Se sabe que toda la información sensorial se ingresa al cerebro como secuencias de picos neurales. Ahora, para distinguir entre las secuencias de puntas generadas por las células cónicas rojas/azules/verdes de la retina entre sí, y estas de las células ciliadas cocleares (oído interno), y así sucesivamente, se debe usar algún tipo de esquema de codificación.
Para aclarar aún más, en el caso de las células cónicas de la retina, la tasa de cuantos de luz incidente en un rango de energía determinado es la información principal que se codifica. Pero, si los 3 tipos de células cónicas generaran respuestas idénticas para una tasa de incidencia dada, como lo hacen los píxeles CCD en nuestras cámaras digitales, entonces no habría forma de que las neuronas aguas arriba dijeran qué tipo de célula cónica es una secuencia de picos. vino de. En cambio, mi suposición es que cada tipo de celda cónica codifica la tasa de incidencia en su propia forma característica, similar a cómo diferentes tipos de instrumentos musicales suenan de manera diferente, incluso cuando tocan el mismo tono con la misma intensidad, a través del timbre .
Una ilustración simplificada de Timbre
¿Hay evidencia de que cada tipo de neurona sensorial tenga un patrón de secuencia de picos característico?
Durante el desarrollo del sistema visual , la retina, el LGN y la corteza visual se desarrollan inicialmente por separado y, algún tiempo después, los axones de los ganglios retinianos se convierten en LGN y las radiaciones ópticas del LGN crecen y alcanzan la corteza. Por lo que sabemos, no está garantizado que un ganglio específico proyecte su axón a una neurona específica en el LGN. Todo lo que está garantizado por el proceso de crecimiento es que los ganglios muy juntos se proyectarán a las neuronas LGN que también están muy juntas.
Dado este proceso de desarrollo, cuando una región superior, digamos en V1, recibe un flujo de picos de una neurona en algún lugar inferior, surge la pregunta: ¿cómo sabe que este flujo de picos significa rojo, azul o verde? Una idea simple que se me ocurrió a partir de la teoría de la información es que el tipo de mensaje podría codificarse de alguna manera en el mensaje mismo.
La evidencia de patrones de picos característicos para cada tipo de neurona sensorial nos llevaría un paso más hacia la comprensión de los qualia , el difícil problema de la conciencia . Mi especulación es que los qualia son los análogos neuronales del timbre en los instrumentos musicales.
Erwin Schrödinger pensó que nunca llegaríamos allí. Dijo : "La sensación de color no puede ser explicada por la imagen objetiva de la luz del físico [como] ondas [o como cuantos]. ¿Podría el fisiólogo explicarla, si tuviera un conocimiento más completo del que tiene de los procesos en la retina? y los procesos nerviosos establecidos por ellos en los haces de nervios ópticos y en el cerebro? No lo creo".
Supongo que tiene razón en el sentido de que nunca podremos envolver completamente nuestras mentes en torno a la naturaleza misteriosa e inefable de los qualia.
Sin embargo, la evidencia de patrones de picos característicos ofrecería soluciones a los experimentos mentales relacionados con los qualia, como ¿Hay algo sobre Mary? , que los filósofos parecen estar tirándose de los pelos .
Esta es una idea interesante, pero no creo que sea correcta. Una información que va en contra de la idea es la siguiente: la información auditiva está codificada por la modulación de frecuencia y amplitud de los picos neuronales. La idea de que la tasa de aumento se correlacione directamente con la frecuencia está en contradicción con la idea de que la tasa de aumento contiene este tipo de "meta" información sobre el origen de la actividad.
Sabemos bastante acerca de cómo se representa la información sensorial en el sistema nervioso. El simple hecho de que los axones mielinizados no interfieran entre sí ya explica el problema para el que ha propuesto una solución.
si los 3 tipos de células cónicas generaran respuestas idénticas para una tasa de incidencia dada... entonces no habría forma de que las neuronas aguas arriba supieran de qué tipo de células cónicas provino una secuencia de picos
Aquí creo que es donde has cometido un error. La transmisión de actividad desde la propia neurona sensorial a una neurona aguas arriba transmite inherentemente información sobre la sensación. El disparo de la neurona sensorial es una traducción de los fenómenos externos a un código neuronal interno. No se necesita información adicional para representar la fuente de la actividad.
Referencias
Li Liang, L., Lu, T. y Wang, X. (2002) Representaciones neuronales de modulaciones de frecuencia y amplitud sinusoidal en la corteza auditiva primaria de primates despiertos . J. Neurofisiol 87:2237-2261.
Después de una experiencia reveladora releyendo el libro de Hubel, Eye, Brain & Vision y un montón de artículos, descubrí que la respuesta a mi pregunta es un sí superficial y un rotundo no .
No sorprende que los neurocientíficos hayan investigado si existen características análogas a los flujos de picos neurales:
Las neuronas se comunican entre sí mediante pulsos eléctricos estereotipados, llamados picos. Se cree que las neuronas no transmiten más información que la frecuencia de los picos transmitidos, llamada tasa de disparo. Sin embargo, es posible que las neuronas puedan comunicar alguna información a través de los patrones temporales más finos de los picos porque las señales biológicas, así como las eléctricas/mecánicas, generalmente revelan las condiciones internas del generador de señales...
... Primero, descubrimos que las neuronas exhiben patrones de disparo estables que pueden caracterizarse como "regulares", "aleatorios" y "ráfagas". En segundo lugar, observamos una fuerte correlación entre el tipo de patrón de señalización exhibido por las neuronas en un área determinada y la función de esa área.
Entonces, en un sentido superficial, la respuesta es sí, las neuronas sensoriales pueden tener patrones de activación característicos. Sin embargo, cuando se trata de transmitir señales analógicas genéricas, las neuronas tienen una gran desventaja: cualquier característica analógica en la señal se pierde en las uniones sinápticas, donde la señal eléctrica se transforma en un mensaje químico.
Una forma de preservar al menos parte de la información analógica, por ejemplo, el tipo de mensaje codificado en un patrón característico, podría ser transmitir el mensaje a través de una secuencia de neuronas del mismo tamaño y tipo que se disparan de manera similar . Sin embargo, en el sistema visual, no hay evidencia de esto. Las células ganglionares de la retina tienen sus axones que terminan en el LGN cuyas neuronas son muy diferentes, y estas a su vez envían sus espigas a V1 cuyas neuronas son nuevamente diferentes. Entonces, cualquier patrón característico generado por los ganglios se pierde en las sinapsis LGN.
La pregunta más grande aún permanece: ¿cómo las regiones superiores descubren qué tipo de ganglio está enviando la corriente de picos? (Formularé esto más correctamente como una pregunta separada).
How do upper regions figure out what type of ganglion is sending the spike stream?
Campos receptivos. Las neuronas con un tipo de campo receptivo en la retina se mapean en aquellas con un campo receptivo similar en el tálamo (la noción de topografía que menciona Preece) que se mapean en neuronas con un campo receptivo similar en los centros superiores. Reafirmo que un combate con un buen libro de texto te abrirá estos mundos.
Artem Kaznatchev
if all 3 types of cone cells generated identical responses for a given rate-of-incidence ... then there would be no way for upstream neurons to tell what type of cone cell a spike sequence came from.
La declaración anterior es falsa: las neuronas no solo descargan toda su información en un canal, cada una tiene un axón que se ejecuta en otras regiones, por lo tanto, las neuronas aguas arriba tienen información sobre qué cono (y, por lo tanto, qué tipo de cono) está enviando simplemente por el patrón de cableado.mandril sherrington
Artem Kaznatchev
mandril sherrington
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