کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
6952860 1451798 2018 44 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Stimulus space complexity determines the ratio of specialist and generalist neurons during pattern recognition
ترجمه فارسی عنوان
پیچیدگی فضای محرک، نسبت نورونهای متخصص و عمومی را در هنگام تشخیص الگو تعیین می کند
ترجمه چکیده
لایه پردازش عصبی ساخته شده بر روی الگوهای ارتباط متقابل، دو نوع واکنش وابسته به محرک را نشان می دهد: نورون هایی که به چند انگیزه، متخصصین و دیگران واکنش نشان می دهند که به طیف وسیعی از ورودی ها، متخصصان پاسخ می دهند. متخصصان برای تبعیض محرک ها ضروری هستند و متخصصان عمومی از خصوصیات عمومی و عمومی آنها را استخراج می کنند. این ناهمگونی عصبی می تواند به دلیل سازگاری حیوانات با محیط زیست ظاهر شود. بنابراین، ما پیشنهاد می کنیم که بین درصد متخصصان و عمومی و پیچیدگی محرک رابطه وجود دارد. به منظور مطالعه این رابطه احتمالی، از الگوهایی با پیچیدگی های مختلف در شبکه عصبی زیستی استفاده شده و از اشتباهات طبقه بندی آنها برای نسبت های مختلف این نوع نورون ها استفاده می کنیم. این مطالعه نشان می دهد که وقتی پیچیدگی محرک ها کم باشد، حداقل خطای طبقه بندی با تقریبا هر نسبت متخصص-عمومی به دست می آید. بنابراین، در این مورد، نقش این نورونها در هنگام تشخیص الگو نامشخص است. هنگامی که این پیچیدگی متوسط ​​است، هر دو مورد نیاز به حداقل رساندن خطای طبقه بندی، معمولا در یک نسبت مشابه است. برای افزایش پیچیدگی محرک، اهمیت محرکهای عمومی کاهش می یابد، تا زمانی که پیچیدگی بالا باشد، ارتباط آنها به طور کامل خنثی می شود. بنابراین، اگر نسبت متخصص-عمومی به پیچیدگی الگوهای را تعدیل کنیم، می توانیم شبکه های عصبی موثرتری را برای تشخیص الگو ایجاد کنیم. سرانجام پیشنهاد تخمین پیچیدگی محرک را با توجه به نسبت این نوع نورون های مشاهده شده توسط ضبط های عصبی پیشنهاد می کنیم. این امکان ارزیابی پیچیدگی محرکی که حیوانات با آن سازگار هستند ارزیابی می شود.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه مهندسی کامپیوتر پردازش سیگنال
چکیده انگلیسی
Neural processing layers built on divergent connectivity patterns display two types of stimulus-dependent responses: neurons that react to a few stimuli, specialists, and other ones that respond to a wide range of inputs, generalists. Specialists are essential for the discrimination of stimuli and generalists extract common and generic properties from them. This neural heterogeneity could have emerged because of animal adaptation to the environment. Thus, we suggest that there is a relationship between the percentage of specialists and generalists and the stimulus complexity. In order to study this possible relationship, we use patterns with different complexities in a bio-inspired neural network and calculate their classification errors for different ratios of these types of neurons. This study shows that, when the complexity of the stimuli is low, the minimum classification error is achieved with almost any specialist-generalist ratio. Thus, in this case, the role of these neurons during pattern recognition is unspecific. When this complexity is intermediate, both are needed to minimize the classification error, usually in a similar proportion. For increasing stimulus complexity, the importance of generalists decreases, until their relevance is fully nullified when the complexity is high. Therefore, if we adjust the specialist-generalist ratio to the complexity of patterns, we can build more effective neural networks for pattern recognition. Finally, we propose an estimation of stimulus complexity based on the proportion of these types of neurons observed by neural recordings. This offers the possibility to evaluate the stimulus complexity to which animals are adapted.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of the Franklin Institute - Volume 355, Issue 5, March 2018, Pages 2951-2977
نویسندگان
, , ,