Brain computation by assemblies of neurons
Brain computation by assemblies of neurons
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通过神经元集合进行大脑计算
DOI：
10.1101/869156
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发表时间：
2020
影响因子：
11.1
通讯作者：
Maass, Wolfgang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Papadimitriou, Christos H.;Vempala, Santosh S.;Mitropolsky, Daniel;Collins, Michael;Maass, Wolfgang
组装是一大群神经元，被认为印记了记忆、概念、单词和其他认知信息。我们确定了组件上的操作指令集。这些操作对应于在实验中观察到的组件的属性，并且可以通过解析和模拟显示，可以通过具有Hebbian可塑性和抑制的通用、随机连接的神经元群体来实现。组装及其操作构成了大脑的计算模型，我们称之为组装演算，占据了介于神经元和突触尖峰水平和整个大脑水平之间的细节水平。在假设的情况下，由此产生的计算系统原则上能够进行任意计算。我们假设，类似的东西可能是人类更高的认知功能，如推理、规划和语言的基础。特别是，我们提出了一个合理的基于组装的大脑结构来实现大脑皮层语言的句法处理，这与最近的实验结果是一致的。
Assemblies are large populations of neurons believed to imprint memories, concepts, words, and other cognitive information. We identify a repertoire of operations on assemblies. These operations correspond to properties of assemblies observed in experiments, and can be shown, analytically and through simulations, to be realizable by generic, randomly connected populations of neurons with Hebbian plasticity and inhibition. Assemblies and their operations constitute a computational model of the brain which we call the Assembly Calculus, occupying a level of detail intermediate between the level of spiking neurons and synapses and that of the whole brain. The resulting computational system can be shown, under assumptions, to be, in principle, capable of carrying out arbitrary computations. We hypothesize that something like it may underlie higher human cognitive functions such as reasoning, planning, and language. In particular, we propose a plausible brain architecture based on assemblies for implementing the syntactic processing of language in cortex, which is consistent with recent experimental results.
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