一鼻但两孔：稀疏连接实现两侧嗅皮层的对齐
神经元与认知
2024-12-17 v1 生物物理
摘要
神经表征在两个半球之间的整合是神经科学中的重要问题。最近的实验发现，分别刺激两个鼻孔时，皮层神经元的 odor 响应高度相关。这一双侧对齐指向结构化的半球间连接，但详细机制尚不清楚。本文我们假设，持续暴露于环境气味可塑这些投射，建模为在线学习中采用局部赫布式规则。我们发现，稀疏连接的赫布式学习可实现双侧对齐，呈线性权衡速度与精度。我们识别出，实现所需对齐精度所需的皮层神经元数量与半球间投射密度之间存在反比例关系，即，更多的皮层神经元允许更稀疏的半球间投射。我们随后比较了局部赫布式规则和全局随机梯度下降 (SGD) 学习在人工神经网络中的对齐性能。我们发现，尽管 SGD 在稍稀疏的连接下可实现相同精度，但相同的反比例关系仍然成立。我们表明，两者相似性能源于两学习规则的更新向量在学习过程中显著对齐。这一洞察可能激发更高效的稀疏局部学习算法，用于解决更复杂的问题。
引用
@article{arxiv.2405.03602,
title = {One nose but two nostrils: Learn to align with sparse connections between two olfactory cortices},
author = {Bo Liu and Shanshan Qin and Venkatesh Murthy and Yuhai Tu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.03602},
year = {2024}
}