Inferring plasticity rules from single-neuron spike trains using deep learning methods
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Synaptic plasticity is a core basis for learning and adaptation. Determining how synapses are altered by local signals – the learning rules – is the hinge about which brain activity pivots. A large number of in vitro characterizations have focused on restricted sets of core properties, but it remains to be established which if any of the known learning rules is most consistent with changes in activity patterns in behaving animals. To address this question, we hypothesize that the correlation between features of the activity of a single post-synaptic neuron and subsequent changes of the representations could be used to detect the underlying learning rule. Because this correlation is expected to be diluted in the notoriously large variability of brain activity, we test here learning rule inference based on passive observations of single neurons using deep artificial neural networks. Using simulated data, we found that both transformers, temporal convolutional networks, and SVM could classify learning rules far above the chance level, with transformers achieving the best overall accuracy. This performance can be achieved despite the presence of noise and representational drift. We further investigated the features used by the algorithms to perform the classification and found the deep net used inner temporal differences of distinct learning rules to separate learning trajectories. We also find, however, that the classification accuracy is sensitive to alterations in network properties. Our work illustrates that distinct learning rules’ generate distinguishable trajectories of responses, but warns against using simulation-trained classifiers to infer learning rules from real data.
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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 | 0,001 | 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 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| 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 ».