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Veröffentlicht von:Bernd Frank Geändert vor über 9 Jahren
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Using Reflexive Behaviors of the Medicinal Leech to Study Information Processing
William B. Kristan Jr., Sawn R. Lockery und John E. Lewis
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Informationsverarbeitung bei Blutegeln
Vom Sensorneuron zum Reflexverhalten
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Themen Verteiltes Netzwerk (distributed Network)
Wie kam man zu der Annahme dass sie vorhanden sind? Welche Beutung hat verteilte Verarbeitung Warum könnte sich das Netzwerk des Egels so entwickelt haben?
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Einführung erste neuronale Schaltkreise: Herzschlag; Schwimmen
Täuschten Einfacheit vor Funktionelle Namen Hierarchischer Aufbau
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Interneurone mit viel umfassenderen
Ein- und Ausgangsverbindungen als erwartet Verteiltes Netzwerk: Fast alle Interneurone sind bei Biegung aktiv
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Anatomie eines Segments
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Neuronales Netzwerk Muskeln werden gesteuert durch hemmende und erregende Motorneurone Mechanosensoren teilt man ein in P-Zellen; T-Zellen; N-Zellen
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Lokale Biegung Biegung vom Reiz weg
Kontraktion der longitudinalen Muskeln auf Seite des Reizes und Relaxion auf der anderen Seite Durch Aktivierung der Motorneurone
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Kontraktion: - Erregung der Exitorneurone DE + VE - Hemmung der Inhibitorneurone DI + VI
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Lokales Zusammenziehen
Kontraktion der longitudinalen Muskeln im kompletten Umfang In Addition zur Biegung: effektiver Rückzug Reiz muss P-Zelle und L-Zelle aktivieren Je stärker der Reiz, desto effektiver zieht sich der Egel zusammen
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Bezug von Verhaltensweisen auf den Neuronalen Schaltkreis
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Schaltkreis für lokale Biegung
Ursprüngliche Erwartung: jede P-Zelle verbindet mit einem Interneuron Reservierte Interneurone Funktionelle Namen
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Nach Untersuchungen: 17 Interneurone gefunden
Bsp: Zellpaar 115 („d-Interneuron“) erwartete Ausgänge wurden gefunden, aber…. Zusätzlich werden die Zellen auch von PV-Zellen erregt Ergebnis: DE Motorneurone werden von 3 oder 4 P-Zellen aktiviert Interneurone sind nicht reserviert!
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Wie findet man heraus wie solche Netzwerke funktionieren?
Mit Algorithmus zurückrechnen (PC) Nach Wiederholungen: Ergebniss das sich alle 10 Antworten fast perfekt verhält
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Warum gibt es mehrere Möglichkeiten?
Evolution könnte beim 1. funktionsfähigen Modell hängen geblieben sein System besitzt noch mehr, andere Funktionen
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Schaltkreis für lokales Zusammenziehen
Interneurone sind ein Teil von denen des Biegungs-Schaltkreises Beide Verhaltensweisen bezwecken Rückzug vom Reiz Manche Interneurone sind multifunktional, manche nicht
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Verteiltes Netzwerk Warum hat sich ein verteiltes Netzwerk entwickelt?
Effektivität: bei reservierten Interneuronen ein Verhalten pro Interneuron Graceful degradation: Verlust eines Interneurons Verlust eines Verhaltens
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Lokalisation eines Reizes
Lokalisation des Reizes auf der Haut ist möglich Rezeptive Felder verlieren zu den Rändern an Sensitivität Auflösung ist hoch genug um Reiz zu orten
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Durch elektrische Reizung der
P-Zellen wurden Tuning Kurven erstellt Motorneuron-Antwort gegen Stimulusort Stimulusort kann berechnet werden
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Wie wird der Reizort durch Interneurone berechnet?
Annahmen: P-Zellen und Motorneurone sind direkt verbunden P-Zelle haben Antwort-Funktion die sich linear auf Aktivität der Motorneurone summiert
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Ergebnis des Modells Fehler des Modells
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Verminderung der Fehler
Ausbreiten der Antwort-Funktion
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Modell passt fast perfekt
Erklärungen: Annahme der linearen Summation falsch Interneurone breiten Antwort-Funktion aus
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Fazit Verteilte Netzwerke sind vorhanden
Nicht alle Verhaltensweisen sind dadurch gesteuert Für Rückzugmechanismen Durch Entwicklung von weiteren Verhaltensweisen auf Grundlage des Systems (z.B. Biegung) kam es zur Verteilung
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Nervensysteme sind komplexer als gedacht
Vorstellung hierarchischer Systeme wurde erschüttert Es gibt reservierte Interneurone Es gibt ebenso verteilte Netzwerke mehrere Interneurone für 1 Verhalten
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