Антихеббийское обучение - Anti-Hebbian learning

В нейроэтология и изучение обучение, антихеббийское обучение описывает конкретный класс правило обучения по которому синаптическая пластичность можно контролировать. Эти правила основаны на обращении Постулат Хебба, и, следовательно, можно упрощенно понимать как снижение силы синаптических связей между нейронами в соответствии со сценарием, в котором нейрон непосредственно способствует выработке потенциала действия в другом нейроне.

Данные нейроэтологии

Нейроэтологическое исследование предоставило убедительные доказательства существования системы, которая придерживается анти-Hebbian обучение правило. Исследования морских морских рыб показали, что электросенсорная боковая доля (ELL) получает сенсорную информацию от Knollenorgans (электрорецептивные органы чувств), которые используют самогенерируемый электрический разряд (называемый EOD; разряд электрического органа) для извлечения информации из окружающей среды об объектах, находящихся в непосредственной близости от рыбы.

Помимо информации от сенсорных рецепторов, ELL получает сигнал от области мозга, ответственной за инициирование электрические разряды, известные как командное ядро ​​EOD. Эта efference copy расходится, передается двумя отдельными путями, прежде чем сигналы сойдутся вместе с электросенсорным входом на Пуркинье -подобные клетки среднего ганглия в ELL. Эти клетки получают информацию через обширные апикальные дендритные выступы от параллельных волокон, которые сигнализируют о передаче команды на выпуск EOD. Эти клетки также получают информацию от нейронов, передающих электросенсорную информацию.

Важные для антихеббовского обучения синапсы между параллельными волокнами и апикальными дендритами Medium Ганглиозные клетки демонстрируют специфический паттерн синаптической пластичности. Если активация дендритов параллельными волокнами происходит в течение короткого периода времени, предшествующего инициированию дендритной широкой спайки (потенциала действия, который проходит через дендриты), сила связи между нейронами в этих синапсах будет снижена. Активация параллельными волокнами во всех других обстоятельствах - включая активацию значительно предшествующую, а также любую активацию после широкого всплеска - приведет к усилению синапс.

Значение

Поскольку нейроны ELL получают как побочный разряд (другой термин, обозначающий эффективную копию) команд моторного выхода, посылаемый в EOD, так и афферентный вход от электросенсорных рецепторов, животное способно устранять предсказуемые входные данные, производимые его собственным мотором. вывод. Система способна фильтровать ожидаемые входные данные от EOD, в то время как неожиданные сигналы, поступающие с нечетными интервалами относительно команды двигателя, эффективно усиливаются правилом обучения. Это позволяет извлекать информацию об объектах, которые вызывают изменения в потоке электрического поля вокруг рыбы, выделяя изменения и отбрасывая неинформативные сенсорные сигналы.

Однако адаптация этих синапсов только увеличит силу синаптической связи до тех пор, пока результирующее возбуждение не поможет в активации волны с широким спайком. В результате, если изменения во внешней среде согласованы, связи между ранее описанными нейронами достигнут уровня, на котором возбуждение, аналогичное исходному состоянию, снова удерживается на пороговом уровне, так что небольшие изменения поступающей сенсорной информации приведет к инициированию широкого спайка. Таким образом, организм может научиться игнорировать избыточную сенсорную информацию в окружающей среде. Возможная десенсибилизация к этим консистенциям необходима для предотвращения чрезмерного шума, маскирующего важную сенсорную информацию. Многочисленные потенциальные причины, которые могут привести к последовательному изменению приема сигналов EOD, включают: рост, изменения в проводимости воды (солености), низкий уровень воды (где мелкое дно водоема будет мешать электрическим токам) и, возможно, травмы.

Прогнозируемое приложение

Считается, что синаптическая пластичность, действующая под контролем антихеббовского правила обучения, происходит в мозжечок. Понимание работы нейронного обучения может дать ценную информацию для лечения расстройств, связанных с мозжечком. Знания также могут выполнять важную функцию в компьютерном сборе данных, многократно приспосабливая к избыточным входным данным, подчеркивая появление изменений.

Смотрите также

использованная литература

  • Белл, К. (1981), «Экземплярная копия, измененная реафферентным входом». Наука. 214, 450-452.
  • Робертс, П.Д. и Белл, К.С. (2002) «Активный контроль синаптической пластичности, зависящей от времени спайка в электросенсорной системе». Журнал физиологии. 96, 445–449.
  • Zupanc, G.K.H. 2004 г. Поведенческая нейробиология: интегративный подход. Издательство Оксфордского университета: Оксфорд, Великобритания.