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无二进制内核机器:认知神经假体的尖峰序列转换建模。 (英语) Zbl 1453.92020年

总结:对大脑区域之间的尖峰序列转换进行建模有助于设计一种恢复失去的认知功能的认知神经假体。各种方法分析两个皮层区域之间的非线性动态尖峰序列变换,计算效率低。实时神经假体的应用需要计算效率、性能稳定性和更好地解释调节目标棘波生成的神经放电模式。我们在点过程框架中提出了无箱核机器来描述非线性动态尖峰序列变换。我们的方法嵌入无箱核以有效捕获尖峰序列的前馈动力学,并将输入尖峰时间映射到再生核希尔伯特空间(RKHS)。设计了一个非均匀伯努利过程,将其与对无箱核进行操作的核逻辑回归相结合,以生成作为点过程的输出尖峰序列。通过最大化RKHS中输出尖峰序列的对数似然来估计该模型的权重,从而实现全局最优解。为了降低计算复杂度,我们设计了一种基于流的聚类算法来提取典型和重要的尖峰序列特征。聚类中心及其权重使我们能够可视化激励或抑制输出神经元放电的重要输入棘波序列模式。我们利用从猴的背侧前运动皮层和初级运动皮层记录的合成数据和真实棘波序列数据来测试所提模型。性能通过离散时间缩放Kolmogorov-Smirnov测试进行评估。无论权重初始化如何,我们的模型都比现有的方法具有更高的稳定性,并且证明了在较少历史输入(50%)的情况下,从尖峰计时分析神经模式的效率更高。同时,验证了根据权值选择的典型尖峰序列模式对单输入神经元的尖峰序列和两输入神经元的相互作用的输出尖峰进行编码。

MSC公司:

92B20型 生物研究、人工生命和相关主题中的神经网络
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全文: 内政部

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