神经群体中通过连续适应的序列稀疏化
摘要
在昆虫蘑菇体的主细胞——凯尼恩细胞（KC）中，嗅觉信息由空间和时间上的稀疏编码表示。每个气味刺激仅激活一小部分神经元，且每个刺激仅导致刺激开始后的短暂相位响应，而与恒定刺激的实际持续时间无关。KC中稀疏编码的机制尚未明确。在此，我们探讨了神经元内在机制——脉冲频率适应（SFA）在高级处理阶段产生对感觉刺激的时间稀疏响应中的作用。我们的单神经元模型通过具有脉冲频率适应的电导积分点火神经元定义[1]。我们研究了一个全连接前馈网络架构，粗略类比昆虫嗅觉通路。第一层十个神经元代表触角叶的投射神经元（PN）。所有PN接收来自嗅觉受体神经元的阶跃输入，该输入由独立泊松过程实现。第二层代表100个KC，它们汇聚到输出层的十个神经元上，输出层代表蘑菇体外神经元（EN）群体。我们的模拟结果与实验观察相符。特别是，PN的细胞内记录显示清晰的相位-紧张响应，其持续时间超过刺激[2]，而蝗虫KC的细胞外记录则表现出尖锐的瞬态响应[3]。我们得出结论，神经元内在机制可以解释昆虫嗅觉系统中渐进的时间响应稀疏化。需要进一步的实验工作来实证检验这一假设。[1] Muller et. al., Neural Comput, 19(11):2958-3010, 2007. [2] Assisi et. al., Nat Neurosci, 10(9):1176-1184, 2007. [3] Krofczik et. al. Front. Comput. Neurosci., 2(9), 2009.
引用
@article{arxiv.1007.2345,
title = {Sequential Sparsening by Successive Adaptation in Neural Populations},
author = {Farzad Farkhooi and Eilif Muller and Martin P. Nawrot},
journal= {arXiv preprint arXiv:1007.2345},
year = {2010}
}
备注
5 pages, 2 figures, This manuscript was submitted for review to the Eighteenth Annual Computational Neuroscience Meeting CNS*2009 in Berlin and accepted for oral presentation at the meeting