Neural circuit reconstruction とは

神経回路再構築は、動物の神経系(または神経系の一部)の詳細な回路の再構成である。使用される主な方法は電子顕微鏡(EM)であるため、EM再構成と呼ばれることがあります。このフィールドは、人工デバイスのリバースエンジニアリングと密接に関連しており、コネクトミクスの分野の一部であり、コネクトミックスは神経解剖学のサブフィールドです。

Didactic organisation とは

教師組織は、ネットワーク内のニューロンがシナプス結合性および/または応答特性のパターンを他のニューロンに付与する能力である。このような影響は単方向であるため、教訓という言葉が使われます。 2つの接続されたニューロン間の教訓組織の個々のインスタンスは、それらの間の接続性または応答特性情報の双方向転送を伴わない。

Efficient coding hypothesis とは

効率的なコーディング仮説は、1961年にHorace Barlowによって脳における感覚コーディングの理論的モデルとして提案された。脳内では、ニューロンはしばしば活動電位またはスパイクと呼ばれる電気的インパルスを送ることによって互いに通信する。感覚神経科学の目標の1つは、脳がどのように表現されているかを理解し、外界に関する情報を処理するために、これらのスパイクの意味を解読することです。 Barlowは、感覚系のスパイクが感覚情報を効率的に表現するための神経コードを形成すると仮定した。 Barlowを効率的に使用することにより、このコードは特定の信号を送信するのに必要なスパイク数を最小限に抑えることができました。これは、インターネットを介して情報を送信することに幾分類似しており、異なるファイルフォーマットを使用して所与の画像を送信することができる。異なるファイル形式は、所与の歪みレベルで同じ画像を表すために異なるビット数を必要とし、また、あるものは他のものよりも特定のクラスの画像を表すのに適している。このモデルによれば、脳は、生物の自然環境を表す視覚的および音声的情報を表現するのに適したコードを使用すると考えられている。

Sensory neuroscience とは

感覚神経科学は、視覚、聴覚、嗅覚などの感覚システムの一部であるニューロンの解剖学および生理学を探究する神経科学のサブフィールドです。脳の感覚領域のニューロンは、刺激提示後に1つまたは複数の神経インパルス(活動電位)を発射することによって刺激に応答する。外界に関する情報は、活動電位の速度、タイミング、パターンによってどのようにコード化されていますか?このいわゆる神経コードは現在よく理解されておらず、感覚神経科学はそれを解読する試みにおいて重要な役割を果たす。初期の感覚処理を見ることは、より高い抽象表現を符号化するニューロンを「上位」(例えば、記憶または感情に関与するもの)の脳領域が含むため、有利である。しかし、脳が情報をどのように符号化して処理するかを統治する統一原則があることが、望ましいことです。知覚システムの研究は、一般的な脳機能の理解における重要な足がかりです。

Neural binding とは

神経結合とは、結合問題として一般的に知られている神経新生的局面を指す。拘束問題は、学際的な用語であり、意識の統一のための包括的かつ検証可能なモデルを作成することの難しさに由来しています。 「結合する」とは、非常に多様な神経情報を統合的な経験の形成に統合することを指す。神経結合仮説は、神経信号が、結合および再結合して文脈依存性刺激に対する広範囲の応答を可能にする神経活動の同期振動によって対になることを述べている。これらの動的ニューラルネットワークは、様々な状況に対する脳の柔軟性と微妙な応答を説明すると考えられている。これらのネットワークの結合は、一時的なもので、数ミリ秒のオーダーであり、迅速な活動を可能にする。
(1)参加する(外生的な)シグナルと関連する(内在的な)関連のグローバルな性質、(2)低知覚プロセスと高次認知プロセスとの間のインターフェース、(3)脳全体に処理されてルーティングされる信号の識別(「タギング」とも呼ばれる)、(4)意識の一致の出現。
提案された神経結合の適応機能には、内因性パターンのみによって生成される幻覚現象の回避と、不随意行動だけで駆動される行動の回避が含まれる。
このモデルで取り組まなければならないいくつかの困難があります。第1に、異なる脳領域(皮質および皮質の両方)にわたる信号の統合の仕組みを提供しなければならない。また、互いに独立して保持されている無関係の信号と、全体として見なければならない統合された信号の同時処理を説明することができなければならない。

Brain code とは

「脳コード」は、「マインドコード」とも呼ばれることもありますが、あまり一般的でない「神経コード」とは、精神的内容の表現のためのデータ構造として大脳皮質の神経活動を解釈し、活動の基本的な仕組みおよび構造の。
人間の脳だけでなく本質的に全ての神経構造の根底にある統一されたコードまたは言語が存在するという仮説は、Christoph von der Malsburgおよび他の著者による以前の寄稿を指す。最近、さまざまなメディアの起源、技術起業家、科学者が取り上げました。

Neural oscillation とは

神経振動または脳波は、中枢神経系における神経活動のリズムまたは反復パターンである。神経組織は、個々のニューロン内のメカニズムまたはニューロン間の相互作用のいずれかによって駆動される、様々な方法で振動活動を生成することができる。個々のニューロンでは、振動は膜電位の振動として、またはシナプス後ニューロンの振動的活性化を生じる活動電位のリズムパターンとして現れることがある。神経アンサンブルのレベルでは、多数のニューロンの同期化された活動は、脳波で観察される巨視的な振動を生じさせる可能性がある。ニューロン群における振動活動は、一般に、発射パターンの同期化をもたらすニューロン間のフィードバック接続から生じる。ニューロン間の相互作用は、個々のニューロンの発火頻度とは異なる周波数で振動を生じさせる可能性がある。巨視的な神経振動のよく知られた例はアルファ活動である。
1924年の早い時期に研究者によって神経振動が観察された(Hans Bergerによる)。 50年以上後、脊椎動物のニューロンに内在する振動的挙動が見られたが、その機能的役割は依然として完全には理解されていない。神経振動の可能な役割には、フィーチャ結合、情報伝達メカニズムおよびリズミカルな運動出力の生成が含まれる。過去数十年にわたり、特に脳画像の進歩により、より多くの洞察が得られました。神経科学の主要な研究分野は、振動がどのように生成され、その役割が何であるかを決定することです。脳における振動活動は、異なる組織レベルで広く観察され、神経情報の処理において重要な役割を果たすと考えられている。数多くの実験的研究が、神経振動の機能的役割を支持する。しかし、統一された解釈は、まだ欠けている。

Phase resetting in neurons とは

ニューロンにおける位相再設定は、異なる生物発振器で観察される挙動であり、身体内の異なるプロセスと同様に神経同期を生成する役割を果たす。ニューロンの位相再設定は、振動の力学的挙動がシフトしたときである。これは、刺激が振動周期内で位相を摂動させ、周期の変化が生じるときに起こる。これらの振動の周期は、生物学的システムに依存して変化する可能性があり、例えば、(1)神経応答は情報を迅速に伝達するために1ミリ秒以内に変化し得る。 (2)1日を通して起こる心臓および呼吸器の変化において、数秒以内であり得る; (3)概日リズムは、一連の日を通じて変化し得る; (4)冬眠などのリズムには、年数が測定されることがあります。ニューロンのこの活動パターンは、体全体の様々な神経回路で見られる現象であり、単一のニューロンモデルおよびニューロンのクラスター内に見られる。これらのモデルの多くは、ニューロンの振動が摂動され、摂動がニューロンの位相サイクルに及ぼす影響を測定する位相応答(リセット)曲線を利用する。

Action potential pulse とは

活動電位パルスは、数学的かつ実験的に正しい活動電位ポテンシャルと結合された同期した振動脂質パルスである。これは、1952年のHodgkin Huxleyの研究の続きであり、イオンチャネルタンパク質のダイナミクスおよび活性化速度を正確にモデリングすることを含む。
活動電位パルスは、イオンチャネルの位置および数、および軸索の形状および構成に動的に依存する活動電位の速度のモデルである。活動電位パルスモデルは、エントロピーおよび軸索に沿った活動電位の伝導速度を考慮する。これは、ホジキン・ハクスレーモデルに加えられたものです。
軸索の膜への研究は、チャネル間の空間が十分に大きく、ケーブル理論が膜表面の他の領域にほとんど瞬間的に移動する膜のキャパシタンス電位に依存するため、それらに適用できないことを示している。電気回路では、マイナスに帯電した電子の特殊な性質のために起こり得るが、膜の生物物理学的ポテンシャルは正に帯電したイオンによって定義される。これらのイオンは、通常、Na1 +またはCa2 +であり、拡散によってゆっくりと移動し、隣接するイオンチャネルに影響を及ぼすイオン半径が限られている。これらの陽イオンが、脱分極の誘発のために、活動電位フローモデルが必要とする時間内に、あるチャネルから次のチャネルへ移動することは数学的に不可能である。さらに、エントロピー測定は、活動電位の流れがエントロピーの大きな増加から始まり、次にホジキン・ハクスレー理論と一致しない着実に減少する状態で始まることを長い間実証してきた。さらに、ソリトンパルスは同じ速度で流れ、活動電位に従うことが知られている。活動電位の速度の測定から、過分極は、「ソリトン」機械パルスが唯一の候補であるさらなる成分を有さなければならない。
結果として得られる活動電位パルスは、1つのチャネルでの脱分極からのエントロピーとの同期した結合パルスであり、パルスが連続チャネルに移動して機械的に開くための十分なエントロピーを提供する。
このメカニズムは、有髄および無髄の軸索の両方を通る伝達の速度を説明する。
これは、イオン輸送からのエントロピーと、流れるパルスの効率とを組み合わせた時限パルスである。
活動電位パルスモデルは、証拠、効率、タイミングエントロピー測定、および有髄軸索を通る神経インパルス流の説明を含む、より簡単なホジキンHuxleyバージョンに対して多くの利点を有する。
有髄軸索
このモデルは、伝導を説明するためにケーブル理論に頼った歴史的理論であった塩分伝導を置き換え、生理学的または膜生物物理学の基礎を持たないモデルの試みであった。
有髄軸索において、ミエリンは、パルスのエントロピーを維持し、機械的損失に対して絶縁する機械的変換器として働く。このモデルでは、(イオンチャネルが高濃度である)Ranvierのノードは、イオンチャネルを集中させて最大エントロピーを提供し、軸索に沿ってノードからノードへ移動するパルスを誘発し、エントロピーはミエリン鞘の形状および動力学によって保存される。

Drosophila connectome とは

ショウジョウバエのconnectomeは、いったん完成すれば、ショウジョウバエDrosophila melanogasterの脳内のおよそ135,000個のニューロンの完全なリストであり、これらのニューロン間の全ての接続(シナプス)と共に存在する。 2013年現在、ショウジョウバエコネクトomeは進行中の作業であり、神経回路再構築の方法によって得られている。ショウジョウバエの脳の76個の区画のうちの2つの区画は利用可能なコネクトムを有し、他は進行中の研究の対象である。