History-Dependent Excitability as a Single-Cell Substrate of Transient Memory for Information Discrimination

Neurons react differently to incoming stimuli depending upon their previous history of stimulation. This property can be considered as a single-cell substrate for transient memory, or context-dependent information processing: depending upon the current context that the neuron “sees” through the subset of the network impinging on it in the immediate past, the same synaptic event can evoke a postsynaptic spike or just a subthreshold depolarization. We propose a formal definition of History-Dependent Excitability (HDE) as a measure of the propensity to firing in any moment in time, linking the subthreshold history-dependent dynamics with spike generation. This definition allows the quantitative assessment of the intrinsic memory for different single-neuron dynamics and input statistics. We illustrate the concept of HDE by considering two general dynamical mechanisms: the passive behavior of an Integrate and Fire (IF) neuron, and the inductive behavior of a Generalized Integrate and Fire (GIF) neuron with subthreshold damped oscillations. This framework allows us to characterize the sensitivity of different model neurons to the detailed temporal structure of incoming stimuli. While a neuron with intrinsic oscillations discriminates equally well between input trains with the same or different frequency, a passive neuron discriminates better between inputs with different frequencies. This suggests that passive neurons are better suited to rate-based computation, while neurons with subthreshold oscillations are advantageous in a temporal coding scheme. We also address the influence of intrinsic properties in single-cell processing as a function of input statistics, and show that intrinsic oscillations enhance discrimination sensitivity at high input rates. Finally, we discuss how the recognition of these cell-specific discrimination properties might further our understanding of neuronal network computations and their relationships to the distribution and functional connectivity of different neuronal types

Transition to emergency distance learning amid COVID-19 pandemic through the lens of students’ subjective experience of the transformation of university learning environment

The aim of the current research was to identify the students’ subjective experience of the transforming learning environment according to the perceived opportunities provided by the digital learning environment of the university. Methodology and research methods. The research methodological framework is based on leading theories related to the students’ behaviour in digital learning environments (DLE). The synthesis of the theories considered made it possible to propose a theoretical model of the students’ subjective experiences in relation to DLE of the university, which was operationalised by constructing a questionnaire that reveals the students’ perception of the main components of the DLE. The following methods were employed: a questionnaire on alienation from study, a method for the assessment of students’ subjective experiences, and the Academic Motivation Scale (AMS). Previous distance learning experience was identified by the use of self-rating scales. The survey results were analysed qualitatively and quantitatively using the Cronbach Alpha coefficient, the Spearman’s rank correlation coefficient, and the Pearson’s chi-squared test. The authors also used factorial ANOVA, correspondence analysis and multiple linear regression analysis. Statistical calculations were performed using Statistica ver. 7.0 (Statsoft). 4558 students from 30 Russian universities (located in 23 subjects of Russia) took part in the research. Results. The present research demonstrated a change in the usual forms of learning activities carried out by students in the distance learning process. Distance learning is presented to students as a basis for meeting the need for subjectivity of their personality, the ability to initiate their own learning activities. Students feel that there are sufficient conditions and resources for mastering digital learning tools, and they easily adapt to the digital environment of their universities. However, in this process, the student acts as an atomised subject, weakly interacting with other people and not feeling a sense of interpersonal closeness and connectedness with others. The research findings revealed that the perceived characteristics of the DLE of the university have a direct impact on the inner states of students in the learning process. The formation of a stable social environment within the framework of the DLE, which ensures harmonious interaction and communication between the subjects of the educational process, contributes to achieving an optimal balance of students’ subjective experiences, reduces the risk of negative inner states that lead to learning demotivation, the experience of alienation from study, the growing sense of meaninglessness and emptiness in the learning process. Scientific novelty. The developed model of the influence of DLE on the subjective experiences of students in the emergence distance learning made it possible to identify significant DLE components, which determine the motivational and emotional states of students, and to establish student ratio to achieve the optimal balance of subjective experiences. Practical significance. The empirically based findings presented in this study can be used to design the DLE of the university, to determine the directions of work on the formation of psychological readiness of students for distance learning.Введение. Экстренный переход образовательных организаций высшего образования к дистанционному обучению в связи с распространением коронавирусной инфекции стал стресс-тестом для электронных образовательных сред вузов. В этой связи актуализировалась потребность в изучении восприятия обучающимися образовательного процесса в условиях дистанционного обучения, влияния внедрения «экстренного» онлайн-обучения на характер переживаний студентами трансформации образовательной среды вуза. Цель. Цель проведенного исследования заключалась в выявлении специфики переживания трансформации образовательной среды студентами в зависимости от воспринимаемых ими возможностей, предоставляемых электронной образовательной средой вуза. Методология, методы и методики исследования. Методология исследования базируется на ведущих теориях, объясняющих поведение обучающихся в электронных образовательных средах (ЭОС). Синтез рассмотренных теорий позволил предложить теоретическую модель переживаний обучающегося в отношении электронной образовательной среды вуза, которая была операционализирована путем построения опросника, выявляющего восприятие обучающимся основных компонент ЭОС. Также использовались следующие методики: опросник субъективного отчуждения для учащихся, методика диагностики переживаний в деятельности, опросник «Шкалы академической мотивации». Наличие предыдущего опыта дистанционного обучения выявлялось с помощью самооценочных шкал. Первичные данные подвергались качественному и количественному анализу с использованием коэффициента Альфа Кронбаха, коэффициента корреляции Спирмена, критерия c2 Пирсона. Также использовались многофакторный дисперсионный анализ, анализ соответствий, регрессионный анализ. Статистические расчеты были выполнены с использованием программы Statistica ver. 7.0 (Statsoft). К участию в исследовании были привлечены студенты 30 российских вузов, расположенных в 23 регионах РФ, в количестве 4558 человек. Результаты. Проведенное исследование продемонстрировало изменение привычных форм активностей, осуществляемых студентами в ходе учебной деятельности. Дистанционное обучение представляется студентам как основа для удовлетворения потребности в субъектности своей личности, возможности самому инициировать свои учебные действия. Студенты ощущают достаточность условий и ресурсов для освоения цифровых инструментов обучения, легко адаптируются в электронной среде своих вузов. Однако в этом процессе обучающийся выступает как атомизированный субъект, слабо взаимодействующий с другими людьми и не ощущающий чувства единства и связанности с ними. Результаты исследования показали, что воспринимаемые характеристики ЭОС вуза оказывают непосредственное влияние на состояния обучающихся в процессе обучения. Сформированность устойчивой социальной среды в рамках ЭОС, обеспечивающей гармоничное взаимодействие и общение между субъектами образовательного процесса, способствует достижению оптимального баланса переживаний обучающихся, снижает риск возникновения негативных внутренний состояний, приводящих к демотивации учебной деятельности, переживанию отчуждения от учебы, нарастанию чувства бессмысленности и пустоты в процессе обучения. Научная новизна. Разработанная модель влияния ЭОС на переживания студентов в процессе дистанционного обучения позволила выявить значимые компоненты ЭОС, обуславливающие мотивационные и эмоциональные состояния обучающихся, определить их соотношение для достижения оптимального баланса переживаний. Практическая значимость. Полученные эмпирические результаты могут быть использованы при проектировании ЭОС вуза, определении направлений работы по формированию психологической готовности к дистанционному обучению

Theta Synchrony Is Increased near Neural Populations That Are Active When Initiating Instructed Movement

Theta oscillations (3-8 Hz) in the human brain have been linked to perception, cognitive control, and spatial memory, but their relation to the motor system is less clear. We tested the hypothesis that theta oscillations coordinate distributed behaviorally relevant neural representations during movement using intracranial electroencephalography (iEEG) recordings from nine patients ( = 490 electrodes) as they performed a simple instructed movement task. Using high frequency activity (HFA; 70-200 Hz) as a marker of local spiking activity, we identified electrodes that were positioned near neural populations that showed increased activity during instruction and movement. We found that theta synchrony was widespread throughout the brain but was increased near regions that showed movement-related increases in neural activity. These results support the view that theta oscillations represent a general property of brain activity that may also play a specific role in coordinating widespread neural activity when initiating voluntary movement

Natural killer cells in NOD.NK1.1 mice acquire cytolytic function during viral infection and provide protection against cytomegalovirus

Resting natural killer (NK) cells in nonobese diabetic (NOD) mice have impaired immune functions compared with NK cells from other mouse strains. Here we investigated how NOD NK cells respond after mouse cytomegalovirus (MCMV) infection, using NOD mice congenic for the protective NK gene complex from C57BL/6 mice. Compared with C57BL/6 mice congenic for the H2 gene complex from NOD mice (B6.g7), NOD.NK1.1 mice fail to control early infection with MCMV. After MCMV infection, however, NOD.NK1.1 NK cells demonstrate increased cytolytic function, associated with higher expression of granzyme B, and undergo robust expansion. One week after infection, NOD.NK1.1 NK cells control MCMV replication as effectively as B6.g7 NK cells, even in the absence of T cells and B cells. Thus, the impaired cytotoxic function of NK cells in NOD mice is alleviated by viral infection, which enables NOD NK cells to efficiently control MCMV infection