Нейронное кодирование

Нейронное кодирование — это переработка входящей сенсорной информации нейронами и нейронными сетями в нервной системе. Основная цель изучения нейронного кодирования заключается в характеризации зависимости между стимулом и ответом индивидуальных нейронов или нейронных ансамблей, а также взаимозависимости в ответах нейронов в нейронных ансамблях. Считается, что нейроны кодируют как цифровую так и аналоговую информацию.

Нейроны имеют исключительное свойство быстро распространять сигналы на большие расстояния. Они осуществляют это с помощью генерации потенциалов действия (другое название — спайки), которые распространяются нервными волокнами. Сенсорные нейроны меняют свою активность, изменяя временной паттерн последовательности потенциалов действия, в ответ на присутствие внешних сенсорных стимулов, например света, звука, вкуса, запаха и прикосновения. Известно, что информация о стимуле кодируется в патерні потенциалов действия и передается в мозг.

Хотя потенциалы действия варьируют во временной протяженности, амплитуде и форме, они обычно рассматриваются как идентичные стереотипные события в изучении нейронного кодирования. Если игнорировать продолжительность потенциалов действия (обычно она составляет 1 мс), последовательность потенциалов действия (цепь/серия спайков — англ. spike train) может быть охарактеризована серией событий типа «все-или-ничего» во времени. Продолжительность межспайковых интервалов (временное кодирование) варьирует скорее случайным образом. Изучение механизмов нейронного кодирования включает измерение и характеристику того как атрибуты стимула (например интенсивность света или звука, в случае движений это может быть направление движения руки) отражаются в потенциалах действия нейрона. Для описания кодирования потенциалами действия используются статистические методы, методы теории вероятности и теория случайных процессов.