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Enregistrement W4393338828 · doi:10.1101/2024.03.27.583720

Identification of letters distorted by physiologically-inspired spatial scrambling

2024· preprint· en· W4393338828 sur OpenAlexaff
X. Zhu

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2024
Typepreprint
Langueen
DomaineMaterials Science
ThématiqueTextile materials and evaluations
Établissements canadiensMcGill University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésScramblingComputer scienceArtificial intelligenceCommunicationPsychologyAlgorithm

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

A bstract In the geniculostriate pathway of the human visual system, neuronal projections carry signals from a particular retinal locus in parallel from one anatomical area to the next. Imprecision in the fidelity of these projections would place constraints on the ability of the system to perform tasks requiring positional information. We investigated the impact that “spatial scrambling” between stages would have on visual performance. We consider two stages in a simple canonical model of the early visual cortex where scrambling might occur: either the input to the first orientation-tuned mechanisms (analogous to V1 simple cells), or the output from those mechanisms. These are referred as “subcortical” (SCS) and “cortical scrambling” (CS). We developed a wavelet decomposition and resynthesis algorithm to mimic these effects, and measured human performance in letter identification affected by the two types of scrambling. Our results showed SCS and CS have distinguishable effects on both perceived noisiness of letters and letter identification threshold. Comparing human performance against a suite of pre-trained and custom convolutional neural networks (CNNs) that were trained on the scrambled stimuli, relative efficiency (calculated from the ratio of human:CNN thresholds) is higher for CS than SCS. However, in modelling human inefficiency by reducing the proportion of wavelets available to the CNNs, humans are less efficient in CS than SCS. These differences in efficiencies show humans are better at processing orientation redundant stimuli (CS) than orientation noisy stimuli (SCS). We hypothesize this reflects differences in integration properties at the input and output stages of simple cells in the cortex. Author Summary The brain makes sense of the input from our eyes through a system where features are extracted and combined in successive stages. Our study concerns the spatial fidelity of the connections between visual areas. Previous behavioural and physiological evidence has suggested a scrambling of neuronal projections is present in biological visual systems. In our study, we investigate the ability of the human visual system to perform letter identification with stimuli affected by different types of on-screen distortions. These distortions simulate internal scrambling occurring at two early stages in the visual hierarchy. We used convolutional neural network (CNN) models as a benchmark, against which we compared human performance to find human efficiency in handling the distortions. We found that the type of scrambling in which humans were determined to have greater “efficiency” (relative to the CNNs) depended on the analysis used. The threshold magnitude of scrambling at which the letters could no longer be identified was greater for letters scrambled after the oriented features were extracted. Conversely, when efficiency was calculated by starving the CNNs of samples until their performance declined to the human level we instead found that the effective “number of samples” used by our humans was much higher for stimuli simulating scrambling before the oriented feature stage. These differences reflect how information is pooled and combined for these two stages.

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)0,001
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 enseignants0,020
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0000,000
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 Opus0,018
Tête enseignante GPT0,242
Écart entre enseignants0,224 · 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
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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