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自由能原理在体外神经网络中的实验验证|Nat.Commun.速递
原创 集智编辑部 集智俱乐部
关键词:自由能原理,神经元网络,因果推断,贝叶斯信念,生成模型,突触连接性
论文题目:Experimental validation of the free-energy principle with in vitro neural networks
斑图地址:https://pattern.swarma.org/paper/5a715728-3576-11ee-b6ce-0242ac17000d
论文地址:https://www.nature.com/articles/s41467-023-40141-z
自由能原理(free-energy principle)的实证应用并不直接,因为这需要一种特定的过程理论,特别是在细胞和突触水平上。这项研究利用一种最近建立的逆向工程技术,使用体外大鼠皮层神经元网络进行因果推断,验证了自由能原理的定量预测。
在接收(由两个隐藏的源混合生成的)电刺激后,神经元自组织地选择性地编码这两个源。通过药理上调和下调网络兴奋性干扰随后的推断,与关于隐藏源的先验信念变化一致。如预测所示,有效突触连接性的变化减少变分自由能,其中连接强度编码了生成模型的参数。
简而言之,这项研究表明,变分自由能最小化可以根据神经元网络的响应和可塑性,来定量预测其自组织。这些结果证明了自由能原理在体外神经网络中的适用性。
图1. 从实证数据到生成模型的逆向工程。
图2. 神经网络执行盲源分离,与贝叶斯信念更新一致。
图3. 体外神经网络对自由能原理的预测可靠性进行验证。
编译|梁金
原标题:《自由能原理在体外神经网络中的实验验证|Nat. Commun. 速递》
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