The brain exhibits capabilities of fast incremental learning from few noisy examples, as well as the ability to associate similar memories in autonomously-created categories and to combine contextual hints with sensory perceptions. Together with sleep, these mechanisms are thought to be key components of many high-level cognitive functions. Yet, little is known about the underlying processes and the specific roles of different brain states. In this work, we exploited the combination of context and perception in a thalamo-cortical model based on a soft winner-take-all circuit of excitatory and inhibitory spiking neurons. After calibrating this model to express awake and deep-sleep states with features comparable with biological measures, we demonstrate the model capability of fast incremental learning from few examples, its resilience when proposed with noisy perceptions and contextual signals, and an improvement in visual classification after sleep due to induced synaptic homeostasis and association of similar memories.


翻译:大脑能够从少数吵闹的例子中快速增量学习,以及能够将类似记忆与自主创造的类别联系起来,并将背景暗示与感官感知结合起来。 这些机制与睡眠一起被认为是许多高级认知功能的关键组成部分。 然而,对于不同的大脑状态的潜在过程和具体作用却知之甚少。 在这项工作中,我们利用了在以软赢者-所有取取的振动和抑制性神经元的脉冲电路为基础的色拉莫-园艺模型中的环境和感知的结合。 在对模型进行校准以表达与生物测量相类似的清醒和深沉状态之后,我们展示了从少数例子中快速递增学习的模型能力,在用吵闹的感知觉和背景信号提出时其弹性,以及在睡眠后视觉分类方面的改进,因为诱导出超声波波状和类似记忆的结合。

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