Web of Science®
ФТИ в 2000–20 гг.
Статей 24429
Цитируемость
суммарная 320806
на статью 13.1
Индекс Хирша 168
G-индекс 284
Scopus®
ФТИ в 2000–20 гг.
Статей 27574
Цитируемость
суммарная 343754
на статью 12.5
Индекс Хирша 177
G-индекс 295
Основные достижения
Отчет ФТИ 2020
 

Основные достижения 2021 года

Перечень 

Стратегия сведения биофизических моделей нейросетей к их абстрактным аналогам в применении к первичной зрительной коре

Чижов,АВ
сектор численного моделирования (Шмидта,АА)

Мозг чаще всего моделируют как сеть активных элементов-нейронов. Однако из-за большого числа параметров оказывается невозможным проанализировать и согласовать с экспериментальными данными такую биофизически-подробную модель. С другой стороны, сильно упрощённые модели нейронных популяций (модели среднего поля) раскрывают принципы работы мозга, но связь их параметров с исходными параметрами сети остаётся неизвестной, а также неизвестной оказывается роль феноменологически введённых предположений. Поэтому важной задачей является установление связи между сложными и простыми моделями. Мы построили последовательную редукцию моделей зрительной коры, состоящей из функциональных единиц — ориентационных гиперколонок (Рис. 1А). В основе анализа лежит переход от рассмотрения единичных частиц-нейронов к их статистическому ансамблю и использование уравнений для функции распределения вероятности. Редукция последовательно уменьшает число параметров, связывает их между собой и выявляет качественные различия поведения моделей, которые являются следствиями их упрощений (Рис. 1Б). Компактные выражения для параметров четко идентифицируют влияние конкретных электрофизиологических и анатомических факторов на режимы активности, в частности, как проявляется инвариантность к контрасту изображения и эффекты-иллюзии. Предложенная методология может быть применена к другим нейронным системам с соответствующими модификациями.

Иллюстрации

Рис.1. А — модельное представление 1мм2 зрительной коры, состоящего из четырёх функциональных единиц — ориентационных гиперколонок. Такое 2-D представление редуцируется до кольца с координатой — предпочитаемой ориентацией стимула. Б — различия в поведении сложных и простых моделей на диаграммах ориентация-время в случае, когда зрительный стимул резко меняет свою ориентацию.

Направление ПФНИ 3.1.3.1. Исследование выполнено при поддержке РФФИ №19-015-00183.

Публикации

  1. Chizhov A.V., Graham L.J. A strategy for mapping biophysical to abstract neuronal network models applied to primary visual cortex. PLoS Computational Biology, 2021, https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1009007
Яндекс.Метрика
© 2005–2020 разработка и сопровождение: ОНТИ ФТИ им. А.Ф. Иоффе