Codificación neuronal en etapas tempranas del procesamiento visual
Early processing of visual information takes place in the retina, via diverse biochemical and physiological processes that relate neural responses of different neuronal classes in a well-defined laminar organization. Overall, this is a feedforward processing and it has a well determined output signa...
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2019
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2019-2021 |
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80020180100576UN Codificación neuronal en etapas tempranas del procesamiento visual Proyecto de investigación siip2019-2021 UNCuyo I. Balseiro UNCuyo I. Balseiro |
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Castillo García, Miguel Da Fonseca, María de los Ángeles Dellavale Clara, Héctor Damián Hernández Lahme, Damián Gabriel Lorenz, Matías Maidana Capitán, Melisa Beatríz Mato, Germán Risau Gusmán, Sebastián Luis Samengo, Inés Urdapilleta, Eugenio Vattuone , Nicolás Roberto Velarde, Osvaldo Matías |
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Ciencias médicas |
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Codificación neuronal Neurociencias Oftalmología |
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Codificación neuronal en etapas tempranas del procesamiento visual Neural coding in early stages of visual processing |
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Early processing of visual information takes place in the retina, via diverse biochemical and physiological processes that relate neural responses of different neuronal classes in a well-defined laminar organization. Overall, this is a feedforward processing and it has a well determined output signal: the action potentials that ganglionar cells send through the optical nerve to the primary visual cortex. The most important contribution of this firing activity is the coding occurying in the so called bipolar cells, which gate and process the visual information transduced in the photoreceptors. In this project, we will study with some detail those information processing stages that mediate the different bipolar cells' responses found in mammalian retina. Based on an adequate mathematical model of the phototransduction, the synaptic transmission, the temporal-spatial-chromatic integration of visual information, and the negative feedback provided by horizontal cells, we will derive the response properties of bipolar cells, not only regarding the definition of their receptive fields but also with respect to the nonlinear processing attributed to adaptation to different mean luminosities. On the other hand, relying on this detailed description, we will numerically explore the effect of new processes recently found in experiments, the computational consequences of different conflicting alternatives, and the effect of intrinsic noise originated at different locations on the system's response. El procesamiento temprano de la información visual ocurre en la retina, mediante distintos procesos bioquímicos y fisiológicos que tienen lugar entre diferentes clases de neuronas en una organización laminar bien definida. En conjunto, el procesamiento ocurre en cascada y tiene una señal de salida bien determinada: los potenciales de acción que las células ganglionares colectan en el nervio óptico y le envían a la corteza visual primaria. La contribución más importante de esta actividad de disparo es la codificación que ocurre en las llamadas células bipolares, las cuales relevan y procesan la información visual transducida en los fotorreceptores. En este proyecto, estudiaremos en forma detallada las etapas de procesamiento de la información que ocurren para generar la respuesta en las distintas células bipolares encontradas en la retina de los mamíferos. Mediante una adecuada descripción matemática de la fototransducción, la transmisión sináptica, la integración espacial-cromática temporal y la realimentación negativa mediada por las células horizontales, derivaremos las propiedades de respuesta de las células bipolares, tanto en la definición de su campo receptivo como en el procesamiento no lineal que ocurre debido a la adaptación a distintas luminosidades. Por otro lado, en base a la definición de este modelo detallado, exploraremos numéricamente el efecto de nuevos procesos encontrados experimentalmente, las consecuencias computacionales de distintas alternativas sobre las que existen controversias, y el efecto del ruido intrínseco originado en distintos sitios sobre la respuesta del sistema. |
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Early processing of visual information takes place in the retina, via diverse biochemical and physiological processes that relate neural responses of different neuronal classes in a well-defined laminar organization. Overall, this is a feedforward processing and it has a well determined output signal: the action potentials that ganglionar cells send through the optical nerve to the primary visual cortex. The most important contribution of this firing activity is the coding occurying in the so called bipolar cells, which gate and process the visual information transduced in the photoreceptors. In this project, we will study with some detail those information processing stages that mediate the different bipolar cells' responses found in mammalian retina. Based on an adequate mathematical model of the phototransduction, the synaptic transmission, the temporal-spatial-chromatic integration of visual information, and the negative feedback provided by horizontal cells, we will derive the response properties of bipolar cells, not only regarding the definition of their receptive fields but also with respect to the nonlinear processing attributed to adaptation to different mean luminosities. On the other hand, relying on this detailed description, we will numerically explore the effect of new processes recently found in experiments, the computational consequences of different conflicting alternatives, and the effect of intrinsic noise originated at different locations on the system's response. |
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