E13 Codificacion neural

Tópico

La codificación neural estudia cómo la información sobre un estímulo o una variable externa queda representada en la respuesta neural, es decir, en los patrones de actividad de una o más neuronas. La tasa de disparo instantánea resume esta respuesta neural, transformando un tren de potenciales de acción discretos en una única variable continua que resume esa respuesta neural en cada instante.

Sin asumir ningún mecanismo específico de codificación, las herramientas de la teoría de la información, como la entropía y la información mutua, cuantifican de forma general cuánta incertidumbre sobre el estímulo se reduce al observar la respuesta neural: cuanta más información mutua hay entre el estímulo y la respuesta neural, más se reduce la incertidumbre sobre ese estímulo al observar la respuesta neural.

Muchas neuronas sensoriales muestran, en su respuesta neural, curvas de sintonía en forma de campana respecto a una variable del estímulo: la respuesta neural de una de estas neuronas sensoriales es máxima cuando el estímulo toma un valor preferido para esa neurona, y disminuye a medida que el valor del estímulo se aleja de ese valor preferido en cualquier dirección.

El coeficiente de variación de los intervalos entre disparos de la respuesta neural cuantifica qué tan regular o irregular es el patrón temporal de disparo de esa respuesta neural: cuanto mayor es este coeficiente de variación, más irregular es el patrón temporal de disparo, y cuanto menor es, más regular es ese patrón temporal.

A nivel poblacional, el estímulo puede reconstruirse a partir de la respuesta neural de muchas neuronas sensoriales a la vez, ya sea mediante decodificación lineal óptima o mediante el método del vector poblacional, que pondera la contribución de la respuesta neural de cada neurona según su preferencia de sintonía y según su tasa de disparo instantánea en ese momento. En conjunto, es esta misma respuesta neural, resumida en la tasa de disparo instantánea, caracterizada por su curva de sintonía y por la regularidad de su patrón temporal de disparo, y cuantificada mediante la teoría de la información, la que permite tanto entender cuánto sabe una neurona sobre un estímulo como reconstruir ese estímulo a partir de la actividad de toda una población de neuronas.

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