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Shearing-induced asymmetry in entorhinal grid cells

机译:内嗅网格细胞中的剪切诱导的不对称性

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摘要

Grid cells are neurons with periodic spatial receptive fields (grids) that tile two-dimensional space in a hexagonal pattern. To provide useful information about location, grids must be stably anchored to an external reference frame. The mechanisms underlying this anchoring process have remained elusive. Here we show in differently sized familiar square enclosures that the axes of the grids are offset from the walls by an angle that minimizes symmetry with the borders of the environment. This rotational offset is invariably accompanied by an elliptic distortion of the grid pattern. Reversing the ellipticity analytically by a shearing transformation removes the angular offset. This, together with the near-absence of rotation in novel environments, suggests that the rotation emerges through non-coaxial strain as a function of experience. The systematic relationship between rotation and distortion of the grid pattern points to shear forces arising from anchoring to specific geometric reference points as key elements of the mechanism for alignment of grid patterns to the external world.%内嗅皮层的神经网格细胞在一个熟悉环境的表面上以空间网格模式发射信号,来为大脑提供关于动物周围环境情况的一幅内部地图。我们对环境边界在这一模式形成中所起作用并不是很了解。早期研究表明,网格细胞的信号发射模式的对称性、取向和尺度等特性是独立于环境形状的。但现在,本期Nature上发表的两篇单独的论文(一篇来自Edvard Moser及同事,另一篇来自John O'Keefe及同事)表明,网格取向、尺度、对称性和均一性会受到环境几何的强烈影响,其中与环境边界排列一致的网格细胞有几度的偏离,以使与边界的对称性最小化。这些发现为环境的几何特征怎样造成网格细胞的六边形信号发射模式的局部转动和变形提出了一个机制。
机译:网格细胞是具有周期性空间接受场(网格)的神经元,它们以六边形的方式平铺二维空间。为了提供有关位置的有用信息,必须将网格稳定地锚定到外部参考框架。锚定过程的基础机制仍然难以捉摸。在这里,我们在不同大小的熟悉的方形外壳中显示出,网格的轴与墙之间的偏移角度最大程度地减小了与环境边界的对称性。该旋转偏移总是伴随着网格图案的椭圆形变形。通过剪切变换解析地逆转椭圆率可消除角度偏移。这与在新环境中几乎不存在旋转一起,表明旋转是通过非同轴应变随经验而出现的。网格图案的旋转和变形之间的系统关系与锚定到特定几何参考点所产生的剪切力有关,这些剪切力是网格图案与外界对齐的机制的关键要素。熟悉环境的表面上以空间网格模式发射信号,来为大脑提供关于动物周围环境情况的一幅内部地图。我们对环境边界在这一模式形成中所造成的影响并不很了解。但现在,本期自然上发表的两篇文章的独立论文(来自Edvard Moser及同事,另一篇来自约翰·奥基夫(John O'Keefe)和同事)表明,网格定向,尺度,对称性和均一性会受到环境几何的强烈影响,其中与环境边界平行一致的网格细胞有几度的偏离,以使与边界的对称这些发现为环境的几何特征怎样构成网格细胞的六边形信号发射模式的局部转动和变形提出了一个机制。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2015年第7538期|207-212a1|共7页
  • 作者单位

    Kavli Institute for Systems Neuroscience and Centre for Neural Computation, Norwegian University of Science and Technology, Olav Kyrres gate 9, 7491 Trondheim, Norway;

    Kavli Institute for Systems Neuroscience and Centre for Neural Computation, Norwegian University of Science and Technology, Olav Kyrres gate 9, 7491 Trondheim, Norway;

    Kavli Institute for Systems Neuroscience and Centre for Neural Computation, Norwegian University of Science and Technology, Olav Kyrres gate 9, 7491 Trondheim, Norway;

    Kavli Institute for Systems Neuroscience and Centre for Neural Computation, Norwegian University of Science and Technology, Olav Kyrres gate 9, 7491 Trondheim, Norway;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
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  • 正文语种 eng
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