Alignment of auditory artificial networks with massive individual fMRI brain data leads to generalisable improvements in brain encoding and downstream tasks
Notice bibliographique
Résumé
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 h) 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 ~2.5 M 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 with 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 enseignantsNi 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.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,002 |
| 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 | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».