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2018 | OriginalPaper | Buchkapitel

Sparse Coding Predicts Optic Flow Specifities of Zebrafish Pretectal Neurons

verfasst von : Gerrit A. Ecke, Fabian A. Mikulasch, Sebastian A. Bruijns, Thede Witschel, Aristides B. Arrenberg, Hanspeter A. Mallot

Erschienen in: Artificial Neural Networks and Machine Learning – ICANN 2018

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

Zebrafish pretectal neurons exhibit specificities for large-field optic flow patterns associated with rotatory or translatory body motion. We investigate the hypothesis that these specificities reflect the input statistics of natural optic flow. Realistic motion sequences were generated using computer graphics simulating self-motion in an underwater scene. Local retinal motion was estimated with a motion detector and encoded in four populations of directionally tuned retinal ganglion cells, represented as two signed input variables. This activity was then used as input into one of two learning networks: a sparse coding network (competitive learning) and backpropagation network (supervised learning). Both simulations develop specificities for optic flow which are comparable to those found in a neurophysiological study [8], and relative frequencies of the various neuronal responses are best modeled by the sparse coding approach. We conclude that the optic flow neurons in the zebrafish pretectum do reflect the optic flow statistics. The predicted vectorial receptive fields show typical optic flow fields but also “Gabor” and dipole-shaped patterns that likely reflect difference fields needed for reconstruction by linear superposition.

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Literatur
Metadaten
Titel
Sparse Coding Predicts Optic Flow Specifities of Zebrafish Pretectal Neurons
verfasst von
Gerrit A. Ecke
Fabian A. Mikulasch
Sebastian A. Bruijns
Thede Witschel
Aristides B. Arrenberg
Hanspeter A. Mallot
Copyright-Jahr
2018
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-030-01424-7_64

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