Transformations of sensory information in the brain reflect a changing definition of optimality
Notice bibliographique
Résumé
Neurons throughout the brain modulate their firing rate lawfully in response to changes in sensory input. Theories of neural computation posit that these modulations reflect the outcome of a constrained optimization: neurons aim to efficiently and robustly represent sensory information under resource limitations. Our understanding of how this optimization varies across the brain, however, is still in its infancy. Here, we show that neural responses transform along the dorsal stream of the visual system in a manner consistent with a transition from optimizing for information preservation to optimizing for perceptual discrimination. Focusing on binocular disparity – the slight differences in how objects project to the two eyes – we re-analyze measurements from neurons characterizing tuning curves in macaque monkey brain regions V1, V2, and MT, and compare these to measurements of the natural visual statistics of binocular disparity. The changes in tuning curve characteristics are computationally consistent with a shift in optimization goals from maximizing the information encoded about naturally occurring binocular disparities to maximizing the ability to support fine disparity discrimination. We find that a change towards tuning curves preferring larger disparities is a key driver of this shift. These results provide new insight into previously-identified differences between disparity-selective regions of cortex and suggest these differences play an important role in supporting visually-guided behavior. Our findings support a key re-framing of optimal coding in regions of the brain that contain sensory information, emphasizing the need to consider not just information preservation and neural resources, but also relevance to behavior. Significance A major role of the brain is to transform information from the sensory organs into signals that can be used to guide behavior. Neural activity is noisy and can consume large amount of energy, so sensory neurons must optimize their information processing so as to limit energy consumption while maintaining key behaviorally-relevant information. In this report, we re-examine classically-defined brain areas in the visual processing hierarchy, and ask whether neurons in these areas vary lawfully in how they represent sensory information. Our results suggest that neurons in these brain areas shift from being an optimal conduit of sensory information to optimally supporting perceptual discrimination during natural tasks.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,002 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».