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Offline reactivation of hippocampal place cell assemblies
changes in trajectory replay caused by learning
Rebecca Varga
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Philosophie und Bildungswissenschaft
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Joint Degree Programme MEi :CogSci Cognitive Science
Betreuer*in
József Csicsvári
DOI
10.25365/thesis.71365
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-26509.22908.360291-9
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Diese interdisziplinäre Masterarbeit untersucht die hippocampalen Replays, deren Inhalt und Einfluss auf Nagetiere in Ruhephasen. Nach einem Tag des Erlernens von Neukonfigurationen von Belohnungsorten in einem komplexen achtarmigen Labyrinth können Kategorien im neuralen Muster von den beobachteten Ratten hinsichtlich vier verschiedener Re-plays und deren auftretender Häufigkeit bestimmt werden. Neben der umfassenden inter-disziplinären (Neurowissenschaft, Vergleichende Biologie, Mathematik, Medizin, KI) Literaturrecherche für diese Masterarbeit wurde eine einzigartige R-library erstellt, um empirische Daten zu analysieren und zu visualisieren. Die Rohdaten sind von Xu und seinen Kolle-gInnen (2019) erhoben worden, nachdem den Versuchsratten in der CA1 Region des Hippo-campus Tetroden implantiert worden sind. Es zeigt sich einerseits, dass die nach der Literaturrecherche zu erwartende Korrelation von Replays und Verhalten nicht anhand dieser Datensets aufgrund mangelnder fortlaufender Beobachtungsdaten mehrerer Tiere unterstützt wird. Andererseits belegen die analysierten Daten, dass neuronale Feuermuster die Bewegungsbahnen der Versuchstiere enkodieren. Diese Bewegungsbahnen können in Ruhephasen vorwärts und rückwärts wiederholt werden. Unerwartete signifikante Ergebnisse der Analysen zeigen, dass Vorwärts-Replays beständig in Anzahl die Rückwärts-Replays über-steigen, wenn das Ziel der Bewegung die Mitte des Labyrinths ist. Wenn das Ziel hingegen die Belohnung ist, übersteigt die Anzahl der Rückwärts-Replays die der Vorwärts-Replays.
Abstract
(Englisch)
This interdisciplinary master thesis investigates offline hippocampal assembly replays, their content and their influence on the learning and behavior of rodents. The observed neural patterns of rats, after a day of learning a novel configuration of reward locations in a complex 8-arm maze, can be categorized into four distinct replay types differing in the number of occurrences. Besides the interdisciplinary (neuroscience, comparative biology, mathematics, medical science and AI) literature research for this paper, a unique R library was created in order to analyze and visualize the empirical data. The raw data was collected by Xu and colleagues (2019) via implanting tetrodes in the CA1 region of the animals’ hippocampi. On the one hand, the on-literature-based expected correlation of replays and behavior was not supported by this set of data due to the lack of sequential observations of various rats. On the other hand, the analyzed data demonstrate that firing patterns encode trajectories. These trajectories can be replayed in forward and reverse manners during offline periods. Significant unexpected results show that forward replays consistently outnumber reverse replays during center-bound runs, while the opposite is true for reward-bound trajectories.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Offline Reaktivierungen im Hippocampus Vorwärts-Wiederholungsanalyse Rückwärts-Wiederholungsanalyse Laufbahn Wiederholungen Navigation Interdisziplinäre Kognitionswissenschaften
Schlagwörter
(Englisch)
Offline hippocampal replays forward replay analysis reverse replay analysis trajectory replays navigation interdisciplinary cognitive science
Autor*innen
Rebecca Varga
Haupttitel (Englisch)
Offline reactivation of hippocampal place cell assemblies
Hauptuntertitel (Englisch)
changes in trajectory replay caused by learning
Paralleltitel (Deutsch)
Offline Reaktivierungen von Orientierungszellen im Hippocampus
Paralleluntertitel (Deutsch)
Lern-Induzierte Veränderungen der Laufbahnwiederholungen
Publikationsjahr
2022
Umfangsangabe
iv, 72 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
József Csicsvári
AC Nummer
AC16556091
Utheses ID
62066
Studienkennzahl
UA | 066 | 013 | |