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神経:スパイク発火率符号から時系列符号への変換に関する履歴と振動の役割

Nature 417, 6890 doi: 10.1038/nature00807

脳のほとんどの領域で、数百ミリ秒から数秒にわたって平均したニューロンの発火率は、入力の性質によって強く修飾を受けており、それが逆に入力の性質についての正確な情報を与える。これを発火率符号化とよぶ。しかし、生物物理学の原理によれば、シナプス可塑性には10ミリ秒未満という短い時間スケールでの厳密なスパイク発火タイミングが重要になる。したがって、in vivoで発火タイミングを厳密に決める生理的機構を理解することと、こうした時系列符号化と発火率符号化との関係を理解することが非常に重要である。この論文では、時系列符号化が、非対称な発火率符号化と周期的抑制との相互作用によって生み出されることを提唱したい。私たちのモデルによる推測を裏づけるように、海馬錐体細胞の二つの符号化方式には強い相関がみられる。また、時系列符号化は履歴によってより安定になる。その結果として決まるスパイク発火のタイミングは、ヘッブの学習原理の時系列の条件を満たす。したがって、振動と受容野の非対称性とは、時間順序に基づく学習に重要な役割を果たす可能性がある。

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