We address the problem of identifying functional interactions among stochastic neurons with variable-length memory from their spiking activity. The neuronal network is modeled by a stochastic system of interacting point processes with variable-length memory. Each chain describes the activity of a single neuron, indicating whether it spikes at a given time. One neuron's influence on another can be either excitatory or inhibitory. To identify the existence and nature of an interaction between a neuron and its postsynaptic counterpart, we propose a model selection procedure based on the observation of the spike activity of a finite set of neurons over a finite time. The proposed procedure is also based on the maximum likelihood estimator for the synaptic weight matrix of the network neuronal model. In this sense, we prove the consistency of the maximum likelihood estimator {followed} by a proof of the consistency of the neighborhood interaction estimation procedure. The effectiveness of the proposed model selection procedure is demonstrated using simulated data, which validates the underlying theory. The method is also applied to analyze spike train data recorded from hippocampal neurons in rats during a visual attention task, where a computational model reconstructs the spiking activity and the results reveal interesting and biologically relevant information.


翻译:本文研究了从具有可变长度记忆的随机神经元的发放活动中识别其功能交互作用的问题。该神经元网络被建模为一个具有可变长度记忆的交互点过程随机系统。每条链描述单个神经元的活动,指示其在给定时刻是否发放脉冲。一个神经元对另一个神经元的影响可以是兴奋性的或抑制性的。为了识别一个神经元与其突触后对应神经元之间是否存在交互作用及其性质,我们提出了一种基于在有限时间内观察有限神经元集合的脉冲活动的模型选择方法。所提出的方法也基于对网络神经元模型的突触权重矩阵的最大似然估计。在此意义上,我们证明了最大似然估计的一致性,并随后证明了邻域交互作用估计过程的一致性。通过模拟数据验证了所提模型选择方法的有效性,从而验证了其理论基础。该方法还被应用于分析在大鼠执行视觉注意任务期间从海马神经元记录的脉冲序列数据,其中计算模型重建了发放活动,结果揭示了有趣且具有生物学意义的信息。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
学习自然语言处理路线图
专知会员服务
140+阅读 · 2019年9月24日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
69+阅读 · 2022年9月7日
Arxiv
16+阅读 · 2022年5月17日
Arxiv
18+阅读 · 2021年3月16日
Recent advances in deep learning theory
Arxiv
50+阅读 · 2020年12月20日
A survey on deep hashing for image retrieval
Arxiv
15+阅读 · 2020年6月10日
Augmentation for small object detection
Arxiv
13+阅读 · 2019年2月19日
VIP会员
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
相关论文
Arxiv
69+阅读 · 2022年9月7日
Arxiv
16+阅读 · 2022年5月17日
Arxiv
18+阅读 · 2021年3月16日
Recent advances in deep learning theory
Arxiv
50+阅读 · 2020年12月20日
A survey on deep hashing for image retrieval
Arxiv
15+阅读 · 2020年6月10日
Augmentation for small object detection
Arxiv
13+阅读 · 2019年2月19日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员