hippocampus, time, sequences, inference, statistical modeles, sampling, behaviour, data analysis
Discipline
Cognition (e.g. learning, memory, emotions, speech) (Council of Medical and Biological Sciences)
60 %
Neuroanatomy and neurophysiology (Council of Medical and Biological Sciences)
20 %
Analysis, modelling and simulation of biological systems (Council of Medical and Biological Sciences)
20 %
Panel
Neurosciences
Department or equivalent
LendületLaboratory of Neuronal Signaling (Institute of Experimental Medicine)
Participants
Plangár, Imola Shchur, Olha
Starting date
2017-12-01
Closing date
2023-05-31
Funding (in million HUF)
39.992
FTE (full time equivalent)
5.43
state
running project
Final report
Results in Hungarian
Térbeli navigációs feladat során vizsgáltuk a hippokampuszban a tervezés során megjelenő neuronális reprezentációkat. Nem találtunk a bizonytalanság pillanatszerű megjelenítésére utaló jeleket az adatokban: a populációs aktivitás jellemzően egyetlen helyszínt kódolt egy adott időpontban. Az egymást követő théta-ciklusok közötti variabilitás azonban nagyobb volt, mint amekkorát a legvalószínűbb útvonal kódolása alapján vártunk, és a lehetséges jövőbeli útvonalak random mintavételezésére utal. A tervezéssel járó bizonytalanságot tehát az agyunk az alternatív lehetőségek egymás utáni lejátszásával oldja fel.
A Idegi Jelátvitel csoporttal közösen virtuális valóság-kísérleteket állítottunk fel, és két-foton Ca-képalkotással rögzítettük a hippocampális neuronok aktivitását. Megvizsgáltuk, hogyan fejlődnek a hippocampális térbeli és kontextuális reprezentációk egerekben a feladat tanulása során. Megállapítottuk, hogy bár a helysejtek korán kialakulnak, a feladat szempontjából releváns változók megjelenése további tanulást igényel.
Vizsgáltuk a dendritikus nemlinearitások hatását a hippocampalis helysejtek szelektív térbeli aktivitására. Azt találtuk, hogy a dendritek hatása a neurális kimenetre akkor maximális, ha a lokális plaszticitás révén kialakuló szinaptikus klaszterek közepesen nagyok. Azt is megfigyeltük, hogy a dendritfára érkező szinaptikus bemeneteket a sejt egyszerre több, egymástól dinamikai szempontból lényegesen különböző módon összegzi és dolgozza fel.
Results in English
We investigated the neuronal representations in the hippocampus associated with planning during a goal-oriented spatial navigation task. We found no evidence for the instantaneous representation of the uncertainty in the data: the population activity encoded single locations at any given time. However, the variability between subsequent theta cycles was larger than that expected from only encoding the most likely trajectory, and is consistent with random sampling from hypothetical future trajectories. Thus, in the hippocampus uncertainty is represented by encoding multiple alternative options sequentially.
With the Lab. of Neuronal Signalling, we set up virtual reality experiments and recorded the activity of hippocampal neurons using Ca imaging. We studied how hippocampal spatial and contextual representations develop in mice during learning a navigation task. We found, that although hippocampal spatial maps form early upon exploring an environment, emergence of task-relevant variables requires further experience.
We also analysed the contribution of dendritic nonlinearities to the spatially selective activity of hippocampal place cells. We found that the contribution of dendritic nonlinearities to the neural output is maximal when synaptic clusters, formed via local plasticity, are moderately large. We also found that synaptic inputs onto the same dendritic tree are processed by parallel functional architectures with distinct computational properties.
