Gibt es neuronale Schleifen innerhalb einer Säule oder eines Bereichs des Kortex?

BeispieleNeuronale Netzwerke können Schleifen bilden, weil ein Neuron eine Richtung hat (von Dendrit zu Axon).

Was ist der kleinste Bereich im Kortex, wo wir eine Schleife finden können, und was sind diese Schleifen?

Ich verstehe, dass es Schleifen zwischen verschiedenen kortikalen Bereichen durch die weiße Substanz gibt.

Experimente wie dieses zeigen, dass es Wechselwirkungen zwischen kortikalen Schichten gibt . Aber es muss nicht unbedingt bedeuten, dass es Schleifen gibt.

Andere Experimente wie dieses , bei denen die Signalausbreitung in Kortexstücken mit einem Schnitt untersucht wurde, zeigten, dass die Ausbreitung den Schnitt irgendwie umgehen und sich weiter ausbreiten konnte . Wiederum zeigt es die Existenz einiger lokaler Schaltungen, aber nicht unbedingt Schleifen.

Haben wir einen Beweis für lokale Schleifen im Kortex? Wie groß muss ein Stück Rinde sein, um eine Schleife zu enthalten? Was sind das für Schleifen?

Was meinst du mit Schleife? Rückkopplungsschleifen? Sulci und Gyri?
Beliebige Schleife: Sie folgen einem Neuron und kommen nach wenigen Verbindungen zu demselben Neuron zurück. Erregend oder hemmend.
Ich denke, Sie wollen sich das ansehen. „Zyklen“ ist der gesuchte Fachbegriff. researchgate.net/profile/Olaf_Sporns/publication/…
Was ist falsch daran, eine Schleife eine Schleife zu nennen?
Nichts – es ist nur so, dass sie in der Graphentheorie, die auf biologische neuronale Netze angewendet wurde, Zyklen genannt werden.
Muss sagen, dass ich diese Frage unklar finde. Wenn Sie eine Schleife eine Schleife nennen, nennen Sie bitte eine Quelle oder ein Framework. Es ist zu allgemein.
Neuronale Netzwerke können Schleifen bilden, weil ein Neuron eine Richtung hat (von Dendrit zu Axon). Meine Frage ist ganz klar: Was ist der kleinste Bereich im Kortex, wo wir eine Schleife finden können? was sind das für Schleifen?
Für das, was es wert ist, wird im Zusammenhang mit KNNs normalerweise der Begriff "rekurrent" anstelle von Zyklen oder Schleifen verwendet.
Ich denke, "wiederkehrend" wird für größere Skalen verwendet, wie "reentrant". Ich glaube, dass es Schleifen in den kortikalen Schichten gibt, die die Signalausbreitung lokal aufrechterhalten
Deine Frage ist nicht so eindeutig.
Erstens: Würden Sie eine Autoapse als Schleife betrachten? Würden Sie die reziproke Verbindung als 2-Neuronen-Schleife betrachten? Würden Sie eine Schleife mit 25 Neuronen als Schleife betrachten? Zweitens: Muss es sich um die spezifischen einzelnen Neuronen handeln oder beziehen Sie sich auf Neuronentypen? Drittens: Sie sagen, dass Sie verstehen, dass es Schleifen zwischen verschiedenen kortikalen Bereichen durch die weiße Substanz gibt? Ist das zwischen bestimmten Neuronen wie Ihrem Bild? Viertens: Nach welcher Art von Beweisen suchen Sie?
Ist Ihre Frage spezifisch für den Kortex oder das Gehirn im Allgemeinen?

Antworten (3)

Ich habe Beweise für einzelne Neuronen, zwei Neuronen und größere Schleifen / Zyklen im gesamten Kortex gelesen, einschließlich intralaminarer, interlaminarer und interarealer neuraler Schleifen. Aber es würde mir viel zu lange dauern, diese Aussage zu untermauern.

Stattdessen biete ich eine Liste von Papieren an, um Ihnen den Einstieg zu erleichtern. Ich habe all diese Artikel gelesen, und sie alle liefern Beweise für neurale Schleifen im Kortex, insbesondere Schleifen von zwei Neuronen. Suchen Sie in diesen Papieren nach "loop", "reciprocal" und, wenn Sie an Single-Neuron-Loops interessiert sind, nach "autapse".

Verweise

  • Alonso, J.-M. (2002) Neuronale Verbindungen und rezeptive Feldeigenschaften im primären visuellen Kortex. Der Neurowissenschaftler. 8(5):443-456
  • Feldmeyer, D. (2012) Exzitatorische neuronale Konnektivität im Barrel Cortex. Grenzen in der Neuroanatomie. 6(24):1-22
  • Rockland, KS und Knutson, T. (2000) Feedback Connections from Area MT of the Squirrel Monkey to Areas V1 and V2. Das Journal of Comparative Neurology. 425:345-368
  • Thomson, AM, West, DC, Wang, Y., und Bannnister, AP (2002) Synaptische Verbindungen und kleine Schaltkreise mit exzitatorischen und inhibitorischen Neuronen in den Schichten 2-5 des Neocortex von erwachsenen Ratten und Katzen: Dreifache intrazelluläre Aufzeichnungen und Biocytin-Kennzeichnung in vitro . Zerebraler Kortex. 12:936-953
Würden diese Loops als dynamische Schaltungsmotive klassifiziert werden (Womelsdorf et al., 2014)? ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25065440
Danke Johannes. Ich hatte keine Zeit, alles zu lesen. Aber die ersten brachten mich dazu, dieses hier zu lesen: Zuverlässige synaptische Verbindungen zwischen Paaren von Neuronen der erregenden Schicht 4 innerhalb eines einzigen „Fass“ des sich entwickelnden somatosensorischen Kortex der Ratte. D1 Feldmeyer, V. Egger, J. Lubke, B. Sakmann, J. Physiol. 15. November 1999;521 Pt 1:169-90. Das stellt fest, dass 31% der verbundenen stacheligen Sternzellen in der untersuchten L4 "bidirektional" sind, was die 2-Neuronen-Schleifen sind, über die ich gesprochen habe. Es ist also voller Schleifen in der L4 und sehr interessant.

Ja, es gibt durchaus Schleifen, und sie können auf einer sehr kleinen räumlichen Skala auftreten.

Haben wir einen Beweis für lokale Schleifen im Kortex?

Hier sind einige Artikel, die die experimentelle Quantifizierung kleiner Netzwerke (2+ Neuronen) mit wiederkehrenden Verbindungen in verschiedenen Mustern beschreiben:

  • Sporns O, Kötter R. 2004. Motive in Gehirnnetzwerken. PLoS Biology 2:e369
  • Song S, Sjöström PJ, Reigl M, Nelson S, Chklovskii DB. 2005. Hochgradig nicht zufällige Merkmale der synaptischen lokalen Konnektivität in lokalen kortikalen Schaltkreisen. Öffentliche Bibliothek für Wissenschaftsbiologie 3: 0507–0519
  • Perin R, Berger TK, Markram H. 2011. Ein synaptisches Organisationsprinzip für kortikale neuronale Gruppen. Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften 108: 5419–5424

Wie groß muss ein Stück Rinde sein, um eine Schleife zu enthalten?

Nach den von mir zitierten experimentellen Beweisen zu urteilen, können Verbindungsschleifen auf der Skala benachbarter Neuronen auftreten. Das heißt, das kleinste Stück Kortex, das ein paar Neuronen enthält, kann eine Schleife enthalten.

Was sind das für Schleifen?

Ich bin mir nicht sicher, worauf Sie hier hinauswollen; Wenn Sie fragen, warum es Schleifen gibt, können wir nur spekulieren. Aber selbst wenn Verbindungen zufällig hergestellt würden, würden Schleifen existieren. Eine bessere Frage ist, warum gibt es mehr bidirektionale / Motivverbindungen, als wir zufällig erwarten?

Großartig! Wenn Sie sich meinen Kommentar zu Johns Antwort ansehen, habe ich tatsächlich ein Papier gefunden, in dem die gleichen Dinge stehen. Interessant für mich ist, wie meine Frage so viel negatives Feedback erhielt, fast gerügt und nicht verstanden wurde. Ich werde mir Ihre Unterlagen so schnell wie möglich ansehen. Danke!

Was Sie "Schleifen" nennen, werden normalerweise als wiederkehrende neuronale Netze bezeichnet (im Gegensatz zu Feedforward Neural Networks ).

Scholarpedia hat einen Artikel darüber, mit einer Bibliographie:

Typischerweise ... betrachten Bewertungen RNNs, bei denen es sich um künstliche neuronale Netze (aRNN) handelt, die in technologischen Anwendungen nützlich sind. Um diese Beiträge zu ergänzen, konzentriert sich die vorliegende Zusammenfassung auf biologisch rekurrente neuronale Netze (bRNN), die im Gehirn zu finden sind. Da Feedback im Gehirn allgegenwärtig ist, könnte diese Aufgabe ganz allgemein den größten Teil der Dynamik des Gehirns umfassen. Die aktuelle Überprüfung unterteilt bRNNS in solche, bei denen Rückkopplungssignale in Neuronen innerhalb einer einzigen Verarbeitungsschicht auftreten, die in Netzwerken für so unterschiedliche funktionale Rollen wie das Speichern räumlicher Muster im Kurzzeitgedächtnis, die Gewinner-Take-All-Entscheidungsfindung, die Kontrastverstärkung und auftreten Normalisierung, Bergsteigen, Oszillationen verschiedener Art (synchron, Wanderwellen, chaotisch), Speicherung zeitlicher Abfolgen von Ereignissen im Arbeitsgedächtnis und serielles Lernen von Listen; und solche, bei denen Rückkopplungssignale zwischen mehreren Verarbeitungsschichten auftreten,

Zumindest in diesem Artikel (ich habe ihn nur überflogen) sieht es so aus, als ob die meisten der vermuteten biologischen neuronalen Netzwerke aus Modellen abgeleitet wurden, anstatt tatsächlich mit einem Mikroskop gefunden worden zu sein.

Johns Antwort listet einige Papiere auf, die so klingen, als würden sie wahrscheinlich direktere Beweise liefern.

Gibt es neuronale Schleifen innerhalb einer Säule oder eines Bereichs des Kortex?
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