Gansel, Kai S. (2014) A new perspective on the organization of neuronal activity in neocortex and its implications for neuronal information processing and coding. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

Based on the premise that meaningful cognitive activity relies on a directed coordination of multineuronal electrical activity, this thesis tries to characterize the properties of non-randomly occurring spatiotemporal discharge patterns in cortical brain slices and to relate them to cognitive processes and functions in a theoretical way. The electrical activity of up to 125 neurons was directly recorded in parallel with high temporal precision using a novel recording setup. The analysis of the activity patterns, conducted using a newly developed statistical method, revealed repeating sequences of synchronously (< 5 ms) active groups of cells. Their temporal organization was found to be consistent with the concept of Hebbian "phase sequences". A new hypothesis explains the directed synchronization of distributed neuronal signals through the coordinated adjustment of response latencies of a group of cells in consequence of synaptic plasticity.

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Eine neue Sicht auf die Organisation neuronaler Aktivität im Neokortex und ihre Implikationen für neuronale Informationsverarbeitung und Kodierung

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Ausgehend von der Überlegung, dass sinnhafte kognitive Leistungen auf einer gezielten Koordination multineuronaler elektrischer Aktivität beruhen, versucht diese Arbeit, Eigenschaften überzufällig oft auftretender raumzeitlicher Entladungsmuster in kortikalen Hirnschnitten zu charakterisieren und zu kognitiven Vorgängen und Funktionen in eine theoretische Beziehung zu setzen. Mit Hilfe eines neu entwickelten Messplatzes wurde die elektrische Aktivität von bis zu 125 Zellen mit hoher zeitlicher Präzision direkt parallel abgeleitet. Die Analyse der Aktivitätsmuster mit einer ebenfalls neu entwickelten statistischen Methode offenbarte wiederholte Sequenzen synchron (< 5 ms) aktiver Gruppen von Zellen, deren zeitliche Organisation mit dem Modell Hebb'scher "phase sequences" in Einklang steht. Eine neue Hypothese erklärt die gezielte Synchronisation räumlich weit verteilter Signale durch die koordinierte Anpassung der Antwortlatenzen einer Gruppe von Zellen infolge synaptischer Plastizität.

Item Type:	Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords:	Cell assembly, phase sequence, spike pattern, neural code, neurocognitive theory
Subjects:	Science and mathematics > Life sciences, biology
Divisions:	Faculty of Mathematics and Science > Department of Biology and Environmental Sciences (IBU)
Date Deposited:	06 Jan 2015 09:53
Last Modified:	06 Jan 2015 09:58
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/2109
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-21900
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