Retinale Ensemblekodierung bewegter Stimuli
Final Report Abstract
Alle dem Gehirn zur Verfügung stehende visuelle Information wird von Ensembles retinaler Ganglienzellen (RGCs) übermittelt. Jedoch sind die retinalen Mechanismen der Kodierung visueller Information und insbesondere der Kombination mehrere Reizdimensionen (z.B. Lichtintensität, Wellenlänge, Geschwindigkeit) weitgehend unbekannt. Dieser grundlegenden Frage sind wir in diesem Teilprojekt nachgegangen, indem wir ein Spektrum von Kodierungshypothesen auf ihre Eignung zur Kodierung bewegter Reize testeten. Hierfür wurde die tatsächliche Reizsituation mit der Stimulusrekonstruktion verglichen, die wir aus den mit einem Multielektrodenarray (MEA) gemessenen RGC-Antworten vorhergesagt haben. So konnten wir zeigen, dass die Bewegungsgeschwindigkeit über Speziesgrenzen hinweg besser durch einen Ratenkode repräsentiert wird, die Beschleunigung dagegen eher durch die Zeitstruktur der RGC-Antworten. Dieser Befund eröffnete die Möglichkeit, die gleichzeitige Kodierung mehrerer kombinierter Stimulusdimensionen zu verstehen. Hier zeigte sich, dass die Kodierungsleistung entscheidend von der Zusammenführung der Antworten einer Zellpopulation abhängen. Während die Integration aller RGC-Antworten eine sehr schnelle Stimulusschätzung nach einer Reizänderung ermöglicht, liefert die Zusammenführung von Antworten des gleichen Zelltyps eine höhere Schätzgenauigkeit. Im Rahmen dieses Projekts wurde des weiteren in fachübergreifenden Zusammenarbeiten Methodenentwicklung sowohl im Bereich von Verhaltensmessungen als auch im Kontext von Datenanalyse vorangetrieben. Insbesondere wurde eine Verhaltensapparatur zur Messung optomotorischer Reaktionen frei beweglicher Mäuse entwickelt und die Baupläne der interessierten Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt. Die großen Datenmengen der retinalen Multielektrodenableitungen bildeten die Grundlage für eine interdisziplinäre Zusammenarbeit mit dem Bereich der angewandten Mathematik. Gemeinsam wurden Methoden der Erkennung von Reizänderungen und der Schätzung von Reizeigenschaften basierend auf neuronalen Antworten entwickelt.
Publications
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