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A Modeling Study of the Emergence of Eye Position Gain Fields Modulating the Responses of Visual Neurons in the Brain.
Frontiers in Neural Circuits ( IF 3.4 ) Pub Date : 2020-04-28 , DOI: 10.3389/fncir.2020.00030
Daniel M Navarro 1, 2 , Hannah E Smithson 2 , Simon M Stringer 1
Affiliation  

The responses of many cortical neurons to visual stimuli are modulated by the position of the eye. This form of gain modulation by eye position does not change the retinotopic selectivity of the responses, but only changes the amplitude of the responses. Particularly in the case of cortical responses, this form of eye position gain modulation has been observed to be multiplicative. Multiplicative gain modulated responses are crucial to encode information that is relevant to high-level visual functions, such as stable spatial awareness, eye movement planning, visual-motor behaviors, and coordinate transformation. Here we first present a hardwired model of different functional forms of gain modulation, including peaked and monotonic modulation by eye position. We use a biologically realistic Gaussian function to model the influence of the position of the eye on the internal activation of visual neurons. Next we show how different functional forms of gain modulation by eye position may develop in a self-organizing neural network model of visual neurons. A further contribution of our work is the investigation of the influence of the width of the eye position tuning curve on the development of a variety of forms of eye position gain modulation. Our simulation results show how the width of the eye position tuning curve affects the development of different forms of gain modulation of visual responses by the position of the eye.



中文翻译:

调节大脑中视觉神经元反应的眼位增益场出现的模型研究。

许多皮质神经元对视觉刺激的反应受到眼睛位置的调节。这种通过眼睛位置进行增益调制的形式不会改变响应的视网膜局部选择性,而只会改变响应的幅度。特别是在皮质反应的情况下,已经观察到这种形式的眼睛位置增益调制是可乘的。乘性增益调制响应对于编码与高级视觉功能相关的信息至关重要,例如稳定的空间感知,眼睛运动计划,视觉运动行为和坐标转换。在这里,我们首先介绍不同功能形式的增益调制的硬连线模型,包括通过眼图位置进行峰值和单调调制。我们使用生物学上现实的高斯函数来模拟眼睛位置对视觉神经元内部激活的影响。接下来,我们将说明在视觉神经元的自组织神经网络模型中,如何通过眼睛位置调节增益的不同功能形式。我们的工作的另一个贡献是研究了眼睛位置调整曲线的宽度对各种形式的眼睛位置增益调制的发展的影响。我们的仿真结果表明,眼睛位置调整曲线的宽度如何通过眼睛的位置影响视觉响应的不同形式增益调制的发展。接下来,我们将说明在视觉神经元的自组织神经网络模型中,如何通过眼睛位置调节增益的不同功能形式。我们的工作的另一个贡献是研究了眼睛位置调整曲线的宽度对各种形式的眼睛位置增益调制的发展的影响。我们的仿真结果表明,眼睛位置调整曲线的宽度如何通过眼睛的位置影响视觉响应的增益调制的不同形式的发展。接下来,我们将说明在视觉神经元的自组织神经网络模型中,如何通过眼睛位置调节增益的不同功能形式。我们的工作的另一个贡献是研究了眼睛位置调整曲线的宽度对各种形式的眼睛位置增益调制的发展的影响。我们的仿真结果表明,眼睛位置调整曲线的宽度如何通过眼睛的位置影响视觉响应的增益调制的不同形式的发展。

更新日期:2020-04-28
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