Population dynamics of head-direction neurons during drift and reorientation
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The head direction (HD) system functions as the brain’s internal compass 1,2 , classically formalized as a one-dimensional ring attractor network 3,4 . In contrast to a globally consistent magnetic compass, the HD system does not have a universal reference frame. Instead, it anchors to local cues, maintaining a stable offset when cues rotate 5–8 and drifting in the absence of referents 5,8–10 . However, questions about the mechanisms that underlie anchoring and drift remain unresolved and are best addressed at the population level. For example, the extent to which the one-dimensional description of population activity holds under conditions of reorientation and drift is unclear. Here we performed population recordings of thalamic HD cells using calcium imaging during controlled rotations of a visual landmark. Across experiments, population activity varied along a second dimension, which we refer to as network gain, especially under circumstances of cue conflict and ambiguity. Activity along this dimension predicted realignment and drift dynamics, including the speed of network realignment. In the dark, network gain maintained a ‘memory trace’ of the previously displayed landmark. Further experiments demonstrated that the HD network returned to its baseline orientation after brief, but not longer, exposures to a rotated cue. This experience dependence suggests that memory of previous associations between HD neurons and allocentric cues is maintained and influences the internal HD representation. Building on these results, we show that continuous rotation of a visual landmark induced rotation of the HD representation that persisted in darkness, demonstrating experience-dependent recalibration of the HD system. Finally, we propose a computational model to formalize how the neural compass flexibly adapts to changing environmental cues to maintain a reliable representation of HD. These results challenge classical one-dimensional interpretations of the HD system and provide insights into the interactions between this system and the cues to which it anchors.
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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 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| 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 | 0,000 | 0,000 |
| 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 ».