Whole animal modelling reveals neuronal mechanisms of decision-making and reproduces unpredictable swimming in frog tadpoles
Whole animal modelling reveals neuronal mechanisms of decision-making and reproduces unpredictable swimming in frog tadpoles
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整体动物模型揭示了决策的神经元机制并重现了青蛙蝌蚪不可预测的游泳
DOI：
10.1101/2021.07.13.452162
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Ferrario A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ferrario A
动物的行为是基于神经、肌肉骨骼和环境系统之间的相互作用。动物是如何处理感觉刺激，决定是否和如何作出反应，并启动运动行为的？我们建立了一个简单脊椎动物的全身计算机模型，具有完整的神经回路链和身体单元，用于感觉信息处理，决策，产生尖峰活动，肌肉神经支配，身体弯曲，身体-水相互作用和运动。我们的中枢神经系统（CNS）模型产生了生物学上真实的尖峰，并揭示了两个后脑侧的感觉记忆种群在游泳开始和第一个身体弯曲方面竞争。构建生物力学三维“虚拟蝌蚪”（VT）模型，评估cns模型的运动输出是否能在一定体积的“水”中产生类似游泳的运动。我们发现整个动物模型产生可靠和真实的游泳。cnsandvt模型的结合为固定蝌蚪的实验开辟了一个新的视角。
Animal behaviour is based on interaction between nervous, musculoskeletal and environmental systems. How does an animal process sensory stimuli, use it to decide whether and how to respond, and initiate the locomotor behaviour? We build the whole body computer models of a simple vertebrate with a complete chain of neural circuits and body units for sensory information processing, decision-making, generation of spiking activities, muscle innervation, body flexion, body-water interaction, and movement. Our Central Nervous System (CNS) model generates biologically-realistic spiking and reveals that sensory memory populations on two hindbrain sides compete for swimming initiation and first body flexion. Biomechanical 3-dimensional “Virtual Tadpole” (VT) model is constructed to evaluate if motor outputs ofCNS modelcan produce swimming-like movements in a volume of “water”. We find that whole animal modelling generates reliable and realistic swimming. The combination ofCNSandVT modelsopens a new perspective for experiments with immobilised tadpoles.
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DOI：
10.1113/jphysiol.2008.166942
发表时间：
2009-04-15
期刊：
The Journal of physiology
影响因子：
--
作者：
Li WC;Roberts A;Soffe SR
通讯作者：
Soffe SR
DOI：
10.1523/jneurosci.6289-11.2012
发表时间：
2012-05-02
期刊：
The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience
影响因子：
--
作者：
Li WC;Moult PR
通讯作者：
Moult PR
平滑粒子流体动力学在生物组织建模机制中的应用
DOI：
10.1016/j.advengsoft.2016.03.002
发表时间：
2016
期刊：
Adv. Eng. Softw.
影响因子：
--
作者：
A. Palyanov;S. Khayrulin;S. Larson
通讯作者：
S. Larson
神经科学实验室爪蟾蝌蚪游泳的行为观察。
DOI：
--
发表时间：
2014
期刊：
Journal of undergraduate neuroscience education : JUNE : a publication of FUN, Faculty for Undergraduate Neuroscience
影响因子：
--
作者：
Wen;M. Wagner;Nicola J Porter
通讯作者：
Nicola J Porter
重置神经活动的内在嘌呤能调节：一种关联机制？
DOI：
10.1523/jneurosci.22-23-10461.2002
发表时间：
2002
期刊：
The Journal of Neuroscience
影响因子：
--
作者：
N. Dale
通讯作者：
N. Dale