Как дендритные нелинейности объясняют эффект маскировки плиткой в зрении

Как дендритные нелинейности объясняют эффект маскировки плиткой в зрении

Интересное сегодня

Влияние физической активности на одиночество у студентов: ме...

Введение Физическое и психическое здоровье студентов становится все более важной темой для обществен...

Влияние rTMS на височно-теменную кору и правое ушное преимущ...

Правое ушное преимущество и его нейронные основыС момента открытий Брока левополушарное доминировани...

Как ощущается паническая атака: симптомы и способы справитьс...

Что такое паническая атака? Паническая атака — это внезапный приступ сильного страха или тревоги, ко...

Детские факторы риска употребления алкоголя во взрослом возр...

Введение: Детский опыт и употребление алкоголя во взрослом возрасте Жизнь человека часто формируется...

Влияние ИИ на благополучие: культурные и личные факторы

Введение На пороге новой эры, определяемой беспрецедентным технологическим развитием, повсеместное в...

Как распознать социального альпиниста: признаки и защита

Как понять, что ваш друг зациклен на статусе? Дружить с человеком, который постоянно беспокоится о с...

figure 1
figure 1
figure 2
figure 2
figure 3
figure 3
Thumbnail 1
Thumbnail 2
Thumbnail 3
Thumbnail 4
Thumbnail 5
Thumbnail 6
Оригинал исследования на сайте автора

Кризис стандартной модели пространственного зрения

Пространственное зрение как область исследований пытается ответить на фундаментальный вопрос: как узоры света на сетчатке кодируются и преобразуются на начальных этапах зрительной обработки. Классические работы привели к созданию так называемой стандартной модели (СМ) зрения: многоуровневое линейное разложение по пространственным частотам и ориентациям с последующей нелинейной нормализацией. Хотя СМ успешно предсказывает многие зрительные феномены, она оказалась бессильна объяснить ряд психофизических экспериментов с простыми решетчатыми стимулами.

Наиболее яркий провал СМ — неспособность объяснить данные по маскировке плиткой, полученные Деррингтоном и Хеннингом в 1989 году

В их эксперименте порог обнаружения вертикальной решетки повышался в 2.2 раза при маскировке одной косой решеткой (что согласуется с СМ), но при маскировке двумя решетками («плиткой») порог взлетал в 9 раз — эффект, который Деррингтон охарактеризовал как «трудно совместимый с концепцией узконастроенных ориентационных механизмов».

INRF-модель: учет дендритных нелинейностей

Мы предполагаем, что корень проблемы — в упрощенном представлении нейронов в СМ, игнорирующем ключевые свойства дендритов. В отличие от линейно-нелинейных (LN) каскадов, модель INRF (Intrinsically Nonlinear Receptive Field) учитывает:

  • Неоднородность дендритных ответов
  • Обратное распространение потенциалов действия (bAPs)
  • Зависимость нелинейностей от входного сигнала

Математическая формулировка модели

Ответ нейрона в INRF описывается уравнением, где помимо линейной компоненты присутствует нелинейный член, зависящий от локальных различий входа:

O_i = ∑ m_ijI_j − λ∑ w_ij f(I_j − ∑ g_ikI_k)

Здесь f — сигмоидная функция, а ядра m, w, g задаются 2D гауссоидами, что соответствует известным свойствам ретинальных ганглиозных клеток.

Перспективы новой парадигмы

Наши результаты показывают, что фиксированный набор параметров INRF модели:

  • Объясняет сверхаддитивность маскировки плиткой
  • Согласуется с данными по косой маскировке
  • Автоматически воспроизводит полосно-пропускные свойства на нулевом контрасте

Анатомические корреляты и будущие направления

Выбор параметров модели соответствует ретинальной физиологии, что позволяет предположить участие ганглиозных клеток сетчатки в наблюдаемых нелинейных эффектах. В отличие от предыдущих попыток добавить нелинейности после СМ, мы предлагаем рассматривать INRF как предобработку перед стандартной моделью.

Это открывает путь к созданию гибридных моделей, способных объяснить как классические, так и «аномальные» зрительные феномены

Таким образом, учет дендритных нелинейностей преодолевает 35-летний тупик в объяснении маскировки плиткой и предлагает новую основу для моделирования раннего зрения.

Короткие версии статей можно найти в телеграм-канале.

Посмотреть канал
Кликните еще раз для перехода

Кетонал гель 2,5% 50 г — противовоспалительное средство

Кетонал гель 2,5% в тубе 50 г — эффективное средство для наружного применения при болях и воспалении...

...

Седальгин Плюс №20 таблетки — от боли и жара

Седальгин Плюс №20 — комбинированный препарат для эффективного снятия головной, зубной, суставной и ...

Йодомарин 200 мкг №100 для здоровья щитовидной железы

Йодомарин 200 — источник йода для профилактики и лечения заболеваний щитовидной железы. Помогает вос...

Компрессионные колготки Релаксан Lady 2 класс - Купить

Релаксан Колготки Компрессионные Collant Lady Телесные 2 класса компрессии — идеальное решение для п...

Прокладки Сени Леди Мини при недержании — купить в аптеке

Урологические прокладки Сени Леди Мини — надежное решение при легком недержании, обильных менструаци...