项目来源

俄罗斯基础研究基金(RFBR)

项目主持人

Бибиков Н.Г.

项目受资助机构

未公开

项目编号

02-04-48236

立项年度

2002

立项时间

未公开

项目级别

国家级

研究期限

未知 / 未知

受资助金额

未知

学科

未公开

学科代码

未公开

基金类别

(«а» (до 2016))(«а») инициативные научные проекты

关键词

未公开

参与者

未公开

参与机构

未公开

项目标书摘要：Аннотация к заявке: Морфофизиологическое исследование активности одиночных нейронов четырех последовательных отделов слуховой системы амфибий (кохлеарные ядра, верхняя олива, ядра боковой петли, слуховой центр среднего мозга) будет осуществляться с целью выяснения механизмов кодирования сложных, изменяющихся во времени акустических сигналов. Особое внимание будет уделено анализу тех свойств нейронной сети, которые обеспечивают эффективное кодирование малых изменений амплитуды в широком динамическом диапазоне. В число этих свойств входят: повышение эффективности выделения амплитудных изменений в процессе адаптации и эффект стохастического резонанса. Первый из указанных эффектов имеет, по крайней мере, две стадии: сравнительно быструю (с постоянными времени в доли секунды) и медленную (постоянные времени - единицы секунд). Особенности этих процессов будут изучены на всех уровнях слуховой системы, поскольку предварительные данные указывают на их специфику. Влияние шума и возникающий при этом эффект стохастического резонанса, исследованные к настоящему времени только в среднем мозге, будут изучены в широком диапазоне параметров на всех уровнях слуховой системы. Для оценки эффективности выделения амплитудных изменений на разных уровнях и при разных параметрах воздействия будет использован анализ импульсной активности нейронов искусственными нейросетями. Сопоставление характеристик нейронов последовательно расположенных уровней позволит получить данные, необходимые для моделирования процессов временного анализа, которое будет осуществлено с использованием программного обеспечения, разработанного в лаборатории.Аннотация к отчету по результатам реализации проекта: Ответы одиночных нейронов дорсального ядра и полукружного торуса ненаркотизированной травяной лягушки изучались применительно к анализу механизмов, обеспечивающих высокую дифференциальную чувствительность нейронов к изменениям амплитуды звука. Для стимуляции использовали тональные отрезки, отрезки амплитудно-модулированных тонов,последовательности отрезков и длительные тоны. В 2002 году для целей анализа процессов кодирования амплитудной модуляции сигнала одиночными нейронами различного типа была исследована реакция на амплитудно модулированные отрезки чистого тона характеристической частоты 133 нейронов слухового ядра среднего мозга, отличающихся тем, что на тональные отрезки они реагировали только в начале сигнала. Сигналы, имевшие длительность 600с, были модулированы по амплитуде с частотой 20 Гц и глубиной 80% или 10%.Только половина фазических нейронов синхронно воспроизводили 80% модулированную модуляцию, но при этом интервалы между импульсами были точно равны периоду модуляции. При 10% модуляции амплитуды все кроме 4-х исследованных фазических нейронов не воспроизводили изменения модуляции, хотя у этой малой популяции точность воспроизведения почти не зависела от глубины модуляции. Описаны подгруппы фазических нейронов, резко отличающиеся между собой по характеру воспроизведения модуляция. У некоторых клеток реакция быстро адаптируется, у других отсутствует ответ либо на начало сигнала, либо на первый период модуляции. Последние особенности мы объясняем наличием начального тормозного входа. Особый интерес представляет небольшая популяция клеток, у которых ответ усиливается во времени. Мы рассматриваем этот эффект как проявление адаптации. При этом, если у тонических клеток адаптация сводится к снижению возбудимости (или подъему порога), позволяющему согласовать уровень сигнала с порогом генерации спайка, то в отдельных фазических клетках может наблюдаться постепенное уменьшение торможения, ведущее к тому же результату. Сопоставление всех результатов показывает, что при больших глубинах модуляции изменения амплитуды сигнала оптимально воспроизводят фазические нейроны, а при малых - специализированная группа тонических клеток. В рамках исследования процесса повышения дифференциальной чувствительности слуховой системы в процессе адаптации было проведено моделирование ответов нейронов второго порядка на сигналы с малой глубиной модуляции. Прямое сопоставление с ответами слуховых нейронов кохлеарного ядра лягушки показало, что реальную временную картину импульсации можно получить при введении двух особенностей: мощной шумовой составляющей, не связанной непосредственно с сигналом и накапливающегося после каждого спайка повышения порога генерации спайка. Путем подбора параметров удалось довольно точно воспроизвести реальные постстимульные гистограммы реакции нейронов кохлеарного ядра. Для воспроизведения особенностей нейронов более высокого порядка, несомненно, требуются более сложные нейронные схемы. В 2002 году было проведено боле 20 новых экспериментов, в которых мы анализировали временное течение реакции в нейронах кохлеарного ядра и полукружного торуса на сигналы, модулированные по амплитуде синусоидой и смесью синусоиды и шума. Подтверждено существование эффекта стохастического резонанса, причем впервые эффект описан у нейронов кохлеарного ядра. Производится количественная обработка данных, позволяющая оценить и исследовать временную динамику выявленных эффектов. На основе серийных срезов по Нисслю составлен атлас ствола мозга лягушки и осуществлены первые попытки трехмерного представления нейронной структуры одного из важнейших ядер слуховой системы амфибий.