Biophysics · 22.04
活動電位による感覚情報の符号化
Information coding by the action potential
🧠 活動電位は振幅が一定でも、発火頻度firing rate発火頻度(firing rate)firing rate(発火頻度)・時間パターン・通る神経経路・動員される線維数で多次元の感覚情報を表せる。
受容器電位receptor potential受容器電位(receptor potential)receptor potential(受容器電位)の連続的な振幅情報は、全か無かの活動電位そのものの大きさではなく、発火頻度firing rate発火頻度(firing rate)firing rate(発火頻度)・発火時刻・動員数へ変換される。
何をどう符号化するか
| 情報 | 主な符号化encoding符号化(encoding)encoding(符号化)機序 |
|---|---|
| 種類 | 標識線labelled line標識線(labelled line)labelled line(標識線):どの受容器・経路が活動したか |
| 強度intensity強度(intensity)intensity(強度) | 発火頻度firing rate発火頻度(firing rate)firing rate(発火頻度)と動員 |
| 持続 | スパイク列spike trainスパイク列(spike train)spike train(スパイク列)の長さと順応パターンadaptation pattern順応パターン(adaptation pattern)adaptation pattern(順応パターン) |
| 場所 | 受容野receptive field受容野(receptive field)receptive field(受容野)と集団活動パターン |
flowchart TD
A["感覚刺激"] --> B["様式:経路の<span class='jp-term jp-term-diagram' title='pathway identity'>同一性</span>"]
A --> C["強度:<span class='jp-term jp-term-diagram' title='firing rate'>発火頻度</span>+線維の動員"]
A --> D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='duration'>持続時間</span>:発火の時間パターン"]
A --> E["位置:<span class='jp-term jp-term-diagram' title='receptive field'>受容野</span>"]
B --> F["中枢で統合された知覚"]
C --> F
D --> F
E --> F
強刺激では単一線維の発火頻度firing rate発火頻度(firing rate)firing rate(発火頻度)が上がるだけでなく、閾値の高い周辺受容器も動員される。場所は活動した求心性線維afferent fiber求心性線維(afferent fiber)afferent fiber(求心性線維)の標識と、隣接する受容野receptive field受容野(receptive field)receptive field(受容野)間の相対活動から推定される。
💡 視神経を機械的に刺激しても「光」と感じるのは標識線原理labelled-line principle標識線原理(labelled-line principle)labelled-line principle(標識線原理)の例である。脳は入力の物理的原因より、活動した経路の同一性pathway identity同一性(pathway identity)pathway identity(同一性)を解釈する。
まとめ
- 活動電位の振幅ではなく発火頻度firing rate発火頻度(firing rate)firing rate(発火頻度)と時間パターンが情報を運ぶ。
- 感覚様式modality感覚様式(modality)modality(感覚様式)は標識線labelled line標識線(labelled line)labelled line(標識線)、強度は発火頻度firing rate発火頻度(firing rate)firing rate(発火頻度)と動員で表す。
- 時間・場所は順応パターンadaptation pattern順応パターン(adaptation pattern)adaptation pattern(順応パターン)、受容野receptive field受容野(receptive field)receptive field(受容野)、集団符号化population coding集団符号化(population coding)population coding(集団符号化)で表現される。