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非线性感受野引发自然场景的冗余视网膜编码
作者:小柯机器人 发布时间:2024/11/22 2:05:57

德国哥廷根大学Tim Gollisch等研究人员合作发现,非线性感受野引发自然场景的冗余视网膜编码。相关论文于2024年11月20日在线发表在《自然》杂志上。

研究人员展示了自然刺激中物种特异性的注视模式可以驱动眉猴和小鼠视网膜中不同类型视网膜神经节细胞的相关放电反应。这些协调的反应打乱了冗余减少,标记了局部空间对比度高的注视时段。基于模型的神经节细胞对自然刺激的反应分析表明,观察到的反应相关性来源于神经节细胞输入的非线性汇聚。

结果表明,在自然注视转移的视网膜处理过程中,不同细胞类型存在对高效编码的偏离。

研究人员表示,脊椎动物视网膜在早期视觉中的作用通常通过高效编码假说来描述,该假说预测视网膜通过丢弃时空相关性同时保留刺激信息,从而减少自然场景中固有的冗余。然而,尚不清楚在注视转移下,视网膜输出神经元——视网膜神经节细胞的活动是否会出现预测的去相关和冗余减少。因为注视转移主导了自然视觉输入的动态。

附:英文原文

Title: Nonlinear receptive fields evoke redundant retinal coding of natural scenes

Author: Karamanlis, Dimokratis, Khani, Mohammad H., Schreyer, Helene M., Zapp, Sren J., Mietsch, Matthias, Gollisch, Tim

Issue&Volume: 2024-11-20

Abstract: The role of the vertebrate retina in early vision is generally described by the efficient coding hypothesis1,2, which predicts that the retina reduces the redundancy inherent in natural scenes3 by discarding spatiotemporal correlations while preserving stimulus information4. It is unclear, however, whether the predicted decorrelation and redundancy reduction in the activity of ganglion cells, the retina’s output neurons, hold under gaze shifts, which dominate the dynamics of the natural visual input5. We show here that species-specific gaze patterns in natural stimuli can drive correlated spiking responses both in and across distinct types of ganglion cells in marmoset as well as mouse retina. These concerted responses disrupt redundancy reduction to signal fixation periods with locally high spatial contrast. Model-based analyses of ganglion cell responses to natural stimuli show that the observed response correlations follow from nonlinear pooling of ganglion cell inputs. Our results indicate cell-type-specific deviations from efficient coding in retinal processing of natural gaze shifts.

DOI: 10.1038/s41586-024-08212-3

Source: https://www.nature.com/articles/s41586-024-08212-3

期刊信息

Nature:《自然》,创刊于1869年。隶属于施普林格·自然出版集团,最新IF:69.504
官方网址:http://www.nature.com/
投稿链接:http://www.nature.com/authors/submit_manuscript.html