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Elucidating the control and development of skin patterning in cuttlefish

机译：阐明乌贼皮肤图案的控制和发展

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摘要

Few animals provide a readout that is as objective of their perceptual state as camouflaging cephalopods. Their skin display system includes an extensive array of pigment cells (chromatophores), each expandable by radial muscles controlled by motor neurons. If one could track the individual expansion states of the chromatophores, one would obtain a quantitative description-and potentially even a neural description by proxy-of the perceptual state of the animal in real time. Here we present the use of computational and analytical methods to achieve this in behaving animals, quantifying the states of tens of thousands of chromatophores at sixty frames per second, at single-cell resolution, and over weeks. We infer a statistical hierarchy of motor control, reveal an underlying low-dimensional structure to pattern dynamics and uncover rules that govern the development of skin patterns. This approach provides an objective description of complex perceptual behaviour, and a powerful means to uncover the organizational principles that underlie the function, dynamics and morphogenesis of neural systems.
机译：很少有动物像伪装的头足类动物那样，以其感知状态为目标来提供读数。他们的皮肤展示系统包括各种各样的色素细胞（染色体），每个色素细胞都可以通过由运动神经元控制的radial肌进行扩张。如果可以跟踪色谱的个体扩展状态，则可以实时获得动物知觉状态的定量描述，甚至可能通过代理获得神经描述。在这里，我们介绍使用计算和分析方法在行为动物中实现此目的的方法，以每秒60帧，单细胞分辨率以及数周的时间来定量数万个色谱的状态。我们推断出运动控制的统计层次结构，揭示了底层的低维结构，以动态化模式并发现控制皮肤模式发展的规则。这种方法提供了复杂的感知行为的客观描述，并且是揭示构成神经系统功能，动力学和形态发生基础的组织原理的有力手段。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2018年第7727期|361-366|共6页
  • 作者

    Reiter Sam; Huelsdunk Philipp; Woo Theodosia; Lauterbach Marcel A.; Eberle Jessica S.; Akay Leyla Anne; Longo Amber; Meier-Credo Jakob; Kretschmer Friedrich; Langer Julian D.; Kaschube Matthias; Laurent Gilles;

  • 作者单位

    Max Planck Inst Brain Res, Frankfurt, Germany;

    Max Planck Inst Brain Res, Frankfurt, Germany;

    Max Planck Inst Brain Res, Frankfurt, Germany;

    Max Planck Inst Brain Res, Frankfurt, Germany;

    Max Planck Inst Brain Res, Frankfurt, Germany;

    Max Planck Inst Brain Res, Frankfurt, Germany;

    Max Planck Inst Brain Res, Frankfurt, Germany;

    Max Planck Inst Brain Res, Frankfurt, Germany;

    Max Planck Inst Brain Res, Frankfurt, Germany;

    Max Planck Inst Brain Res, Frankfurt, Germany;

    Goethe Univ, Frankfurt Inst Adv Studies, Frankfurt, Germany;

    Max Planck Inst Brain Res, Frankfurt, Germany;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
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