Sensorimotor experience remaps visual input to a heading-direction network.
Sensorimotor experience remaps visual input to a heading-direction network.
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DOI：
10.1038/s41586-019-1772-4
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发表时间：
2019-12
期刊：
影响因子：
64.8
通讯作者：
Wilson RI
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Fisher YE;Lu J;D'Alessandro I;Wilson RI
在果蝇的大脑中，“罗盘神经元”在导航过程中跟踪身体和头部的方向（苍蝇的航向）。在没有视觉提示的情况下，罗盘神经网络通过整合随时间推移的自我运动信号来估计航向。当存在视觉提示时，网络的估计更准确。视觉输入到罗盘神经元被认为是来自抑制神经元称为R神经元; R神经元感受野瓷砖视觉空间。每个R神经元的轴突都与每个罗盘神经元的树突重叠，这就提出了一个问题，即视觉线索是如何整合到罗盘中的。在这里，使用在体内的全细胞记录，我们表明，视觉提示可以引起突触抑制罗盘神经元，和R神经元介导这种抑制。每个罗盘神经元只受到特定视觉线索位置的抑制，这意味着从R神经元到罗盘神经元的许多潜在连接实际上是微弱或沉默的。值得注意的是，我们表明，视觉诱发抑制的模式可以重新组织在几分钟内，苍蝇探索一个改变的虚拟现实环境。使用合奏钙成像，我们表明，这种重组导致持续的变化，在罗盘坐标系。我们的研究结果提出了一个模型，其中相关的突触前和突触后活动触发了视觉诱发抑制的罗盘神经元的关联性长期突触抑制。我们的研究结果提供了证据的理论建议，感官输入的关联可塑性，当结合吸引动力学，可以调和自我运动信息与不断变化的外部线索，以产生一个连贯的方向感。
In the Drosophila brain, “compass neurons” track the orientation of the body and head during navigation (the fly’s heading). In the absence of visual cues, the compass neuron network estimates heading by integrating self-movement signals over time. When a visual cue is present, the network’s estimate is more accurate. Visual inputs to compass neurons are thought to originate from inhibitory neurons called R neurons; R neuron receptive fields tile visual space. The axon of each R neuron overlaps with the dendrites of every compass neuron, raising the question of how visual cues are integrated into the compass. Here, using in vivo whole-cell recordings, we show that a visual cue can evoke synaptic inhibition in compass neurons, and R neurons mediate this inhibition. Each compass neuron is only inhibited by specific visual cue positions, implying that many potential connections from R neurons onto compass neurons are actually weak or silent. Notably, we show that the pattern of visually evoked inhibition can reorganize over minutes as the fly explores an altered virtual reality environment. Using ensemble calcium imaging, we demonstrate that this reorganization causes persistent changes in the compass coordinate frame. Our results suggest a model where correlated pre- and postsynaptic activity triggers associative long-term synaptic depression of visually evoked inhibition in compass neurons. Our findings provide evidence for the theoretical proposal that associative plasticity of sensory inputs, when combined with attractor dynamics, can reconcile self-movement information with changing external cues to generate a coherent sense of direction.
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DOI：
10.1073/pnas.1500804112
发表时间：
2015-05-26
影响因子：
11.1
作者：
Buchanan, Sean M.;Kain, Jamey S.;de Bivort, Benjamin L.
通讯作者：
de Bivort, Benjamin L.
一个独立的，具有里程碑意义的头向信号，在肾上腺后皮层中。
影响因子：
25
作者：
Jacob PY;Casali G;Spieser L;Page H;Overington D;Jeffery K
通讯作者：
Jeffery K
影响因子：
3
作者：
Goodman, MB;Lockery, SR
通讯作者：
Lockery, SR
影响因子：
3
作者：
Moore, Richard J. D.;Taylor, Gavin J.;Srinivasan, Mandyam V.
通讯作者：
Srinivasan, Mandyam V.
影响因子：
--
作者：
Mueller, Martin;Wehner, Rudiger
通讯作者：
Wehner, Rudiger