时间决定空间：编码 temporally 连续感官经验网络中的位置场涌现
神经元与认知
2025-07-11 v3 人工智能
机器学习
神经与进化计算
摘要
脊髓质的后旁区被认为使用后旁区 CA3 的回环连接来支持来自部分线索的情节记忆召回。该脑区还包含位置细胞，其位置选择性放电场实现支持空间记忆的地图。本文我们展示了在训练以记忆 temporally 连续感官情节的网络中，位置细胞会涌现。我们将 CA3 模型为一个回环自编码器，通过代理在模拟房间中以真实轨迹移动来从噪声和部分遮挡的观察中重构感官经验。通过对自编码器进行训练以进行模式完成和重构，并对总活动量施加约束，导致编码层中出现空间局部化放电场，即位置细胞。涌现的位置场再现了海马现象学的关键方面：a) 重映射（在不同环境中维持并回归到不同已学习地图），通过在网络隐藏层中重新定位经验流形实现；b) 不同 arena 中空间表征的正交性；c) 在不同形状的房间中稳健的位置场涌现，单个单位在大型或复杂空间中显示多个位置场；d) 位置场的慢速表征漂移。我们认为这些结果是由于空间的连续遍历使感官经验在时间上保持连续所致。我们提出可测试的预测：a) 快速变化的感官背景会破坏位置场；b) 位置场即使在回环连接被阻断的情况下也会形成，但在重映射后回归到之前已学习的表征将被消除；c) temporally 平滑经验的维数决定了位置场的维数，包括在虚拟导航抽象空间期间。
引用
@article{arxiv.2408.05798,
title = {Time Makes Space: Emergence of Place Fields in Networks Encoding Temporally Continuous Sensory Experiences},
author = {Zhaoze Wang and Ronald W. Di Tullio and Spencer Rooke and Vijay Balasubramanian},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.05798},
year = {2025}
}