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定量生物学 > 神经与认知

arXiv:2507.06041 (q-bio)
[提交于 2025年7月8日 ]

标题: 基于自旋的感知建模作为情境化内部评估的涌现

标题: Spin-Based Modeling of Perception as Emergent from contextualized Internal Evaluation

Authors:Laura Fanfarillo, Gustavo Diez, Victor Gómez Mayordomo, Miguel Bosch, J. Ricardo Arias-Gonzalez, Belén Valenzuela
摘要: 我们开发了一个关于内感受感觉的微观模型,其中自旋-like 变量编码了有机体对与感觉相关的具身生命规范的内部评估。 自旋可以取正值、负值或中性值。 这些局部的价值判断在嵌入环境背景的晶格上相互作用,它们的集体配置产生了一个宏观的感知状态。 通过对一组对称自旋模型应用粗粒化过程,我们推导出一个宏观的 Landau 型泛函,明确展示了感知的关键现象特征如何从微观评价相互作用中产生。 一个核心结果是,中性评价状态的引入从根本上改变了感知景观的结构,增强了熵,降低了临界阈值,并增加了对上下文输入的敏感性。 这些结果建立了一个将微观评价过程与大规模感知组织相联系的原则性联系,提供了一个灵活的框架,用于整合感知调节和神经生物学建模。 该模型利用凝聚态场论的形式主义,结合了神经科学和认知科学的概念,并为精神障碍和慢性疼痛等状况提供了新颖的理论见解和实验预测。
摘要: We develop a microscopic model of perception of an interoceptive sensation in which spin-like variables encode an organism's internal evaluation of embodied vital norms associated with the sensation. Spins can take positive, negative, or neutral values. These local valorizations interact on a lattice embedded in the environmental context, and their collective configuration gives rise to a macroscopic perceptual state. By applying a coarse-graining procedure to a family of symmetric spin models, we derive a macroscopic Landau-type functional that makes explicit the mechanism by which key phenomenological features of perception, emerge from microscopic evaluative interactions. A central result is that the inclusion of a neutral evaluative state fundamentally alters the structure of the perceptual landscape, enhancing entropy, lowering the critical threshold, and increasing sensitivity to contextual input. These results establish a principled link between microscopic evaluative processes and large-scale perceptual organization, offering a flexible framework for integrating perceptual regulation and neurobiological modeling. The model integrates notions of neuroscience and cognitive science using the formalism of condensed matter field theory and providing novel theoretical insights and experimental predictions for conditions such as mental disorders and chronic pain.
评论: 13页,2图,1表
主题: 神经与认知 (q-bio.NC) ; 统计力学 (cond-mat.stat-mech)
引用方式: arXiv:2507.06041 [q-bio.NC]
  (或者 arXiv:2507.06041v1 [q-bio.NC] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.06041
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI(待注册)

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来自: Laura Fanfarillo [查看电子邮件]
[v1] 星期二, 2025 年 7 月 8 日 14:42:32 UTC (777 KB)
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