Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro...
-
Upload
epifanio-vasconcellos -
Category
Documents
-
view
220 -
download
0
Transcript of Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro...
![Page 1: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/1.jpg)
Información categórica y temporalen el código neuronal
Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide
Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro
![Page 2: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/2.jpg)
Patrones de disparo como detectores de rasgos:Ejemplo 1
Apteronotus leptorhynchus
![Page 3: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/3.jpg)
Patrones de disparo como detectores de rasgos:Ejemplo 1
Patrón 1
Patrón 2
Patrón 3
![Page 4: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/4.jpg)
Patrones de disparo como detectores de rasgos:Hipótesis.
Hipótesis de codificación:
•Los distintos patrones representan distiontos estímulo (amplitudes).
•El timing de los patrones representa el timing de los estímulos.
![Page 5: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/5.jpg)
Patrones de disparo como detectores de rasgos:Ejemplo 2
Eyherabide et al.Frontiers, 2008, 2009.
![Page 6: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/6.jpg)
Patrones de disparo como detectores de rasgos:Ejemplo 2
Pattern 1
Pattern 2
Pattern 3
Pattern 4
![Page 7: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/7.jpg)
Patrones de disparo como detectores de rasgos:Hipótesis.
Hipótesis de codificación:
•Los distintos patrones representan distiontos estímulo (amplitudes y duraciones).
•El timing de los patrones representa el timing de los estímulos.
![Page 8: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/8.jpg)
Aspectos de la respuesta que codifican información
¿Qué aspectos de la respuesta neuronal
codifican información del estímulo?
![Page 9: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/9.jpg)
Gawne, Kjaer, Richmond, J Neurophysiology, 1996
Un código neuronal basado en latencia y nro. de spikes
![Page 10: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/10.jpg)
Gawne, Kjaer, Richmond, J Neurophysiology, 1996
Un código neuronal basado en latencia y nro. de spikes
![Page 11: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/11.jpg)
¿Cómo identificar un aspecto relevante?
TOTA
L
TOTA
L
ASPE
CTO
Un aspecto relevante:
uno que por sí sólotransmite mucha información.
uno que al ser eliminado induce una gran pérdida de información
TOTA
L SIN
AS
PECT
O
TOTA
L
ASPE
CTO
Un aspecto irrelevante:
uno que por sí sólotransmite poca información
uno que al ser eliminado induceuna pequeña pérdida de información
SIN
ASPE
CTO
![Page 12: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/12.jpg)
Aspectos relevantesusando el primer criterio
Gollisch and Meister, Science, 2008
![Page 13: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/13.jpg)
Aspectos relevantesutilizando el segundo criterio
Gaudry and Reinagel, Network, 2008.
INFORMACIÓN TOTAL
INFORMACIÓN TEMPORAL
INFORMACIÓN DE PATRONES
![Page 14: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/14.jpg)
Información Mutua:una medida de correspondencia estadística
YX
x1
x2
x3
y1
y2
y3
H(X) = - p(xi) Log p(xi) H(X) = - p(xi) Log p(xi)
I = H ( X ) – H ( X | Y ) = H ( Y ) – H ( Y | X )
![Page 15: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/15.jpg)
Cuantificando las informacionescategórica y temporal
![Page 16: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/16.jpg)
Eligiendo la representación
![Page 17: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/17.jpg)
Categorical and Temporal information:Definitions
ESTÍMULO RESPUESTA
CATEGORÍADEL
PATRÓN
TIMINGDEL
PATRÓN
I (C, S)
I (T, S)
![Page 18: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/18.jpg)
Información categórica y temporal:un ejemplo
+ Ruido temporal
+ Ruido categórico
![Page 19: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/19.jpg)
Información categórica y temporal:un ejemplo
Sin ruido categórico Con ruido categórico
Sin
ruid
o te
mpo
ral
Con
ruid
o te
mpo
ral
TOTA
L
TEM
PTO
TAL
TOTA
L
TOTA
L
TEM
PTE
MP
TEM
PCA
CA
CAT
CAT
![Page 20: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/20.jpg)
Sinergía y Redundancia en las informaciones categórica y temporal
I (S ; C T) = I (S ; C) + I (S; T) +
> 0: sinergía entre T y C
< 0: redundancia entre T y C
puede ser positiva, if I ( S ; T ) = I ( S ; C) = 0
no puede ser negative, if I ( S ; T ) = 0 o I ( S ; C) = 0
ESTÍMULO RESPUESTA
![Page 21: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/21.jpg)
Información categórica y temporal:otros ejemplos.
![Page 22: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/22.jpg)
Información categórica y temporal:otro ejemplo
![Page 23: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/23.jpg)
Información categórica y temporal:otro ejemplo.
INFO
RMAC
IÓN
TEM
PORA
L
INFO
RMAC
IÓN
CATE
GÓ
RICA
![Page 24: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/24.jpg)
Revisión de las Hipótesis
Hipótesis de codificación:
•Distintos patrones representan distintos estímulos (amplitudes).
•El timing de distintos patrones representa el timing de los estímulos.
NO NECESARIAMENTE: PUEDE HABER SINERGÍA O REDUNDANCIA.
![Page 25: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/25.jpg)
Revisión de los criterios de relevancia
Un aspecto relevante
1) uno que por sí solo transmite mucha información.
2)uno que al eliminarse, disminuye mucho la información.
ESTOS CRITERIOS NO SON EQUIVALENTES
TOTAL FEATUE1
FEATURE2
1
2
1
2
1
2
x
x
![Page 26: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/26.jpg)
Un aspecto irrelevante:
1)uno que por sí solo transmite poca información.
2)uno que al eliminarse causa poca pérdida de información
ESTOS CRITERIOS NO SON EQUIVALENTES
Revisión de los criterios de relevancia
TOTAL FEATUE1
FEATURE2
1
2
1
2
1
2
x
x
![Page 27: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/27.jpg)
Información acerca del QUÉe información acerca del CUÁNDO
RESPUESTA
CATEGORÍADEL
PATRÓN
TIMING DEL
PATRÓN
ESTÍMULO
QUÉ
CUÁNDO
S = (ST , SC) R = (C, T)
![Page 28: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/28.jpg)
El QUÉ y el CUÁNDOen el estímulo
![Page 29: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/29.jpg)
0 10 20 30 40
440220
Sou
nd p
ress
ure
Time (ms)
0 10 20 30 40
440440440 220220220220
Sou
nd P
ress
ure
Time (ms)
220 440
Fácil segmentaciónde frecuencia y amplitud
Fácil segmentaciónde presión de aire
El QUÉ y el CUÁNDOen el estímulo
![Page 30: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/30.jpg)
Información categórica y temporal:Relación con el QUÉ y el CUÁNDO.
RESPUESTA
CATEGORÍADEL
PATRÓN
TIMING DEL
PATRÓN
ESTÍMULO
QUÉ
CUÁNDO
![Page 31: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/31.jpg)
Información categórica y temporal:el codificador ideal.
I ( T ; SC | ST ) = 0I ( C ; ST | SC ) = 0
I ( T ; S) = I ( T ; ST ) H ( ST )I ( C ; S) = I ( T ; SC ) H ( SC )
I ( T C ; S) = I ( T ; ST ) + I ( T ; SC ) +
≥ - I (ST ; SC) LA REDUNDANCIA ESTÁ ACOTADA POR LA REDUNDANCIA DEL ESTÍMULO
RESPUESTA
CATEGORÍADEL
PATRÓN
TIMINGDEL
PATRÓN
ESTÍMULO
QUÉ
CUÁNDO
![Page 32: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/32.jpg)
Conclusiones
![Page 33: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/33.jpg)
Generalización
RESPUESTA
CATEGORÍADEL
PATRÓN
TIMINGDEL
PATRÓN
ESTÍMULO
QUÉ
CUÁNDO
-Los dos aspectos no necesitan ser TIEMPO y CATEGORÍA
-El objetivo es encontrar aspectos que sean lo más independientes posible.
![Page 34: Información categórica y temporal en el código neuronal Inés Samengo y Hugo G. Eyherabide Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081520/5665b43d1a28abb57c904d8e/html5/thumbnails/34.jpg)