Lernen in der Netzhaut

Die meisten Quellen, die die Netzhaut untersuchen, scheinen darauf hinzudeuten, dass das retinale Konnektom fest verdrahtet und artabhängig ist (wie ein spezialisierter Detektor für vertikale Bewegungen bei kleinen Nagetieren). Ich konnte keine einzige Veröffentlichung finden, die die Möglichkeit des Lernens innerhalb der Netzhaut untersucht. Mein Verständnis von Lernen besteht darin, neuronale Schaltkreise zwischen Ganglion und Amakrin irgendwie neu zu verdrahten, basierend darauf, welche visuellen Merkmale für eine bestimmte Person nützlich sind.

Moderne künstliche neuronale Netze verwenden Backpropagation, um Merkmalsdetektoren zu lernen, aber es scheint keine Informationen zu geben, die vom Gehirn zurück zur Netzhaut fließen. Ich denke, das würde bedeuten, dass eine Rückausbreitung im biologischen visuellen System nicht möglich ist. Das an sich schließt andere Lernmechanismen nicht aus.

Gibt es Gründe zu der Annahme, dass die Netzhautverkabelung unveränderlich ist, oder ist es nur ein Mangel an Forschung zu diesem Thema?

Sprechen Sie allgemein von Neuroplastizität oder von „Lernen“? Letzteres ist ein höherer (kortikaler) Prozess, während Neuroplastizität ein sehr allgemeiner Begriff ist, der sogar für eine Verstärkung synaptischer Verbindungen überall im Nervensystem gilt. Ersteres passiert nicht peripher (ein Gehirn ist erforderlich), während letzteres zweifellos passiert - eine Google-Suche nach „Veränderung der synaptischen Stärke in der Netzhaut“ wird höchstwahrscheinlich irgendwo in einem Artikel oder auf einer Website ein „Ja“ ergeben. Können Sie angeben, wonach Sie suchen?
Ich meinte „extreme“ Neuroplastizität – Verstärkung/Schwächung der synaptischen Verbindung, die sich qualitativ auf die Art der visuellen Merkmale auswirkt, die an das Gehirn zurückgeleitet werden. Ich denke, meine Frage ist im Zusammenhang mit den jüngsten Fortschritten in der Computervision am sinnvollsten. Es ist jetzt möglich, ein mehrschichtiges neuronales Netzwerk zu trainieren, indem man es mit Rohpixeln füttert und es automatisch lernen lässt, wie lokale Merkmale wie Kanten oder Farbkleckse zu interpretieren sind, ohne dass eine Festverdrahtung erforderlich ist. Es scheint, dass neuronale Strukturen in der Netzhaut genau das tun – visuelle Merkmale erkennen.
Macht Sinn. Dank dafür. Bitte erwägen Sie, unsere Frage entsprechend anzupassen. +1
@AliceD "Lernen" wird meines Wissens nicht unbedingt nur auf höhere Bereiche / Prozesse in den Neurowissenschaften angewendet. Die Veränderung der Signalverarbeitung in der Netzhautebene für „besseres“ Sehen kann man gewissermaßen als „Lernen“ bezeichnen.

Antworten (1)

Es ist nicht unveränderlich. Es gibt viele Studien zur retinalen Plastizität, beispielsweise unter Verwendung von Laserkoagulation, die zeigen, dass nach selektiven Läsionen sogar in der erwachsenen Netzhaut neue Verbindungen gebildet werden können, wodurch die Reaktionen der retinalen Ganglienzellen im geschädigten Bereich wiederhergestellt werden (siehe z . B. diesen Artikel ).

Es gibt auch Hinweise darauf, dass visuelle Erfahrung für die Entwicklung der Netzhautschaltkreise nach der Geburt erforderlich ist (siehe dieses andere Papier ), also scheint es nicht vollständig fest verdrahtet zu sein.

Nebenbei bemerkt: afaik Back-Propagation wird im Allgemeinen nicht als biologisch plausibler Lernalgorithmus angesehen. Andere, die typischerweise auf Hebbian-Lernen basieren (z. B. Boltzmann-Maschinen), werden als plausibler angesehen, da sie Signale verwenden, die einzelnen Neuronen lokal zur Verfügung stehen und keine Ausbreitung von Fehlerwerten erfordern.
Denken Sie auch (nachdem Sie Ihren Kommentar unter der Frage gelesen haben) daran, dass die Netzhaut nur lokale Luminanzkontraste mithilfe von Empfangsfeldern in der Mitte und Umgebung erkennt und keine Kanten erkennt. Kanten werden erst später in der visuellen Systemhierarchie verarbeitet (nach LGN, im primären visuellen Kortex oder V1).
Riesige Requisiten für die Veröffentlichungshinweise! Ich wusste nicht, dass die Netzhaut keine Kanten erkennt (ich bin sehr neu in dem Thema). Ich erinnere mich vage an die Theorie, dass es bei der Verarbeitung der Netzhaut hauptsächlich darum ging, die durch Augenbewegungen verursachte globale Bewegung zu subtrahieren.
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