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Enregistrement W3133665310 · doi:10.1523/jneurosci.2232-20.2021

Population Coding of Natural Electrosensory Stimuli by Midbrain Neurons

2021· article· en· W3133665310 sur OpenAlexafffund
Michael G. Metzen, Maurice J. Chacron

Notice bibliographique

RevueJournal of Neuroscience · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueNeural dynamics and brain function
Établissements canadiensMcGill University
Organismes subventionnairesCanadian Institutes of Health ResearchGovernment of Canada
Mots-clésStimulus (psychology)MidbrainNeurosciencePopulationNeural codingSensory systemCorrelationDecoding methodsStimulationPsychologyComputer scienceMathematicsAlgorithmCognitive psychologyCentral nervous system

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Natural stimuli display spatiotemporal characteristics that typically vary over orders of magnitude, and their encoding by sensory neurons remains poorly understood. We investigated population coding of highly heterogeneous natural electrocommunication stimuli inApteronotus leptorhynchusof either sex. Neuronal activities were positively correlated with one another in the absence of stimulation, and correlation magnitude decayed with increasing distance between recording sites. Under stimulation, we found that correlations between trial-averaged neuronal responses (i.e., signal correlations) were positive and higher in magnitude for neurons located close to another, but that correlations between the trial-to-trial variability (i.e., noise correlations) were independent of physical distance. Overall, signal and noise correlations were independent of stimulus waveform as well as of one another. To investigate how neuronal populations encoded natural electrocommunication stimuli, we considered a nonlinear decoder for which the activities were combined. Decoding performance was best for a timescale of 6 ms, indicating that midbrain neurons transmit information via precise spike timing. A simple summation of neuronal activities (equally weighted sum) revealed that noise correlations limited decoding performance by introducing redundancy. Using an evolution algorithm to optimize performance when considering instead unequally weighted sums of neuronal activities revealed much greater performance values, indicating that midbrain neuron populations transmit information that reliably enable discrimination between different stimulus waveforms. Interestingly, we found that different weight combinations gave rise to similar discriminability, suggesting robustness. Our results have important implications for understanding how natural stimuli are integrated by downstream brain areas to give rise to behavioral responses. SIGNIFICANCE STATEMENTWe show that midbrain electrosensory neurons display correlations between their activities and that these can significantly impact performance of decoders. While noise correlations limited discrimination performance by introducing redundancy, considering unequally weighted sums of neuronal activities gave rise to much improved performance and mitigated the deleterious effects of noise correlations. Further analysis revealed that increased discriminability was achieved by making trial-averaged responses more separable, as well as by reducing trial-to-trial variability by eliminating noise correlations. We further found that multiple combinations of weights could give rise to similar discrimination performances, which suggests that such combinatorial codes could be achieved in the brain. We conclude that the activities of midbrain neuronal populations can be used to reliably discriminate between highly heterogeneous stimulus waveforms.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,003

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,034
Tête enseignante GPT0,285
Écart entre enseignants0,251 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations23
Publié2021
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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