Нейронаука. Имеет Ли Каждый Тип Сенсорных Нейронов Характерный Образец Последовательности Спайков?

Фон

Известно, что вся сенсорная информация поступает в мозг в виде последовательностей нервных импульсов. Теперь, чтобы отличить последовательности спайков, генерируемые красными/синими/зелеными колбочками сетчатки, друг от друга, от волосковых клеток улитки (внутреннего уха) и так далее, необходимо использовать какую-то схему кодирования.

Чтобы уточнить, в случае колбочек сетчатки скорость падающих квантов света в заданном диапазоне энергий является основной кодируемой информацией. Но если бы все три типа колбочек давали одинаковые ответы при заданной частоте встречаемости, как, например, ПЗС-пиксели в наших цифровых камерах, то вышестоящие нейроны не смогут определить, из какого типа колбочки пришла последовательность спайков. Вместо этого я предполагаю, что каждый тип колбочек кодирует уровень заболеваемости своим собственным характерным способом: аналогично тому, как разные типы музыкальных инструментов звучат по-разному, даже когда они играют одну и ту же высоту с одинаковой интенсивностью, через тембр.

Упрощенная иллюстрация тембра

Вопрос

Есть ли доказательства того, что каждый тип сенсорных нейронов имеет характерную структуру последовательности спайков?

Почему тип сообщения должен быть закодирован в самом сообщении

Во время развитие зрительной системыСетчатка, LGN и зрительная кора первоначально развиваются отдельно, а через некоторое время аксоны из ганглиев сетчатки превращаются в LGN, а оптическое излучение от LGN растет и достигает коры. Насколько мы можем судить не гарантируется, что конкретный ганглий проецирует свой аксон на конкретный нейрон LGN. Все, что гарантирует процесс роста, это то, что расположенные близко друг к другу ганглии будут проецироваться на нейроны LGN, которые также расположены близко друг к другу.

Учитывая этот процесс развития, когда более высокий регион, скажем, в V1 получает поток спайков от нейрона где-то ниже, возникает вопрос: откуда он знает, что означает этот поток спайков: красный, синий или зеленый? Простая идея, которая пришла мне в голову из теория информации заключается в том, что тип сообщения может быть каким-то образом закодирован в самом сообщении.

Мотивация

Доказательства наличия характерных спайков для каждого типа сенсорных нейронов сделают нас еще одним шагом к пониманию квалиа, трудная проблема сознания. Я предполагаю, что квалиа — это нейронные аналоги тембра музыкальных инструментов.

Эрвин Шредингер думал, что мы никогда этого не достигнем. Он сказал, «Ощущение цвета не может быть объяснено объективной картиной света [как] волн [или квантов]. процессы, запускаемые ими в пучках зрительных нервов и в мозгу, я так не думаю».

Я думаю, он прав в том смысле, что мы никогда не сможем полностью осознать таинственную и невыразимую природу квалиа.

Тем не менее, свидетельства характерных спайковых паттернов могли бы предложить решение мысленных экспериментов, связанных с квалиа, таких как «Есть ли что-то в Мэри?», которые, по-видимому, интересуют философы. дергают их за волосы.

#нейронаука #сознание #философия разума

Это интересная идея, но я не считаю ее правильной. Одна часть информации, которая противоречит этой идее, заключается в следующем: слуховая информация кодируется как частотной, так и амплитудной модуляцией нейронных импульсов. Идея о том, что частота всплесков напрямую коррелирует с частотой, противоречит идее о том, что частота всплесков содержит такого рода «мета» информацию об источнике активности.

Мы достаточно много знаем о том, как сенсорная информация представлена ​​в нервной системе. Тот простой факт, что миелинизированные аксоны не мешают друг другу, уже объясняет проблему, решение которой вы предложили.

если бы все три типа колбочек давали одинаковые ответы при заданной частоте встречаемости... тогда у вышестоящих нейронов не было бы возможности определить, из какого типа колбочек пришла последовательность спайков.

Здесь, я считаю, вы допустили ошибку. Передача активности от самого сенсорного нейрона к вышестоящему нейрону по своей сути передает информацию об ощущении. Запуск сенсорного нейрона — это перевод внешних явлений во внутренний нейронный код. Никакой дополнительной информации для представления источника активности не требуется.

Ссылки

Ли Лян Л., Лу Т. и Ван X. (2002) Нейронные представления синусоидальных амплитудных и частотных модуляций в первичной слуховой коре бодрствующих приматов. Дж. Нейрофизиология 87:2237-2261.

После открытие глаз опыт перечитывания книги Хьюбела, Глаз, мозг и зрение и кучу бумаг, я обнаружил, что ответ на мой вопрос поверхностный да и сильный нет.

Неудивительно, что нейробиологи исследовали, существуют ли аналоговые характеристики потоков нервных импульсов:

Нейроны общаются друг с другом с помощью стереотипных электрических импульсов.

называемые шипами. Считается, что нейроны не передают никакой информации.

кроме частоты передаваемых импульсов, называемой стрельбой ставка. Однако возможно, что нейроны могут сообщать некоторые