Flexibility in motor timing constrains the topology and dynamics of pattern generator circuits.
Flexibility in motor timing constrains the topology and dynamics of pattern generator circuits.
复制标题
DOI：
10.1038/s41467-018-03261-5
复制
发表时间：
2018-03-06
影响因子：
16.6
通讯作者：
Ölveczky BP
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Pehlevan C;Ali F;Ölveczky BP
时间上精确的运动模式是许多运动技能和先天动作的基础，但人们对这种刻板行为的时间可以被修改的灵活性知之甚少。为了探索这一点，我们诱导适应性变化的时间结构的鸟鸣。我们发现，特定的歌曲片段的持续时间可以修改，而不影响歌曲的其他部分的时间。我们推导出神经网络如何实现这种灵活的运动时序的正式处方。我们发现，随机连接的递归网络，一个常见的近似新皮层是如何连接的，通常不符合这些，虽然某些实现可以近似它们。我们表明，前馈网络，凭借其一对一的网络活动和时间之间的映射，更适合。我们的研究为实现灵活运动时间的模式生成器网络提供了一般处方，这是许多运动技能的一个重要方面，包括鸟鸣和人类语言。人类的语言和鸟类的鸣叫需要产生精确定时的运动模式。作者表明，斑胸草雀可以学会独立地修改个别歌曲片段的持续时间，并发现synfire链网络非常适合实现这种灵活的运动时间。
Temporally precise movement patterns underlie many motor skills and innate actions, yet the flexibility with which the timing of such stereotyped behaviors can be modified is poorly understood. To probe this, we induce adaptive changes to the temporal structure of birdsong. We find that the duration of specific song segments can be modified without affecting the timing in other parts of the song. We derive formal prescriptions for how neural networks can implement such flexible motor timing. We find that randomly connected recurrent networks, a common approximation for how neocortex is wired, do not generally conform to these, though certain implementations can approximate them. We show that feedforward networks, by virtue of their one-to-one mapping between network activity and time, are better suited. Our study provides general prescriptions for pattern generator networks that implement flexible motor timing, an important aspect of many motor skills, including birdsong and human speech. Human speech and bird song requires the generation of precisely timed motor patterns. The authors show that zebra finches can learn to independently modify the duration of individual song segments and find that synfire chain networks are ideally suited to implement such flexible motor timing.
登录
查看更多内容
影响因子：
4.3
作者：
Darshan R;Leblois A;Hansel D
通讯作者：
Hansel D
影响因子：
16.2
作者：
Ali F;Otchy TM;Pehlevan C;Fantana AL;Burak Y;Ölveczky BP
通讯作者：
Ölveczky BP
影响因子：
56.9
作者：
Fortune, Eric S.;Rodriguez, Carlos;Coleman, Melissa J.
通讯作者：
Coleman, Melissa J.
影响因子：
16.2
作者：
Hamaguchi K;Tanaka M;Mooney R
通讯作者：
Mooney R
影响因子：
3.7
作者：
Glaze, Christopher M.;Troyer, Todd W.
通讯作者：
Troyer, Todd W.