Functional diversity of visual cortex improves constraint-free natural image reconstruction from human brain activity
Notice bibliographique
Résumé
Previous brain decoding studies using functional magnetic resonance imaging (fMRI) have greatly advanced our understanding of human visual coding and non-invasive brain-machine interfaces. However, most of these studies focus on classifying a limited number of image categories or reconstructing visual images with additional information, e.g., semantic categories and textual cues. Constraint-free visual reconstruction remains scarce. Here, we propose a generative network based on the functional diversity of the human visual cortex (FDGen) that takes multivariate brain activity as input and directly reconstructs natural images perceived by observers without any additional cues (semantic categories or textual description). Our FDGen is augmented by two bio-inspired computational modules. Based on the functional specializations of the human visual cortex, we propose a new function-based input module (FIM) that projects responses from different brain regions into separate feature spaces. Second, inspired by human attention, we construct a computational module to derive attentive feature weights at the function level to refine the feature map. These function-selection modules (FSMs) allow the network to dynamically select multiscale visual information during the generation process. We test FDGen on the popular fMRI datasets of natural images and achieve highly robust performance. Our work represents an important step forward in the development of fMRI-based brain decoding algorithms and highlights the utility of neuroscience theories in the design of deep learning models.
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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) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 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 ».