Training neural networks from scratch in a videogame leads to brittle brain encoding
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Recent brain-encoding studies using videogame tasks suggest that the training objective of an artificial neural network plays a central role in how well the network’s representations align with brain activity. This study investigates the alignment of artificial neural network activations with brain activity elicited by a video game task using models trained from scratch in controlled settings. We specifically compared three model training objectives: reinforcement learning, imitation learning, and a vision task, while accounting for other potential factors which may impact performance such as training data and model architecture. We tested models on brain encoding, i.e. their ability to predict functional magnetic resonance imaging (fMRI) signals acquired while human subjects played different levels of the video game Super Mario Bros. When tested on new playthroughs from the game levels seen at training, the reinforcement learning objective had a small but significant advantage in brain encoding, followed by the imitation learning and vision models. We hypothesized that brain-aligned representations would emerge only in task-competent models, and that the specific brain regions well encoded by a model would depend on the nature of the task it was trained on. While brain encoding did improve during model training, even an untrained model with matching architecture approached the performance of the best models. Contrary to our hypotheses, no model layers or specific training objectives aligned preferentially with specific brain areas. Large performance gaps also persisted in fully trained models across game levels, both those seen during training and entirely novel ones. Overall, even though reinforcement learning presented a small advantage to train brain encoding models for videogame data, all tested brain encoding models exhibited brittle performance with limited generalization both within- and out-of-distribution. Overall, our results suggest that training small artificial models from scratch is not sufficiently reliable, and that incorporating pretrained models such as foundation vision–action models may ultimately be necessary to support robust inferences about brain representations.
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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 | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| 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 ».