- Направленная настройка свойств фазовой прецессии в гиппокампе (biorXiv)
Автор: Юк-Хой Ю, Джилл К. Лойтгеб, Кристиан Лейболд
Выдержка: Направление бега в гиппокампе кодируется частотными модуляциями активности поля места, а также временными корреляциями спайков, известными как тета-последовательности. Однако до сих пор не изучено, связаны ли между собой коды скорости направления и корреляции полей места, и поэтому природа того, как информация о направлении кодируется в аммоновом роге, остается нерешенной. Здесь, используя ранее опубликованный набор данных, который содержит спайковую активность клеток места гиппокампа крысы в субрегионах CA1, CA2 и CA3 во время свободного поиска пищи самцами крыс Long-Evans в 2D-среде, мы обнаружили, что коды скорости и времени спайка связаны. Всплески, противоположные предпочтительному направлению импульсации поля места, с большей вероятностью подвергаются прецессии тета-фазы и, следовательно, более сильно влияют на парные корреляции. Кроме того, мы определили подмножество пар полей, тета-корреляции которых являются внутренними в том смысле, что они сохраняют тот же порядок срабатывания, когда направление бега меняется на противоположное. Оба эффекта связаны с различиями в распределении тета-фазы и более заметны в СА3, чем в СА1. Таким образом, мы предполагаем, что внутренние всплески наиболее заметны, когда направленно-модулированный сенсорно-моторный драйв скорости возбуждения гиппокампа минимален, предполагая, что внешние и внутренние последовательности вносят вклад в фазовую прецессию как два различных механизма.
2. Визуальные сигналы определяют направленную избирательность гиппокампа (biorXiv)
Автор:Дуния Малдерс, Ман Йи Йим, Джэ Сон Ли, Альберт К. Ли, Тибо Тайлефумье, Ила Р. Фите
Вывод: для навигации необходимы как пространственная информация, так и информация о направлении. Нейроны гиппокампа грызунов проявляют пространственную избирательность во всех средах 1, но направленную настройку только на линейных путях 2–8. сенсорные механизмы, лежащие в основе направленности, неизвестны, хотя считается, что вестибулярные и визуальные сигналы имеют решающее значение. Однако считается, что нейроны гиппокампа не проявляют угловой модуляции во время двухмерного случайного поиска пищи, несмотря на наличие вестибулярных и визуальных сигналов 6, 7. Кроме того, определенные аспекты визуальных сигналов не были напрямую связаны с реакцией гиппокампа у грызунов. Чтобы решить эти проблемы, мы манипулировали вестибулярными и визуальными сигналами в серии экспериментов. Сначала мы измерили активность гиппокампа во время случайного поиска пищи в реальном мире (RW), где мы обнаружили, что возбуждение нейронов демонстрирует значительную модуляцию в зависимости от направления головы. Фактически доля модулированных нейронов была сравнима с таковой в системе направления головы 9. Эти результаты противоречат общепринятым представлениям о направленности гиппокампа 6, 7. Чтобы изолировать вклад визуальных сигналов, мы измерили нейронные реакции в визуально похожей виртуальной реальности (ВР), где диапазон вестибулярных сигналов сведен к минимуму 5, 10, 11. Значительная модуляция направления была обнаружена не только в VR, но и была сравнима с таковой в RW. Несколько дополнительных экспериментов показали, что изменения угловой информации, содержащейся в визуальных сигналах, вызывают соответствующие изменения в модуляции направления головы гиппокампа. Примечательно, что для нейронов, модулируемых в направлении головы, активность ансамбля была смещена в сторону единственного визуального сигнала. Эти результаты демонстрируют, что надежные вестибулярные сигналы не требуются для избирательности направления гиппокампа, в то время как визуальные сигналы не только достаточны, но также играют причинную роль в управлении реакциями гиппокампа.
3.Различные нейронные коды в гиппокампе и латеральной префронтальной коре приматов во время ассоциативного обучения в виртуальной среде (biorXiv)
Автор : Б. В. Корриган, Р. А. Гулли, Г. Дусе, М. Русси, Р. Луна, А.Дж. Сакс, Дж. К. Мартинес-Трухильо
Выдержка: гиппокамп (HPC) и латеральная префронтальная кора (LPFC) — две области коры головного мозга приматов, которые считаются важными для познания. Здесь мы предполагаем, что коды, опосредующие нейронную коммуникацию в микросхемах HPC и LPFC, эволюционировали, чтобы служить функциям пластичности и памяти в различных пространственно-временных масштабах. Мы использовали задачу виртуальной реальности, в которой животные перемещались по лабиринту с помощью джойстика и выбирали одну из двух целей в ответвлениях лабиринта в соответствии с усвоенным правилом цвета контекста. Мы обнаружили, что нейроны и популяции нейронов в обеих областях кодируют одинаковую информацию о задаче. Более того, мы демонстрируем, что многие нейроны HPC концентрируют спайки в пачках, тогда как большинство нейронов LPFC слоя II/III редко распределяют спайки во времени. По мере того, как животные обучались задаче, нейроны HPC, но не нейроны LPFC, увеличивали скорость своей вспышки в зависимости от производительности. При интегрировании частоты спайков за короткие интервалы ансамбли нейронов HPC достигли максимальной декодированной информации с меньшим количеством нейронов, чем ансамбли LPFC. Наши результаты показывают, что во время ассоциативного обучения главные клетки HPC концентрируют спайки пачками, обеспечивая темпоральную суммацию и быструю синаптическую пластичность в небольших популяциях нейронов и, в конечном счете, способствуя быстрому кодированию ассоциативных воспоминаний. С другой стороны, слои II/III пирамидальных клеток LPFC запускают спайки, более редко распределенные во времени и по большему количеству нейронов. Последнее облегчило бы передачу сигналов, загруженных в кратковременную память, между популяциями нейронов, не обязательно запуская быструю синаптическую пластичность.
4. Кодирование идентичности лица на основе признаков отдельными нейронами миндалевидного тела и гиппокампа человека (biorXiv)
Автор: Раннан Цао, Джинге Ван, Чуджун Лин, Эмануэла Де Фалько, Алина Питер, Эрнан Г. Рей, Джеймс ДиКарло, Александр Тодоров, Уэли Рутисхаузер, Син Ли, Николас Дж. Брандмейр, Шуо Ван
Аннотация: Нейроны в миндалевидном теле и гиппокампе человека, которые избирательно определяют личность конкретных людей, классически считались кодирующими личность человека, инвариантную к визуальным характеристикам (например, оттенку кожи, форме глаз). Однако остается в значительной степени неизвестным, как визуальная информация из высших зрительных областей коры преобразуется в такое семантическое представление об отдельном человеке. Здесь мы показываем, что некоторые нейроны миндалевидного тела и гиппокампа избирательны к нескольким различным не связанным между собой идентичностям лиц на основе общих визуальных особенностей. Закодированные личности образуют кластеры в представлении глубокой нейронной сети, обученной распознавать лица. Таким образом, вопреки преобладающим взглядам, эти нейроны представляют лицо человека с помощью кода, основанного на визуальных признаках, а не кода, основанного на ассоциации с известными понятиями. Характерные нейроны кодируют лица независимо от их идентичности, расы, пола, знакомства или визуальных особенностей на уровне пикселей; и область пространства признаков, на которую настроены характерные нейроны, предсказала их реакцию на новые лицевые стимулы. Наши результаты показывают новый класс нейронов, которые соединяют управляемое восприятием представление черт лица в высшей зрительной коре с мнемоническими семантическими представлениями в MTL, которые могут формировать основу для декларативной памяти.
