論文の概要: Geometric Stability of Neural Population Codes: Regional Variation, Behavioral Relevance, and Circuit Dependence
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.29655v1
- Date: Sun, 28 Jun 2026 23:54:20 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-30 18:07:15.99946
- Title: Geometric Stability of Neural Population Codes: Regional Variation, Behavioral Relevance, and Circuit Dependence
- Title(参考訳): ニューラルポピュレーション符号の幾何学的安定性:局所的変化、行動関連性、回路依存性
- Abstract要約: この性質、幾何学的安定性は、表現解析の独立軸を構成すると論じる。
時間的安定性と復号精度の両方から経験的に解離可能であることを示す。
結果は、ニューラルネットワークの機能的関連性、回路依存性として幾何学的安定性を確立する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Current models of representational reliability in neural populations focus on temporal stability: whether population centroids are preserved across sessions and days. This framing leaves a fundamental question unanswered: how reliably does the pairwise distance structure among stimuli reproduce across independent observations within a session? We argue that this property, geometric stability, constitutes an independent axis of representational analysis that existing frameworks do not capture. We formalize geometric stability as the Spearman rank correlation between split-half representational dissimilarity matrices (Shesha) and show that it is empirically dissociable from both temporal stability and decoding accuracy. Across 229 area-session observations spanning 68 brain regions in a visual discrimination task (Steinmetz et al. 2019), geometric stability predicts trial-by-trial neural-behavioral coupling ($ρ= 0.18$, $p = 0.005$) while centroid drift does not ($ρ= 0.002$, $p = 0.976$). The regional hierarchy, with striatum most stable ($\bar{S} = 0.44$) and hippocampus least ($\bar{S} = 0.19$), runs roughly opposite to the temporal stability hierarchy. Directionally consistent olfactory data (Bolding \& Franks 2018) motivate an attractor network model in which recurrent excitatory coupling amplifies split-half RDM consistency by completing stimulus patterns from sparse feedforward input ($ρ= +0.64$, $p = 0.010$), providing a circuit-level account of how geometric stability emerges. These results establish geometric stability as a functionally relevant, circuit-dependent property of neural population codes, orthogonal to temporal drift measures and complementary to recent accounts of how recurrent connectivity balances representational stability with sequential dynamics in hippocampal circuits.
- Abstract(参考訳): 神経集団における表現信頼性の現在のモデルでは、時間的安定性に焦点が当てられている。
このフレーミングは、基本的な疑問を未解決のまま残している: セッション内の独立した観察において、刺激間の対距離構造がどの程度確実に再現されるか?
我々は、この性質、幾何学的安定性は、既存のフレームワークが捉えない表現解析の独立軸を構成すると論じる。
本研究では,分割半表現差分行列(Shesha)間のスピアマン階数相関として幾何学的安定性を定式化し,時間的安定性と復号精度の両方から経験的に解離可能であることを示す。
視覚的識別タスク(Steinmetz et al 2019)において、68の脳領域にまたがる229の領域セッション観測(Steinmetz et al 2019)において、幾何学的安定性は、トライアル・バイ・トライアル・バイ・トライアル・バイ・ビヘイビア・カップリング(ρ=0.18$, $p = 0.005$)を予測し、セントロイドドリフトは(ρ=0.002$, $p = 0.976$)ではない。
ストピアトゥムが最も安定な (\bar{S} = 0.44$) と海馬の最小値 (\bar{S} = 0.19$) を持つ地域階層は、時間的安定性階層とほぼ逆である。
直接一貫した嗅覚データ(Bolding \&Franks 2018)は、幾何的安定性がどのように出現するかの回路レベルの説明を提供するスパースフィードフォワード入力(ρ = +0.64$, $p = 0.010$)からの刺激パターンを完結させることにより、繰り返し励起結合が分割半RTM一貫性を増幅するアトラクタネットワークモデルを動機付けている。
これらの結果は, 神経集団符号の関数的, 回路依存的な特性, 時間的ドリフト対策の直交性, および海馬回路の逐次的ダイナミクスと連続的な接続安定性との相補性として, 幾何的安定性を確立した。
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