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Enregistrement W4416914302 · doi:10.1101/2025.11.28.691119

Training neural networks from scratch in a videogame leads to brittle brain encoding

2025· preprint· W4416914302 sur OpenAlexafffund
François Paugam, Basile Pinsard, Marie St‐Laurent, Guillaume Lajoie, Pierre Bellec

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2025
Typepreprint
Langue
DomaineNeuroscience
ThématiqueEEG and Brain-Computer Interfaces
Établissements canadiensMila - Quebec Artificial Intelligence InstituteInstitut Universitaire de Gériatrie de MontréalUniversité de Montréal
Organismes subventionnairesCourtois Foundation
Mots-clésTask (project management)ScratchImitationArtificial neural networkReinforcement learningEncoding (memory)Functional magnetic resonance imagingVideo game

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

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.

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 machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,004

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,031
Tête enseignante GPT0,261
Écart entre enseignants0,230 · 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
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

Citations0
Publié2025
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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