Optimizing Biophysical Large-Scale Brain Circuit Models With Deep Neural Networks
Notice bibliographique
Résumé
Biophysical modeling provides mechanistic insights into brain function, from single-neuron dynamics to large-scale circuit models bridging macro-scale brain activity with microscale measurements. Biophysical models are governed by biologically meaningful parameters, many of which can be experimentally measured. Some parameters are unknown, and optimizing their values can dramatically improve adherence to experimental data, significantly enhancing biological plausibility. Previous optimization methods - such as exhaustive search, gradient descent, evolutionary strategies and Bayesian optimization - require repeated, computationally expensive numerical integration of biophysical differential equations, limiting scalability to population-level datasets. Here, we introduce DELSSOME (DEep Learning for Surrogate Statistics Optimization in MEan field modeling), a framework that bypasses numerical integration by directly predicting whether model parameters produce realistic brain dynamics. When applied to the widely used feedback inhibition control (FIC) mean field model, DELSSOME achieves a 2000× speedup over Euler integration. By embedding DELSSOME within an evolutionary optimization strategy, trained models generalize to new datasets without additional tuning, enabling a 50× speedup in FIC model estimation while preserving neurobiological insights. The massive acceleration facilitates large-scale mechanistic modeling in population-level neuroscience, unlocking new opportunities for understanding brain function.
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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 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».