在大脑的感官知觉,使精度和速度之间权衡

当一个动物需要注意即将到来的图,它需要确定它是什么,很快。在自然界中,竞争和生存决定最好认为快,是大脑在精度优先考虑处理速度。一项新的研究表明,这个生存原则可能已经连接大脑处理感觉信息的方式。

神经学家Arvind Kumar k皇家理工学院的副教授说,这项研究提供了一个新的视图的神经编码在大脑中不同类型的输入。

Kumar和k神经学家Pawel赫尔曼与k信息理论家Movitz Lenninger和米凯尔Skoglund研究大脑中输入处理使用大脑的信息理论和计算机模型。

令人惊讶的新研究表明,最初的视觉处理是“快速但草率”相比,在大脑的其他部分信息处理庞大的神经网络,对速度精度优先。

通过研究模拟的输入处理在大脑中,研究人员发现,神经元似乎偏爱速度精度。Kumar警告说,这个研究并没有关注实际的动物或人类行为,但结果是基于数学模型的经典实验数据输入单个神经元如何反应。

他说,他们的发现是一个“有效编码假说”的直接矛盾霍勒斯巴洛在1961年提出的,认为大脑试图最大化感觉输入的信息。

然而,Kumar说:“我们可以肯定的是,我们的大脑速度和准确度之间的战斗。”

动物为了生存,必须推断出他们的感官输入很快。当一个动物看到线条的视觉输入的模式,它不仅必须提取线的方向也做得足够快,逃跑,以防它原来是一个捕食者。”也就是说,信息可以提取的速度有时会比提取信息的准确性更重要,”他说。

但是大脑的不同部分有自己的“编码策略,”Kumar说。与视觉相关的神经活动,神经元的大脑的一部分,形成一个表示空间或一个听起来忙的准确性,而不是速度。

结论是从分析“调谐曲线”模拟神经元网络。类似波的形式,这些曲线显示特定特性的神经元的放电频率的刺激,而在大脑的其他部分曲线匹配不同类型的输入。

这些形状很重要的原因是他们显示不同的活动。内嗅皮层,网络中心记忆,导航和时间的知觉,曲线有多个峰值,他们更多的周期。Lenninger说,这些类型的曲线,在解码输入显示精度高,尽管速度慢与单峰曲线在早期发现感官区域。

“到目前为止的研究只集中在最大化的信息,忽略这一事实动物有有限的时间响应输入,“Lenninger说。现在,考虑到时间因素,研究表明至关重要-准确率权衡法则已经出现在连接或调优的神经元。大脑不能编码所有类型的信息以同样的方式和相同的精度。

“看起来,我们可以快速处理感觉输入,而小错误,”Kumar说。“但是大错误更有可能如果我们试着快速确定复杂的认知信息与感官与输入相关的投入,如记忆。”

参考:Lenninger M, Skoglund M,赫尔曼PA, Kumar a单峰调谐曲线调整针对的是速度而不是精度?莱瑟姆P, Poirazi P, Panzeri年代,eds。eLife。2023;12:e84531。doi:10.7554 / eLife.84531

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