卢博米·科斯塔尔;朱塞佩·D’Onofrio 坐标不变性是刺激特定信息度量形式的基本约束。 （英语） Zbl 1400.92096号 生物、网络。 112，编号1-2，13-23（2018）. 摘要：香农互信息的值通常用于描述神经代码在刺激集合和神经反应集合之间传递的信息总量。此外，通常需要知道刺激或反应的哪些特征信息最丰富。文献提供了几种不同的相互信息分解，将其分解为刺激或响应特定的成分，例如特定的惊喜或不确定性减少，但实际上，相互不同的度量的数量是无限的。我们通过要求特定的信息测度在刺激和响应集合的可逆坐标变换下保持不变来解决这种模糊性。我们证明了Kullback-Leibler散度是唯一合适的特定信息度量。在更一般的层面上，我们讨论了坐标不变性作为选择原则的必要性和基本方面。我们相信，我们的结果将鼓励进一步研究用于神经编码分析的不变统计方法。 引用于1文件 MSC公司： 92C20美元 神经生物学 关键词：坐标不变性;相互信息;具体信息;Kullback-Leibler散度 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{L.Kostal}和\textit{G.D'Onofrio}，Biol。赛博。112，编号1-2，13-23（2018；兹bl 1400.92096） 全文： 内政部 链接 参考文献： [1] 阿提克，JJ，信息论能提供感官处理的生态学理论吗？，网络计算神经系统，3，213-251，（1992）·Zbl 0762.92007号 ·doi:10.1088/0954-898X_3_2_009 [2] 阿特维尔，D；Laughlin，SB，大脑灰质信号的能量预算，《大脑血流代谢杂志》，21，1133-1145，（2001）·doi:10.1097/00004647-2011000-00001 [3] 巴洛，HB；Rosenblith，W（编辑），感官信息转换的可能原理，217-234，（1961），剑桥 [4] Berger MS（1977）非线性和函数分析。纽约学术出版社·Zbl 0368.47001号 [5] 伯杰，T；Levy，WB，《能效神经计算和通信的数学理论》，IEEE Trans-Inf theory，56，852-874，（2010）·Zbl 1366.92013号 ·doi:10.1109/TIT.2009.2037089 [6] Bezzi，M，量化单一刺激中传输的信息，生物系统，89，4-9，（2007）·doi:10.1016/j.biosystems.2006.04.009 [7] 博斯特，A；Theunissen，FE，《信息理论与神经编码》，《自然神经科学》，2947-958，（1999）·doi:10.1038/14731 [8] Butts，DA，有多少信息与特定刺激相关？，网络计算神经系统，14，177-187，（2003）·doi:10.1088/0954-898X_14_2_301 [9] 巴特斯，DA；Goldman，MS，Tuning curves，neuronal variability，and sensor coding，《调节曲线、神经元可变性和感官编码》，《公共科学图书馆·生物》，4，e92，（2006）·doi:10.1371/journal.pbio.0040092 [10] Cox DR，Lewis PAW（1966）系列事件的统计分析。Latimer Trend and Co.，Ltd.，威士忌·Zbl 0148.14005号 ·doi:10.1007/978-94-011-7801-3 [11] Csiszár I，Körner J（1981）《信息论：离散无记忆系统的编码理论》。纽约学术出版社·Zbl 0568.94012号 [12] Dayan P，Abbott LF（2001）理论神经科学：神经系统的计算和数学建模。麻省理工学院出版社，剑桥·Zbl 1051.92010年 [13] DeWeese先生；Meister，M，《如何测量从一个符号获得的信息》，Netw Compute Neural Syst，10325-340，（1999）·兹比尔0953.94010 ·doi:10.1088/0954-898X_10_4_303 [14] Dimitrov，AG公司；Miller，JP，《神经编码和解码：通信信道和量化》，《网络计算神经系统》，第12期，第441-472页，（2001年）·Zbl 1020.92008年 ·doi:10.1080/net.12.4.441.472 [15] Dimitrov，AG公司；阿拉巴马州拉扎尔；Victor，JD，《神经科学中的信息理论》，《计算神经科学杂志》，第30期，第1-5页，（2011年）·兹比尔1446.92122 ·doi:10.1007/s10827-011-0314-3 [16] Dirac PAM（1958）量子力学原理。牛津大学出版社，纽约·Zbl 0080.22005号 [17] JO Dubuis；特卡奇克，G；威斯肖，EF；格雷戈，T；Bialek，W，位置信息，单位：比特，美国国家科学院，110，16301-16308，（2013）·Zbl 1292.92012年 ·doi:10.1073/pnas.1315642110 [18] Fano RM（1961）《信息传输：通信统计理论》。麻省理工学院出版社，纽约·Zbl 1474.94054号 [19] Frank，SA，《生物系统中的输入-输出关系：测量、信息和希尔方程》，Biol Direct，8，13，（2013）·doi:10.1186/1745-6150-8-31 [20] Gallager RG（1968）《信息理论与可靠通信》。纽约威利·Zbl 0198.52201号 [21] 韩，YM；Chan，YS；Lo，KS；Wong，TM，主动脉减压神经切断诱导的高血压大鼠延髓头端腹外侧压敏神经元的自发活动和压敏性，Brain Res，813，262-7，（1998）·doi:10.1016/S0006-8993（98）00963-9 [22] JJ哈里斯；朱利维特，R；Attwell，D，Synaptic能源使用和供应，Neuron，75，762-777，（2012）·doi:10.1016/j.euron.2012.08.019 [23] JJ哈里斯；Jolivet，右；英语，E；Attwell，D，通过视觉通路突触进行节能信息传输，Curr Biol，25，3151-3160，（2015）·doi:10.1016/j.cub.2015.10.063 [24] 池田，S；Manton，JH，单脉冲神经元通道的容量，神经计算，211714-1748，（2009）·兹比尔1166.92013 ·doi:10.1162/neco.2009.05-08-792 [25] Johnson，DH，信息理论与神经信息处理，IEEE Trans-Inf theory，56，653-666，（2010）·Zbl 1366.94169号 ·doi:10.1109/TIT.2009.2037047 [26] 凯斯林，KE；Rospars，JP，《嗅觉通量检测器模型中的剂量-反应关系》，《化学感觉》，29，529-531，（2004）·doi:10.1093/chemse/bjh057 [27] 德意志银行卡斯特纳；Baccus，SA，使用相反形式的可塑性在视网膜中进行协调动态编码，《国家神经科学》，第14期，第1317-1322页，（2011年）·数字对象标识代码：10.1038/nn.2906 [28] 小林，R；Y·Tsubo；兰斯基，P；Shinomoto，S；Shawe-Taylor，J（编辑）；Zemel，RS（编辑）；Bartlett，P（编辑）；佩雷拉，FCN（编辑）；Weinberger，KQ（ed.），从神经元的单个电压轨迹估计时变输入信号和离子通道状态，第24期，217-225，（2011），剑桥 [29] Kostal，L，刺激参考框架和神经编码精度，《数学心理学杂志》，71，22-27，（2016）·Zbl 1354.92014年 ·doi:10.1016/j.jmp.2016.02.006 [30] 科斯塔尔，L；Kobayashi，R，代谢成本约束下Hodgkin-Huxley神经元的最佳解码和信息传输，生物系统，136，3-10，（2015）·doi:10.1016/j.biosystems.2015.06.008 [31] 科斯塔尔，L；Lansky，P，神经元模型不能完全确定编码精度，神经计算，271051-1057，（2015）·Zbl 1414.92100号 ·doi:10.1162/NECO_a_00724 [32] 科斯塔尔，L；Lansky，P，《心理物理量表上的编码准确性》，科学代表，6810，（2016） [33] Kostal，左；兰斯基，P；Rospars，JP，蛾信息素受体神经元的有效嗅觉编码，PLoS Comput Biol，4053，（2008） [34] 科斯塔尔，L；兰斯基，P；McDonnell，MD，经验刺激-反应模型中神经元信息的代谢成本，Biol Cybern，107，355-365，（2013）·Zbl 1267.92027号 ·doi:10.1007/s00422-013-0554-6 [35] 克拉斯科夫，A；施特鲍尔，H；Grassberger，P，《估算相互信息》，Phys Rev E，69，66138-16，（2004）·doi:10.103/物理版本E.69.066138 [36] Kullback S（1968）《信息理论与统计》。纽约州多佛市·Zbl 0149.37901号 [37] 兰斯基，P；罗德里格斯，R；Sacerdote，L，平均瞬时放电频率始终高于放电率，神经计算，16，477-489，（2004）·Zbl 1111.68617号 ·doi:10.1162/089976604772744875 [38] 兰斯基，P；波科拉，O；Rospars，JP，《基于刺激-反应曲线及其可变性的刺激分类》，《大脑研究》，1225，57-66，（2008）·doi:10.1016/j.braines.2008.04.058 [39] 兰斯基，P；Sacerdote，L；Zucca，C，作为扩散-泄漏积分-核神经元模型输出的γ更新过程，Biol Cybern，110，193-200，（2016）·Zbl 1344.92037号 ·doi:10.1007/s00422-016-0690-x [40] Laughlin，SB，《一个简单的编码程序增强了神经元的信息能力》，Z Naturforsch，36，910-912，（1981） [41] 列瓦科娃，M；坦博里诺，M；科斯塔尔，L；Lansky，P，突触前自发活动提高了潜伏期编码的准确性，神经计算，28，2162-2180，（2016）·Zbl 1414.92105号 ·doi:10.1162/NECO_a_00880 [42] 卢，T；王，X，时变声刺激下听觉皮层反应的信息含量，神经生理学杂志，91，301-313，（2004）·doi:10.1152/jn.00022.2003 [43] Luenberger DG（1969）向量空间法优化。纽约威利·兹标0176.12701 [44] Massey JL（1990）因果关系、反馈和定向信息。摘自：《1990年信息理论及其应用国际研讨会论文集》，夏威夷威基基，第27-30页 [45] 医学博士麦克唐纳；Stocks，NG，《乙状结肠率编码神经元和种群的最大信息刺激和调谐曲线》，Phys Rev Lett，101，058103，（2008）·doi:10.1103/PhysRevLett.101.058103 [46] 医学博士麦克唐纳；池田，S；Manton，JH，《计算神经科学背景下的信息理论导论》，Biol Cybern，105，55-70，（2011）·兹比尔1232.94010 ·doi:10.1007/s00422-011-0451-9 [47] Misner CW、Thorne KS、Wheeler JA（1973）《引力》。W.H.Freeman，旧金山 [48] 奥利弗，AV；兰斯基，P；RU穆勒；Fenton，AA，《量化大鼠海马位置细胞放电中的位置特异性信息》，《神经科学方法杂志》，127123-135，（2003）·doi:10.1016/S0165-0270（03）00123-7 [49] Papoulis A（1991）概率、随机变量和随机过程。McGraw-Hill，纽约·Zbl 0191.46704号 [50] 佩克尔，DH；Bullock，TH，神经编码，神经科学研究进展汇总，3405-527，（1968） [51] 波利安斯基，Y；差，VH；Verdu，S，有限块长度体制下的信道编码率，IEEE Trans-Inf理论，56，2307-2359，（2010）·Zbl 1366.94312号 ·doi:10.1109/TIT.2010.2043769 [52] Raichel DR（2006）声学科学与应用。纽约州施普林格 [53] 罗尔斯，ET；特列夫斯，A；托维，MJ；Panzeri，S，灵长类颞叶视皮层个体刺激的神经元表征信息，《计算神经科学杂志》，4309-333，（1997）·Zbl 0894.92012号 ·doi:10.1023/A:10088999916425 [54] 萨克斯，MB；Abbas，PJ，双音抑制的现象学模型，Acoust Soc Am，601157-1163，（1976）·数字对象标识代码：10.1121/1.381218 [55] Schreiber，T，测量信息传输，Phys Rev Lett，85461-464，（2000）·doi:10.1103/PhysRevLett.85.461 [56] 明尼苏达州沙德伦；WT Newsome，《皮层神经元的可变放电：连接性、计算和信息编码的意义》，《神经科学杂志》，18，3870-3896，（1998）·doi:10.1523/JNEUROSCI.18-10-03870.1998 [57] Smith，JG，振幅和方差约束标量高斯信道的信息容量，信息控制，18203-219，（1971）·Zbl 0219.94013号 ·doi:10.1016/S0019-9958（71）90346-9 [58] Stein，RB，《使用频率码的神经细胞的信息容量》，Biophys J，7797-826，（1967）·doi:10.1016/S0006-3495（67）86623-2 [59] 斯泰因，RB；戈森，ER；Jones，KE，《神经可变性：噪声还是信号的一部分？》？，Nat Rev Neurosci，6389-397，（2005）·doi:10.1038/nrn1668 [60] Suksompong，P；Berger，T，《具有下降动作电位阈值的完整和完整神经元的容量分析》，IEEE Trans-Inf理论，56838-851，（2010）·Zbl 1366.92016号 ·doi:10.1109/TIT.2009.2037042 [61] 孙，JZ；王，GI；戈亚尔，VK；Varshney，LR，《心理物理定律的贝叶斯优化框架》，《数学心理学杂志》，56，495-501，（2012）·doi:10.1016/j.jmp.2012.08.002 [62] Teich MC，Khanna SM（1985）猫听觉神经中神经尖峰序列的脉冲数分布。声学学会杂志Am 77:1110-1128 [63] 休尼森，F；Miller，JP，《神经系统中的时间编码：严格定义》，《计算神经科学杂志》，第2149-162页，（1995）·doi:10.1007/BF00961885 [64] 汤姆森，EE；Kristan，WB，《量化刺激可辨别性：信息理论与理想观测者分析的比较》，神经计算，17741-778，（2005）·Zbl 1173.94302号 ·doi:10.1162/0899766053429435 [65] 塔克韦尔HC（1988）理论神经生物学导论，第2卷。剑桥大学出版社，纽约·Zbl 0647.92009号 ·doi:10.1017/CBO9780511623202 [66] Wehr，M；Jaeger，Dieter（编辑）；Jung，Ranu（编辑），刺激特定信息，1-4，（2013），纽约 [67] 文，B；王，GI；院长，我；Delgutte，B，《听觉神经中声级统计的动态范围适应》，《神经科学杂志》，29，13797-13808，（2009）·doi:10.1523/JNEUROSCI.5610-08.2009 [68] 维布拉尔，M；Lizier，JT；Priesemann，V，《来自大脑的比特用于生物启发计算》，Front Robot AI，2，5，（2015）·doi:10.3389/frobt.2015.00005 [69] 温斯洛，RL；Sachs，MB，在安静、噪音和交叉橄榄耳蜗束刺激的背景下，基于听觉神经频率反应的单声道强度辨别，《听觉研究》，35，165-190，（1988）·doi:10.1016/0378-5955（88）90116-5 [70] Wyner，AD，任意群的条件互信息定义，Inf Control，38，51-59，（1978）·Zbl 0384.94007号 ·doi:10.1016/S0019-9958（78）90026-8 [71] 雅罗，S；Challis，E；Seriès，P，Fisher和Shannon有限神经种群信息，神经计算，241740-1780，（2012）·Zbl 1247.92006号 ·doi:10.1162/NECO_a_00292 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。