論文の概要: Astrocytes mediate analogous memory in a multi-layer neuron-astrocytic
network
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.13414v1
- Date: Tue, 31 Aug 2021 16:13:15 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2021-09-01 17:00:34.371300
- Title: Astrocytes mediate analogous memory in a multi-layer neuron-astrocytic
network
- Title（参考訳）: Astrocytes mediate analogous memory in a multi-layer neuron-astrocytic network
- Authors: Yuliya Tsybina, Innokentiy Kastalskiy, Mikhail Krivonosov, Alexey
Zaikin, Victor Kazantsev, Alexander Gorban and Susanna Gordleeva
- Abstract要約: 情報の一部が数秒間堅牢な活動パターンとして維持され、他の刺激が来なければ完全に消滅することを示す。
この種の短期記憶は、操作情報を数秒保存し、次のパターンとの重複を避けるために完全に忘れてしまう。
任意のパターンをロードし、一定の間隔で保存し、適切な手掛かりパターンを入力に適用した場合に検索する方法について示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 52.77024349608834
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Modeling the neuronal processes underlying short-term working memory remains
the focus of many theoretical studies in neuroscience. Here we propose a
mathematical model of spiking neuron network (SNN) demonstrating how a piece of
information can be maintained as a robust activity pattern for several seconds
then completely disappear if no other stimuli come. Such short-term memory
traces are preserved due to the activation of astrocytes accompanying the SNN.
The astrocytes exhibit calcium transients at a time scale of seconds. These
transients further modulate the efficiency of synaptic transmission and, hence,
the firing rate of neighboring neurons at diverse timescales through
gliotransmitter release. We show how such transients continuously encode
frequencies of neuronal discharges and provide robust short-term storage of
analogous information. This kind of short-term memory can keep operative
information for seconds, then completely forget it to avoid overlapping with
forthcoming patterns. The SNN is inter-connected with the astrocytic layer by
local inter-cellular diffusive connections. The astrocytes are activated only
when the neighboring neurons fire quite synchronously, e.g. when an information
pattern is loaded. For illustration, we took greyscale photos of people's faces
where the grey level encoded the level of applied current stimulating the
neurons. The astrocyte feedback modulates (facilitates) synaptic transmission
by varying the frequency of neuronal firing. We show how arbitrary patterns can
be loaded, then stored for a certain interval of time, and retrieved if the
appropriate clue pattern is applied to the input.
- Abstract（参考訳）: 短期記憶に基づく神経過程のモデル化は、神経科学における多くの理論的研究の焦点となっている。
本稿では、スパイキングニューロンネットワーク(SNN)の数学的モデルを提案し、他の刺激が来なければ、情報の断片が数秒間堅牢な活動パターンとして維持され、完全に消滅することを示す。
このような短期記憶の痕跡は、SNNに伴うアストロサイト活性化によって保存される。
アストロサイトは数秒の時間スケールでカルシウム透過性を示す。
これらのトランジェントはシナプス伝達の効率をさらに調整し、そのため、グリオトランスミッター放出による様々な時間スケールでの近隣ニューロンの発射速度を調節する。
このような過渡性が神経放電の周波数を連続的にエンコードし、アナログ情報の堅牢な短期記憶を提供することを示す。
この種の短期記憶は、操作情報を数秒保存し、次のパターンとの重複を避けるために完全に忘れてしまう。
snnは、局所的な細胞間拡散結合によってアストロサイト層と相互に結合する。
アストロサイトは、隣接するニューロンが非常に同期的に発火するときにのみ活性化される。
情報パターンがロードされたとき。
例えば、灰色のレベルがニューロンを刺激する電流のレベルをコードする人々の顔のグレースケール写真を撮影しました。
アストロサイトフィードバックは、神経細胞の発射頻度を変化させてシナプス伝達を調節する。
任意のパターンをロードし、一定の間隔で保存し、適切なヒントパターンが入力に適用された場合に検索する方法について示す。
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