edoc-Server der Humboldt-Universität zu Berlin

Dissertation

Autor(en): Roberto Fernandez Galan
Titel: Odor coding and memory traces in the antennal lobe of honeybee – computational studies of neural dynamics based on calcium-imaging data
Gutachter: Andreas V. M. Herz; Hanspeter Herzel; Klaus Obermayer
Erscheinungsdatum: 17.12.2003
Volltext: pdf (urn:nbn:de:kobv:11-10020926)
Fachgebiet(e): Physik
Schlagwörter (ger): neuronale Dynamik, olfaktorische Kodierung, Kurzzeitgedaechtnis, Support-Vektor Maschiene, Hebbsches Lernen, spontane neuronale Aktivitaet, Hauptkomponentenanalyse, Bienengehirn, Antennal Lobus
Schlagwörter (eng): neural dynamics, olfactory coding, short-term memory, support-vector machine, Hebbian learning, spontaneous neural activity, principal-component analysis, honeybee brain, antennal lobe
Einrichtung: Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I
Zitationshinweis: Fernandez Galan, Roberto: Odor coding and memory traces in the antennal lobe of honeybee – computational studies of neural dynamics based on calcium-imaging data; Dissertation, Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I , publiziert am 17.12.2003, urn:nbn:de:kobv:11-10020926
Metadatenexport: Um den gesamten Metadatensatz im Endnote- oder Bibtex-Format zu speichern, klicken Sie bitte auf den entsprechenden Link. Endnote   Bibtex  
print on demand: Wenn Sie auf dieses Icon klicken, können Sie ein Druckexemplar dieser Publikation bestellen.
Diese Seite taggen: Diese Icons führen auf so genannte Social-Bookmark-Systeme, auf denen Sie Lesezeichen anlegen, persönliche Tags vergeben und Lesezeichen anderer Nutzer ansehen können.
  • connotea
  • del.icio.us
  • Furl
  • RawSugar

Abstract (ger):
In dieser Arbeit werden zwei wesentliche neue Ergebnisse vorgestellt. Das erste bezieht sich auf die olfaktorische Kodierung und das zweite auf das sensorische Gedaechtnis. Beide Phaenomene werden am Beispiel des Gehirns der Honigbiene untersucht. In Bezug auf die olfaktorische Kodierung zeige ich, dass die neuronale Dynamik waehrend der Stimulation im Antennallobus duftspezifische Trajektorien beschreibt, die in duftspezifischen Attraktoren enden. Das Zeitinterval, in dem diese Attraktoren erreicht werden, betraegt unabhaengig von der Identitaet und der Konzentration des Duftes ungefaehr 800 ms. Darueber hinaus zeige ich, dass Support-Vektor Maschinen, und insbesondere Perzeptronen, ein realistisches und biologisches Model der Wechselwirkung zwischen dem Antennallobus (dem kodierenden Netwerk) und dem Pilzkoerper (dem dekodierenden Netzwerk) darstellen. Dieses Model kann sowohl Reaktionszeiten von ca. 300 ms als auch die Invarianz der Duftwahrnehmung gegenueber der Duftkonzentration erklaeren. In Bezug auf das sensorische Gedaechtnis zeige ich, dass eine einzige Stimulation ohne Belohnung dem Hebbschen Postulat folgend Veraenderungen der paarweisen Korrelationen zwischen Glomeruli induziert. Ich zeige, dass diese Veranderungen der Korrelationen bei 2/3 der Bienen ausreichen, um den letzten Stimulus zu bestimmen. In der zweiten Minute nach der Stimulation ist eine erfolgreiche Bestimmung des Stimulus nur bei 1/3 der Bienen moeglich. Eine Hauptkomponentenanalyse der spontanen Aktivitaet laesst erkennen, dass das dominante Muster des Netzwerks waehrend der spontanen Aktivitaet nach, aber nicht vor der Stimulation das duftinduzierte Aktivitaetsmuster bei 2/3 der Bienen nachbildet. Man kann deshalb die duftinduzierten (Veraenderungen der) Korrelationen als Spuren eines Kurzzeitgedaechtnisses bzw. als Hebbsche "Reverberationen" betrachtet werden.
Abstract (eng):
Two major novel results are reported in this work. The first concerns olfactory coding and the second concerns sensory memory. Both phenomena are investigated in the brain of the honeybee as a model system. Considering olfactory coding I demonstrate that the neural dynamics in the antennal lobe describe odor-specific trajectories during stimulation that converge to odor-specific attractors. The time interval to reach these attractors is, regardless of odor identity and concentration, approximately 800 ms. I show that support-vector machines and, in particular perceptrons provide a realistic and biological model of the interaction between the antennal lobe (coding network) and the mushroom body (decoding network). This model can also account for reaction-times of about 300 ms and for concentration invariance of odor perception. Regarding sensory memory I show that a single stimulation without reward induces changes of pairwise correlation between glomeruli in a Hebbian-like manner. I demonstrate that those changes of correlation suffice to retrieve the last stimulus presented in 2/3 of the bees studied. Succesful retrieval decays to 1/3 of the bees within the second minute after stimulation. In addition, a principal-component analysis of the spontaneous activity reveals that the dominant pattern of the network during the spontaneous activity after, but not before stimulation, reproduces the odor-induced activity pattern in 2/3 of the bees studied. One can therefore consider the odor-induced (changes of) correlation as traces of a short-term memory or as Hebbian reverberations.
Zugriffsstatistik: Die Daten für die Zugriffsstatistik der einzelnen Dokumente wurden aus den durch AWStats aggregierten Webserver-Logs erstellt. Sie beziehen sich auf den monatlichen Zugriff auf den Volltext sowie auf die Startseite. Die Zugriffsstatistik wird nicht standardisiert erfasst und kann maschinelle Zugriffe enthalten.
 
Bei Formatversionen eines Dokuments, die aus mehreren Dateien bestehen (insbesondere HTML), wird jeweils der monatlich höchste Zugriffswert auf eine der Dateien (Kapitel) des Dokuments angezeigt.
 
Um die detaillierten Zugriffszahlen zu sehen, fahren Sie bitte mit dem Mauszeiger über die einzelnen Balken des Diagramms.
Startseite: 3 Zugriffe PDF: 6 Zugriffe Startseite: 4 Zugriffe Startseite: 4 Zugriffe PDF: 3 Zugriffe Startseite: 1 Zugriffe PDF: 4 Zugriffe Startseite: 3 Zugriffe PDF: 7 Zugriffe PDF: 4 Zugriffe Startseite: 1 Zugriffe PDF: 4 Zugriffe PDF: 5 Zugriffe PDF: 3 Zugriffe Startseite: 4 Zugriffe PDF: 5 Zugriffe Startseite: 2 Zugriffe PDF: 14 Zugriffe Startseite: 2 Zugriffe PDF: 7 Zugriffe PDF: 7 Zugriffe PDF: 10 Zugriffe PDF: 11 Zugriffe PDF: 14 Zugriffe Startseite: 4 Zugriffe PDF: 18 Zugriffe Startseite: 1 Zugriffe PDF: 19 Zugriffe Startseite: 1 Zugriffe PDF: 22 Zugriffe Startseite: 3 Zugriffe PDF: 14 Zugriffe Startseite: 1 Zugriffe PDF: 21 Zugriffe Startseite: 9 Zugriffe PDF: 14 Zugriffe Startseite: 10 Zugriffe PDF: 11 Zugriffe Startseite: 16 Zugriffe PDF: 11 Zugriffe Startseite: 2 Zugriffe PDF: 11 Zugriffe Startseite: 7 Zugriffe PDF: 9 Zugriffe Startseite: 10 Zugriffe PDF: 10 Zugriffe Startseite: 15 Zugriffe PDF: 14 Zugriffe Startseite: 15 Zugriffe PDF: 25 Zugriffe Startseite: 23 Zugriffe PDF: 14 Zugriffe Startseite: 14 Zugriffe PDF: 38 Zugriffe Startseite: 6 Zugriffe PDF: 20 Zugriffe Startseite: 9 Zugriffe PDF: 18 Zugriffe Startseite: 19 Zugriffe PDF: 37 Zugriffe
Jul
11
Aug
11
Sep
11
Oct
11
Nov
11
Dec
11
Feb
12
Apr
12
May
12
Jun
12
Jul
12
Aug
12
Sep
12
Oct
12
Nov
12
Dec
12
Jan
13
Feb
13
Mar
13
Apr
13
May
13
Jun
13
Jul
13
Aug
13
Sep
13
Oct
13
Nov
13
Dec
13
Jan
14
Feb
14
Mar
14
Apr
14
May
14
Jun
14
Monat Jul
11
Aug
11
Sep
11
Oct
11
Nov
11
Dec
11
Feb
12
Apr
12
May
12
Jun
12
Jul
12
Aug
12
Sep
12
Oct
12
Nov
12
Dec
12
Jan
13
Feb
13
Mar
13
Apr
13
May
13
Jun
13
Jul
13
Aug
13
Sep
13
Oct
13
Nov
13
Dec
13
Jan
14
Feb
14
Mar
14
Apr
14
May
14
Jun
14
Startseite 3 4 4 1 3   1     4 2 2         4 1 1 3 1 9 10 16 2 7 10 15 15 23 14 6 9 19
PDF 6   3 4 7 4 4 5 3 5 14 7 7 10 11 14 18 19 22 14 21 14 11 11 11 9 10 14 25 14 38 20 18 37

Gesamtzahl der Zugriffe seit Jul 2011:

  • Startseite – 189 (5.56 pro Monat)
  • PDF – 430 (12.65 pro Monat)
 
 
Generiert am 24.07.2014, 15:04:20