能量-信息权衡使皮层临界幂律成为最优编码
神经元与认知
2024-07-24 v1
摘要
皮层神经元刺激响应表现为临界幂律，即协方差本谱遵循幂律，指数恰好位于神经流形不同性边缘。这种临界性被推测为平衡神经编码的可表达性和鲁棒性，因为非可微分的分形流形会破坏编码的可靠性。然而，与该假设相反，本文证明神经编码即使在非可微分的分形流形上也不会受到影响，而该编码对扰动极其敏感。我们进一步表明，能量成本与信息之间的权衡始终使该临界幂律响应成为最优神经编码。通过构建幂律编码的最大似然解码器，我们验证了该理论预测。通过揭示高维编码的非平凡性质，本文的理论有助于更深入地理解神经网络中的临界性和幂律现象。
引用
@article{arxiv.2407.16215,
title = {Energy-information trade-off makes the cortical critical power law the optimal coding},
author = {Tsuyoshi Tatsukawa and Jun-nosuke Teramae},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.16215},
year = {2024}
}