Введение

Предлагаемая способность клеток мозга представлять различные типы информации

В нейробиологии нейронная настройка относится к гипотетическому свойству клеток мозга, посредством которого они избирательно представляют определенный тип сенсорной, ассоциативной, моторной или когнитивной информации. Предполагается, что некоторые нейронные реакции оптимально настроены на специфические паттерны в результате опыта. Нейронная настройка может быть сильной и четкой, как наблюдается в первичной зрительной коре (область V1) (но см. Carandini et al 2005), или слабой и широкой, как наблюдается в нейронных ансамблях. Предполагается, что отдельные нейроны одновременно настроены на несколько модальностей, таких как зрительная, слуховая и обонятельная. Нейроны, гипотетически настроенные на различные сигналы, часто предполагается, интегрируют информацию из разных источников. В вычислительных моделях, называемых нейронными сетями, такая интеграция является основным принципом функционирования. Наиболее яркие примеры нейронной настройки можно наблюдать в зрительной, слуховой, обонятельной, соматосенсорной системах и в системе памяти, однако из-за небольшого количества протестированных стимулов вопрос об универсальности утверждений о нейронной настройке остается открытым.

Система визуального настройки

Принятые модели нейронной настройки предполагают, что нейроны реагируют в различной степени, в зависимости от степени сходства между оптимальным стимулом для данного нейрона и предъявляемым стимулом. (Однако Теллер (1984) оспорил концепцию нейронов как "детекторов" на логических основаниях). Первое значительное доказательство нейронной настройки в зрительной системе было представлено Хьюбелем и Визелем в 1959 году. Они обнаружили, что ориентированные щели света были наиболее эффективными (из очень небольшого протестированного набора) стимулами для "простых клеток" коры головного мозга. Другие нейроны, "сложные клетки", лучше всего реагировали на линии определенной ориентации, движущиеся в конкретном направлении. (В последнее время Carandini et al (2005) отметили, что различие между "простыми" и "сложными" клетками может быть невалидным, указав, что "простые и сложные клетки, возможно, вообще не образуют дихотомию"). Нейроны в области V4 избирательно настроены на различные длины волн, оттенки и насыщенность цвета. Средне-височная область V5 (или область V5) специально настроена на скорость и направление движущихся стимулов. В передней части вентрального потока различные области, по-видимому, избирательно настроены для идентификации частей тела (экстрастриатная область тела), лиц (фузиформная область лица) (согласно недавней работе Адамсона и Троини (2018), области фузиформной области лица реагируют в равной степени на "пищу"), движущихся тел (верхняя задняя височная извилина) или даже сцен (парагиппокампальная область). Gauthier et al (2002) также использовали новый класс объектов, называемых Greebles, и обучили людей распознавать их на индивидуальном уровне. Curran et al (2002) аналогичным образом обучили людей менее структурированному классу объектов, называемых "blobs", и показали селективную активацию FFA для них. В целом, нейроны могут быть избирательно настроены для различения определенных наборов стимулов, с которыми регулярно сталкиваются в окружающем мире.

Настройка в других системах

Нейроны в других системах также становятся избирательно настроенными на стимулы. В слуховой системе различные нейроны могут избирательно реагировать на частоту (высоту тона), амплитуду (громкость) и/или сложность (специфичность) звуков. В обонятельной системе нейроны могут быть настроены на определенные виды запахов. В вкусовой системе различные нейроны могут избирательно реагировать на различные компоненты пищи: сладкое, кислое, соленое и горькое. В соматосенсорной системе нейроны могут быть избирательно настроены на различные типы давления, температуры, положение тела и болевые ощущения. Эта настройка в соматосенсорной системе также обеспечивает обратную связь с двигательной системой, позволяя ей избирательно настраивать нейроны для реагирования определенным образом на заданные стимулы. Наконец, кодирование и хранение информации как в кратковременной, так и в долговременной памяти требует сложной настройки нейронов, обеспечивающей возможность последующего извлечения информации.