定量生物学 > 神经与认知
[提交于 2025年7月11日
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标题: SPINT:用于一致皮层内运动解码的空间排列不变神经变换器
标题: SPINT: Spatial Permutation-Invariant Neural Transformer for Consistent Intracortical Motor Decoding
摘要: 皮层内脑机接口(iBCI)旨在从神经元群体活动中解码行为,使运动障碍患者恢复运动功能和交流能力。 长期iBCI中的一个关键挑战是神经记录的非平稳性,其中记录群体的组成和调谐特性在不同记录会话中不稳定。 现有方法尝试通过显式对齐技术来解决这个问题;然而,它们依赖于固定的神经身份,并需要测试时的标签或参数更新,这限制了它们在会话间的泛化能力,并在部署时增加了额外的计算负担。 在本工作中,我们引入了SPINT——一种空间排列不变的神经变换器框架,用于直接在无序的神经单元集合上进行行为解码。 我们方法的核心是一种新颖的上下文相关的的位置嵌入方案,该方案动态地推断单元特定的身份,从而实现在不同记录会话间的灵活泛化。 SPINT支持可变大小群体的推理,并允许使用少量未标记的测试会话数据进行无梯度的少样本适应。 为了进一步提高模型对群体变异性的鲁棒性,我们引入了动态通道丢弃,这是一种针对iBCI的正则化方法,在训练期间模拟群体组成的变动。 我们在FALCON基准的三个多会话数据集上评估了SPINT,涵盖了人类和非人类灵长类动物的连续运动解码任务。 SPINT表现出稳健的跨会话泛化能力,在不依赖测试时对齐和微调的情况下,优于现有的零样本和少样本无监督基线。 我们的工作为长期iBCI应用的稳健且可扩展的神经解码框架迈出了一步。
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