Experience-dependent predictions of feedforward and contextual information in mouse visual cortex

Experience-dependent predictions of feedforward and contextual information in mouse visual cortex | biorxiv (2024)

Koen Seignette, Leander de Kraker, Paolo Papale, Lucy S. Petro, Barbara Hobo, Jorrit S. Montijn, Matthew W. Self, Matthew E. Larkum, Pieter R. Roelfsema, Lars Muckli, Christiaan N. Levelt

hl.icon

Predictive Processing; PPの枠組みにおいて、知覚はボトムアップ(Bottom-Up)の感覚入力とトップダウン(Top-Down)の文脈情報によって形成される。

このトップダウン(Top-Down)の文脈情報はどこからやってくるのか？

ボトムアップ(Bottom-Up)とトップダウン(Top-Down)を切り分けるために、以下の実験を行った

マウスに自然画像と一部領域のみを省略した自然画像を見せる

これらの画像に対する応答を、自然画像に慣れる前後で比較する

これにより、経験依存の文脈情報を刺激依存の情報と切り分けることが出来る

自然画像に慣れていないとき：

自然画像：刺激情報 + 文脈情報 (unexpected)

省略自然画像：文脈情報(unexpected)

自然画像に慣れたあと：

自然画像：刺激情報 + 文脈情報(expected)

省略自然画像：文脈情報(expected)

自然画像に慣れる前後での応答を比較することで、経験依存的に獲得された文脈情報がどこに現れるかを検証することができる

Naa_tsure.icon刺激情報そのものに関してもneural adaptation等で応答が変化するので、部分的に省略した自然画像で比較することが重要

Naa_tsure.iconこれが視覚系のメリット。(レチノトピー(retinotopy))

ボトムアップ(Bottom-Up)の感覚入力なしで応答がみられる(文脈情報に応答)

自然画像と省略画像に応答する細胞集団が異なっていた。

この違いは自然画像に慣れるほど広がっていった。

自然画像と省略画像に応答する細胞集団はあまり別れていなかった。

この違いは自然画像に慣れてもあまり変化しなかった。

Naa_tsure.iconどちらの画像にも応答自体はしていることに注意。

taskをやらせると、省略画像に対する応答が増加した

感覚刺激の与え方も含めて完全に新規な刺激より、感覚刺激の与え方等には慣れた後の新規な画像刺激に対する応答の方が大きかった。

知らない街における知らない建物より、知っている街の知らない建物の方がサプライズが大きい？

しかし、これは典型的な予測符号化(Predictive Coding:PC)の予測誤差(Prediction Errors)がlocalな回路で計算されるという話と矛盾する

localな "感覚入力" - "予測"であれば、完全な新規の方が差分は大きいはず

ヒトfMRI ver.

Naa_tsure.icon気になる点はこれは系列の予測ではないこと

周辺の情報から見えない領域を補間しているという感じか？

マウスのsensationは見れているが、知覚(Perception)をみているかは微妙

行動と組み合わせるかしないとマウスの主観的が測れない

人間の場合は主観的な見え方は変わるのだろうか？

それとも神経レベルの違いに止まって、意識までには上らない？

Naa_tsure.iconマスクをつけている人の顔がなんとなくイメージされるあれに近いのだろうか？

Naa_tsure.icon樹状突起(Dendrite)から記録は取っているものの、これは同じ位置で別の種類の細胞を記録することで比較しやすくする？的な話？

別の細胞のsomaとdendriteの応答を比較するのは適当か？という気もする