Certain types of neurons, called "grid cells", have been shown to fire on a triangular grid when an animal is navigating on a two-dimensional environment, whereas recent studies suggest that the face-centred-cubic (FCC) lattice is the good candidate for the same phenomenon in three dimensions. The goal of this paper is to give new evidences of these phenomena by considering a infinite set of independent neurons (a module) with Poisson statistics and periodic spread out Gaussian tuning curves. This question of the existence of an optimal grid is transformed into a maximization problem among all possible unit density lattices for a Fisher Information which measures the accuracy of grid-cells representations in $\mathbb{R}^d$. This Fisher Information has translated lattice theta functions as building blocks. We first derive asymptotic and numerical results showing the (non-)maximality of the triangular lattice with respect to the Gaussian parameter and the size of the firing field. In a particular case where the size of the firing fields and the lattice spacing match with experiments, we have numerically checked that it is possible to find a value for the Gaussian parameter above which the triangular lattice is always optimal. In the case of a radially symmetric distribution of firing locations, we also characterize all the lattices that are critical points for the Fisher Information at fixed scales belonging to an open interval (we call these lattices "volume stationary"). It allows us to compare the Fisher Information of a finite number of lattices in dimension 2 and 3 and to give another evidences of the optimality of the triangular and FCC lattices.


翻译:当动物在二维环境中航行时,某些类型的神经,称为“格格细胞”已经显示在三角网格上点火,而最近的研究表明,以面为中心(FCC)立方体(TFC)是同一现象在三个维度中的良好候选。本文的目的是通过考虑一组无限的独立神经元(一个模块)和Poisson统计数据,并定期分布在高斯调曲线中,为这些现象提供新的证据。一个最佳网格的存在问题被转化成所有可能的渔业信息单位密度悬浮器的最大化问题,以测量以$\mathb{R ⁇ d$衡量的网格-细胞表达的准确性。这个Fishercher信息将拉蒂(Lattic)函数转换成建筑块。我们首先通过考虑一组独立的神经元和数字结果,显示三角网格的(非)微缩缩缩放值,以及射击场的大小。在一个特定的例子中,发现射击场的大小和阵列的阵列与实验的阵列间距之间的距离比,我们总是通过数字检查一个三角基点的阵列的阵列。

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