Developing algorithms for accurate and comprehensive neural decoding of mental contents is one of the long-cherished goals in the field of neuroscience and brain-machine interfaces. Previous studies have demonstrated the feasibility of neural decoding by training machine learning models to map brain activity patterns into a semantic vector representation of stimuli. These vectors, hereafter referred as pretrained feature vectors, are usually derived from semantic spaces based solely on image and/or text features and therefore they might have a totally different characteristics than how visual stimuli is represented in the human brain, resulting in limiting the capability of brain decoders to learn this mapping. To address this issue, we propose a representation learning framework, termed brain-grounding of semantic vectors, which fine-tunes pretrained feature vectors to better align with the neural representation of visual stimuli in the human brain. We trained this model this model with functional magnetic resonance imaging (fMRI) of 150 different visual stimuli categories, and then performed zero-shot brain decoding and identification analyses on 1) fMRI and 2) magnetoencephalography (MEG). Interestingly, we observed that by using the brain-grounded vectors, the brain decoding and identification accuracy on brain data from different neuroimaging modalities increases. These findings underscore the potential of incorporating a richer array of brain-derived features to enhance performance of brain decoding algorithms.


翻译:开发用于准确且全面地神经解码心理内容的算法是神经科学与脑机接口领域长期追求的目标之一。先前研究已证明,通过训练机器学习模型将脑活动模式映射为刺激的语义向量表示,可实现神经解码的可行性。此类向量(以下称为预训练特征向量)通常基于仅依赖图像和/或文本特征的语义空间构建,因此可能与人类大脑对视觉刺激的表征特征存在根本差异,从而限制脑解码器学习这种映射的能力。为解决这一问题,我们提出了一种名为"语义向量的脑接地"的表征学习框架,该框架通过微调预训练特征向量,使其更紧密地对齐人类大脑中视觉刺激的神经表征。我们利用150种不同视觉刺激类别功能性磁共振成像(fMRI)数据训练该模型,并在1)fMRI和2)脑磁图(MEG)上执行零样本脑解码与脑识别分析。值得注意的是,我们发现使用脑接地向量后,对不同神经影像模态脑数据的解码与识别准确率均有提升。这些发现表明,整合更丰富的脑源性特征可增强脑解码算法的性能,具有重要潜力。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18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
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6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
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017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
1+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
0+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
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年5月5日
Arxiv
0+阅读 · 2024年5月4日
Arxiv
0+阅读 · 2024年5月3日
Arxiv
16+阅读 · 2022年5月17日
VIP会员
最新内容
非对称优势:美海军开发低成本反无人机技术
专知会员服务
4+阅读 · 今天4:39
《美战争部小企业创新研究(SBIR)计划》
专知会员服务
5+阅读 · 今天2:48
《军事模拟:将军事条令与目标融入AI智能体》
专知会员服务
8+阅读 · 今天2:43
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
6+阅读 · 4月24日
以色列军事技术对美国军力发展的持续性赋能
专知会员服务
8+阅读 · 4月24日
《深度强化学习在兵棋推演中的应用》40页报告
专知会员服务
13+阅读 · 4月24日
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
9+阅读 · 4月24日
《印度的多域作战:条令与能力发展》报告
专知会员服务
4+阅读 · 4月24日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6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
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017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
1+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
0+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
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员