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Enregistrement W2516771455 · doi:10.1101/071472

Representational models: A common framework for understanding encoding, pattern-component, and representational-similarity analysis

2016· preprint· en· W2516771455 sur OpenAlexaff
Jörn Diedrichsen, Nikolaus Kriegeskorte

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2016
Typepreprint
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueNeural dynamics and brain function
Établissements canadiensWestern University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésInferenceEncoding (memory)Similarity (geometry)Computer scienceContext (archaeology)Artificial intelligenceLinear modelPopulationPattern recognition (psychology)Machine learning

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Representational models specify how activity patterns in populations of neurons (or, more generally, in multivariate brain-activity measurements) relate to sensory stimuli, motor responses, or cognitive processes. In an experimental context, representational models can be defined as hypotheses about the distribution of activity profiles across experimental conditions. Currently, three different methods are being used to test such hypotheses: encoding analysis, pattern component modeling (PCM), and representational similarity analysis (RSA). Here we develop a common mathematical framework for understanding the relationship of these three methods, which share one core commonality: all three evaluate the second moment of the distribution of activity profiles, which determines the representational geometry, and thus how well any feature can be decoded from population activity with any readout mechanism capable of a linear transform. Using simulated data for three different experimental designs, we compare the power of the methods to adjudicate between competing representational models. PCM implements a likelihood-ratio test and therefore provides the most powerful test if its assumptions hold. However, the other two approaches – when conducted appropriately – can perform similarly. In encoding analysis, the linear model needs to be appropriately regularized, which effectively imposes a prior on the activity profiles. With such a prior, an encoding model specifies a well-defined distribution of activity profiles. In RSA, the unequal variances and statistical dependencies of the dissimilarity estimates need to be taken into account to reach near-optimal power in inference. The three methods render different aspects of the information explicit (e.g. single-response tuning in encoding analysis and population-response representational dissimilarity in RSA) and have specific advantages in terms of computational demands, ease of use, and extensibility. The three methods are properly construed as complementary components of a single data-analytical toolkit for understanding neural representations on the basis of multivariate brain-activity data. Author Summary Modern neuroscience can measure activity of many neurons or the local blood oxygenation of many brain locations simultaneously. As the number of simultaneous measurements grows, we can better investigate how the brain represents and transforms information, to enable perception, cognition, and behavior. Recent studies go beyond showing that a brain region is involved in some function. They use representational models that specify how different perceptions, cognitions, and actions are encoded in brain-activity patterns. In this paper, we provide a general mathematical framework for such representational models, which clarifies the relationships between three different methods that are currently used in the neuroscience community. All three methods evaluate the same core feature of the data, but each has distinct advantages and disadvantages. Pattern component modelling (PCM) implements the most powerful test between models, and is analytically tractable and expandable. Representational similarity analysis (RSA) provides a highly useful summary statistic (the dissimilarity) and enables model comparison with weaker distributional assumptions. Finally, encoding models characterize individual responses and enable the study of their layout across cortex. We argue that these methods should be considered components of a larger toolkit for testing hypotheses about the way the brain represents information.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,016
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,035
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Théorique ou conceptuel · Signal consensuel: Théorique ou conceptuel
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,016
Score d'incertitude au seuil0,084

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0160,035
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0020,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0020,004
Bibliométrie0,0050,003
Études des sciences et des technologies0,0010,008
Communication savante0,0080,012
Science ouverte0,0060,005
Intégrité de la recherche0,0030,005
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0050,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,086
Tête enseignante GPT0,294
Écart entre enseignants0,208 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeThéorique ou conceptuel
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations26
Publié2016
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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