スペクトル時間受容野

ニューロンのスペクトル時間受容野または時空間受容野(STRF)は、どのタイプの刺激がそのニューロンを興奮または抑制するかを表します。^[1] 「スペクトル時間」は、ニューロンの応答が周波数と時間に依存する聴覚を指すのが最も一般的ですが、「時空間」はニューロンの応答が空間位置と時間に依存する視覚を指します。したがって、これらはまったく同じ概念ではありませんが、どちらも STRF と呼ばれ、神経応答の分析で同様の役割を果たします。

線形性が仮定されている場合、ニューロンは、刺激と STRF の 畳み込みに等しい時間変動発火率を持つものとしてモデル化できます。

ここでの STRF の例は、オスのキンカチョウの CM (尾部内側) 領域の聴覚ニューロンで、同種の鳥のさえずりを再生したときのものです。このグラフの色は、このニューロンに対する音の影響を示しています。このニューロンは、12 ミリ秒前に動物が聞いた約 2.5 kHz から 7 kHz の音によって興奮する傾向がありますが、約 18 ミリ秒前から同じ周波数範囲の音によって抑制されます。

見る

• Dario L. Ringach マカクザル一次視覚皮質の受容野 単純細胞の空間構造と対称性 (2002)
• JH van Hateren と DL Ruderman 自然画像シーケンスの独立成分分析により、一次視覚皮質の単純細胞に類似した時空間フィルタが生成される (2002)

初期聴覚受容野の計算理論は、規範的な物理的、数学的、知覚的議論から表現することができ、聴覚受容野の公理的導出を2段階で行うことができる。^[2]

• 時間受容野の第一段階は、非因果時間の場合はガボール関数、未来にアクセスできない真の時間因果モデルの場合はガンマトーン関数のいずれかを使用したウィンドウフーリエ変換としてモデル化された理想化された蝸牛モデルに対応する。
• 対数スペクトル領域上のガウス関数としてモデル化されたスペクトル時間受容野の第 2 層と、非因果時間の場合は時間の経過に伴うガウスカーネル、または真に時間因果的な操作の場合はカスケード結合された 1 次積分器 (切り捨てられた指数カーネル)。

これらのモデルにおける受容野関数の形状は、環境の構造特性と聴覚系の内部構造に関する要件を組み合わせて必然的に決定され、異なる時間的および対数スペクトルスケールでの音響信号の理論的に十分な根拠のある処理を可能にします。^[2]