350 руб
Журнал «Нейрокомпьютеры: разработка, применение» №2 за 2010 г.
Статья в номере:
Современные нейробиологические данные и новое в нейродинамике навигационного поведения
Ключевые слова: гиппокамп энторинальная кора навигация направление скорость мозг тета-ритмы гамма-осцилляции нейронные сети интегрирование траектории фаза математическое моделирование
Авторы:
В.Д. Цукерман - вед. научн. сотрудник, НИИ НК ЮФУ. E-mail: vdts@krinc.ru О.В. Каримова - аспирант, НИИ НК ЮФУ. E-mail: rikari@km.ru С.В. Кулаков - вед.программист, НИИ НК ЮФУ. E-mail: w503@krinc.ru А.А. Сазыкин - научн.сотрудник, НИИ НК ЮФУ. E-mail: rv6lqx@mail.ru
Аннотация:
Активность клеток энторинально-гиппокампальной системы мозга, участвующих в навигационном поведении, представлена нерегулярно локализованными паттернами гиппокампальных «клеток места», пространственными «решетко-подобными» паттернами активности клеток в энторинальной коре и «клетками направления головы» в субикулуме. Предполагается, что пространственная активность обеспечивается динамикой ансамблевой организации нейронов, однако, какие механизмы лежат в основе организованной активности нейронов, неизвестно. Кроме того, неясно, как координируются клеточные ансамбли между слоями энторинальной коры, активность которой демонстрирует пространственный градиент тета-частотной активности вглубь коры. Представлена концептуальная модель формирования организованной пространственно-временной активности при интегрировании траектории гипотетического объекта.
Страницы: 17-27
Список источников
  1. McLelland D., Paulsen O.Neuronal oscillations and the rate-to-phase transform: mechanism, model and mutual information // J. Physiol.2009. V. 587.4.P. 769-785.
  2. Цукерман В.Д., Чешков Г.Н. Основы нелинейной динамики сенсорного восприятия. I. Фазовое кодирование в осцилляторных сетях с четным циклическим торможением // Нейрокомпьютеры: разработка и применение. 2002. № 7-8.C.65-72.
  3. Цукерман В.Д., Кулаков С.В. Биологические алгоритмы кодирования сенсорных событий // Нейрокомпьютеры: разработка и применение. 2004. № 11. С.15 - 25.
  4. Цукерман В.Д. Нелинейная динамика сенсорного восприятия, или Что и как кодирует мозг. Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского госуниверситета. 2005. 195 с.
  5. Цукерман В.Д. Математическая модель фазового кодирования в мозге // Математическая биология и биоинформатика. 2006. № 1. С. 97-107. http://www.matbio.org/downloads/Tsukerman2006(1_97).pdf
  6. Цукерман В.Д., Кулаков С.В., Каримова О.В. Пульсирующие коды событийных последовательностей // Математическая биология и биоинформатика. 2006. № 1.С. 108-122. http://www.matbio.org/downloads/Tsukerman2006(1_108).pdf
  7. O-Neill J., Senior T., Csicsvari J. Place-selective firing of CA1 pyramidal cells during sharp wave/ripple network patterns in exploratory behavior // Neuron. 2006. V. 49. P. 143-155.
  8. Diba K., Buzsaki G. Forward and reverse hippocampal place-cell sequences during ripples // Nat. Neurosci. 2007. V. 10. P. 1241-1242.
  9. O-Neill J., Senior T.J., Allen K., Huxter J.R., Csicsvari J. Reactivation of experience-dependent cell assembly patterns in the hippocampus // Nature Neuroscience. 2008.V. 11.P.209 - 215.
  10. Cheng S., Frank L.M. New experiences enhance coordinated neural activity in the hippocampus // Neuron. 2008. V. 57. P. 303 - 313.
  11. Lorincz A., Szirtes G. Here and now: How time segments may become events in the hippocampus // Neural Networks. 2009. V. 22 (5-6). P.738 - 747.
  12. McNaughton B.L., Battaglia F.P., Jensen O., Moser E.I., Moser M.-B.Path integration and the neural basis of the «cognitive map» // Nat. Rev. Neurosci. 2006. V. 7. P. 663 - 678.
  13. Grid cell mechanisms and function: Contributions of entorhinal persistent spiking and phase resetting.
  14. Hasselmo M.E. Grid cell mechanisms and function: Contributions of entorhinal persistent spiking and phase resetting // Hippocampus. 2008. V. 18(12). P. 1213 - 1229.
  15. Moser E.I., Moser M.-.B. A metric for space // Hippocampus. 2008.V. 18. P. 1142 - 1156.
  16. Moser E.I., Kropff E., Moser M.-.B.Place cells, grid cells, and the brain-s spatial representation system // Annu. Rev. Neurosci. 2008. V. 31. P. 69 - 89.
  17. Gaussier P, Banquet JP, Sargolini F, Giovannangeli C, Save E, Poucet B. A model of grid cells involving extra hippocampal path integration, and the hippocampal loop // J. Int. Neurosci. 2007. V. 6. P. 447 - 476.
  18. Kubie J.L., Fenton A.A.Heading-vector navigation based on head direction cells and path integration // Hippocampus. 2009. V. 19. P. 456-479.
  19. Taube J.S., Muller R.U., Ranck J.B.Jr. Head direction cells recorded from the postsubiculum in freely moving rats. I. Description and quantitative analysis // J. Neurosci. 1990. V. 10. P. 420-435.
  20. Zhang K. Representation of spatial orientation by the intrinsic dynamics of the head-direction cell ensemble: A theory // J. Neurosci. 1996. V. 16(6). P. 2112 - 2126.
  21. Mizumori S.J.Y., Williams J.D. Directionally selective mnemonic properties of neurons in the lateral dorsal nucleus of the thalamus of rats // J. Neurosci. 1993. V. 13. P. 4015 - 4028.
  22. Bernardet U., Bermudez S.B., Verschure P. A model for the neuronal substrate of dead reckoning and memory in arthropods: a comparative computational and behavioral study // Theory Biosci. 2008. V. 127. P.163 - 175.
  23. Bragin A., Jando G., Nadasdy Z., Hetke J., Wise K., Buzsirki G. Gamma (40-100 Hz) oscillation in the hippocampus of the behaving rat // J. Neurosci. 1995. V. 15. P. 47 - 60.
  24. Egorov A.V., Hamam B.N., Fransen E., Hasselmo M.E., Alonso A.A.Graded persistent activity in entorhinal cortex neurons. - Nature, 2002,420, pp.173-178.
  25. Fransen E., Tahvildari B., Egorov A.V., Hasselmo M.E., Alonso A.A.Mechanism of graded persistent cellular activity of entorhinal cortex layer v neurons // Neuron. 2006. V. 49. P. 735 - 746.
  26. Hasselmo M.E., Brandon M.P. Linking cellular mechanisms to behavior: entorhinal persistent spiking and membrane potential oscillations may underlie path integration, grid cell firing, and episodic memory // Neural Plasticity. 2008. M.
  27. Geisler C., Robbe D., Zugaro M., Sirota A., Buzsaki G. Hippocampal place cell assemblies are speed-controlled oscillators // PNAS USA. 2007. V. 104. P. 8149 - 8154.
  28. Hafting T., Fyhn M., Molden S., Moser M.-B., Moser E.I. Microstructure of a spatial map in the entorhinal cortex // Nature. 2005. V. 436. P.801 - 806.
  29. Fuhs M.C., Touretzky D.S. A spin glass model of path integration in rat medial entorhinal cortex // J. Neurosci. 2006. V. 26(16). P.4266 - 4276.
  30. Burak Y., Fiete I.R. Path integration in continuous attractor network models of grid cells // PLoS Comput. Biol. 2009. V. 5(2).