Добавить новость
smi24.net
News in English
Август
2023

Math theory predicts self-organized learning in real neurons

0

An international collaboration between researchers at the RIKEN Center for Brain Science (CBS) in Japan, the University of Tokyo, and University College London has demonstrated that self-organization of neurons as they “learn” follows a mathematical theory called the free energy principle. The principle accurately predicted how real neural networks spontaneously reorganize to distinguish incoming information, as well as how altering neural excitability can disrupt the process. The findings thus have implications for building animal-like artificial intelligences and for understanding cases of impaired learning. The study was published August 7 in Nature Communications.

When we learn to tell the difference between voices, faces, or smells, networks of neurons in our brains automatically organize themselves so that they can distinguish between the different sources of incoming information. This process involves changing the strength of connections between neurons, and is the basis of all learning in the brain. Takuya Isomura from RIKEN CBS and his international colleagues recently predicted that this type of network self-organization follows the mathematical rules that define the free energy principle. In the new study, they put this hypothesis to the test in neurons taken from the brains of rat embryos and grown in a culture dish on top of a grid of tiny electrodes.

Once you can distinguish two sensations, like voices, you will find that some of your neurons respond to one of the voices, while other neurons respond to the other voice. This is the result of neural network reorganization, which we call learning. In their culture experiment, the researchers mimicked this process by using the grid of electrodes beneath the neural network to stimulate the neurons in a specific pattern that mixed two separate hidden sources. After 100 training sessions, the neurons automatically became selective—some responding very strongly to source #1 and very weakly to source #2, and others responding in the reverse. Drugs that either raise or lower neuron excitability disrupted the learning process when added to the culture beforehand. This shows that the cultured neurons do just what neurons are thought to do in the working brain.

The free energy principle states that this type of self-organization will follow a pattern that always minimizes the free energy in the system. To determine whether this principle is the guiding force behind neural network learning, the team used the real neural data to reverse engineer a predictive model based on it. Then, they fed the data from the first 10 electrode training sessions into the model and used it to make predictions about the next 90 sessions. At each step, the model accurately predicted the responses of neurons and the strength of connectivity between neurons. This means that simply knowing the initial state of the neurons is enough to determine how the network would change over time as learning occurred.

“Our results suggest that the free-energy principle is the self-organizing principle of biological neural networks,” says Isomura. “It predicted how learning occurred upon receiving particular sensory inputs and how it was disrupted by alterations in network excitability induced by drugs.”

“Although it will take some time, ultimately, our technique will allow modelling the circuit mechanisms of psychiatric disorders and the effects of drugs such as anxiolytics and psychedelics,” says Isomura. “Generic mechanisms for acquiring the predictive models can also be used to create next-generation artificial intelligences that learn as real neural networks do.”








Украина со стороны Азербайджана атаковала астраханский порт. Под удар попало грузовое судно

Республика Тыва: что посмотреть в одном из самых экзотических регионов России

Шведская Нарва XVI века: взятие города, переговоры на Плюссе и гибель Делагарди

Типы питания в отелях: от континентального завтрака до «Ультра все включено»


Midfielder frustrated as price tag blocks career changing move to Man United

'You’ll never walk alone': Liverpool pays heartfelt tribute to Diogo Jota and Andre Silva - Watch

MTV VMAs 2025 First Performers Revealed: Sabrina Carpenter, J Balvin, Ricky Martin & More!

1 dead, 2 injured after motorcycle crash in Queensbury


«Деловые Линии» запустили экспресс-доставку для поставщиков маркетплейсов

На хакатоне «Наносемантики» и Skillfactory cтуденты разработали ИИ-сервис для интерпретации результатов общего анализа крови

В Китае открыли центр по развитию ИИ в медицине

Дождались: АвтоВАЗ возобновил производство автомобилей


War Thunder Mobile празднует 2-ю годовщину с новым режимом и подарками

Samsung has announced the world's first 500 Hz OLED monitor, but it's the new 5K2K panel that's got my wallet twitching

Список лучших PvE-питомцев для фарма в Etheria: Restart

Все персонажи Mafia: The Old Country из прошлых частей Mafia



В Луганске наградили победителей регионального отборочного тура детского благотворительного фестиваля «Добрая волна»

В ожидании бабьего лета. Долгосрочный прогноз погоды на сентябрь 2025 г.

В чем преимущества эндопротезирования коленного сустава по ОМС и квоте?

Минпросвещения России: специалисты МГППУ создали игровую программу, которая подготовит дошкольников к возможным опасным ситуациям


5 летних трендов российского сегмента гостеприимства

Постпред в Вене Ульянов: Россия имеет право на гарантии безопасности от Запада

Вывод песни для продвижения в Импульсе Яндекс Музыка.

Александр Петров приручает дракона: вышел трейлер сказочного блокбастера «Горыныч»


Квартиру — за диплом? Чтобы стать инженером, надо быть миллионером

Поздравления с юбилеем (Исполнилось 60 лет со дня рождения Самвела Карапетяна)

Александр Петров приручает дракона: вышел трейлер сказочного блокбастера «Горыныч»

Эндокринолог Филатова: меню против боли при ПМС


Кудерметова уступила Паолини в полуфинале WTA в Цинциннати: итоги матча

Кудерметова не вышла в решающую стадию турнира в Цинциннати

Вероника Кудерметова не смогла выйти в финал турнира WTA 1000 в Цинциннати

Хачанов займёт первую позицию среди российских теннисистов после завершения турнира в Цинциннати


Поздравления с юбилеем (Исполнилось 60 лет со дня рождения Самвела Карапетяна)

Дерматолог Энгельгардт перечислила продукты, из-за которых обостряются все кожные проблемы

Кубанский казачий центр «Баско» на военно-полевом сборе Лабинского казачьего отдела ККВ, 2025г.

Двух пособниц телефонных мошенников задержали полицейские в Кимовске


Музыкальные новости

Психолог Гуляева: мать Тимати заменила ему жену

Елена Ваенга даст концерты в Крыму

«Видели ночь, гуляли всю ночь!» — Поплавская вспомнила о походе на концерт Виктора Цоя

Тимати защитил своё право на отдых после рождения ребёнка: «Я просто живу свою жизнь»


Дерматолог Энгельгардт перечислила продукты, из-за которых обостряются все кожные проблемы

На хакатоне «Наносемантики» и Skillfactory cтуденты разработали ИИ-сервис для интерпретации результатов общего анализа крови

Институт проблем биорегуляции презентовал решения для репродуктивного здоровья на фестивале “Здорово на все 100”

В чем преимущества эндопротезирования коленного сустава по ОМС и квоте?


Трое суток в режиме нон-стоп: главное о поездках Путина в Магадан и на Чукотку

"Рубин" со счетом 1:0 обыграл "Ростов" и вышел на второе место в РПЛ

Вера Алентова о секретах игровой магии Олега Табакова: неподражаемый талант

Выставка в Гостином Дворе покажет больницы столицы через 10 лет


Казаки Кубанского казачьего центра «Баско» спасли жизнь водителю автобуса!

ЛУКОЙЛ выступил Генеральным партнером автопробега БРИКС

Очередь на въезд в Крым превысила 1,2 тысячи машин

Самый богатый и благоустроенный город России: почему из него уезжают люди


Путин поделился с президентом ЮАР результатами переговоров на Аляске

FR: Путин шокировал Трампа фразой на английском во время саммита на Аляске

Путин проведёт встречу с временно исполняющим обязанности губернатора Ростовской области

ТАСС: "Урал", подаренный Путиным жителю Аляски, был куплен за день до саммита




Дерматолог Энгельгардт перечислила продукты, из-за которых обостряются все кожные проблемы

В чем преимущества эндопротезирования коленного сустава по ОМС и квоте?

Эндокринолог Филатова: меню против боли при ПМС

Институт проблем биорегуляции презентовал решения для репродуктивного здоровья на фестивале “Здорово на все 100”


В Киеве заявили, что Зеленский боится ареста в США, если не пойдет на условия Трампа

Обзор иноСМИ: «сильное давление» Трампа на Зеленского и что США предложат Киеву

ЕС-лидеры намерены предотвратить попытки Трампа предъявить Киеву дополнительные требования, сообщает СМИ

В Киеве забеспокоились из-за предупреждения Трампа Зеленскому


Дзержинский «Химик» стал обладателем Кубка России по пляжному регби

Брянские теннисистки завоевали три медали всероссийского турнира

ТАСС: "Урал", подаренный Путиным жителю Аляски, был куплен за день до саммита

Москва: споры о сигарете обернулись нападением с бейсбольной битой на мужчину


Лукашенко: туристы в Белоруссию не поедут, если в отелях будут тараканы

Президент Лукашенко постановил меры по стимулированию туризма в Беларуси


Сергей Собянин. Главное за день

Собянин: Прием заявок на конкурс «Путеводная звезда» пройдет с 1 по 30 сентября

Москва внедряет роботов: Собянин запускает инновационный проект

Собянин: В Москве в 26-й раз пройдет конкурс «Путеводная звезда»


КОМПАНИЯ LG ВНЕДРЯЕТ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ДЛЯ 4-ПОТОЧНЫХ КОНДИЦИОНЕРОВ

Учёные улучшили энергоёмкость батареек, созданных на основе бактерий

Цифровые решения в металлургическом производстве

PUNKT E примет участие в онлайн-конференции «Диалоги о ритейле. Спецпроект»


5 летних трендов российского сегмента гостеприимства

Дерматолог Энгельгардт перечислила продукты, из-за которых обостряются все кожные проблемы

За год на 20% вырос спрос на офисы в лофт-квартале «Товарищество Рябовской Мануфактуры» от компаний, занимающихся разработкой ИИ-решений

Кубанский казачий центр «Баско» на военно-полевом сборе Лабинского казачьего отдела ККВ, 2025г.


В Северодвинске введена в эксплуатацию 1-я очередь ЖК «Аквилон Listva»

Родина российского триколора: в Петровском сквере установят стелу в честь национального флага

Виноградовский округ: жизнь между двух берегов

Архангельские врачи из «Семашко» провели сложную операцию по удалению опухолей сразу двух органов


Что лечит травматолог: основные заболевания и травмы

Прогноз погоды в Крыму на 17 августа

Какие бургеры лучше заказывать с доставкой?

Преимущества работы с агентством недвижимости: услуги, этапы


Нижегородская делегация примет участие в V форуме классных руководителей

Институт проблем биорегуляции презентовал решения для репродуктивного здоровья на фестивале “Здорово на все 100”

Кубанский казачий центр «Баско» на военно-полевом сборе Лабинского казачьего отдела ККВ, 2025г.

Поздравления с юбилеем (Исполнилось 60 лет со дня рождения Самвела Карапетяна)














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *