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<dcvalue element="contributor" qualifier="author">우준혁</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">최기리</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">김순호</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">한경림</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">최무영</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="accessioned">2024-01-19T13:01:40Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="available">2024-01-19T13:01:40Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="created">2022-02-17</dcvalue>
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<dcvalue element="description" qualifier="abstract">Background:&#x20;Neurons&#x20;have&#x20;specialized&#x20;structures&#x20;that&#x20;facilitate&#x20;information&#x20;transfer&#x20;using&#x20;electrical&#x20;and&#x20;chemical&#x20;signals.&#x20;Within&#x20;the&#x20;perspective&#x20;of&#x20;neural&#x20;computation,&#x20;the&#x20;neuronal&#x20;structure&#x20;is&#x20;an&#x20;important&#x20;prerequisite&#x20;for&#x20;the&#x20;versatile&#x20;computational&#x20;capabilities&#x20;of&#x20;neurons&#x20;resulting&#x20;from&#x20;the&#x20;integration&#x20;of&#x20;diverse&#x20;synaptic&#x20;input&#x20;patterns,&#x20;complex&#x20;interactions&#x20;among&#x20;the&#x20;passive&#x20;and&#x20;active&#x20;dendritic&#x20;local&#x20;currents,&#x20;and&#x20;the&#x20;interplay&#x20;between&#x20;dendrite&#x20;and&#x20;soma&#x20;to&#x20;generate&#x20;action&#x20;potential&#x20;output.&#x20;For&#x20;this,&#x20;characterization&#x20;of&#x20;the&#x20;relationship&#x20;between&#x20;the&#x20;structure&#x20;and&#x20;neuronal&#x20;spike&#x20;dynamics&#x20;could&#x20;provide&#x20;essential&#x20;information&#x20;about&#x20;the&#x20;cellular-level&#x20;mechanism&#x20;supporting&#x20;neural&#x20;computations.&#x20;Results:&#x20;This&#x20;work&#x20;describes&#x20;simulations&#x20;and&#x20;an&#x20;information-theoretic&#x20;analysis&#x20;to&#x20;investigate&#x20;how&#x20;specific&#x20;neuronal&#x20;structure&#x20;affects&#x20;neural&#x20;dynamics&#x20;and&#x20;information&#x20;processing.&#x20;Correlation&#x20;analysis&#x20;on&#x20;the&#x20;Allen&#x20;Cell&#x20;Types&#x20;Database&#x20;reveals&#x20;biologically&#x20;relevant&#x20;structural&#x20;features&#x20;that&#x20;determine&#x20;neural&#x20;dynamics-eight&#x20;highly&#x20;correlated&#x20;structural&#x20;features&#x20;are&#x20;selected&#x20;as&#x20;the&#x20;primary&#x20;set&#x20;for&#x20;characterizing&#x20;neuronal&#x20;structures.&#x20;These&#x20;features&#x20;are&#x20;used&#x20;to&#x20;characterize&#x20;biophysically&#x20;realistic&#x20;multi-compartment&#x20;mathematical&#x20;models&#x20;for&#x20;primary&#x20;neurons&#x20;in&#x20;the&#x20;direct&#x20;and&#x20;indirect&#x20;hippocampal&#x20;pathways&#x20;consisting&#x20;of&#x20;the&#x20;pyramidal&#x20;cells&#x20;of&#x20;Cornu&#x20;Ammonis&#x20;1&#x20;(CA1)&#x20;and&#x20;CA3&#x20;and&#x20;the&#x20;granule&#x20;cell&#x20;in&#x20;the&#x20;dentate&#x20;gyrus&#x20;(DG).&#x20;Simulations&#x20;reveal&#x20;that&#x20;the&#x20;dynamics&#x20;of&#x20;these&#x20;neurons&#x20;vary&#x20;depending&#x20;on&#x20;their&#x20;specialized&#x20;structures&#x20;and&#x20;are&#x20;highly&#x20;sensitive&#x20;to&#x20;structural&#x20;modifications.&#x20;Information-theoretic&#x20;analysis&#x20;confirms&#x20;that&#x20;structural&#x20;factors&#x20;are&#x20;critical&#x20;for&#x20;versatile&#x20;neural&#x20;information&#x20;processing&#x20;at&#x20;a&#x20;single-cell&#x20;and&#x20;a&#x20;neural&#x20;circuit&#x20;level;&#x20;not&#x20;only&#x20;basic&#x20;AND&#x2F;OR&#x20;but&#x20;also&#x20;linearly&#x20;non-separable&#x20;XOR&#x20;functions&#x20;can&#x20;be&#x20;explained&#x20;within&#x20;the&#x20;information-theoretic&#x20;framework.&#x20;Conclusions:&#x20;Providing&#x20;quantitative&#x20;information&#x20;on&#x20;the&#x20;relationship&#x20;between&#x20;the&#x20;structure&#x20;and&#x20;the&#x20;dynamics&#x2F;information&#x20;flow&#x20;of&#x20;neurons,&#x20;this&#x20;work&#x20;would&#x20;help&#x20;us&#x20;understand&#x20;the&#x20;design&#x20;and&#x20;coding&#x20;principles&#x20;of&#x20;biological&#x20;neurons&#x20;and&#x20;may&#x20;be&#x20;beneficial&#x20;for&#x20;designing&#x20;biologically&#x20;plausible&#x20;neuron&#x20;models&#x20;for&#x20;artificial&#x20;intelligence&#x20;(AI)&#x20;systems.</dcvalue>
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<dcvalue element="publisher" qualifier="none">BIOSCIENCE&#x20;RESEARCH&#x20;INST-BRI</dcvalue>
<dcvalue element="title" qualifier="none">The&#x20;structural&#x20;aspects&#x20;of&#x20;neural&#x20;dynamics&#x20;and&#x20;information&#x20;flow</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="bibliographicCitation">Frontiers&#x20;in&#x20;Bioscience-landmark,&#x20;v.27,&#x20;no.1</dcvalue>
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