йорк, Нью-Йорк: Издательство Worth.
  10. ^ а б Sakai, K .; Naya, Y .; Мияшита Ю. Нейрональная настройка и ассоциативные механизмы в представлении формы. Обучение и память 1994, 1:83-105.
  11. ^ Адамсон и Троиани. Отчетливая и повторяющаяся веретенообразная активация лиц и еды. Нейроизображение 2018, 174: 393-406
  12. ^ Gauthier, I .; Skudlarski, P .; Gore, J.C .; Андерсон, А. В. Опыт работы с автомобилями и птицами задействует области мозга, участвующие в распознавании лиц. Nat. Neurosci. 2001, 3:191-197.
  13. ^ а б Gauthier, I .; Tarr, M. J. Unraveling механизмы для экспертного распознавания объектов: мост между мозговой активностью и поведением. Журнал экспериментальной психологии: человеческое восприятие и производительность 2002, 28(2):431-446.
  14. ^ Curran, I .; Tanaka, J .; Weiskopf, D. Электрофизиологическое сравнение визуальной категоризации и памяти распознавания. Когнитивная, аффективная и поведенческая неврология 2002, 18(2):1-18.