뉴런 튜닝

Neuronal tuning

뉴런 튜닝은 뇌세포가 특정 유형의 감각, 연관성, 운동 또는 인지 정보를 선택적으로 나타내는 가설의 특성을 말한다.일부 뉴런 반응은 경험을 통해 특정 패턴에 최적으로 맞춰져야 한다는 가설을 세웠다.[1]뉴런 튜닝은 1차 시각 피질(영역 V1)에서 관찰한 바와 같이 강하고 날카로울 수 있으며(그러나 Carandini et al 2005 참조), 신경 앙상블에서 관찰된 바와 같이 약하고 광범위할 수 있다.단일 뉴런은 시각, 청각, 후각과 같은 몇 가지 양식에 동시에 맞춰져야 한다는 가설을 세운다.다른 신호에 맞추도록 가설을 세운 뉴런들은 종종 다른 출처의 정보를 통합하기 위해 가설을 세운다.신경망이라 불리는 연산 모델에서는 그러한 통합이 작동의 주요 원리다.뉴런 튜닝의 가장 좋은 예는 시각, 청각, 후각, 소마토센서리, 기억 시스템에서 볼 수 있지만, 뉴런 튜닝 청구의 일반성을 시험한 적은 수의 자극 때문에 여전히 공개적인 질문이다.null

시각적 튜닝 시스템

수용된 뉴런 튜닝 모델은 뉴런의 최적 자극과 주어진 자극의 유사성을 근거로 뉴런이 다른 도에 반응한다는 것을 제시한다.[3] 그러나 (토르(1984)는 논리적인 근거에서 뉴런의 '탐지자' 관점에 도전해 왔다.)[4]시각 시스템에서 뉴런이 튜닝한다는 최초의 주요 증거는 1959년 허벨과 비젤에 의해 제공되었다.[5]그들은 방향의 빛 조각이 피질 "단순 세포" 뉴런에 가장 효과적인 자극이라는 것을 발견했다.[6]다른 뉴런인 "복잡한 세포"는 특정한 방향으로 움직이는 특정 방향의 선에 가장 잘 반응했다.[5]전체적으로 V1 뉴런은 특정 방향, 크기, 위치, 형태에 선택적으로 맞춰져 있는 것으로 밝혀졌다.[5]허벨과 비젤은 1981년 시각 시스템의 정보처리에 관한 발견으로 노벨 생리의학상을 수상했다.[7](최근 카란디니 외 연구진(2005)은 "단순하고 복잡한 세포가 전혀 이분법을 형성하지 않을 수 있다"고 관찰하면서, "단순하고 복잡한 세포"의 구분이 유효하지 않을 수도 있다고 지적해 왔다.)[2]

V1의 이러한 단순한 세포들이 작은 수용적 장을 통해 지향적인 바에 반응하는 반면, 최적의 시각 자극은 뇌의 앞쪽으로 이동하면서 점점 복잡해진다.[8]영역 V4의 뉴런은 색의 다른 파장, 색조, 포화도에 선택적으로 맞춰져 있다.[9]중간 시간 또는 영역 V5는 특히 움직이는 자극의 속도와 방향에 맞춰 조정된다.[9]복측 피질이라고 불리는 복측 흐름의 정점에서 뉴런은 얼굴과 같은 복잡한 자극에 동조하게 되었다.[8]복강 스트림에서 중간 뉴런의 구체적인 튜닝은 프로빙에 활용할 수 있는 형태 다양성의 범위가 거의 무한하기 때문에 덜 명확하다.[10]null

(최근 종이에 애덤슨과 Troiani(2018년까지 따라)이 얼굴 영역의 지방 동등하게"음식"에 대응하 ,[11] 움직이는 단체 또는 이브(후 우수한 측두 고랑)은 ventralstream의 전면 부분에서, 다양한 지역 선택적으로 신체 부위(선조 외 신체 부위)을 확인할(방추 모양의 얼굴 영역)에 직면한 동조가)처럼 보인다.nscenes(파라히ppocampal place)[9]이러한 영역의 뉴런 튜닝은 객체 인식을 위해 각 관련 범주의 복잡한 패턴들 간에 미세한 차별을 요구한다.[10]최근의 연구결과는 이러한 미세한 차별이 전문지식의 함수와 자극에 의한 개별적인 분류 수준임을 시사한다.구체적으로는 게시에 외 연구진(2001)이 반대 자극에 비해 조류 전문가에서는 새, 자동차 전문가에서는 자동차에 대해서는 방추형 얼굴 면적(FFA) 활성화를 보여 주는 작업을 해왔다.[12]또한 Gautier 외 연구진(2002)은 Grebles라고 불리는 새로운 등급의 사물을 이용했고 개인 차원에서 그것들을 인식하도록 훈련시켰다.[13]훈련 후, FFA는 얼굴뿐만 아니라 이 등급의 물체를 구별하도록 조정되었다.[13]Curran 외 연구진(2002)은 비슷하게 "blobs"라고 불리는 덜 구조화된 오브젝트 등급에서 사람들을 훈련시켰고 그들을 위한 FFA 선택적 활성화를 보여주었다.[14]전체적으로, 뉴런은 세계에서 정기적으로 경험하는 특정 자극들을 선별적으로 구별할 수 있다.null

다른 시스템에서의 조정

다른 시스템의 뉴런들도 자극에 선택적으로 동조하게 된다.청각 시스템에서는 다른 뉴런들이 소리의 주파수(피치), 진폭(라우드) 및/또는 복잡성(독특성)에 선택적으로 반응할 수 있다.[9]후각 시스템에서 뉴런은 특정한 종류의 냄새에 맞춰질 수 있다.[9]미각계통에서, 다른 뉴런들은 음식의 다른 요소들, 즉 단맛, 신맛, 짠맛, 쓴맛에 선택적으로 반응할 수 있다.[9]소모센서리 시스템에서 뉴런은 다양한 종류의 압력, 온도, 신체의 위치 및 통증에 선택적으로 조정될 수 있다.[9]또한 이러한 공상감지계통에서의 튜닝은 운동계통에 피드백을 제공하여, 뉴런을 선택적으로 튜닝하여 자극을 주는 특정한 방법으로 반응할 수 있도록 한다.[9]마지막으로, 단기 기억과 장기 기억 둘 다에서 정보의 인코딩과 저장은 나중에 정보가 검색될 수 있도록 복잡한 방법으로 뉴런의 튜닝을 필요로 한다.[9]null

참조

  1. ^ 사카이, 구니요시, 미야시타, 야스시.시각에서 복잡한 형태를 학습하는 뉴런 튜닝.NeuroReport 1994, 5:829-832.
  2. ^ a b 마테오 카란디니, 조나단 B.뎀브, 발레리오 만테, 데이비드 J.톨허스트, 양단, 브루노 A.올하우젠, 잭 L. 갤런트, 니콜 C.녹슬었어 초기 시각 시스템이 뭘 하는지 알아?신경과학 저널 25:10577-10597.
  3. ^ 그릴-스펙터, 칼라닛, 위츠소프트, 네이쓴이스틀프의 베언 노트 에르비 리터, Wrod를 월허로?뉴런 2009년, 62:161-162.
  4. ^ 텔러, 제안들을 연결했어비전 연구 1984,24:1233-2346.
  5. ^ a b c Hubel, D. H.; Wiesel, T. N. Cat's Stripate Cortex에 있는 단일 뉴론의 수용장.J. 물리.1959, 148:574-591.
  6. ^ 우르츠, 로버트 H. 휴벨과 비젤의 영향을 재조명한다.J. 물리.2009, 587:2817-2823.
  7. ^ www.nobelprize.org
  8. ^ a b 리센후버, 막시밀리안, 포기오, 토마소.물체 인식의 신경 메커니즘.현재 신경생물학 2002, 12:162-168의 의견
  9. ^ a b c d e f g h i 콜브, B;휘쇼, I. Q. 인간 신경심리학의 기초(2003년).뉴욕, NY: Worth Publishers.
  10. ^ a b 사카이, K.; 나야, Y.; 미야시타, Y. 형태 표현상의 뉴런 튜닝과 연상 메커니즘.학습 및 기억 1994, 1:83-105
  11. ^ 애덤슨 & 트로이아니.얼굴 및 식품에 대한 뚜렷하고 중복된 방추형 활성화.Neuroimage 2018, 174: 393-406
  12. ^ Gautier, I.; Skudlarski, P.; Gore, J. C.; Anderson, 자동차와 새를 위한 A. W. 전문 지식은 얼굴 인식에 관련된 뇌 영역을 모집한다.낫. 노이로시.2001, 3:191-197.
  13. ^ a b Gautier, I.; Tarr, M. J. 전문가 대상 인식을 위한 메커니즘: 두뇌 활동과 행동의 브리징실험 심리학 저널: 인간 인식 및 성과 2002, 28(2):431-446.
  14. ^ Curran, I.; Tanaka, J.; Weiskopf, D.시각적 분류와 인식 메모리의 전기생리학적 비교.인지적, 감정적, 행동적 신경과학 2002, 18(2):1-18.