Vis enkel innførsel

dc.contributor.advisorMoser, May-Britt
dc.contributor.advisorMoser, Edvard I.
dc.contributor.authorHøydal, Øyvind Arne
dc.date.accessioned2021-01-11T07:53:45Z
dc.date.available2021-01-11T07:53:45Z
dc.date.issued2020
dc.identifier.isbn978-82-326-4639-5
dc.identifier.issn1503-8181
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11250/2722264
dc.description.abstractSamandrag Evna til å dynamisk tolke og navigere omgivnaden er naudsynt for overleving og ligg til grunn for mange kognitive prosessar slik som episodisk minne. I pattedyr-hjernen finn ein spesialiserte nettverk i hippocampus og mediale entorhinal cortex (MEC) som dynamisk signaliserer dyret sin posisjon i nærmiljøet, men ein veit lite om korleis informasjon om diskret objekt blir inkorporerte i hjernen sine senter for romforståing. Åtferd-studiar har vist at dyr aktivt nyttar informasjon om retning og avstand til slike objekt når dei navigerer, men ennå veit ein ikkje korleis denne eigenskapen vert implementert i hjernen sine kretsar. Formålet med denne tesa var då å utforske rolla til MEC i romleg koding av objekt. I artikkel I identifiserer me ein distinkt populasjon av nerveceller i MEC som koder allosentriske (verds-sentrerte) vektorforhold til diskret objekt. Ei enkeltcelle frå denne populasjonen av objektvektor-celler er maksimalt aktiv når dyret er posisjonert i ein spesifikk avstand og allosentrisk retning (t.d. nord, sør, aust eller vest ) i forhold til eit diskret objekt – uavhengig av kvar objektet er plassert i det lokale miljøet. Ulike celler spesialiserer seg på å representere ulike vektorforhold slik at heile spekteret av retningar og avstandar er representerte av populasjonen av objektvektor-celler. Vidare viser me at denne type koding førekjem i ulike miljø – enten miljøet er velkjent eller vert opplevd for første gang - og uavhengig av identiteten til objektet. Når eit dyr vert flytta frå eit miljø til eit anna skifter orienteringa til objektvektor-cellene i takt med orienteringa til hovudretning-celler og gitter-celler. Dette indikerer at objektvektorcellene deltek i rigide nettverks-interaksjonar med desse andre celletypane i MEC. Til slutt viser me at objektvektor-celler og grense-celler blir aktiverte av ulike kvalitetar ved eksterne gjenstandar: objektvektor-celler blir aktiverte av diskret objekt uavhengig av om dyret kan kome i kontakt med objektet eller bli hindra av det, medan grense-cellene responderer på trekk ved miljøet som er til hinder for dyret. I artikkel II undersøker me korleis vektorforhold til objekt som er i rørsle blir koda. Me spør også korleis forankringa til gitter-celler vert påverka av lokale objekt som er i rørsle. Resultata viser at objektvektor-celler dynamisk koder vektorforhold til objekt i rørsle, medan gitter-celler held fram med å kode posisjon i det lokale miljøet – uaffektert av objekta. Desse resultata har to viktige implikasjonar. For det første viser dei at objektvektor-celler kan danne ein nevral basis for dynamisk koding av dyret sin romlege relasjon til ting som er i rørsle, samtidig som gitter-celler utgjer eit stabilt romleg rammeverk for dynamisk koding av dyret sin eigen posisjon i det lokale miljøet. For det andre, indikerer det faktum at objektvektor-celler representerer vektorforhold til ting i rørsle at dette er ein form for romleg koding som ikkje er avhengig av såkalla stiintegrasjon (det at ein held rekning på fart og retningar ein beveger seg frå eit startpunkt for å dedusere sin noverande posisjon i forhold til startpunktet). I sum adderer arbeidet i denne tesa til vår forståing av mentale kart ved å vise at: i) Ein distinkt populasjon av objektvektor-celler i MEC koder allosentriske vektorforhold til diskret objekt, uavhengig av objekt-identitet og posisjon i det lokale miljøet. ii) Denne kodinga er universell og krev ikkje tidlegare erfaring korkje med miljøet eller objekt som held til der. iii) Objektvektor-celler reorienterer saman med gitter-celler og hovudretning-celler, noko som tillèt dei å knyte informasjon om lokale objekt inn i eit rammeverk som er delt mellom celler i MEC. iv) Ulike kategoriar av eksterne trekk ved miljøet er representerte ved stort sett distinkte cellepopulasjonar. Diskret objekt er representerte av andre celler enn dei som representerer grensene i miljøet. v) Gjennom mekanismar som er uavhengige av sti-integrasjon kan objektvektor-celler kode vektorforhold også til objekt som er i rørsle. Gjennom desse eigenskapane kan objektvektor-celler representere informasjon som er viktig for navigasjon, planlegging av handlingar og i å forme episodiske minner.en_US
dc.description.abstractSummary The ability to dynamically interpret and navigate the surrounding space is crucial for survival and lies at the heart of many cognitive processes, such as forming episodic memories. In the mammalian brain, specialized networks in the hippocampus and medial entorhinal cortex (MEC) provide dynamic map-like representations of an animal’s own location in the local environment, but less is known about how discrete objects are incorporated into this spatial framework. Behavioural studies have shown that animals actively use information about spatial relationships to such objects when navigating, but how this is implemented in neural circuits remains to be determined. This thesis aimed to investigate the role of the MEC in spatial coding of objects. In the first part of the thesis (paper I) we identify a largely distinct population of cells in the MEC that encode allocentric vector relationships to discrete objects. Each individual cell from this population of object vector cells specializes in firing whenever the animal is located at a specific allocentric direction and distance from an object, independently of the object’s location in the environment. Across the cell population, the directions and distances encoded by individual cells distribute so that virtually all possible vectors between the animal and the object within the local environment may be represented. We go on to characterize the properties of these cells and show that they generalize between object identities and are insensitive to the environmental context. We further demonstrate that the characteristic coding properties of these cells are present from the outset in a novel environment when an object is first encountered. When an animal is moved from one environment to another, the orientations of object vector fields rotate coherently with the orientations of head direction cells and grid cells, indicating that object vector cells engage in rigid network dynamics with these other spatially representing cells in the MEC. Finally, we show that object features that drive firing in object vector cells are conceptually different from those of border cells and boundary vector cells, as the former respond to discrete objects, independently of whether or not they obstruct the animal, while the latter only respond to features that constitute an obstacle. In the second part of the thesis (paper II), we investigate how vector relationships are encoded with respect to moving objects. In addition, we ask whether the anchoring of grid cells remain stable when such a salient local moving cue is present. Our results show that object vector cells dynamically encode vector relations also with respect to moving objects while grid cells maintain stable position coding in their presence. These results have two important implications. First, the dissociation of grid cells and object vector cells allows a subject’s spatial relationship to a moving object to be encoded independently of the specific location of the subject or the object within the environment; at the same time, grid cells may signal the animal’s own location. Second, the fact that object vector cells quite precisely represent vectors to moving objects, strongly suggests that path integration is not a necessary underlying mechanism for this type of coding. The work presented in this thesis breaks new ground in our understanding of how mental maps incorporate information about spatial relations to objects by showing that: i) A largely distinct population of object vector cells in the MEC reliably encodes allocentric vectors to discrete objects independently of their identities or locations within the environment. ii) This vector code is universal and does not require previous experience with neither the environment nor the objects that inhabit that environment. iii) Object vector cells reorient in concert with grid cells and head direction cells, allowing them to tie information about local objects into a reference frame that is shared across spatially representing cells in the MEC. iv) Different categories of external environmental features are encoded by mainly distinct cell populations. Discrete objects are encoded differently from environmental boundaries. v) Object vector cells - through mechanisms that are independent of path integration - dynamically encode vectors to moving objects. Thus, object vector cells encode information that could be instrumental in navigation, action planning and decision-making, and in forming episodic memories.en_US
dc.language.isoengen_US
dc.publisherNTNUen_US
dc.relation.ispartofseriesDoctoral theses at NTNU;2020:145
dc.titleAllocentric vector coding in the medial entorhinal cortexen_US
dc.typeDoctoral thesisen_US
dc.subject.nsiVDP::Medical disciplines: 700en_US
dc.description.localcodedigital fulltext is not availableen_US


Tilhørende fil(er)

Thumbnail

Denne innførselen finnes i følgende samling(er)

Vis enkel innførsel