Rippling Codes of Event Sequences

Abstract

Аннотация. На основе результатов вычислительных модельных исследований впервые высказана гипотеза о том, что фазовые коды событийных последовательностей в мозге являются пульсирующими кодами, т.е. кодами переменной длины во временном измерении. Сделан вывод о том, что фундаментальным отличием кодирования одиночного события от кодирования динамической последовательности является сильная нелинейная зависимость длины фазового кода от межсобытийного времени. Получены доказательства сильного временного сжатия кодированных сообщений. Показаны условия возникновения феномена маскирования последнего события в последовательности. Рассматриваются примеры кодирования динамических событийных последовательностей.Ключевые слова: мозг, сжатый код, пульсации, последовательности, маскирование. ВведениеКакой способ кодирования информации о событиях внешнего окружения использует мозг? В многочисленных исследованиях последних лет уже давалась развернутая характеристика нейронных кодов. Подчеркивается, что это одновременно коды временные и коды пространственные (популяционные), коды синхронные и коды разреженные, коды многозначные (контекстно-зависимые) и коды упорядоченные. Однако неясно, каким способом кодирования обеспечиваются эти характеристики. В опубликованных нами работах [1 -3] высказано базовое предположение о том, что в основе таких характеристик лежит фазовый способ кодирования сигналов в осцилляторных сетях мозга. В качестве модели нейронной организации, реализующей этот способ, был предложен специальный класс свободно масштабируемых нейронных сетей с четным циклическим торможением.Здесь мы впервые определяем фазовые (временные) коды динамических последовательностей событий как пульсирующие коды, т.е. коды переменной длины во временном измерении. При этом будут приведены конкретные примеры кодирования динамических событийных последовательностей. Фундаментальным отличием кодирования одиночного сенсорного события [3] от кодирования динамической последовательности событий является сильная нелинейная зависимость длины фазового кода от межсобытийного времени в последовательности, в результате чего длина кодированного сообщения может существенно изменяться как в одну, так и в другую сторону.Один из главных вопросов, возникающих в этой связи, заключается в том, что кодируется в таких сообщениях. Общим признаком таких звуковых кластеров, как слова, коммуникационные звуки животных, музыкальные хорды и другие частотно-временные агрегации звуков, очевидно, является наличие у них амплитудной огибающей -аналога видимых контуров объектов в зрительной сцене. Эта важнейшая переменная -огибающая в звуковом сигнале и контуры объектов в зрительной сцене -функционально значимы и несут основную информацию об объектах внешнего мира. Отметим, что кодированное нейронное сообщение есть интегрированное временное представление последовательности *