Neuronale Netzwerke B, SS07 Aufgabe 4: Feedforward Inhibition 1

NACHNAME
Vorname
Matrikelnmr
Teammitglieder
Neuronale Netzwerke B, SS07
http://www.igi.tugraz.at/lehre/NNB
UA Dr. Rober Legenstein
Aufgabe 4: Feedforward Inhibition
[10+5* Punkte, ausgegeben am 24.4.2007, Abgabe bis spätestens 15.05.2007]
1
Aufgabenstellung
In dieser Aufgabe soll ein kleines Neuronennetzwerk zur Kontrastverstärkung untersucht werden.
E
E
Dieses Netzwerk besteht aus N exzitatorischen Neuronen (nE
1 , n2 , . . . , nN ) und N inhibitorischen
I
I
I
Neuronen (n1 , n2 , . . . , nN ) topographisch auf einer Linie angeordnet. Weiters haben wir N Inputspiketrains mit Frequenzen f1 , . . . , fN . Der Input i dient als exzitatorischer Input für Neurone nE
i
und nIi . Jedes inhibitorische Neuron inhibiert die benachbarten exzitatorischen Neuronen in einer
Nachbarschft mit Radius r (dieser Radius wird im NMC Tool bestimmt durch den Parameter
E
E
E
λi2e ). Das Neuron nIi inhibiert also die Neuronen nE
i−r , ni−r+1 , . . . , ni+r−1 , ni+r (ausgenommen an
den Rändern).
In diesem Setup sollte die Feuerrate von exzitatorischen Neuronen um den Index ipeak herum
peaken, wenn die Inputfrequenzen f1 , . . . , fipeak einen konstanten Wert fh haben, und andere
Inputspiketrains eine Frequenz fl < fh .
Verwenden Sie das NMC Tool mit Csim um das Netzwerk zu simulieren.
2
Experimente
Verwenden Sie den Code contrast.m. Erstellen Sie für jedes Experiment einen Plot mit vier
Panels:
1. Feuerrate der exz. Neuronen (x-Achse Neuronen-Index, y-Achse, Feuerrate). Ignorieren Sie
zum Berechnen der Feuerrate am Anfang ca. 200 msec.
2. Feuerrate der inh. Neuronen (x-Achse Neuronen-Index, y-Achse, Feuerrate).
3. Spike Raster von exc. Neuronen (x-Achse Zeit, y-Achse Neuron-Index).
4. Spike Raster von inh. Neuronen (x-Achse Zeit, y-Achse Neuron-Index).
Experimente:
1. Wählen Sie passende Skalierungen für die Gewichte von inputs zu exzitatorischen Neuronen
(WSC_in2e), von inputs zu inhibitorischen Neuronen (WSC_in2i), und von inhibitorischen
zu exzitatorischen Neuronen (WSC_i2e) um eine Kontrast-verstärkende Wirkung zu erzielen
(Anm.: Da einige Parameter randomisiert gesetzt werden, sollte man mehrere Versuche pro
Parametersetting machen).
1
2. Selbe Werte, aber drehen Sie nun den Stimulus um (Inputs die vorher Frequenz fh hatten
sollen nun fl haben). Funktioniert es noch immer? Erklären Sie die Funktionsweise des
Netzwerkes.
3. (*) Finden Sie neue Parametersettings die funktionieren (z.B. anderes fh ,fl , N , λ). Treten
unvorhergesehene Effekte auf, und warum?
2