神経科学：視覚野における集団応答の高次元構造

ニューロン集団による情報の符号化は、刺激応答が高次元で相関のない場合には非常に効率的で、より低次元で相関のある場合には非常にロバストである。今回我々は、覚醒マウスの視覚野における大きなニューロン集団による自然画像の符号化の次元性について解析を行った。誘発された集団活動は高次元で、相関性は第n主成分の分散が1/nにスケールされるという、予想外なべき乗則に従っていた。このスケーリングは、刺激を白色化しても保存されたことから、自然画像自体のべき乗則スペクトルに由来するものではない。我々は、分散スペクトルの減衰がより緩やかになるのであれば、集団符号は滑らかにはなり得ず、入力のわずかな変化が集団活動を支配できるようになることを数学的に証明した。この理論からはまた、より低次元な刺激の集合に対してはより大きなべき指数が予測され、我々はこれを実験的に確認した。これらの結果から、符号化の滑らかさがニューロン集団符号の相関性を決定する基本的な制約条件だろうと示唆される。

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