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Enregistrement W4220678824 · doi:10.1162/neco_a_01491

Direct Discriminative Decoder Models for Analysis of High-Dimensional Dynamical Neural Data

2022· article· en· W4220678824 sur OpenAlexaff
Mohammad R. Rezaei, Alex E. Hadjinicolaou, Sydney S. Cash, Uri T. Eden, Ali Yousefi

Notice bibliographique

RevueNeural Computation · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueNeural dynamics and brain function
Établissements canadiensToronto Rehabilitation InstituteUniversity of TorontoUniversity Health Network
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésComputer scienceInferenceDiscriminative modelArtificial intelligenceMachine learningScalabilityPopulation

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

With the accelerated development of neural recording technology over the past few decades, research in integrative neuroscience has become increasingly reliant on data analysis methods that are scalable to high-dimensional recordings and computationally tractable. Latent process models have shown promising results in estimating the dynamics of cognitive processes using individual models for each neuron's receptive field. However, scaling these models to work on high-dimensional neural recordings remains challenging. Not only is it impractical to build receptive field models for individual neurons of a large neural population, but most neural data analyses based on individual receptive field models discard the local history of neural activity, which has been shown to be critical in the accurate inference of the underlying cognitive processes. Here, we propose a novel, scalable latent process model that can directly estimate cognitive process dynamics without requiring precise receptive field models of individual neurons or brain nodes. We call this the direct discriminative decoder (DDD) model. The DDD model consists of (1) a discriminative process that characterizes the conditional distribution of the signal to be estimated, or state, as a function of both the current neural activity and its local history, and (2) a state transition model that characterizes the evolution of the state over a longer time period. While this modeling framework inherits advantages of existing latent process modeling methods, its computational cost is tractable. More important, the solution can incorporate any information from the history of neural activity at any timescale in computing the estimate of the state process. There are many choices in building the discriminative process, including deep neural networks or gaussian processes, which adds to the flexibility of the framework. We argue that these attributes of the proposed methodology, along with its applicability to different modalities of neural data, make it a powerful tool for high-dimensional neural data analysis. We also introduce an extension of these methods, called the discriminative-generative decoder (DGD). The DGD includes both discriminative and generative processes in characterizing observed data. As a result, we can combine physiological correlates like behavior with neural data to better estimate underlying cognitive processes. We illustrate the methods, including steps for inference and model identification, and demonstrate applications to multiple data analysis problems with high-dimensional neural recordings. The modeling results demonstrate the computational and modeling advantages of the DDD and DGD methods.

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)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,009
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,008
Score d'incertitude au seuil0,016

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,009
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0020,002
Intégrité de la recherche0,0020,003
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0040,001

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 Opus0,096
Tête enseignante GPT0,327
Écart entre enseignants0,231 · 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'étudeSimulation ou modélisation
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

Citations4
Publié2022
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Résumé présentoui

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