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Nf02_1998 - Egelhaaf, Martin

Zuverlassigkeit neuronaler Signalkodierung. A Ausschnitt aus einer Bewegungsspur, die die Fliege im Flugsimulator durch ihre eigenen Aktionen und Reaktionen generiert hat (siehe Abb. 2), und sechs Antwortspuren einer Tangentialzelle, der sogenannten H1-Zelle, auf diesen Reiz. Die Aktionspotentiale sind durch vertikale Striche gekennzeichnet. Die H1-Zelle antwortet richtungsselektiv auf Bewegung. Auch wenn das Aktivitatsmuster der H1-Zelle in allen Antwortspuren auf einer groben Zeitskala sehr ähnlich aussieht, unterscheiden sich die Antwortspuren erheblich auf einer feinen Zeitskala. B Information, die von einzelnen Aktionspotentialsequenzen der H1-Zelle über die reizinduzierte Antwortkomponente repräsentiert wird (-Transinformation-). Die reizinduzierte Antwortkomponente wird durch Mittelung über viele Einzelreaktionen auf identische Bewegungsreize gewonnen; dadurch werden die stochastischen Signalanteile eliminiert. Die Transinformation ist am größten, wenn man die elektrische Aktivitat der Zelle innerhalb relativ großer Integrationsfenster von 40-80 ms berücksichtigt. Auf einer feineren Zeitskala ist die übertragene Informationsmenge kleiner, weil dann die stochastischen Signalkomponenten nicht mehr so stark geglättet werden; auf einer gröberen Zeitskala wird sie auch kleiner, weil die schnellen Veränderungen der reizinduzierten Antwortkomponente geglättet werden. Transinformation -1- bedeutet, dass jede Einzelantwort der reizinduzierten Antwortkomponente genau gleicht (Daten aus Warzecha und Egelhaaf Europ. J. Neurosci., 9: 1365-1374, 1997). C Schematische Darstellung der Dendriten von zwei Tangentialzellen, die wegen ihres stark überlappenden rezeptiven Felds wahrscheinlich zum großen Teil dieselben erregenden und hemmenden Eingangssignale erhalten. D Kreuzkorrelogramm der Antworten einer H1- und einer H2-Zelle auf Bewegung mit zufalligen Geschwindigkeitsfluktuationen. Werden die Antwortspuren korreliert, die gleichzeitig registriert wurden (rote Linie), zeigt das Korrelogramm eine deutliche Spitze. Sie kommt dadurch zustande, dass ein hoher Prozentsatz der Aktionspotentiale der weniger aktiven H2-Zelle synchron mit Aktionspotentialen der H1-Zelle generiert werden. Werden zufallig ausgewählte Antwortspuren der beiden Zellen korreliert, findet man die Spitze nicht. Dass heißt, die hohe Synchronizitat der Aktionspotentiale beider Zellen ist nicht reizinduziert, sondern hat ihre Ursache in stochastischen Signalfluktuationen der gemeinsamen Eingangselemente beider Zellen. (Für die Korrelogramme wurden 27 Antwortspuren auf identische Reize von jeweils 3104 ms Lange verwendet; insgesamt gingen 2446 Aktionspotentiale der H1-Zelle und 732 Aktionspotentiale der H2-Zelle in die Korrelation ein).

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