Model-Based Approach Shows ON Pathway Afferents Elicit a Transient Decrease of V1 Responses
Notice bibliographique
Résumé
Neurons in the primary visual cortex (V1) receive excitation and inhibition from distinct parallel pathways processing lightness (ON) and darkness (OFF). V1 neurons overall respond more strongly to dark than light stimuli, consistent with a preponderance of darker regions in natural images, as well as human psychophysics. However, it has been unclear whether this “dark-dominance” is because of more excitation from the OFF pathway or more inhibition from the ON pathway. To understand the mechanisms behind dark-dominance, we record electrophysiological responses of individual simple-type V1 neurons to natural image stimuli and then train biologically inspired convolutional neural networks to predict the neurons' responses. Analyzing a sample of 71 neurons (in anesthetized, paralyzed cats of either sex) has revealed their responses to be more driven by dark than light stimuli, consistent with previous investigations. We show that this asymmetry is predominantly because of slower inhibition to dark stimuli rather than to stronger excitation from the thalamocortical OFF pathway. Consistent with dark-dominant neurons having faster responses than light-dominant neurons, we find dark-dominance to solely occur in the early latencies of neurons' responses. Neurons that are strongly dark-dominated also tend to be less orientation-selective. This novel approach gives us new insight into the dark-dominance phenomenon and provides an avenue to address new questions about excitatory and inhibitory integration in cortical neurons. SIGNIFICANCE STATEMENT Neurons in the early visual cortex respond on average more strongly to dark than to light stimuli, but the mechanisms behind this bias have been unclear. Here we address this issue by combining single-unit electrophysiology with a novel machine learning model to analyze neurons' responses to natural image stimuli in primary visual cortex. Using these techniques, we find slower inhibition to light than to dark stimuli to be the leading mechanism behind stronger dark responses. This slower inhibition to light might help explain other empirical findings, such as why orientation selectivity is weaker at earlier response latencies. These results demonstrate how imbalances in excitation versus inhibition can give rise to response asymmetries in cortical neuron responses.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».