予測処理における予測は脳内でどのように形成されるのか？
Predictive Processing; PP
1.
neural adaptation
神経細胞は入力に応じて
ダイナミックレンジ(Dynamic range)
を調整する
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部屋の電気を消すと、最初は全然見えないが徐々に見えてくるアレ
同様の刺激が連続する場合、神経細胞の応答はこの刺激に適応する
例えば、
Neural repetition suppression reflects fulfilled perceptual expectations | Nature Neuroscience (2008)
2.
樹状突起統合(Dendritic integration)
錐体細胞(Pyramidal cell)
は特徴的な樹状突起を持ち、数万の入力を受ける
特に
トップダウン(Top-Down)
は
feedback
と考えられている
異なる性質の入力を元にその細胞における予測の形成ができる可能性
Where is the error? Hierarchical predictive coding through dendritic error computation | TINS (2023)
Dendritic cortical microcircuits approximate the backpropagation algorithm | arXiv (2018)
3.
多様な細胞種間の相互作用
皮質の
抑制性神経(inhibitory neuron)
の種類には多様性がある
Somatostatin (SST) positive interneurons
Vasoactive intestinal peptide (VIP) positive interneurons
Parvalbumin (PV) positive interneurons
これらの抑制細胞による
脱抑制(Disinhibition)
等による予測形成
A disinhibitory circuit motif and flexible information routing in the brain | Current Opinion in Neurobiology (2018)
4.
スパイクタイミング依存性可塑性(Spike Timing-Dependent Plasticity; STDP)
回帰(Recurrency)
的な神経回路がSTDPによって時系列を予測できるようになる
Sequence anticipation and spike-timing-dependent plasticity emerge from a predictive learning rule | nature communications (2023)
5.
E-I balance
神経回路は
興奮性
/
抑制性
入力の間でバランスが取れると入力の予測ができる
Efficient codes and balanced networks | Nature Neuroscience (2016)
Learning prediction error neurons in a canonical interneuron circuit | eLife (2020)
6.
階層処理(Hierachical Processing)
皮質の異なる領域間の相互作用による予測の形成
階層的予測符号化(hierachical Predictive Coding; hPC)
Predictive coding in the visual cortex: a functional interpretation of some extra-classical receptive-field effects | Nature Neuroscience (1999)