Взаимосвязь динамических характеристик ответов нейронов первичной зрительной коры и кодирования признаков изображения

• Автор: Кожухов, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 03.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 161 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

2.1. Строение и функции зрительной системы

2.2. Первичная зрительная кора и её функции

2.3. Рецептивные поля, детекторные свойства нейронов первичной зрительной коры и их динамика
2.4. Механизмы, лежащие в основе формирования ориентационной настройки нейронов первичной зрительной коры

2.5. Связь динамических модификаций ориентационной настройки нейронов и

кодирования информации в первичной зрительной коре

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА
3.1. Общие сведения об эксперименте
3.2. Оптическое картирование по внутреннему сигналу
3.3. Отведение экстраклеточной активности отдельных нейронов
3.4. Анализ экспериментальных данных
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ
4.1. Первая серия опытов: динамика рецептивных полей
4.1.1. Примеры динамики рецептивных полей
4.1.2. Изменение локализации разрядного центра возбудительной зоны
4.1.3. Изменение площади и веса основных возбудительных зон
4.1.4. Динамика площади и веса основных и дополнительных возбудительных зон при сочетанном картировании

4.2. Вторая серия опытов: динамика предпочитаемой ориентации
4.2.1. Типы динамики предпочитаемой ориентации
4.2.2. Влияние различных факторов на динамику предпочитаемой ориентации
4.3. Третья серия опытов: анализ межнейронных взаимодействий у нейронов с различными типами динамики предпочитаемой ориентации
4.4. Свойства нейронных ответов
4.4.1. Выделение главных компонент
4.4.2. Свойства главных компонент
4.4.3. Связь между свойствами главных компонент и динамикой предпочитаемой ориентации
5.1. Динамика рецептивных полей, предпочитаемой ориентации и частоты спайковых разрядов
5.2. Механизм формирования нейронного ответа и динамических изменений рецептивных полей
5.3. Функциональное значение динамики предпочитаемой ориентации
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
БЛАГОДАРНОСТИ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
JIKT — латеральное коленчатое тело
НЧ — низкочастотный
ПО — предпочитаемая ориентация
РП -— рецептивное поле нейрона, или рецептивное поле компоненты
ЦОГ — центр ориентационной гиперколонки
ЭЭГ — электроэнцефалограмма
СОМ - communications port, последовательный порт
cRF - classical receptive field, классическое рецептивное поле.
hsRF - high-contrast summation receptive field, поле суммации высокого контраста
GABA - gamma-aminobutyric acid, гамма-аминомасляная кислота
GLM - Generalized Linear Model, обобщённая линейная модель
IT - inferotemporal cortex, нижневисочная кора
LPT - line print terminal, параллельный порт
IsRF - low-contrast summation receptive field, поле суммации низкого контраста MST - medial superiotemporal cortex, медиальная верхневисочная кора MT - medial temporal cortex, медиальная височная кора NMDA - N-methyl-D-aspartate, N-метил-О-аспартат nRF - nonclassical Receptive Field, неклассическое рецептивное поле snRF - sparse noise Receptive Field, рецептивное поле, полученное при стимуляции редким шумом
01 - overlap index, индекс перекрытия PPI - push-pull index, индекс антагонизма
PSD - power spectrum density, пространственная спектральная плотность
SDF - spike density function, функция плотности спайков
VI - visual 1, первичная зрительная кора (поле 17 коры больших полушарий)

Однако, сложнее обстоит дело с изменением предпочитаемой ориентации (ПО). В работе (Veit et. al., 2013) было показано, что ось snRF не совпадает с ПО нейрона. Исследования по динамике snRF (DeAngelis ct. al., 1993a; Malone et. al., 2007) не показали значительного сдвига оси, вдоль которой вытянуто РП. Это означает, что по изменениям snRF невозможно судить о сдвигах ПО нейрона.
Что касается cRF, то в работе (Салтыков и др., 1999) было вычислено, какими свойствами должна обладать динамика РП, чтобы по такому полю можно было бы судить об изменениях ПО. Авторы работы показали, что сдвиги ПО возможны лишь при движении тормозной зоны относительно возбудительной. Из этого следует, что если бы имелась взаимосвязь динамики cRF и ПО, то блокада торможения должна была бы эту взаимосвязь сохранять. Однако, это предположение подтвердилось только в 41.6% случаев (Shevelev et. al., 1998а), из чего следует, что далеко не всегда из перестроек cRF во времени вытекают изменения оптимальной ориентации нейрона.
Таким образом, как и в случае с рецептивными полями, рассчитанными по критерию общего числа импульсов, изменения формы и размеров РП за время развития ответа также помогают определить изменения детекторных свойств нейрона, но не всегда. Таким образом, исследование динамики РП иногда потенциально может служить связующим звеном, с помощью которого можно определить роль, которую выполняют те или иные корковые механизмы в формировании динамики ПО. Однако, для этого необходимо подробно рассмотреть механизмы, лежащие в основе формирования РП и его динамики.
2.4. Механизмы, лежащие в основе Формирования ориентационной настройки нейронов первичной зрительной коры
Нейронные связи в VI
По имеющимся в литературе данным (Chapula & Werner, 2004), все нейронные связи в первичной зрительной коре можно классифицировать на две большие группы: