Neural Mechanisms for Generating Temporal Coding

生成时间编码的神经机制

基本信息

  • 批准号:
    9973230
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30.37万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    1999
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    1999-08-15 至 2003-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Bose9973230 The goal of this project is to develop biophysical modelsand the accompanying mathematical techniques to describe thegeneration of temporal codes by the activity patterns of networksof neurons. The investigators focus on a robust temporal code,called phase precession, that has been experimentally found inthe firing pattern of pyramidal cells in the hippocampus offreely moving rats. This temporal code is believed to signal theanimal's location in a known environment. The investigators applya modeling approach consisting of three complementary methods:mathematical analysis of networks of simplified neurons,simulations of networks of biophysical neurons, and functionalmodeling that incorporates and interprets experimental recordingsfrom freely moving rats. The mathematical approach, usinggeometric singular perturbation theory, exploits the multipletime scales inherent in the intrinsic descriptions of the cellsand the synapses between these cells. Simulations are performedon networks of conductance based neurons. Genetic algorithms,previously developed by the researchers, and bifurcationcontinuation programs aid in analyzing the simulation results. Agoal of the analysis and simulations is to make experimentallyverifiable predictions. The hippocampus is a primary target for epilepsy andAlzheimer's Disease and has a well established role in memoryfunction and in spatial navigation abilities. The dynamicalinteraction between neurons in the hippocampus may be describedusing temporal coding schemes. In order to detect potentiallypathological dynamics of these neurons, it is essential to firstunderstand how these coding schemes are constructed under normalcircumstances. More generally, a fundamental goal of neuroscienceis to understand function from the single neuron level to thesystems level. The objective of this project is to bridge all ofthe levels of detail for one specific system, the hippocampus.This work will also lay the mathematical foundation for researchin other areas of the brain where temporal codes exist. Fundingfor the project is provided by the program of ComputationalMathematics and the Office of Multidisciplinary Activities in MPSand by the Computational Neuroscience program in BIO.
Bose9973230 这个项目的目标是开发生物物理模型和相应的数学技术来描述神经元网络活动模式产生的时间代码。 研究人员集中研究了一种强大的时间编码,称为相位进动,它是在自由运动大鼠海马锥体细胞的放电模式中实验发现的。 这种时间密码被认为是动物在已知环境中的位置信号。 研究人员应用了由三种互补方法组成的建模方法:简化神经元网络的数学分析,生物物理神经元网络的模拟,以及结合和解释自由移动大鼠实验记录的功能建模。 数学方法,使用几何奇异摄动理论,利用多个内在的时间尺度的内在描述的细胞和这些细胞之间的突触。 仿真是在基于电导的神经元网络上进行的。 遗传算法,以前开发的研究人员,和bifurcationcontinuation程序帮助分析模拟结果。 分析和模拟的一个目标是做出实验可验证的预测。 海马体是癫痫和阿尔茨海默病的主要靶点,并且在记忆功能和空间导航能力中具有良好的作用。 海马神经元之间的动态相互作用可以用时间编码来描述。 为了检测这些神经元的潜在病理动力学,首先必须了解这些编码方案在正常情况下是如何构建的。 更一般地说,神经科学的一个基本目标是从单个神经元水平到系统水平来理解功能。 这个项目的目标是为一个特定的系统--海马体--的所有层次的细节搭建桥梁。这项工作也将为研究大脑中存在时间代码的其他区域奠定数学基础。 该项目的资金由计算数学计划和多学科活动办公室提供,并由BIO的计算神经科学计划提供。

项目成果

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