There is mounting experimental evidence that brain-state specific neural mechanisms supported by connectomic architectures serve to combine past and contextual knowledge with current, incoming flow of evidence (e.g. from sensory systems). Such mechanisms are distributed across multiple spatial and temporal scales and require dedicated support at the levels of individual neurons and synapses. A prominent feature in the neocortex is the structure of large, deep pyramidal neurons which show a peculiar separation between an apical dendritic compartment and a basal dentritic/peri-somatic compartment, with distinctive patterns of incoming connections and brain-state specific activation mechanisms, namely apical-amplification, -isolation and -drive associated to the wakefulness, deeper NREM sleep stages and REM sleep. The cognitive roles of apical mechanisms have been demonstrated in behaving animals. In contrast, classical models of learning spiking networks are based on single compartment neurons that miss the description of mechanisms to combine apical and basal/somatic information. This work aims to provide the computational community with a two-compartment spiking neuron model which includes features that are essential for supporting brain-state specific learning and with a piece-wise linear transfer function (ThetaPlanes) at highest abstraction level to be used in large scale bio-inspired artificial intelligence systems. A machine learning algorithm, constrained by a set of fitness functions, selected the parameters defining neurons expressing the desired apical mechanisms.


翻译:越来越多的实验证据表明,由连接组架构支持的脑状态特异性神经机制,能够将过去和情境知识与当前传入的证据流(例如来自感觉系统)相结合。这些机制分布在多个空间和时间尺度上,并在单个神经元和突触层面需要专门的支持。新皮层的一个显著特征是大型深层锥体神经元的结构,这些神经元表现出顶端树突房室与基底树突/胞体周围房室之间的特殊分离,具有独特的传入连接模式和脑状态特异性激活机制,即与觉醒、深度非快速眼动睡眠阶段及快速眼动睡眠相关的顶端放大、隔离和驱动机制。顶端机制的认知作用已在行为动物实验中得以证实。相比之下,经典的学习型脉冲网络模型基于单房室神经元,缺乏结合顶端与基底/胞体信息的机制描述。本研究旨在为计算领域提供一个双房室脉冲神经元模型,该模型包含支持脑状态特异性学习的关键特征,并采用最高抽象层次的分段线性传递函数(ThetaPlanes),适用于大规模仿生人工智能系统。一种受一组适应度函数约束的机器学习算法,选择了定义表达所需顶端机制神经元的参数。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
【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
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
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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29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
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+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
3+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
2+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
6+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
VIP会员
最新内容
马赛克战:俄乌战场透析
专知会员服务
13+阅读 · 今天4:12
《利用人工智能增强军事决策》
专知会员服务
4+阅读 · 今天4:09
《自动机器学习在军事数据耕耘法中的应用》
专知会员服务
6+阅读 · 今天4:02
为何指挥所生存能力要求范式转变
专知会员服务
4+阅读 · 今天3:54
打造“新蛛网”模式与高科技动员
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:33
“蛛网”行动一周年:远程无人机战争
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:23
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
7+阅读 · 6月9日
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
9+阅读 · 6月9日
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
7+阅读 · 6月9日
相关资讯
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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29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
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+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
3+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
2+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
6+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员