Evidence from pupillometry, fMRI, and RNN modelling shows that gain neuromodulation mediates task-relevant perceptual switches
Notice bibliographique
Résumé
Perceptual updating has been hypothesised to rely on a network reset modulated by bursts of ascending neuromodulatory neurotransmitters, such as noradrenaline, abruptly altering the brain’s susceptibility to changing sensory activity. To test this hypothesis at a large-scale, we analysed an ambiguous figures task using pupillometry and functional magnetic resonance imaging (fMRI). Behaviourally, qualitative shifts in the perceptual interpretation of an ambiguous image were associated with peaks in pupil diameter, an indirect readout of phasic bursts in neuromodulatory tone. We further hypothesised that stimulus ambiguity drives neuromodulatory tone, leading to heightened neural gain, hastening perceptual switches. To explore this hypothesis computationally, we trained a recurrent neural network (RNN) on an analogous perceptual categorisation task, allowing gain to change dynamically with classification uncertainty. As predicted, higher gain accelerated perceptual switching by transiently destabilising the network’s dynamical regime in periods of maximal uncertainty. We leveraged a low-dimensional readout of the RNN dynamics to develop two novel macroscale predictions: perceptual switches should occur with peaks in low-dimensional brain state velocity and with a flattened egocentric energy landscape. Using fMRI, we confirmed these predictions, highlighting the role of the neuromodulatory system in the large-scale network reconfigurations mediating adaptive perceptual updates.
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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 | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 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 ».