Orientation processing by synaptic integration across first-order tactile neurons
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Our ability to manipulate objects relies on tactile inputs from first-order tactile neurons that innervate the glabrous skin of the hand. The distal axon of these neurons branches in the skin and innervates many mechanoreceptors, yielding spatially-complex receptive fields. Here we show that synaptic integration across the complex signals from the first-order neuronal population could underlie human ability to accurately (< 3°) and rapidly process the orientation of edges moving across the fingertip. We first derive spiking models of human first-order tactile neurons that fit and predict responses to moving edges with high accuracy. We then use the model neurons in simulating the peripheral neuronal population that innervates a fingertip. We use machine learning to train classifiers performing synaptic integration across the neuronal population activity, and show that synaptic integration across first-order neurons can process edge orientations with high acuity and speed. In particular, our models suggest that integration of fast-decaying (AMPA-like) synaptic inputs within short timescales is critical for discriminating fine orientations, whereas integration of slow-decaying (NMDA-like) synaptic inputs refine discrimination and maintain robustness over longer timescales. Taken together, our results provide new insight into the computations occurring in the earliest stages of the human tactile processing pathway and how they may be critical for supporting hand function. Author Summary Our ability to manipulate objects relies on tactile inputs signaled by first-order neurons that innervate mechanoreceptors in the skin of the hand and have spatially-complex receptive fields. Here we show how synaptic integration across the rich inputs from first-order neurons can rapidly and accurately process the orientation of edges moving across the fingertip. We derive spiking models of human first-order tactile neurons, then use the models to simulate the peripheral neuronal population that innervates a fingertip. We use machine learning to train classifiers performing synaptic integration across the neuronal population activity, and show that synaptic integration across first-order neurons could underlie human ability to process edge orientations with high acuity and speed.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».