ترجمه فارسی مقاله زمان، فضا را می‌سازد: ظهور میدان‌های مکانی در شبکه‌هایی که تجربیات حسی پیوسته زمانی را رمزگذاری می‌کنند

چکیده

The vertebrate hippocampus is believed to use recurrent connectivity in area CA3 to support episodic memory recall from partial cues. This brain area also contains place cells, whose location-selective firing fields implement maps supporting spatial memory. Here we show that place cells emerge in networks trained to remember temporally continuous sensory episodes. We model CA3 as a recurrent autoencoder that recalls and reconstructs sensory experiences from noisy and partially occluded observations by agents traversing simulated rooms. The agents move in realistic trajectories modeled from rodents and environments are modeled as high-dimensional sensory experience maps. Training our autoencoder to pattern-complete and reconstruct experiences with a constraint on total activity causes spatially localized firing fields, i.e., place cells, to emerge in the encoding layer. The emergent place fields reproduce key aspects of hippocampal phenomenology: a) remapping (maintenance of and reversion to distinct learned maps in different environments), implemented via repositioning of experience manifolds in the network’s hidden layer, b) orthogonality of spatial representations in different arenas, c) robust place field emergence in differently shaped rooms, with single units showing multiple place fields in large or complex spaces, and d) slow representational drift of place fields. We argue that these results arise because continuous traversal of space makes sensory experience temporally continuous. We make testable predictions: a) rapidly changing sensory context will disrupt place fields, b) place fields will form even if recurrent connections are blocked, but reversion to previously learned representations upon remapping will be abolished, c) the dimension of temporally smooth experience sets the dimensionality of place fields, including during virtual navigation of abstract spaces.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

اعتقاد بر این است که هیپوکامپ مهره دار از اتصال مکرر در منطقه CA3 برای پشتیبانی از یادآوری حافظه اپیزودیک از نشانه های جزئی استفاده می کند.این ناحیه مغز همچنین حاوی سلولهای مکانی است که زمینه های شلیک محل انتخابی آنها نقشه هایی را که از حافظه مکانی پشتیبانی می کنند ، پیاده سازی می کنند.در اینجا ما نشان می دهیم که سلولهای مکان در شبکه هایی که برای یادآوری قسمتهای حسی مداوم به یاد می آورند ، ظاهر می شوند.ما CA3 را به عنوان یک خودروهای مکرر مدل می کنیم که تجربیات حسی را از مشاهدات پر سر و صدا و جزئی انسداد توسط نمایندگان در حال گذر از اتاق های شبیه سازی شده به یاد می آورد و بازسازی می کند.عوامل در مسیرهای واقع بینانه که از جوندگان و محیط ها مدل شده اند ، به عنوان نقشه های تجربه حسی با ابعاد بالا مدل می شوند.آموزش AutoEncoder ما برای تجربیات کامل و بازسازی با یک محدودیت در کل فعالیت باعث می شود زمینه های شلیک موضعی مکانی ، یعنی سلولهای قرار دهند ، در لایه رمزگذاری ظاهر می شوند.زمینه های مکان نوظهور جنبه های کلیدی پدیدارشناسی هیپوکامپ را بازتولید می کند: الف) بازسازی (نگهداری و بازگشت به نقشه های آموخته شده در محیط های مختلف) ، که از طریق تغییر مکان مجدد منیفولدهای تجربه در لایه پنهان شبکه ، ب) ارتوگونیگرایی بازنمایی های فضایی در عرصه های مختلف ، اجرا می شود.ج) ظهور میدان مکان قوی در اتاقهای مختلف شکل ، با واحدهای منفرد که زمینه های مختلف را در فضاهای بزرگ یا پیچیده نشان می دهند ، و د) رانش نمایشی آهسته از مزارع مکان.ما استدلال می کنیم که این نتایج به وجود می آید زیرا عبور مداوم از فضا باعث می شود تجربه حسی به طور مداوم مداوم باشد.ما پیش بینی های قابل آزمایش را انجام می دهیم: الف) زمینه حسی که به سرعت در حال تغییر است ، زمینه های مکان را مختل می کند ، ب) زمینه های مکان حتی اگر اتصالات مکرر مسدود شوند ، شکل می گیرند ، اما برگشت به بازنمایی های قبلی که پس از بازسازی از بین می روند ، از بین می روند ، ج) ابعاد مجموعه های تجربه موقت صافابعاد زمینه های مکان ، از جمله در طول ناوبری مجازی فضاهای انتزاعی.