|
|
Neuronal coding and metabolic cost of information
Bárta, Tomáš ; Košťál, Lubomír (vedoucí práce) ; Martinez, Dominique (oponent) ; Nowotny, Thomas (oponent)
U většiny neuronů je informace, kterou neuron předává, obsažena v časech vysílání elek- trických impulzů - tzv. akčních potenciálů. Dosud není zcela jasné, jak tento "neuronový kód" číst. Hypotéza efektivního kódování předpokládá, že v důsledku evolučních tlaků se smyslové systémy vyvinuly tak, aby přenášely a zpracovávaly informace co nejefektivnějším způsobem. Zdá se však, že pojem efektivity se v různých smyslových systémech liší. Kor- tikální neurony udržují nízkou frekvenci vysílání akčních potentiálů, aby minimalizovaly metabolické náklady. Podobně to dělají i hmyzí čichové receptorové neurony (ORN, první vrstva čichového systému). Neurony v hmyzím tykadlovém laloku (druhá vrstva čichového systému) naopak plně využívají prostor možných frekvencí, aby zakódovaly maximum in- formací o pachu. Ve své diplomové práci jsem se zabýval tím, jak mohou jednotlivé korové neurony a jejich populace přenášet a zpracovávat informace při zachování nízkých metabo- lických nákladů a také tím, jak hmyzí čichový systém kóduje informace o paších, které se vyskytují ve vzduchu. V části své práce věnující se metabolicky efektivnímu přenosu informace jsem se zaměřil především na...
|
|
|
Coding of pheromone signal by olfactory receptor neurons in Agrotis ipsilon
Kováčová, Kristýna ; Košťál, Lubomír (vedoucí práce) ; Pokora, Ondřej (oponent)
Hlavním cílem této diplomové práce je popsat, zdali a jak se liší aktivita olfaktorních recepčních neuronů u samců A. ipsilon při stimulaci samičím pohlavním feromonem s různou časovou dynamikou koncentrace, tedy buďto umělým konstantním pulsem nebo přerušovaným signálem podobným přirozené stimulaci. Za tímto účelem byla ve spolupracující laboratoři (Dr. P. Lucas, INRAe, Versailles, France) získána experimentální data za použití nového olfaktometrického systému umožňujícího přesnou kontrolu nad časováním dodávek feromonu k sensillu. Byla provedena analýza odpovědi pomocí řady různých kvantifikátorů spolehlivosti, náhodnosti a variability v programovacím jazyce R. Výsledky byly interpretovány v kontextu klasické hypotézy efektivního kódování, která říká, že senzorické neurony jsou evolučně adaptovány na přirozenou stimulaci. Hlavní zjištění je, že ačkoli variabilita odpovědi celé populace ORN na fluktuující nebo konstantní stimulaci se ne vždy liší, na úrovni individuálních neuronů je odpověď na fluktuující stimulaci zpravidla méně variabilní, a tedy spolehlivější, než na stimulaci konstantní. Diplomová práce rovněž shrnuje důležitá fakta a hypotézy týkající se neuronálního kódování a olfakce u Lepidoptera.
|
|
| |
|
|
Modeling of Binaural Hearing.
Tóth, Peter ; Maršálek, Petr (vedoucí práce) ; Košťál, Lubomír (oponent) ; Hromádka, Tomáš (oponent)
Ústředním tématem této práce je popis zpracování informace v lokalizačním obvodu sluchové dráhy. Důraz je kladen na první místo konvergence binaurální informace, neurony mediální olivy superior (MSO). Vybrané vlastnosti a vztahy neuronů MSO jsou odvozeny a vyjádřeny prostřednictvím modelů. V disertační práci uvádíme tři modelovací studie. První objasňuje vztah mezi bio- fyzikálními parametry neuronu MSO a jeho schopností detekovat simultánní signá- ly z levého a pravého ucha. Druhá studie popisuje statistické distribuce vzruchů na vstupu a výstupu neuronu MSO. Ve třetí práci jsme studovali roli interaurální koherence při lokalizaci ve složitých poslechových situacích s více zdroji zvuku v dozvukovém prostředí. Hlavní výsledky jsou analytické a numerické modely popisující výše uvedené vz- tahy a chování. Aplikací modelů jsme získali sekundární výsledky: (1) inhibiční vst- up do neuronu MSO zužuje a posunuje časový rozsah detekce simultánních signálů, (2) ergodický předpoklad ze statistické fyziky a cirkulární statistika jsou vhodné nástroje při popisu vzruchů v sluchové dráze a (3) hlasitostní rozdíl v části signálu s vysokou interaurální koherencí může vysvětlit přesnost lidské lokalizace ve složitých poslechových situacích. Klíčová slova binaurální slyšení, binaurální neuron, model, lokalizace zvuku
|
|
|
Information-theoretic properties of selected stochastic neuronal models
Bárta, Tomáš ; Košťál, Lubomír (vedoucí práce) ; Pokora, Ondřej (oponent)
Dle klasické hypotézy o efektivním kódování jsou biologické neurony evo- lucí adaptované k tomu, aby byl jimi přenos informace optimální. Shannonova teorie infomace poskytuje metody výpočtu fundamentálních limit na přenos in- formace libovolným systémem. Pochopení rozdílů mezi těmito limitami mezi různými typy neuronů nám může pomoci lépe pochopit, jak mozek zpracovává senzorickou a jinou informaci. V této práci poskytujeme krátký přehled teorie informace a jejího použití v početních neurovědách. Využíváme matematické mo- dely nervových buňek se stochastickým vstupem, které jsou schopny realisticky reprodukovat aktivitu pozorovanou v neuronech v mozkové kůře. Z nasimulo- vané závislosti mezi stimulem neuronu a jeho výstupem jsme spočítali několik klíčových informačně-teoretických charakteristik, včetně informační kapacity. Za tímto účelem jsme navrhli zobecnění iterativního rozšíření Blahutova-Arimotova algoritmu na spojité vstupy. Na závěr porovnáváme výsledky pro různé hodnoty parametrů modelu. 1
|
|
| |
host ::
RSS.