Was ist die tatsächliche Interpretation der "Korrelation einer Verbindung zwischen Neuronen"?

Ich studiere Mathematik und studiere derzeit die Nützlichkeit der algebraischen Topologie im Bereich der Neurowissenschaften. In dem Artikel, den ich gerade lese (Reimann et al. 2017), erklären die Autoren, dass sie für mehrere Neuronenpaare die Korrelation ihrer Spiking-Aktivität berechnet haben. Manchmal verwenden sie auch den Ausdruck "Korrelation der Verbindung", der sich meiner Meinung nach auf die Korrelation der Spiking-Aktivität zwischen zwei Neuronen bezieht (wie die vorherigen Referenzen). Ich bin daran interessiert, Folgendes zu verstehen:

  1. Wie misst man die Korrelation einer Verbindung?
  2. Ich kenne die mathematische Definition von Korrelation und habe ein intuitives Verständnis davon als Maß für Abhängigkeit. Aber was ist im Fall von Neuronen die eigentliche Interpretation für die Korrelation einer Verbindung? Ist es im Sinne von Synchronizität? Oder etwas anderes?

Jeder Einblick wird geschätzt. Dies ist nicht mein Studiengebiet, daher könnte die elementarste Beobachtung hilfreich sein. Vielen Dank im Voraus.

Reimann, MW, Nolte, M., Scolamiero, M., Turner, K., Perin, R., Chindemi, G., ... & Markram, H. (2017). Cliquen von Neuronen, die in Hohlräume eingebunden sind, liefern ein fehlendes Bindeglied zwischen Struktur und Funktion. Frontiers in Computational Neuroscience, 11, 48.

Können Sie ein vollständiges Zitat angeben? Titel sind keine Zitate. Die Korrelation der Verbindung kann sich auf die Korrelation der Zeilen einer Konnektivitätsmatrix für zwei Knoten beziehen. Könnte auch etwas anderes sein, da nicht-englische Muttersprachler Arbeiten auf Englisch schreiben.
Ja, natürlich. Dies ist das erste Mal, dass „Korrelation“ in der Arbeit erwähnt wird: „(…) wir haben beobachtet, dass paarweise Korrelationen in der neuronalen Aktivität mit der Anzahl und Dimension der gerichteten Cliquen zunahmen, zu denen ein Neuronenpaar gehört (…) " Zweite Referenz: "Wir haben dann für jedes verbundene Paar von Neuronen die Korrelation ihrer Spiking-Aktivität berechnet und eine breite Verteilung von Korrelationskoeffizienten gefunden (...)"
Das sind jetzt Zitate, aber immer noch kein Zitat :)
Ich habe bearbeitet, um hinzuzufügen, was ich mit einem Zitat gemeint habe . Hoffe es ist jetzt aus meiner Antwort klar geworden.

Antworten (1)

Sie schreiben in die Zeitung :

Korrelationen wurden aus Histogrammen der durchschnittlichen Spiking-Reaktion (Peri-Stimulus-Zeithistogramm, PSTH; Bin-Größe, 25 ms) zu fünf Sekunden thalamokortikaler Eingabe über 30 Wiederholungen eines gegebenen Eingabemusters berechnet

Sie zählen also Spitzen in 25-ms-Bins für zwei Neuronen, was zu zwei Zeitvektoren (einem für jede Zelle) führt, und berechnen die Pearson-Korrelation zwischen diesen Vektoren. Eine "Verbindung" ist in diesem Zusammenhang dasselbe wie eine "Kante" in der Graphentheorie; sie beziehen sich auf eine Korrelation zwischen zwei Knoten (Neuronen). Es ist nicht ganz richtig, es eine „Korrelation der Verbindung“ zu nennen, aber die Bedeutung ist dennoch klar. Genauer gesagt könnte man es "die Spike-Count-Korrelation zweier verbundener Neuronen" nennen.

Allgemein würde man sagen, dass Neuronen, die gleichzeitig mehr Spikes feuern, funktionell miteinander verbunden sind . Das bedeutet nicht unbedingt, dass sie strukturell verbunden sind, zum Beispiel könnten Sie eine Menge funktionaler Konnektivität zwischen zwei (physisch) nicht verbundenen Neuronen haben, die Eingaben teilen. In diesem Papier sprechen sie jedoch speziell über Beziehungen zwischen funktionaler und struktureller Konnektivität. „Synchronität“ hat ohne eine operative Definition keine klare Bedeutung, aber Feuerraten auf einer Zeitskala von 25 Millisekunden sind aus Sicht eines Neurons nicht wirklich synchron.

Vielen Dank für Ihre Antwort und Geduld :) Die Unterscheidung, die Sie zwischen funktional und strukturell verbunden gemacht haben, war sehr klar und erklärend. Tatsächlich ist der Begriff "Synchronität" ohne zusätzliche Spezifikationen ziemlich vage. Halten Sie in Bezug auf Ihre letzte Aussage die Wahl eines Zeitintervalls von 25 ms für nicht angemessen?
@OuterSpace Zum Zählen und Korrelieren von Spike-Zählungen denke ich, dass 25 ms in Ordnung sind, es ist nur anders als eine Zeitskala, die ich als "synchron" betrachten würde.
OK habe es. Alles verstanden, danke nochmals.
Was ist die tatsächliche Interpretation der "Korrelation einer Verbindung zwischen Neuronen"?
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