Журнал эволюционной биохимии и физиологии, 2020, T. 56, № 7, стр. 710-710

Сравнение механизмов дирекциональной селективности нейронов зрительной коры с помощью математической модели

А. В. Чижов 12*

1 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе
Санкт-Петербург, Россия

2 ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН
Санкт-Петербург, Россия

* E-mail: anton.chizhov@mail.ioffe.ru

Полный текст (PDF)

Дирекциональная селективность (ДС) в зрительной коре возникает de novo, т.е. не наследуется из подкорковых структур. Механизмы ДС находятся в стадии изучения, а математическое описание активности первичной зрительной системы – в стадии разработки. В нашей математической модели работа подкорковых структур описана на основе фильтров, а работа коры – на основе более подробной модели нейронных популяций. Мы сравнили четыре механизма дирекциональной селективности (ДС), три из которых основаны на асимметричных проекциях в кору разных типов таламических нейронов, различающихся по следующим признакам ответов: 1) с задержкой либо без нее; 2) кратко или продолжительно; 3) посредством on- либо off- путей. Четвертый механизм предполагает отсутствие подкорковой информации о дирекциональности и является эпифеноменом внутрикортикальных взаимодействий между ориентационными колонками. Моделирование ответов коры на движущиеся решетки подтвердило, что первые три механизма обеспечивают ДС сравнимую c экспериментальной, а модель реалистично воспроизводит такие характеристики активности зрительной коры как мембранный потенциал, частота спайков и синаптические проводимости. Предложенная модель выявляет разницу между механизмами с помощью сравнения интактной коры с оптогенетически заторможенной корой и отдает предпочтение второму механизму. В четвертом случае ДС слабее и полностью исчезает в заторможенной коре. Модель демонстрирует, что ДС в механизме on-off происходит только благодаря нелинейным взаимодействиям на ориентационной карте. Модельные предсказания могут помочь определить доминирующий механизм ДС в первичной зрительной коре.

Финансирование работы: РФФИ 19-015-00183.

Дополнительные материалы отсутствуют.