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将度量翻译为机制:更高阶信息的认知相关性

神经元与认知 2025-12-03 v1

摘要

更高阶信息论正在计算神经科学中迅速发展,这是受动 multivariate dependencies 能揭示神经计算和通信方面,以及两两分析中看不见的方面之动机。然而,synergy 和 redundancy 的功能解释往往超过了原则性论点,论证统计量如何映射到机制性认知过程。本文综述了主要的更高阶措施家族,明确目标是将数学性质翻译为可为机制推断。首先,我们系统化了基于香农的多变量指标,表明更高阶依赖可以简洁地由两个 largely independent 的轴来特征化:interaction strength 和 redundancy-synergy balance。我们认为,balanced layering 的 synergistic integration 和 redundant broadcasting 可优化 multiscale complexity,形式化一种 computation-communication tradeoff。随后我们检查 partial information decomposition,概述其在神经数据中部署的实用考虑。通过相关数学必需品,我们将 redundancy-synergy balance 联系到认知功能,通过逐步将其数学属性嵌入现实约束来实现,从小合成系统开始,逐步构建到神经成像。我们以识别关键未来方向作为结束:cross-scale bridging、intervention-based validation 以及 thermodynamically grounded unification of information dynamics。

关键词

引用

@article{arxiv.2512.02671,
  title  = {Translating Measures onto Mechanisms: The Cognitive Relevance of Higher-Order Information},
  author = {D. Rebbin and K. J. A. Down and T. F. Varley and R. Ince and A. Canales-Johnson},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2512.02671},
  year   = {2025}
}