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Wurde eine Obergrenze des physischen Abstands, der durch Gitterzellen im entorhinalen Kortex repräsentiert wird, untersucht?

Wurde eine Obergrenze des physischen Abstands, der durch Gitterzellen im entorhinalen Kortex repräsentiert wird, untersucht?



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Es gibt eine beträchtliche Forschungsberichterstattung über Einheitsaufzeichnungen von Gitterzellen im entorhinalen Kortex (z. B. [1]) - typischerweise von Ratten, die in geschlossenen Räumen herumlaufen.

Gibt es Informationen über die Obergrenzen der physischen Entfernung, die durch den Abstand zwischen Gitterzellen (und damit vermutlich eine Obergrenze des Abstands zwischen Ortszellen) in einem einzelnen „Raum“ bei jeder Art dargestellt wird?

[1] Sargolini F et al. Konjunktive Darstellung von Position, Richtung und Geschwindigkeit im entorhinalen Kortex (2006). Wissenschaft 312: 758-762.


Es gibt einige Faktoren, die den Versuch, eine solche Obergrenze für die Gittergröße zu finden, verwirren. Da diese Experimente normalerweise erfordern, dass die Ratte an das Aufzeichnungsgerät angeschlossen ist, um die Qualität der aufgezeichneten Daten zu gewährleisten, wäre das erste Hindernis die Perfektionierung der Fähigkeit, vom entorhinalen Kortex aus aufzuzeichnen, während die Ratte nicht angebunden ist, durch Telemetrie oder Bluetooth-fähige Systeme . Systeme mit genügend Durchsatz für die Aufgabe werden gerade verfügbar (siehe hier und hier).

Während die Aufzeichnungstechnologie langsam dorthin gelangt, müssen die Ratten trainiert werden, um mit Hilfe von Hinweisen in ihrer Umgebung herumzulaufen, um die Periodizität der Gitterzellen zu ermitteln. In [1] wurde die "Polarität" des begrenzten Bereichs durch Drehen einer weißen Karte in einer Ecke geändert. Die Aktivität der Gitterzellen ist somit abhängig von "allothetischen" Hinweisen aus der Umgebung. Den Ratten geben Blankovollmacht (verzeihen Sie mein Wortspiel), um in einem größeren, weniger gut definierten Bereich herumzulaufen, um die Skalierungsgrenzen von Rasterzellen zu testen, bieten möglicherweise nicht genügend konstante visuelle Hinweise, um eine konsistente Rasterkarte zu erhalten.

Das können wir noch nicht wissen, aber was wissen wir?

Bei der Ratte ist bekannt, dass der Feldabstand zwischen 50 cm und 3 m variiert, je nachdem, wie weit Sie sich dorsal oder ventral im medialen entorhinalen Kortex (innerhalb der Schicht II) befinden. Der durchschnittliche Abstand variierte zwischen 39 und 73 cm über verschiedene Zellen hinweg, obwohl die Standardabweichung klein bleibt (3,2 cm) [1]. Abstand und Feldgröße wurden größer, wenn Sie sich vom postrhinalen Rand (von dorsal nach ventral) bewegten [1], [2]. Die Stabilisierung der Messungen erforderte zumindest eine gewisse Exposition gegenüber dem experimentellen Gehäuse, bevor die Messungen durchgeführt wurden.

In einem rechteckigen Bereich bilden die Gitterzellen eine Kachelung gleichseitiger Dreiecke, wobei die Gitterpunkte an jedem gemeinsamen Scheitelpunkt liegen. In [2] wurde die räumliche Periodizität der Gitter getestet, indem die Ratten auf einer Spur statt in einem Gehege platziert wurden, wobei eine der Dimensionen kontrolliert wurde. Dies unterstützt die obige Annahme, dass zur Stärkung des Wissens über die Gitterzellen der Fokus darauf gelegt wurde, den Bereich des Experiments einzuschränken, anstatt ihn zu öffnen. Aus dieser Studie wurde gelernt, dass die kleinsten Schuppen auf dorsaler Ebene mit der größten Anzahl von Zellen vertreten sind. Die Phasenpräzession, ein Phänomen, bei dem Spitzen für eine bestimmte Gitterzelle später im Zyklus der Thetawelle in der Mitte der Zelle und früher beim Eintritt in das Gitter auftraten, nahm mit zunehmender Feldbreite ab. All dies zusammen führt zu der Idee, dass mehrere räumliche Skalen alle in dieser einen Schicht des entorhinalen Kortex gehalten und nach Bedarf unter Verwendung der Präzession zum Code für die angegebene Darstellung nach oben und unten skaliert werden können.

In Bezug auf andere Arten gab es Studien an Menschen [3] (jedoch beschränkt auf den Transit durch virtuelle Welten wegen fMRT-Aufnahmen), Mäusen und Ferkeln (obwohl keine Elektrophysiologie durchgeführt wurde). Keine dieser Studien ist über das Anfangsstadium hinaus fortgeschritten.

Es ist also viel über die Abstandseigenschaften der Gitter selbst bekannt, aber die obere Grenze ihres Abstands muss auf eine bessere experimentelle Technologie und ein cleveres Design eines großen Experimentierfelds warten, das konsistent genug Orientierungspunkte für die Ratten enthält, um sie in sie zu integrieren deren Rasterdarstellungen.

[1] Hafting, T., Fyhn, M., et al. (2005). Mikrostruktur einer räumlichen Karte im entorhinalen Kortex. Natur, 436:801-806.

[2] Brun, V. H., Solstad, T., et al. (2008)Progressive Zunahme der Rasterskala vom dorsalen zum ventralen medialen entorhinalen Kortex. Hippocampus, 18:1200-1212.

[3] Doeller, C. F., Barry, C., Burgess, N. (2010). Beweise für Gitterzellen in einem menschlichen Gedächtnisnetzwerk. Natur, 463:657-661.