Vectorized instructive signals in cortical dendrites during a brain-computer interface task | bioRxiv (2023)
Valerio Francioni, Vincent D Tang, Norma J. Brown, Enrique H.S. Toloza, Mark T. Harnett
https://doi.org/10.1101/2023.11.03.565534
どの神経細胞が良い出力にどの程度効いていたのか？という脳における貢献度分配問題(Credit assignment problem)を樹状突起で解く
Dendritic solutions to the credit assignment problem | Current Opinion in Neurobiology (2019)
注目してるスケールが違うけど、これと似ている：A synaptic learning rule for exploiting nonlinear dendritic computation | Neuron (2021)
なぜ誤差逆行性伝播は生物学的に妥当ではないと言われてきたのか？
feedforwardとfeedbackが時間的に区切られているが、脳はそうではない
なら、時間ではなく空間的に区切れば良いのでは？
実際、錐体細胞(Pyramidal cell)では、
トップダウン(Top-Down)シグナルが尖端樹状突起(Apical dendrite)
ボトムアップ(Bottom-Up)シグナルが基底樹状突起(basal dendrite)
で受け取っていることが知られている
Learning enhances the relative impact of top-down processing in the visual cortex | Nature Neuroscience (2015)
A cellular mechanism for cortical associations: an organizing principle for the cerebral cortex | Trends in Neuroscience (2013)
しかし、樹状突起でBackpropが行われているという生物学的な証拠はない
検証すべきこと
尖端樹状突起(Apical dendrite)は細胞体(soma)にはない情報を持っているか？
Naa_tsure.iconそもそもスパイク(Spike)は情報の圧縮とよく言われているが。。。
尖端樹状突起(Apical dendrite)はinstructive signalsを細胞体に与えられるか？
報酬(reward)や予測誤差(Prediction Errors)の情報で学習方向を定めている？
尖端樹状突起(Apical dendrite)はその細胞のTaskへの貢献を反映しているか？
Task
Brain-Machine Interface; BMI
2つの神経細胞集団の相対的な活動の差によって円盤が回転する
この円盤を特定の傾きに揃えることで報酬がもらえる
proximal and distal trunk dendritesからの同時記録
electrically tunable lens (ETL)を用いた複数レイヤーの準同時記録
Retrosplenial cortex; RSC
誤差逆行性伝播(Back Propagation)