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定量生物学 > 神经与认知

arXiv:2510.15828v1 (q-bio)
[提交于 2025年10月17日 ]

标题: GENESIS:情景语义交互的生成模型

标题: GENESIS: A Generative Model of Episodic-Semantic Interaction

Authors:Marco D'Alessandro, Leo D'Amato, Mikel Elkano, Mikel Uriz, Giovanni Pezzulo
摘要: 认知神经科学的一个核心挑战是解释语义记忆和情景记忆这两种主要的陈述性记忆形式,通常与皮层和海马处理相关,如何相互作用以支持学习、回忆和想象。 尽管取得了显著进展,但我们仍然缺乏一个统一的计算框架,能够同时解释语义和情景处理领域中的核心实证现象。 在此,我们介绍了生成情景-语义整合系统(GENESIS),这是一个计算模型,将记忆形式化为两个有限容量生成系统之间的相互作用:一个皮层-变分自编码器(Cortical-VAE),支持语义学习和泛化;一个海马-变分自编码器(Hippocampal-VAE),在检索增强生成(RAG)架构中支持情景编码和检索。 GENESIS再现了标志性行为结果,包括语义记忆中的泛化、情景记忆中的识别、序列回忆效应和基于大意的扭曲,以及构造性的情景模拟,同时捕捉它们的动态相互作用。 该模型阐明了容量限制如何塑造经验的保真度和可记忆性,语义处理如何在情景回忆中引入系统性扭曲,以及情景回放如何重新组合先前的经验。 这些结果共同提供了一个有原则的记忆理论,将记忆视为一种主动、构建性和资源有限的过程。 因此,GENESIS提出了一种统一的理论框架,连接语义记忆和情景记忆,为人类认知的生成基础提供了新的见解。
摘要: A central challenge in cognitive neuroscience is to explain how semantic and episodic memory, two major forms of declarative memory, typically associated with cortical and hippocampal processing, interact to support learning, recall, and imagination. Despite significant advances, we still lack a unified computational framework that jointly accounts for core empirical phenomena across both semantic and episodic processing domains. Here, we introduce the Generative Episodic-Semantic Integration System (GENESIS), a computational model that formalizes memory as the interaction between two limited-capacity generative systems: a Cortical-VAE, supporting semantic learning and generalization, and a Hippocampal-VAE, supporting episodic encoding and retrieval within a retrieval-augmented generation (RAG) architecture. GENESIS reproduces hallmark behavioral findings, including generalization in semantic memory, recognition, serial recall effects and gist-based distortions in episodic memory, and constructive episodic simulation, while capturing their dynamic interactions. The model elucidates how capacity constraints shape the fidelity and memorability of experiences, how semantic processing introduces systematic distortions in episodic recall, and how episodic replay can recombine previous experiences. Together, these results provide a principled account of memory as an active, constructive, and resource-bounded process. GENESIS thus advances a unified theoretical framework that bridges semantic and episodic memory, offering new insights into the generative foundations of human cognition.
评论: 17页,6图
主题: 神经与认知 (q-bio.NC) ; 人工智能 (cs.AI)
引用方式: arXiv:2510.15828 [q-bio.NC]
  (或者 arXiv:2510.15828v1 [q-bio.NC] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2510.15828
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI(待注册)

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来自: Marco D'Alessandro [查看电子邮件]
[v1] 星期五, 2025 年 10 月 17 日 17:11:13 UTC (13,213 KB)
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