| dc.contributor.advisor | Gollisch, Tim Prof. Dr. | |
| dc.contributor.author | Zapp, Sören Johannes | |
| dc.date.accessioned | 2023-02-23T18:19:05Z | |
| dc.date.available | 2023-03-02T00:50:10Z | |
| dc.date.issued | 2023-02-23 | |
| dc.identifier.uri | http://resolver.sub.uni-goettingen.de/purl?ediss-11858/14536 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-9740 | |
| dc.format.extent | 119 Seiten | de |
| dc.language.iso | eng | de |
| dc.relation.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | |
| dc.subject.ddc | 570 | de |
| dc.title | Functional Decomposition of Retinal Ganglion Cell Receptive Fields | de |
| dc.type | doctoralThesis | de |
| dc.contributor.referee | Clemens, Jan Dr. | |
| dc.date.examination | 2023-01-25 | de |
| dc.description.abstractger | Die Netzhaut besitzt die faszinierende Fähigkeit, eine Vielzahl an visuellen Eigenschaften aus unserer Umgebung zu extrahieren. Dies wird durch nichtlineare Operationen im retinalen Netzwerk gewährleistet. Die nichtlineare Verarbeitung wird zum Teil retinalen Ganglienzellen und ihrer Verrechnung von präsynaptischen Signalen zugeschrieben. Von besonderer Bedeutung sind nichtlineare Einheiten, sogenannte Subunits, im rezeptiven Feld von Ganglienzellen, welche den erregenden Signalen von präsynaptischen Bipolarzellen entsprechen sollen. Da Bipolarzellen experimentell schwer zugänglich sind, werden die Subunits üblicherweise rechnerisch von neuronalen Antworten von Ganglienzellen abgeleitet. Gegenwärtige rechnerische Methoden haben jedoch hohe Ansprüche an Zeit und rechnerischer Leistung. Das erschwert ihre Verwendung innerhalb von Routineanalysen.
Ausgehend von einer umfangreichen Aufarbeitung der Herausforderungen von gegenwärtigen Subunitanalysen, habe ich rechnerische Verfahren entwickelt, die Subunits ermitteln, ohne große Anforderungen an Zeit oder Computerausstattung. Mit der Erstellung von Werkzeugen zur Wahl von Hyperparametern können die Methoden Subunits in verschiedenen Ganglienzelltypen, von verschieden Spezies und unter variierenden experimentellen Konditionen identifizieren. Des Weiteren habe ich Ableitungen mit Mikroelektrodenarrays in der isolierten Marmosetnetzhaut durchgeführt, um die räumliche Anordnung von Subunits mit den entwickelten Methoden zu untersuchen. Die Populationsanalysen von Parasol- und Midget-Ganglienzellen zeigen, dass deren Subunits in separaten Mosaiken strukturiert sind, die das visuelle Feld gleichmäßig bedecken. Die Subunitmosaike von ON- und OFF-Midget-Ganglienzellen und die der ON- und OFF-Parasol-Ganglienzellen sind jeweils räumlich zueinander ausgerichtet. Diese Befunde weise auf eine systematische räumliche Koordination von ON- und OFF-Informationskanälen hin, die sich rechnerisch bis zu Bipolarzellen zurückführen lässt. Zusammenfassend bietet diese Dissertation analytische Methoden zur Subunitableitung, welche gegenwärtige Herausforderungen überwindet und neue Einblicke in die nichtlineare Signalverarbeitung der Primatennetzhaut gewährt. | de |
| dc.description.abstracteng | The retina has the fascinating ability to extract various visual features from our surroundings. This feature detection is enabled by nonlinear operations in the retinal circuitry. The nonlinear processing is in part attributed to retinal ganglion cells and to their signal integration of the presynaptic circuitry. Of particular interest are nonlinear subunits in the receptive field of ganglion cells that are thought to correspond to the excitatory inputs of presynaptic bipolar cells. As the access to bipolar cells is experimentally limited, subunits are typically inferred computationally from ganglion cell responses. However, current computational methods are demanding in both time and computational hardware. This prevents them from being applied easily in routine analyses.
Based on an extensive review of the current landscape of subunit analysis and its challenges, I developed computational methods that recover subunits without high demands for time or computational power. With the development of tools for hyperparameter selection, the methods identify subunits in different ganglion cell types from various species under variable experimental conditions. Furthermore, I conducted multielectrode-array recordings in the isolated marmoset retina to investigate the spatial arrangement of subunits using the developed methods. The population analyses of parasol and midget ganglion cells reveal that their subunits are arranged in distinct mosaics that tile the visual space. The subunit mosaics of ON and OFF midget cells align spatially, as do subunit mosaics of ON and OFF parasol cells. Facilitated by the methods, these findings suggest that the systematic spatial coordination of ON and OFF channels can be traced back computationally to the level of bipolar cells. Together, this thesis provides computational methods of subunit inference that overcome prevalent challenges and demonstrate new insights into the nonlinear signal integration in the primate retina. | de |
| dc.contributor.coReferee | Scherberger, Hansjörg Prof. Dr. | |
| dc.contributor.thirdReferee | Ecker, Alexander Prof. Dr. | |
| dc.contributor.thirdReferee | Priesemann, Viola Dr. | |
| dc.contributor.thirdReferee | Schwiedrzik, Caspar Dr. | |
| dc.subject.eng | retina | de |
| dc.subject.eng | receptive field | de |
| dc.subject.eng | retinal ganglion cell | de |
| dc.subject.eng | nonlinear spatial integration | de |
| dc.subject.eng | multi-electrode arrays | de |
| dc.subject.eng | matrix factorization | de |
| dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-ediss-14536-4 | |
| dc.affiliation.institute | Göttinger Graduiertenschule für Neurowissenschaften, Biophysik und molekulare Biowissenschaften (GGNB) | de |
| dc.subject.gokfull | Biologie (PPN619462639) | de |
| dc.description.embargoed | 2023-03-02 | de |
| dc.identifier.ppn | 1837640211 | |
| dc.identifier.orcid | 0000-0003-0836-1663 | de |
| dc.notes.confirmationsent | Confirmation sent 2023-02-24T06:15:01 | de |