Coding Efficiency of Fly Motion Processing Is Set by Firing Rate, Not Firing Precision

To comprehend the principles underlying sensory information processing, it is important to understand how the nervous system deals with various sources of perturbation. Here, we analyze how the representation of motion information in the fly's nervous system changes with temperature and luminance. Although these two environmental variables have a considerable impact on the fly's nervous system, they do not impede the fly to behave suitably over a wide range of conditions. We recorded responses from a motion-sensitive neuron, the H1-cell, to a time-varying stimulus at many different combinations of temperature and luminance. We found that the mean firing rate, but not firing precision, changes with temperature, while both were affected by mean luminance. Because we also found that information rate and coding efficiency are mainly set by the mean firing rate, our results suggest that, in the face of environmental perturbations, the coding efficiency is improved by an increase in the mean firing rate, rather than by an increased firing precision

The neural code and dendritic integration in the fly\'s visual system

Entender como o cérebro processa informação é um dos problemas mais fascinantes da ciência de nossos dias. Para resolvê-lo, é fundamental estudarmos os mecanismos de representação e transmissão de informação de um único neurônio, a unidade fundamental de processamento do cérebro. Grande parte dos neurônios representa a informação por seqüências de pulsos elétricos, ou potenciais de ação. Nós usamos a mosca como modelo para estudar como a arborização dendrítica do neurônio influencia a quantidade de informação transmitida pela estrutura temporal da seqüência de pulsos. O mapeamento retinotópico da informação no sistema visual da mosca permite que as arborizações dendríticas de certos neurônios sejam estimuladas localmente através da região que corresponde a essa localização no campo visual. Nós apresentamos imagens em movimento em várias regiões do campo visual da mosca e medimos a resposta do neurônio H1, sensível a movimentos horizontais. Usando a teoria da informação, calculamos a quantidade de informação transmitida para cada uma dessas regiões do campo visual e a relacionamos com outras propriedades do neurônio, como por exemplo a sensibilidade espacial e eficiência. Nossos resultados sugerem que a arborização dendrítica influencia a codificação temporal de maneira significativa, indicando que o neurônio pode usar a estrutura temporal da sequência de pulsos para codificar outros parâmetros do estímulo, ou para aumentar a confiabilidade da codificação dependendo da região excitadaUnderstanding how the brain processes information about the outside world is one of the most fascinating problems of modern science. This involves the analysis of information representation and transmission in the fundamental processing element of the brain - the neuron. In the cortex neurons represent information by sequences of electrical pulses, or spikes. We use the fly as a model to study how the amount of information transmitted by the temporal structure of the spike trains depends on the neuron\'s dendritic arborization. The retinotopic mapping of information in the fly\'s visual system allows the stimulation of specific regions of the neuron\'s dendritic tree through the visual stimulation of the respective region in the visual field of the fly. We show an image moving in the preferred direction of the motion-sensitive neuron H1 in specific regions of the fly\'s visual field and measure the electrical response of the neuron. Using information theory, we calculate the amount of information transmitted for each of these regions and compare it with other properties of the neuron, for example, the spatial sensitivity. Our results suggest that the dendritic arborization influentes the temporal coding in a significant way, indicating that the neuron could use the temporal structure of the spike train to codify other parameters of the stimulus, or to increase the reliability of the code depending on the excited regio

The neural code and dendritic integration in the fly\'s visual system

Entender como o cérebro processa informação é um dos problemas mais fascinantes da ciência de nossos dias. Para resolvê-lo, é fundamental estudarmos os mecanismos de representação e transmissão de informação de um único neurônio, a unidade fundamental de processamento do cérebro. Grande parte dos neurônios representa a informação por seqüências de pulsos elétricos, ou potenciais de ação. Nós usamos a mosca como modelo para estudar como a arborização dendrítica do neurônio influencia a quantidade de informação transmitida pela estrutura temporal da seqüência de pulsos. O mapeamento retinotópico da informação no sistema visual da mosca permite que as arborizações dendríticas de certos neurônios sejam estimuladas localmente através da região que corresponde a essa localização no campo visual. Nós apresentamos imagens em movimento em várias regiões do campo visual da mosca e medimos a resposta do neurônio H1, sensível a movimentos horizontais. Usando a teoria da informação, calculamos a quantidade de informação transmitida para cada uma dessas regiões do campo visual e a relacionamos com outras propriedades do neurônio, como por exemplo a sensibilidade espacial e eficiência. Nossos resultados sugerem que a arborização dendrítica influencia a codificação temporal de maneira significativa, indicando que o neurônio pode usar a estrutura temporal da sequência de pulsos para codificar outros parâmetros do estímulo, ou para aumentar a confiabilidade da codificação dependendo da região excitadaUnderstanding how the brain processes information about the outside world is one of the most fascinating problems of modern science. This involves the analysis of information representation and transmission in the fundamental processing element of the brain - the neuron. In the cortex neurons represent information by sequences of electrical pulses, or spikes. We use the fly as a model to study how the amount of information transmitted by the temporal structure of the spike trains depends on the neuron\'s dendritic arborization. The retinotopic mapping of information in the fly\'s visual system allows the stimulation of specific regions of the neuron\'s dendritic tree through the visual stimulation of the respective region in the visual field of the fly. We show an image moving in the preferred direction of the motion-sensitive neuron H1 in specific regions of the fly\'s visual field and measure the electrical response of the neuron. Using information theory, we calculate the amount of information transmitted for each of these regions and compare it with other properties of the neuron, for example, the spatial sensitivity. Our results suggest that the dendritic arborization influentes the temporal coding in a significant way, indicating that the neuron could use the temporal structure of the spike train to codify other parameters of the stimulus, or to increase the reliability of the code depending on the excited regio