Various brain functions that are necessary to maintain life activities materialize through the interaction of countless neurons. Therefore, it is important to analyze the structure of functional neuronal network. To elucidate the mechanism of brain function, many studies are being actively conducted on the structure of functional neuronal ensemble and hub, including all areas of neuroscience. In addition, recent study suggests that the existence of functional neuronal ensembles and hubs contributes to the efficiency of information processing. For these reasons, there is a demand for methods to infer functional neuronal ensembles from neuronal activity data, and methods based on Bayesian inference have been proposed. However, there is a problem in modeling the activity in Bayesian inference. The features of each neuron's activity have non-stationarity depending on physiological experimental conditions. As a result, the assumption of stationarity in Bayesian inference model impedes inference, which leads to destabilization of inference results and degradation of inference accuracy. In this study, we extend the range of the variable for expressing the neuronal state, and generalize the likelihood of the model for extended variables. By comparing with the previous study, our model can express the neuronal state in larger space. This generalization without restriction of the binary input enables us to perform soft clustering and apply the method to non-stationary neuroactivity data. In addition, for the effectiveness of the method, we apply the developed method to multiple synthetic fluorescence data generated from the electrical potential data in leaky integrated-and-fire model.


翻译:维持生命活动所需的各种脑功能是通过无数神经元的相互作用实现的。因此,分析功能性神经网络的结构具有重要意义。为阐明脑功能机制,涉及神经科学各领域的大量研究正积极探讨功能性神经集群和中枢的结构。此外,近期研究表明,功能性神经集群和中枢的存在有助于信息处理效率的提升。基于这些原因,从神经元活动数据中推断功能性神经集群的方法需求日益增长,其中基于贝叶斯推断的方法已被提出。然而,贝叶斯推断在建模活动时存在问题。每个神经元活动的特征会根据生理实验条件产生非平稳性。这导致贝叶斯推断模型中的平稳性假设阻碍推断,使推断结果不稳定且精度下降。本研究扩展了表达神经元状态的变量范围,并泛化了扩展变量对应的模型似然函数。与先前研究相比,本模型可在更大空间中表达神经元状态。这种不受二值输入限制的泛化使我们能够实现软聚类,并将该方法应用于非平稳神经活动数据。此外,为验证方法的有效性,我们将所开发的方法应用于从泄漏积分点火模型电位数据生成的多个合成荧光数据。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!700+ppt《因果推理》课程!杜克大学Fan Li教程
专知会员服务
73+阅读 · 2022年7月11日
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28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
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16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
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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
45+阅读 · 2022年9月19日
Arxiv
66+阅读 · 2021年6月18日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月25日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
8+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
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
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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员