Uzamsal görünüm hücreleri - Spatial view cells

Uzamsal görünüm hücreleri vardır nöronlar içinde primatlar ' hipokamp; çevrenin belirli bir kısmı hayvanın içinde olduğunda tepki verirler. Görüş alanı.[1]

Onlar ile ilgilidir yer hücreleri ve baş yönü hücreleri. Uzamsal görünüm hücreleri, yer hücreleri uzayda lokalize olmadıkları için. Ayrıca baş yönü hücreleri küresel bir yönelimi temsil etmedikleri için (bir pusula ), ancak belirli bir nesneye doğru yön. Uzamsal görünüm hücreleri, hücreler cevap veren hipokamp belirli bir konum geri çağrıldığında. Bu hücreler, hipokamp Test deneği işaret kontrollü bir uzaysal ortamda hareket ederken bireysel nöronları izleyerek test deneklerinin Uzamsal görüş hücreleri, sürekli olarak ateşlenen hücrelerdir. maymun çevrede belirli bir yöne bakıyor; bu, baş yönünden veya maymunun konumundan bağımsızdır. Ayrıca, bu hücrelerin, uygun hücreler olmadan hücrelerin minimal rastgele ateşlenmesinin olduğu gözlemlenerek uzamsal görüntü hücreleri oldukları doğrulanır. uyarıcı mevcut.[2]

Özellikler

Uzamsal görünüm hücreleri aşağıdaki özelliklerle karakterize edilebilir:[3]

  • bakılmakta olan bir görsel alan bölgesine tepki, göreceli olarak maymun bulunduğu
  • genellikle 30 ° içinde az sayıda görsel ipucuna yanıt verin alıcı alan
  • mekansal bir ortamda aktif yürümeyi içeren mekansal görevler yaparken aktif hale gelir
  • yangının bulunduğu yerden nispeten bağımsız maymun bulunduğu
  • bulunduğu yeri temsil eder maymun görünümlü
  • genellikle optimal görünümde bulunan en az 3 işaret tarafından uyarılır
  • olduğu sürece uzaydaki farklı alanların her yerine eşit şekilde ateş maymun aynı bölgeye bakıyor
  • karanlıkta birkaç dakikaya kadar uzaysal özelliklerini koruma yeteneği
  • yanıtlar nerede olduğuna bağlıdır maymun göz pozisyonunu ölçerek bakıyor
  • mekansal temsil alosantrik
  • Bazı durumlarda, görünüm ayrıntıları gizlenmiş olsa bile yanıtlar yine de ortaya çıkar: perdeler[4]

Görsel ipuçlarının yokluğunda yanıt veren uzamsal görünüm hücreleri genellikle Cornu Ammonis bölgesi 1, parahipokampal girus ve önsubikül, yanıt vermeyenler ise Cornu Ammonis bölgesi 3. CA1'de bulunan hücreler, parahipokampal girus ve ön alt bölge bölgeleri genellikle daha uzun bir yanıt sağlar. uyarıcı tamamlandığında birkaç dakikaya kadar kaldırılır karanlık. Uzamsal görünüm hücreleri, temsillerini şu şekilde günceller: idioetik karanlıktaki girişler ve bu hücreler genellikle CA1'de bulunur, parahipokampal girus ve alt-öncesi bölgeler.[5][6]

Kullanımlar

Uzamsal görünüm hücreleri, primatlar saklamak için Bölümsel hafıza bu, belirli bir nesnenin çevrede nerede olduğunu hatırlamaya yardımcı olur. Görüntüleme çalışmaları, hipokampusun uzamsal navigasyon ve dönemsel anılarda önemli bir rol oynadığını göstermiştir.[7] Ayrıca, uzamsal görünüm hücreleri, çevrede fiziksel olarak bulunmasalar bile nesnelerin konumlarını hatırlamalarını sağlar. nöronlar konumu ve nesneyi hatırlamakla ilişkili, genellikle primat hipokamp. Bu uzamsal görünüm hücreleri yalnızca belirli konumları değil, aynı zamanda mesafeler diğerleri arasında görülecek yer mekânların mekânsal olarak nerede olduğunu daha iyi anlamak için yerin etrafında.

Gerçek dünya uygulamalarında, maymunlar nerede olgunlaştıklarını hatırla meyve uzaysal görüntü hücrelerinin yardımıyla. İnsan Bir kişiyi nerede gördüklerini veya anahtarlarını nerede bıraktıklarını hatırlamaya çalıştıklarında uzamsal görüntüleme hücrelerini kullanın. Primatların son derece gelişmiş görsel ve göz hareketi kontrol sistemleri, bu yerleri fiziksel olarak ziyaret etmek zorunda kalmadan çevredeki yerlerde bulunanlar hakkındaki bilgileri keşfetmelerini ve hatırlamalarını sağlar. Bu tür anılar mekansal için yararlı olur navigasyon içinde primatlar her şeyi bir içinde görselleştir alosantrik veya tüm rotayı fiziksel olarak geçmeden başkalarına yön vermelerine izin veren dünyevi bir şekilde. Bu hücreler, primatlar tarafından günlük yaşamlarda kullanılır.[8]

Uzamsal Görünüm Hücresinin Kaldırılması

Hastalıklar ve hastalıklar zarar veren beyin ve hipokamp ayrıca hipokampta bulunan uzaysal görüntü hücrelerine de zarar verebilir. Vuruşlar, menenjit, ve ensefalit uzaysal görüntü hücrelerine zarar verebilecek çeşitli hastalıklardan sadece birkaçıdır. Bazı klinik semptomlar içinde mevcut hastalar zarar görmüş Merkezi sinir sistemi Dahil etmek: ateş, bozulmuş zihinsel durum, ve boyun tutulması. Lezyon çalışmalar hipokampa veya hipokampusun bazı bağlantılarına zarar verdiğini göstermiştir. Fornix maymunlarda açıklar öğrenme nesnelerin yerleri ve yanıtların verilmesi gereken yerler hakkında. Beyindeki bu tür bir hasar genellikle bozulmuş nesne-yer hafızasına neden olur. Nesne yerleştirme belleği görevleri, maymunun yalnızca görülen nesneyi hatırlamasını değil, aynı zamanda nesnenin çevrede nerede görüldüğünü de hatırlamasını gerektirir. Posterior para-hipokampal lezyonların makaklar bellek için yalnızca bir çift benzersiz uyarana ihtiyaç duyulan basit bir nesne-yerde öğrenmeyi bile bozabilir.[9]

Diğer Hastalıklarla İlişki

Hastalar uzaysal görüşe zarar veren hücreler genellikle diğerlerinden benzer semptomlar gösterecektir. hastalıklar örneğin: Vasküler Demans, Alzheimer hastalığı, Amnezi Füg, Makula dejenerasyonu ve optik sinir hasarı.[10] Uzamsal görüntü hasarının belirtilerini yansıtan bir başka hastalık, koşullu sol-sağ ayrımcılık öğrenimini bozan forniks lezyonlarıdır. Hasarlı hastalar Temporal lob ayrıca şunları içerir: hipokamp bazen sahip olabilir Amnezi. Hafıza kaybı olan hastalar genellikle hem gördüklerini hem de nesnenin veya olayın nerede gerçekleştiğini hatırlamakta güçlük çektikleri hafıza bozukluklarına sahiptir. Bu işaretler, hipokampusta bulunan uzaysal görüntü hücrelerinin olası hasarına işaret ediyor.[11]

Uzamsal Görünüm Hücrelerini İçeren Güncel Araştırma

Optimal Ateşleme Hızı

Mevcut araştırmalar, uzamsal görüş hücrelerinin maksimum ateşleme oranının, test ajanının çevreyi özgürce keşfetmesine izin verildiğinde elde edildiğini göstermektedir. Testler maymun aktif lokomosyona sahip olmasına izin verilmediğinde, uzaysal görüş hücrelerinin çok az sonucunun tespit edilmesi hipokamp. Çoğunluğu deneyler uzaysal görüş hücreleri için yürütülen makak maymunlar denekler olarak. Bu tip hücreler maymunların hipokampları izlenerek tanımlanırken, maymunun vizyonunda çeşitli görüntüler ve nesneler sunularak beyinler uyarılır. Çeşitli araştırmacılar farklı metodolojiler bu uzamsal görüntüleme hücrelerini tanımlamak için yürütülen deneyle senkronize olarak. Örneğin, gecikmiş bir uzaysal tepki görevinde, maymuna ekranın bir tarafında bir uyaran gösterilir ve ardından uyarıcı uzaklaştırılır. Kısa bir süre sonra uyarıcı tekrar aynı lokasyondaki maymuna sunulur ve özellikle maymunun baktığı lokasyonla ilişkilendirilen ve maymunun konumundan bağımsız olan hipokamptaki hücrenin ateşlenmesi tespit edilmesine yardımcı olur. uzamsal görünüm hücresi. Bu deneydeki maymunlar, onları ödüllendirerek cesaretlendirilir. meyve suyu Aynı nesneyi arka arkaya iki kez doğru şekilde tanımladıklarında ve yanlış anladıklarında, maymunlar tuzlu su tadı alırlar.[9]

Epizodik Anılar ile İlişki

Deneyler genellikle nesne-yer bellek görevlerini kullanır çünkü bunlar epizodik anılar ve genellikle benzer kısımlarını kullanır. beyin.[6][9] Ayrıca, epizodik bir bellek depolandığında, bu olaydaki bağlamın bir kısmının da onunla birlikte depolandığına inanılıyor. Sonuç olarak, belirli bir yeri hatırlamak, duygular o zaman. Bu hatırlamalar yalnızca bir yer hatırlandığında meydana gelmez, aynı zamanda kişi olay anında olduğu gibi aynı ruh halindeyse ortaya çıkma eğilimindedir. Ödüller de alındığı yerle birlikte hatırlanır. Uzamsal görüş hücrelerinin baş yönü ve yer hücrelerinden bağımsız olduğu kanıtlanmıştır. Uzamsal görüş hücrelerinin, karanlıkta bile herhangi bir görsel ipucu olmadan, denek doğru yöne baktığı sürece tepki verdiği gösterilmiştir. Görsel ipuçlarının yokluğunda, uzamsal görüş hücrelerinin, aşağıdakilerden alınan girdilerden yanıt verdiğine inanılmaktadır. baş yönü hücreleri ve yer hücreleri göz pozisyonu ile birlikte primat. Kullanımı vestibüler sistem ve propriyoseptif ipuçları da hayvanın karanlıkta baktığı yön duygusu sağlar.[12]

Yeni Bilgilerle Güncelleme Yeteneği

Araştırma, uzamsal görüş hücrelerinin vücudun diğer girdileriyle tutarlı bir şekilde güncellendiğini bulmaya yol açtı. Örneğin, bir maymun, baş aşağı gibi uzamsal olarak farklı bir konuma yönlendirildiğinde, uzaysal görünüm hücreleri, test deneği uygun yöne baktığı zaman yine de yanıt verir. Bu, uzamsal görüş hücreleri tarafından sürekli olarak alınan yeni bilgi akışı olduğu anlamına gelir.[13] Çeşitli girdilerden gelen bu entegrasyon, sürekli çekim ağları geliştirir. CANN olarak da bilinen sürekli çeker sinir ağları, bir bilgisayardan uzamsal görünüm hücrelerini incelerken rutin olarak kullanılır. idioetik duruş noktası. CANN'ler, araştırmacıların ilgili baş yönü hücreleri ve yer hücreleri bir yakın "sinirsel aktivite paketi" olarak uzamsal görüntü hücreleri ile birlikte.[12]

Referanslar

  1. ^ Franzius M, Sprekeler H, Wiskott L (2007). "Yavaşlık ve seyreklik, yer, baş yönü ve uzamsal görüş hücrelerine yol açar". PLOS Hesaplamalı Biyoloji. 3 (8): 1605–22. doi:10.1371 / journal.pcbi.0030166. PMC  1963505. PMID  17784780.
  2. ^ Georges-François P, Rolls ET, Robertson RG (1999). "Primat hipokampusundaki uzamsal görünüm hücreleri: alosantrik görünüm baş yönü veya göz pozisyonu veya yeri değil". Cereb. Cortex. 9 (3): 197–212. doi:10.1093 / cercor / 9.3.197. PMID  10355900.
  3. ^ de Araujo IE, Rolls ET, Stringer SM (2001). "Hipokampal primat uzaysal görünüm hücrelerinin ve sıçan yer hücrelerinin uzamsal alanlarını açıklayan bir görünüm modeli". Hipokamp. 11 (6): 699–706. CiteSeerX  10.1.1.15.6551. doi:10.1002 / hipo.1085. PMID  11811664.
  4. ^ Rolls ET (1999). "Uzaysal görüntü hücreleri ve primat hipokampusundaki yerin temsili". Hipokamp. 9 (4): 467–80. CiteSeerX  10.1.1.7.5431. doi:10.1002 / (SICI) 1098-1063 (1999) 9: 4 <467 :: AID-HIPO13> 3.0.CO; 2-F. PMID  10495028.
  5. ^ Robertson RG, Rolls ET, Georges-Fran ois P (Mart 1998). "Primat hipokampusundaki uzaysal görünüm hücreleri: görünüm ayrıntılarının kaldırılmasının etkileri". J. Neurophysiol. 79 (3): 1145–56. doi:10.1152 / jn.1998.79.3.1145. PMID  9497397.
  6. ^ a b Rolls ET (Aralık 2010). "Hipokampusta olaysal bellek oluşumunun hesaplamalı bir teorisi". Behav. Beyin Res. 215 (2): 180–96. doi:10.1016 / j.bbr.2010.03.027. PMID  20307583.
  7. ^ Jacobs J, Kahana MJ, Ekstrom AD, Mollison MV, Fried I (Nisan 2010). "İnsan entorhinal korteksinde yön duygusu". Proc. Natl. Acad. Sci. AMERİKA BİRLEŞİK DEVLETLERİ. 107 (14): 6487–92. doi:10.1073 / pnas.0911213107. PMC  2851993. PMID  20308554.
  8. ^ Rolls ET, Robertson RG, Georges-François P (Ağustos 1997). "Primat hipokampusundaki mekansal görünüm hücreleri". Avro. J. Neurosci. 9 (8): 1789–94. doi:10.1111 / j.1460-9568.1997.tb01538.x. PMID  9283835.
  9. ^ a b c Rolls ET, Xiang JZ (2006). "Primat hipokampusundaki uzaysal görünüm hücreleri ve hafıza hatırlama". Rev Neurosci. 17 (1–2): 175–200. doi:10.1515 / REVNEURO.2006.17.1-2.175. PMID  16703951.
  10. ^ Dr. Manish N. Patel, St. Vincent Tıp Merkezi Aile Hekimliği Departmanında Yerleşik Hekim. Mülakat tarihi 19 Ekim 2010.
  11. ^ Rolls ET, Treves A, Robertson RG, Georges-François P, Panzeri S (Nisan 1998). "Bir primat hipokampal hücreleri topluluğunda uzamsal görünüm hakkında bilgi". J. Neurophysiol. 79 (4): 1797–813. doi:10.1152 / jn.1998.79.4.1797. PMID  9535949.
  12. ^ a b Stringer SM, Rolls ET, Trappenberg TP (Ocak 2005). "Hipokampal uzaysal görünüm hücrelerinin kendi kendini organize eden sürekli çeker ağ modelleri". Neurobiol Learn Mem. 83 (1): 79–92. CiteSeerX  10.1.1.67.2605. doi:10.1016 / j.nlm.2004.08.003. PMID  15607692.
  13. ^ Rolls ET, Stringer SM (Kasım 2005). "Hipokampustaki uzaysal görünüm hücreleri ve bunların yer ve baş yönüne göre idiyetik güncellemesi". Sinir Ağı. 18 (9): 1229–41. doi:10.1016 / j.neunet.2005.08.006. PMID  16257507.