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Codificacion neural

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La codificacion neural estudia como la informacion sobre un estimulo o variable externa queda representada en patrones de actividad de una o mas neuronas. La tasa de disparo instantanea resume un tren de potenciales de accion discretos en una variable continua, mientras que herramientas de teoria de la informacion (entropia, informacion mutua) cuantifican de forma general cuanta incertidumbre sobre el estimulo se reduce al observar la respuesta neural, sin asumir un mecanismo especifico de codificacion. Muchas neuronas sensoriales muestran curvas de sintonia (tuning curves) en forma de campana respecto a una variable del estimulo, y el coeficiente de variacion de los intervalos entre disparos (ISI) cuantifica que tan regular o irregular es el patron temporal de disparo. A nivel poblacional, el estimulo puede reconstruirse mediante decodificacion lineal optima o mediante el metodo del vector poblacional, que pondera la contribucion de cada neurona segun su preferencia de sintonia y su tasa de disparo instantanea.

>Modelo

ID:('ky', 1533)


Tasa instantánea

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$r(t)=\frac{1}{\Delta T}\sum_k\delta(t-t_k)$

$r(t)$
Tasa de disparo instantánea
$Hz$
$t$
Tiempo
$s$
$t_k$
Tiempo de spike
$s$
$Delta T$
Ventana temporal
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13590)


Información mutua

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$I(S;R)=\sum_s\sum_r p(s,r)\log\frac{p(s,r)}{p(s)p(r)}$

$S$
Estímulo
$1$
$I(S;R)$
Información mutua
$bit$
$p(s,r)$
Probabilidad conjunta
$1$
$R$
Respuesta neural
$1$



>Modelo

ID:('gm', 13591)


Entropía

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$H(R)=-\sum_r p(r)\log p(r)$

$H(R)$
Entropía de respuesta
$bit$
$R$
Respuesta neural
$1$



>Modelo

ID:('gm', 13592)


Curva de sintonía

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$r(\theta_{stim})=r_{max}e^{-(\theta_{stim}-\theta_{pref})^2/(2\sigma_{tune}^2)}$

$r_{max}$
Tasa máxima
$Hz$
$sigma_{tune}$
Ancho de sintonía
$rad$
$\theta_{pref}$
Preferencia de sintonía
$rad$
$\theta_{stim}$
Variable angular del estímulo
$rad$



>Modelo

ID:('gm', 13593)


CV-ISI

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$CV_{ISI}=\sigma_{ISI}/\mu_{ISI}$

$CV_{ISI}$
Variabilidad ISI
$1$



>Modelo

ID:('gm', 13594)


Decodificación lineal

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$\hat{s}(t)=\sum_i w_i r_i(t)$

$hat{s}$
Estímulo reconstruido
$1$
$w_i$
Peso de decodificación
$1$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13595)


Vector poblacional

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$\mathbf V_{pop}=\frac{\sum_i r_i\mathbf C_i}{\sum_i r_i}$

$mathbf V_{pop}$
Vector poblacional
$1$
$mathbf C_i$
Vector preferido neuronal
$1$



>Modelo

ID:('gm', 13596)


Estructura del modelo

Descripción

Red de modelo


Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar



Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$H(R)$
H(R)
Entropía de respuesta
bit
$S$
S
Estímulo
1
$hat{s}$
s_est
Estímulo reconstruido
1
$I(S;R)$
I(S,R)
Información mutua
bit
$w_i$
w[i]
Peso de decodificación
1
$p(s,r)$
p(s,r)
Probabilidad conjunta
1
$R$
R
Respuesta neural
1
$CV_{ISI}$
CV_ISI
Variabilidad ISI
1
$mathbf V_{pop}$
V_pop
Vector poblacional
1
$mathbf C_i$
C[i]
Vector preferido neuronal
1
$r(t)$
r(t)
Tasa de disparo instantánea
Hz
$r_{max}$
r_max
Tasa máxima
Hz
$sigma_{tune}$
sigma_tune
Ancho de sintonía
rad
$\theta_{pref}$
theta_pref
Preferencia de sintonía
rad
$\theta_{stim}$
theta_stim
Variable angular del estímulo
rad
$t$
t
Tiempo
s
$t_k$
t_k
Tiempo de spike
s
$Delta T$
DeltaT
Ventana temporal
s

ID:(0, 1533)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Región de los Rios, Chile