Пограничная ячейка - Boundary cell

Пограничные клетки (также известный как пограничные клетки или же граничные векторные ячейки) нейроны, обнаруженные в образование гиппокампа которые реагируют на наличие границ окружающей среды на определенном расстоянии и в определенном направлении от животного. Существование ячеек с такими характеристиками стрельбы было впервые предсказано на основе свойств разместить клетки. Впоследствии пограничные клетки были обнаружены в нескольких регионах образование гиппокампа: subiculum, preubiculum и энторинальная кора.

Обжиг пограничной клетки зарегистрирован в субикулюме крысы в ​​боксе с квадратными стенками размером 1 х 1 метр и высотой стенок 50 см. Барьер длиной 50 см, вставленный в коробку, дает второе поле вдоль северной стороны барьера в дополнение к исходному полю вдоль южной стены. Слева: карта скорости стрельбы, один из 5 цветов в ячейке местоположения указывает пространственно сглаженную скорость стрельбы в этой ячейке (автоматически масштабируется до пика скорости стрельбы, темно-синий: 0-20%; голубой: 20-40%; зеленый: 40-60 %; желтый: 60-80%; красный: 80-100%. Максимальная частота срабатывания 14,2 Гц). Справа: путь, пройденный крысой, показан черным цветом, места, где были зарегистрированы шипы, обозначены зелеными квадратами.

О'Киф и Берджесс[1] отметили, что поля стрельбы локальных клеток, которые обычно реагируют только на ограниченную область окружающей среды животного, имеют тенденцию срабатывать в «соответствующих» местах, когда форма и размер среды меняются. Например, ячейка места, которая сработала в северо-восточном углу прямоугольной среды, могла бы продолжать срабатывать в северо-восточном углу, когда размер среды был увеличен вдвое. Чтобы объяснить эти наблюдения, группы Берджесса и О'Киф разработали вычислительную модель.[2][3] (Модель Boundary Vector Cell - или BVC - модель) ячеек места, которые полагались на входные данные, чувствительные к геометрии окружающей среды, чтобы определить, где данная ячейка места будет срабатывать в средах разных форм и размеров. Гипотетические входные клетки (BVC) реагировали на границы окружающей среды на определенных расстояниях и аллоцентрических направлениях от крысы.

Отдельные исследования, проведенные различными исследовательскими группами, идентифицировали клетки с этими характеристиками в субикулуме,[4][5] энторинальная кора[6][7] и пре- и пара-субикулум[8] где они по-разному описывались как «BVC», «пограничные ячейки» и «пограничные ячейки». Эти термины в некоторой степени взаимозаменяемы; критические определяющие функциональные характеристики, связанные с различными схемами маркировки, довольно произвольны, и любые функциональные различия в клетках, обнаруженных в разных анатомических областях, еще не полностью ясны. Например, нейроны, классифицируемые как «пограничные клетки», могут включать те, которые стреляют с небольшого расстояния до любой границы окружающей среды (независимо от направления). Кроме того, модель BVC предсказывала существование небольшой части ячеек с большей дальностью перестройки (т. Е. Срабатывающими параллельно, но на некотором расстоянии от границ), и на сегодняшний день описано несколько таких ячеек. В целом, хотя общие прогнозы модели BVC относительно существования входов, чувствительных к геометрическим границам, были подтверждены эмпирическими наблюдениями, которые она подсказала, более подробные характеристики, такие как распределение расстояний и настройки направления, еще предстоит определить.

В медиальной энторинальной коре пограничные / граничные клетки составляют около 10% местного населения, смешиваясь с ячейки сетки и клетки направления головы. Во время разработки пограничные клетки MEC (и клетки HD, но не клетки сетки) показывают поля стрельбы, подобные взрослым, как только крысы могут свободно исследовать окружающую их среду в возрасте примерно 16-18 дней. Это предполагает, что HD и пограничные клетки, а не клетки сетки, обеспечивают первый критический пространственный вход для клеток места гиппокампа.[9]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ О'Киф, Дж .; Берджесс, Н. (1996). «Геометрические детерминанты пространственных полей нейронов гиппокампа». Природа. 381 (6581): 425–428. Дои:10.1038 / 381425a0. PMID  8632799.
  2. ^ Hartley, T .; Burgess, N .; Рычаг, С .; Cacucci, F .; О'Киф, Дж. (2000). «Моделирование полей места с точки зрения корковых входов в гиппокамп». Гиппокамп. 10 (4): 369–379. CiteSeerX  10.1.1.19.7928. Дои:10.1002 / 1098-1063 (2000) 10: 4 <369 :: AID-HIPO3> 3.0.CO; 2-0. PMID  10985276.
  3. ^ Burgess, N .; Джексон, А .; Hartley, T .; О'Киф, Дж. (2000). «Прогнозы, полученные на основе моделирования роли гиппокампа в навигации». Биологическая кибернетика. 83 (3): 301–312. Дои:10.1007 / s004220000172. PMID  11007303.
  4. ^ Barry, C .; Рычаг, С .; Hayman, R .; Hartley, T .; Burton, S .; О'Киф, Дж .; Джеффри, К .; Берджесс, Н. (2006). «Модель граничных векторных ячеек срабатывания ячеек места и пространственной памяти». Обзоры в неврологии. 17 (1–2): 71–97. Дои:10.1515 / REVNEURO.2006.17.1-2.71. ЧВК  2677716. PMID  16703944.
  5. ^ Рычаг, С .; Burton, S .; Jeewajee, A .; О'Киф, Дж .; Берджесс, Н. (2009). «Пограничные векторные клетки в субикулюме формации гиппокампа». Журнал неврологии. 29 (31): 9771–9777. Дои:10.1523 / JNEUROSCI.1319-09.2009. ЧВК  2736390. PMID  19657030.
  6. ^ Solstad, T .; Boccara, C.N .; Kropff, E .; Moser, M. -B .; Мозер, Э. И. (2008). "Изображение геометрических границ в энторинальной коре". Наука. 322 (5909): 1865–1868. Дои:10.1126 / science.1166466. PMID  19095945.
  7. ^ Савелли, Ф .; Йоганарасимха, Д .; Книрим, Дж. Дж. (2008). «Влияние снятия границ на пространственные представления медиальной энторинальной коры». Гиппокамп. 18 (12): 1270–1282. Дои:10.1002 / hipo.20511. ЧВК  3007674. PMID  19021262.
  8. ^ Boccara, C.N .; Sargolini, F .; Thoresen, V.Y.H .; Solstad, T .; Witter, M. P .; Moser, E. I .; Мозер, М. Б. (2010). «Решетчатые клетки в пре- и парапубикулуме». Природа Неврология. 13 (8): 987–994. Дои:10.1038 / №2602. PMID  20657591.
  9. ^ Bjerknes, T. L .; Moser, E. I .; Мозер, М. Б. (2014). «Изображение геометрических границ у развивающейся крысы» (PDF). Нейрон. 82 (1): 71–8. Дои:10.1016 / j.neuron.2014.02.014. PMID  24613417.

внешняя ссылка