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Enregistrement W4386471771 · doi:10.1101/2023.09.06.556533

Alignment of auditory artificial networks with massive individual fMRI brain data leads to generalizable improvements in brain encoding and downstream tasks

2023· preprint· en· W4386471771 sur OpenAlexafffund
Maëlle Freteault, Maximilien Le Clei, Loïc Tetrel, Pierre Bellec, Nicolas Farrugia

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2023
Typepreprint
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueMusic and Audio Processing
Établissements canadiensUniversité de MontréalInstitut Universitaire de Gériatrie de Montréal
Organismes subventionnairesCourtois FoundationRégion Bretagne
Mots-clésDownstream (manufacturing)Encoding (memory)Computer scienceBrain activity and meditationPsychologySpeech recognitionNeuroscienceCognitive psychologyArtificial intelligenceElectroencephalographyEngineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Artificial neural networks trained in the field of artificial intelligence (AI) have emerged as key tools to model brain processes, sparking the idea of aligning network representations with brain dynamics to enhance performance on AI tasks. While this concept has gained support in the visual domain, we investigate here the feasibility of creating auditory artificial neural models directly aligned with individual brain activity. This objective raises major computational challenges, as models have to be trained directly with brain data, which is typically collected at a much smaller scale than data used to train AI models. We aimed to answer two key questions: (1) Can brain alignment of auditory models lead to improved brain encoding for novel, previously unseen stimuli? (2) Can brain alignment lead to generalisable representations of auditory signals that are useful for solving a variety of complex auditory tasks? To answer these questions, we relied on two massive datasets: a deep phenotyping dataset from the Courtois neuronal modelling project, where six subjects watched four seasons (36 hours) of the Friends TV series in functional magnetic resonance imaging and the HEAR benchmark, a large battery of downstream auditory tasks. We fine-tuned SoundNet, a small pretrained convolutional neural network with ∼2.5M parameters. Aligning SoundNet with brain data from three seasons of Friends led to substantial improvement in brain encoding in the fourth season, extending beyond auditory and visual cortices. We also observed consistent performance gains on the HEAR benchmark, particularly for tasks with limited training data, where brain-aligned models performed comparably to the best-performing models regardless of size. We finally compared individual and group models, finding that individual models often matched or outperformed group models in both brain encoding and downstream task performance, highlighting the data efficiency of fine-tuning with individual brain data. Our results demonstrate the feasibility of aligning artificial neural network representations with individual brain activity during auditory processing, and suggest that this alignment is particularly beneficial for tasks with limited training data. Future research is needed to establish whether larger models can achieve even better performance and whether the observed gains extend to other tasks, particularly in the context of few shot learning.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,363
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,004
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,035
Tête enseignante GPT0,250
Écart entre enseignants0,215 · 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 tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

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

En bref

Citations2
Publié2023
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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