Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Настройка нейронов 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] Нейрональная настройка может быть сильной и острой, как это наблюдается в первичной зрительной коре (область V1) (но см. Carandini et al 2005 [2] ), или слабой и широкой, как наблюдается в нейронных ансамблях.. Предполагается, что отдельные нейроны одновременно настроены 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, называемых нейронными сетями , такая интеграция является основным принципом 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 нейронной настройки все еще остается открытым вопросом.

Визуально настроенная система [ править ]

Принятые модели настройки нейронов предполагают, что нейроны реагируют на разную степень в зависимости от сходства между оптимальным стимулом нейрона и данным стимулом. [3] (Теллер (1984), однако, поставил под сомнение «детекторный» взгляд на нейроны на логических основаниях) [4] Первое серьезное свидетельство настройки нейронов в зрительной системе было предоставлено Хьюбелом и Визелем в 1959 году [5]. Они обнаружили, что ориентированные световые щели были наиболее эффективными (из очень небольшого набора протестированных) стимулов для нейронов « простых клеток » стриарной коры . [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 получили Нобелевскую премию. Премия в области физиологии и медицины 1981 г. за открытия, касающиеся обработки информации в зрительной системе. [7] (Совсем недавно Карандини и др. (2005) указали, что различие между «простыми» и «сложными» клетками не может быть существенным). действительный, учитывая, что «простые и сложные клетки могут вообще не образовывать дихотомию» [2] ).

В то время как эти простые клетки в V1 реагируют на ориентированные полосы через небольшие воспринимающие поля , оптимальный зрительный стимул становится все более сложным по мере продвижения к передней части мозга. [8] Нейроны в области V4 выборочно настраиваются на разные длины волн, оттенки и насыщенность цвета. [9] средний височные или зона V5 , специально настроен на скорость и направление перемещения стимулов. [9] На вершине вентрального потока, называемом нижневисочной корой , нейроны стали настраиваться на сложные раздражители, такие как лица. [8] Специфическая настройка промежуточных нейронов вентрального потока.менее ясен, потому что диапазон разнообразия форм, которые можно использовать для зондирования, почти бесконечен. [10]

В передней части брюшного потока различные области, по-видимому, настраиваются выборочно для идентификации частей тела ( экстрастриатная область тела ), лица ( веретенообразная область лица ) (согласно недавней статье Адамсона и Троиани (2018) области веретеновидной формы лица области одинаково реагируют на «пищу»), [11] движущиеся тела ( задняя верхняя височная борозда ) или даже сцены ( парагиппокампальная область места ). [9] Настройка нейронов в этих областях требует тонкого различения сложных паттернов в каждой соответствующей категории для распознавания объектов . [10] Недавние исследования показывают, что эта тонкая дискриминация является функциейопыт и индивидуальный уровень категоризации стимулов. В частности, Готье и др. (2001) провели работу по демонстрации активации веретенообразной зоны лица (FFA) у птиц у экспертов по птицам и автомобилей у экспертов по автомобилям по сравнению с противоположными стимулами. [12] Готье и др. (2002) также использовали новый класс объектов, называемых Greebles, и обучили людей распознавать их на индивидуальном уровне. [13] После обучения FFA был настроен, чтобы различать этот класс объектов, а также лица. [13] Курран и др.(2002) аналогичным образом обучили людей менее структурированному классу объектов, называемых «капли», и продемонстрировали для них избирательную активацию FFA . [14] В целом нейроны можно настраивать, выборочно различая определенные наборы стимулов, которые регулярно возникают в мире.

Настройка в других системах [ править ]

Нейроны в других системах также избирательно настраиваются на стимулы. В слуховой системе разные нейроны могут выборочно реагировать на частоту (высоту тона), амплитуду (громкость) и / или сложность (уникальность) звуков. [9] В обонятельной системе нейроны могут быть настроены на определенные виды запахов. [9] В системе вкуса разные нейроны могут избирательно реагировать на разные компоненты пищи: сладкую, кислую, соленую и горькую. [9] В соматосенсорной системе нейроны могут быть выборочно настроены на различные типы давления, температуры, положения тела и боли. [9] Эта настройка всоматосенсорная система также обеспечивает обратную связь с двигательной системой, чтобы она могла выборочно настраивать нейроны, чтобы они реагировали определенным образом на заданные стимулы. [9] Наконец, кодирование и хранение информации как в краткосрочной, так и в долгосрочной памяти требует сложной настройки нейронов, чтобы информация могла быть извлечена позже. [9]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Сакаи, Куниёси; Мияшита, Ясуши. Настройка нейронов на усвоенные сложные формы зрения. NeuroReport 1994, 5: 829-832.
  2. ^ a b 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? Journal of Neuroscience 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. ^ a b c Hubel, DH; Визель, Т.Н. Рецептивные поля одиночных нейронов в полосатой коре головного мозга кошки. J. Physiol. 1959, 148: 574-591.
  6. ^ Wurtz, Роберт Х. Рассказывая о влиянии Hubel и Wiesel. J. Physiol. 2009, 587: 2817-2823.
  7. ^ www.nobelprize.org
  8. ^ a b Ризенхубер, Максимилиан; Поджио, Томазо. Нейронные механизмы распознавания объектов. Current Opinion in Neurobiology 2002, 12: 162-168.
  9. ^ a b c d e f g h я Колб, Б .; Whishaw, IQ Основы нейропсихологии человека (2003). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Издательство Worth.
  10. ^ a b 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. ^ Готье, I .; Skudlarski, P .; Гор, JC; Андерсон, А. В. Экспертиза автомобилей и птиц задействует области мозга, участвующие в распознавании лиц. Nat. Neurosci. 2001, 3: 191-197.
  13. ^ a b Gauthier, I .; Тарр, MJ Unraveling механизмы для экспертного распознавания объектов: соединение мозговой активности и поведения. 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.