* 共同第一作者 1 麻省理工学院麦戈文脑研究所脑与认知科学系,美国马萨诸塞州剑桥 2 麻省理工学院大脑、心智与机器中心,美国马萨诸塞州剑桥 3 哈佛大学言语与听觉生物科学与技术项目,美国马萨诸塞州剑桥 4 罗彻斯特大学医学中心,美国纽约州罗彻斯特 摘要 预测大脑对刺激的反应的模型提供了对感觉系统的一种理解,并且在科学和工程领域有许多潜在的应用。因此,刺激可计算的感觉模型是神经科学的长期目标。深度神经网络已成为视觉系统的主要预测模型,但在听觉领域的研究较少。先前的研究提供了音频训练神经网络的例子,这些网络可以很好地预测听觉皮层 fMRI 反应,并表现出模型阶段和大脑区域之间的对应关系,但尚不清楚这些结果是否能推广到其他神经网络模型,以及如何进一步改进该领域的模型。我们评估了公开可用的音频神经网络模型以及在四个不同任务上训练的内部模型的大脑模型对应性。大多数测试模型的预测结果都优于之前的听觉皮层滤波器组模型,并表现出系统的模型-大脑对应性:中间阶段最能预测初级听觉皮层,而深层阶段最能预测非初级皮层。然而,一些最先进的模型产生了明显更差的大脑预测。训练任务影响了特定皮层调节特性的预测质量,最佳整体预测来自在多个任务上训练的模型。结果表明任务优化对于解释大脑表征的重要性,并普遍支持深度神经网络作为听觉模型的前景。
* 共同第一作者 1 麻省理工学院麦戈文脑研究所脑与认知科学系,美国马萨诸塞州剑桥 2 麻省理工学院大脑、心智与机器中心,美国马萨诸塞州剑桥 3 哈佛大学言语与听觉生物科学与技术项目,美国马萨诸塞州剑桥 4 罗彻斯特大学医学中心,美国纽约州罗彻斯特 摘要 预测大脑对刺激的反应的模型提供了对感觉系统的一种理解,并且在科学和工程领域有许多潜在的应用。因此,刺激可计算的感觉模型是神经科学的长期目标。深度神经网络已成为视觉系统的主要预测模型,但在听觉领域的研究较少。先前的研究提供了音频训练神经网络的例子,这些网络可以很好地预测听觉皮层 fMRI 反应,并表现出模型阶段和大脑区域之间的对应关系,但尚不清楚这些结果是否能推广到其他神经网络模型,以及如何进一步改进该领域的模型。我们评估了公开可用的音频神经网络模型以及在四种不同任务上训练的内部模型的模型-大脑对应关系。大多数测试模型的预测结果都优于之前的听觉皮层滤波器组模型,并表现出系统的模型-大脑对应关系:中间阶段最能预测初级听觉皮层,而深层阶段最能预测非初级皮层。然而,一些最先进的模型产生了明显更差的大脑预测。在干净语音(未添加背景噪音)上训练的模型产生了更差的大脑预测,这可能是因为在噪音中听觉对生物听觉表征施加了限制。训练任务影响了特定皮层调节属性的预测质量,在多项任务上训练的模型产生的最佳整体预测。结果普遍支持深度神经网络作为听觉模型的前景,但它们也表明当前的模型不能完全解释听觉皮层反应。
1。美国纽约州哥伦比亚大学医学中心神经科学系。 2。 Zuckerman Institute,哥伦比亚大学,纽约,纽约,美国3。 Grossman心理统计中心,哥伦比亚大学,纽约,纽约,美国。 4。 加利福尼亚大学伯克利分子和细胞生物学系5。 麦戈文大脑研究所,马萨诸塞州剑桥,马萨诸塞州剑桥6。 马萨诸塞州剑桥大学,马萨诸塞州脑和认知科学系,马萨诸塞州7。 加利福尼亚州帕洛阿尔托市斯坦福大学神经生物学系8。 霍华德·休斯医学院,斯坦福大学,帕洛阿尔托,加利福尼亚州9。 加利福尼亚州帕洛阿尔托市斯坦福大学电气工程系10。 Wu Tsai神经科学研究所,斯坦福大学,帕洛阿尔托,加利福尼亚州11。 Bio-X研究所,斯坦福大学,帕洛阿尔托,加利福尼亚州12。 Janelia Research Campus,霍华德·休斯医学院,美国弗吉尼亚州阿什伯恩市13。 计算与神经系统,加利福尼亚理工学院,帕萨迪纳,加利福尼亚州14。 IMEC,鲁汶,比利时15。 卡夫利脑科学研究所,哥伦比亚大学,纽约,纽约16。 加利福尼亚州帕洛阿尔托市斯坦福大学神经生物学系17。 霍华德·休斯医学院,哥伦比亚大学,纽约,纽约18。 神经科学研究生课程,斯坦福大学,帕洛阿尔托,加利福尼亚州19。 加利福尼亚州帕洛阿尔托市斯坦福大学电气工程系20。 WU TSAI神经科学研究所,斯坦福大学,帕洛阿尔托,加利福尼亚州21。美国纽约州哥伦比亚大学医学中心神经科学系。2。Zuckerman Institute,哥伦比亚大学,纽约,纽约,美国3。 Grossman心理统计中心,哥伦比亚大学,纽约,纽约,美国。 4。 加利福尼亚大学伯克利分子和细胞生物学系5。 麦戈文大脑研究所,马萨诸塞州剑桥,马萨诸塞州剑桥6。 马萨诸塞州剑桥大学,马萨诸塞州脑和认知科学系,马萨诸塞州7。 加利福尼亚州帕洛阿尔托市斯坦福大学神经生物学系8。 霍华德·休斯医学院,斯坦福大学,帕洛阿尔托,加利福尼亚州9。 加利福尼亚州帕洛阿尔托市斯坦福大学电气工程系10。 Wu Tsai神经科学研究所,斯坦福大学,帕洛阿尔托,加利福尼亚州11。 Bio-X研究所,斯坦福大学,帕洛阿尔托,加利福尼亚州12。 Janelia Research Campus,霍华德·休斯医学院,美国弗吉尼亚州阿什伯恩市13。 计算与神经系统,加利福尼亚理工学院,帕萨迪纳,加利福尼亚州14。 IMEC,鲁汶,比利时15。 卡夫利脑科学研究所,哥伦比亚大学,纽约,纽约16。 加利福尼亚州帕洛阿尔托市斯坦福大学神经生物学系17。 霍华德·休斯医学院,哥伦比亚大学,纽约,纽约18。 神经科学研究生课程,斯坦福大学,帕洛阿尔托,加利福尼亚州19。 加利福尼亚州帕洛阿尔托市斯坦福大学电气工程系20。 WU TSAI神经科学研究所,斯坦福大学,帕洛阿尔托,加利福尼亚州21。Zuckerman Institute,哥伦比亚大学,纽约,纽约,美国3。Grossman心理统计中心,哥伦比亚大学,纽约,纽约,美国。4。加利福尼亚大学伯克利分子和细胞生物学系5。麦戈文大脑研究所,马萨诸塞州剑桥,马萨诸塞州剑桥6。马萨诸塞州剑桥大学,马萨诸塞州脑和认知科学系,马萨诸塞州7。加利福尼亚州帕洛阿尔托市斯坦福大学神经生物学系8。霍华德·休斯医学院,斯坦福大学,帕洛阿尔托,加利福尼亚州9。加利福尼亚州帕洛阿尔托市斯坦福大学电气工程系10。Wu Tsai神经科学研究所,斯坦福大学,帕洛阿尔托,加利福尼亚州11。 Bio-X研究所,斯坦福大学,帕洛阿尔托,加利福尼亚州12。 Janelia Research Campus,霍华德·休斯医学院,美国弗吉尼亚州阿什伯恩市13。 计算与神经系统,加利福尼亚理工学院,帕萨迪纳,加利福尼亚州14。 IMEC,鲁汶,比利时15。 卡夫利脑科学研究所,哥伦比亚大学,纽约,纽约16。 加利福尼亚州帕洛阿尔托市斯坦福大学神经生物学系17。 霍华德·休斯医学院,哥伦比亚大学,纽约,纽约18。 神经科学研究生课程,斯坦福大学,帕洛阿尔托,加利福尼亚州19。 加利福尼亚州帕洛阿尔托市斯坦福大学电气工程系20。 WU TSAI神经科学研究所,斯坦福大学,帕洛阿尔托,加利福尼亚州21。Wu Tsai神经科学研究所,斯坦福大学,帕洛阿尔托,加利福尼亚州11。Bio-X研究所,斯坦福大学,帕洛阿尔托,加利福尼亚州12。Janelia Research Campus,霍华德·休斯医学院,美国弗吉尼亚州阿什伯恩市13。计算与神经系统,加利福尼亚理工学院,帕萨迪纳,加利福尼亚州14。IMEC,鲁汶,比利时15。卡夫利脑科学研究所,哥伦比亚大学,纽约,纽约16。加利福尼亚州帕洛阿尔托市斯坦福大学神经生物学系17。霍华德·休斯医学院,哥伦比亚大学,纽约,纽约18。神经科学研究生课程,斯坦福大学,帕洛阿尔托,加利福尼亚州19。加利福尼亚州帕洛阿尔托市斯坦福大学电气工程系20。WU TSAI神经科学研究所,斯坦福大学,帕洛阿尔托,加利福尼亚州21。WU TSAI神经科学研究所,斯坦福大学,帕洛阿尔托,加利福尼亚州21。加利福尼亚州帕洛阿尔托市斯坦福大学生物工程系22。加利福尼亚州帕洛阿尔托市斯坦福大学医学院神经外科系23。霍华德·休斯医学院,伯克利,加利福尼亚州24。马里兰州巴尔的摩约翰·霍普金斯大学生物医学工程系
Platon Megagiannis, 1,11 Yuan Mei, 2,3,11 Rachel E. Yan, 4,5 Lin Yuan, 1 Jonathan J. Wilde, 6,7 Hailey Eckersberg, 1 Rahul Suresh, 1 Xinzhu Tan, 1 Hong Chen, 1 W. Todd Farmer, 8 Kuwook Cha, 9 Phuong Uyen Le, 1 Helene Catoire, 1 Daniel Rochefort, 1 Tony Kwan, 10 Brian A. Yee, 3 Patrick Dion, 1 Arjun Krishnaswamy, 9 Jean-Francois Cloutier, 1 Stefano Stifani, 1 Kevin Petrecca, 1 Gene W. Yeo, 3 Keith K. Murai, 8 冯国平, 6,7 Guy A. Rouleau, 1 Trey Ideker, 2, * Neville E. Sanjana, 4,5 和扬州1,12,*1加拿大魁北克省蒙特利尔市麦吉尔大学医学与健康科学学院蒙特利尔神经病学研究所医院神经内科和神经外科系 2 美国加利福尼亚州圣地亚哥市加利福尼亚大学圣地亚哥分校医学系遗传学分部 3 美国加利福尼亚州拉霍亚市加利福尼亚大学圣地亚哥分校基因组医学研究所干细胞项目细胞和分子医学系 4 美国纽约州纽约纽约基因组中心 5 美国纽约州纽约大学生物系 6 美国马萨诸塞州剑桥市麻省理工学院 (MIT) 麦戈文脑研究所脑与认知科学系 7 美国马萨诸塞州剑桥市麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所斯坦利精神病学研究中心 8 加拿大魁北克省蒙特利尔市蒙特利尔综合医院麦吉尔大学健康中心研究所脑修复和综合神经科学项目神经科学研究中心加拿大魁北克省蒙特利尔市麦吉尔大学医学与健康科学学院生理学系 10 加拿大魁北克省蒙特利尔市麦吉尔大学麦吉尔基因组中心和人类遗传学系 11 这些作者贡献相同 12 主要联系人 *通信地址:tideker@ucsd.edu (TI)、yang.zhou7@mcgill.ca (YZ) https://doi.org/10.1016/j.celrep.2024.114637
a 中国科学院心理研究所大脑与心智终身发展研究中心,北京 100101,中国 b 北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室,北京 100875,中国 c 纽约大学医学院儿童与青少年精神病学系,纽约,NY 10016,美国 d 内森克莱恩精神病学研究所,纽约,NY 10962,美国 e 中国科学院大学心理学系,北京 100049,中国 f 印第安纳大学心理与脑科学系,布卢明顿,IN 47405,美国 g 儿童心智研究所,纽约,NY 10022,美国 h 耶鲁大学心理学系,纽黑文,CT 06511,美国 i 电气与计算机工程系,临床影像研究中心,N.1 健康与记忆网络项目研究所,美国国立卫生研究院新加坡 117574,新加坡 j 浙江大学物理系,杭州 310058,中国 k 滨州医学院,烟台 264100,中国 l 荷兰拉德堡德大学医学中心 Donders 研究所,奈梅亨 6525 EN,荷兰 m 荷兰鹿特丹伊拉斯姆斯大学儿童和青少年精神病学系,鹿特丹 3000 CB,荷兰 n 荷兰鹿特丹伊拉斯姆斯大学医学中心放射科,鹿特丹 3000 CA,荷兰 o 西南大学心理学院,重庆 400715,中国 p 华南师范大学脑研究与康复研究所,广州 510631,中国 q 常州市儿童医院儿童保健研究所,常州 213003,中国 r 南宁师范大学教育科学学院脑与教育重点实验室,南宁 530001,中国 s 中国科学院行为科学重点实验室,北京师范大学心理学系,北京 100101 t 北京师范大学 IDG/麦戈文脑研究中心,北京 100875
使学生了解新兴的趋势和创新:向学生介绍生物技术的最先进进步,例如单克隆抗体的药物发现,合成生物学和人工智能,从而促进了其在解决全球挑战中的作用。促进批判性思维和分析:鼓励学生批判性评估生物技术研究,评估其对社会的影响并了解其道德,经济和环境的影响。将理论与实践联系起来:通过案例研究和专家主导的讨论,突出了生物技术的现实应用,从对抗抗菌耐药性到提高农作物的可持续性。促进了协作和跨学科的见解:为学生创造机会,使学生与不同的观点互动,弥合微生物学,肿瘤学,工程和合成生物学等领域之间的差距。为学生做好生物技术职业的准备:为学生提供导航和为快速发展的生物技术领域的知识和工具,无论是在学术界,工业或政策制定中。课程学习成果:•学习最先进的生物技术工具和应用。•了解生物技术如何应对健康,农业和环境挑战。•探索诸如AI,单克隆抗体和合成生物学等创新。•分析生物学过程,例如噬菌体疗法和微生物组相互作用。•对生物技术在社会中的作用进行批判性思考。课程时间表:黄色突出显示的讲座是非同步记录的讲座(需要NetID登录)。周1月27日,2025年1月27日,约克·尤克(Jae-hyuk Yu)教授,西澳大学麦迪逊分校细菌学,“课程介绍,组织,生物技术概述”,第2周2月2日,2025年,Zhiqiang An教授,Univ。麦戈文医学院的德克萨斯州健康学校“目前的单克隆抗体药物发现的景观”,第3周,第10周,第1025卷,第2025卷,萨宾·佩莱特教授,细菌学,乌维 - 麦迪逊山脉,“肉毒杆菌和肉毒杆菌神经毒素。药房“用于生物医学应用的工程细胞”。,2025年2月24日,第5周,布兰代斯大学的亚历山大·比森教授。“一千个剪裁的生活:削减和挤压古细菌作为机械感应的模型”
a 美国印第安纳州布卢明顿印第安纳大学心理学与脑科学 b 西班牙马德里理工大学和 CIBER-BBN c 神经适应性人机交互,德国科特布斯-森夫滕贝格勃兰登堡工业大学 d 艾克斯-马赛大学,法国蒂莫内神经科学研究所 e CNRS、LPL,法国普罗旺斯地区艾克斯-马赛大学 f加拿大不列颠哥伦比亚大学 g 生态功能与进化中心、CNRS、EPHE、IRD、蒙彼利埃大学,法国蒙彼利埃 h 认知神经影像中心、INSERM、CEA、CNRS、巴黎萨克雷大学 NeuroSpin 中心,法国 Gif/Yvette i 蒙特利尔大学心理学系认知和计算神经科学实验室,蒙特利尔, QC,加拿大 j Mila -加拿大魁北克人工智能研究所 k 塞尔维亚贝尔格莱德大学哲学系、神经认知和应用认知实验室 l 塞尔沃研究所 - 巴黎大脑研究所 - ICM、Inserm U 1127、CNRS UMR 7225、APHP、Hôpital de la Pitié Salpêtrière、索邦大学、MEG-EEG 中心、神经影像中心Recherche (CENIR),法国巴黎。 m 加利福尼亚大学心智与大脑中心,美国加利福尼亚州戴维斯市 n 艾克斯马赛大学、法国国家健康与医学研究院、法国国家神经系统研究所 o 德克萨斯大学休斯顿健康科学中心麦戈文医学院,美国德克萨斯州休斯顿市 p 图宾根大学,德国 q 乌拉尔联邦大学,俄罗斯叶卡捷琳堡 r 鹿特丹伊拉斯姆斯大学,荷兰鹿特丹 s 全球分布式开放研究与教育研究所(IGDORE),瑞典 t 杜克大学,美国 u 图卢兹大学 ISAE-SUPAERO,法国 v 贝尔格莱德大学教师教育学院,塞尔维亚 w 南洋理工大学心理学,新加坡 x 新加坡临床科学研究所,A ∗ STAR,新加坡 y 剑桥大学 MRC 认知与脑科学部,英国剑桥 z 诺丁汉大学心理学院,英国诺丁汉德国法兰克福神经科学系,芬兰阿尔托大学
a 美国印第安纳州布卢明顿印第安纳大学心理学与脑科学 b 西班牙马德里理工大学和 CIBER-BBN c 神经适应性人机交互,德国科特布斯-森夫滕贝格勃兰登堡工业大学 d 艾克斯-马赛大学,法国蒂莫内神经科学研究所 e CNRS、LPL,法国普罗旺斯地区艾克斯-马赛大学 f加拿大不列颠哥伦比亚大学 g 生态功能与进化中心、CNRS、EPHE、IRD、蒙彼利埃大学,法国蒙彼利埃 h 认知神经影像中心、INSERM、CEA、CNRS、巴黎萨克雷大学 NeuroSpin 中心,法国 Gif/Yvette i 蒙特利尔大学心理学系认知和计算神经科学实验室,蒙特利尔, QC,加拿大 j Mila -加拿大魁北克人工智能研究所 k 塞尔维亚贝尔格莱德大学哲学系、神经认知和应用认知实验室 l Institut du Cerveau - 巴黎大脑研究所 - ICM、Inserm U 1127、CNRS UMR 7225、APHP、Hôpital de la Pitié Salpêtrière、索邦大学、MEG-EEG 中心、神经影像中心Recherche (CENIR),法国巴黎。 m 加利福尼亚大学心智与大脑中心,美国加利福尼亚州戴维斯市 n 艾克斯马赛大学、法国国家健康与医学研究院、法国国家神经系统研究所 o 德克萨斯大学休斯顿健康科学中心麦戈文医学院,美国德克萨斯州休斯顿市 p 图宾根大学,德国 q 乌拉尔联邦大学,俄罗斯叶卡捷琳堡 r 鹿特丹伊拉斯姆斯大学,荷兰鹿特丹 s 全球分布式开放研究与教育研究所(IGDORE),瑞典 t 杜克大学,美国 u 图卢兹大学 ISAE-SUPAERO,法国 v 贝尔格莱德大学教师教育学院,塞尔维亚 w 南洋理工大学心理学,新加坡 x 新加坡临床科学研究所,A ∗ STAR,新加坡 y 剑桥大学 MRC 认知与脑科学部,英国剑桥 z 诺丁汉大学心理学院,英国诺丁汉德国法兰克福神经科学系,芬兰阿尔托大学
新泽西州终结艾滋病毒流行特别工作组 Kathy Ahearn-O'Brien,海辛斯艾滋病基金会执行董事,特别工作组联合主席 Henry Raymond,罗格斯大学公共卫生学院副教授,特别工作组联合主席 Ann D. Bagchi,罗格斯大学护理学院助理教授 Kira Berstecher,圣母露德医疗中心急诊科资助服务主任 Deloris Dockrey,海辛斯艾滋病基金会诊所主任 Latoya Goodman,海辛斯艾滋病基金会社区卫生工作者 Michael Folger,终结歧视联盟 Heidi Haiken,罗格斯大学护理学院 Francois-Xavier Bagnoud 中心项目经理 Perry N. Halkitis,罗格斯大学公共卫生学院院长 Kimberly McCargo,CompleteCare Health Network, Inc. 人口健康主任 Brian McGovern,北泽西社区研究计划首席执行官 Christopher Menschner,新泽西州卫生部艾滋病、性病和结核病服务司助理专员 Johanna Moore,Zufall 健康中心艾滋病服务项目主任 Peter Oates,罗格斯大学护理学院 Francois‐Xavier Bagnoud 中心卫生保健服务主任 Ricardo D. Salcido,Zufall 健康中心护理联系项目协调员 Jihad Slim,新泽西州卫生部圣迈克尔医疗中心艾滋病、性病和结核病服务司医疗主任 Bibbi Stokes,杰斐逊健康中心医疗案例经理 Sal Susino,VNA 健康集团/预防资源网络外联协调员,小组委员会 1 主席 Shoba Swaminathan,罗格斯大学医学院传染病科助理教授 Laura Taylor,新泽西州卫生部传染病服务处研究科学家 Calvin Toler,终结歧视联盟 Axel Torres–Marrero,高级Hyacinth 艾滋病基金会预防和公共政策主任 Sara Wallach,新泽西州卫生部 HIV、STD 和 TB 服务部项目专家,作家 Maryellen Wiggins,公共卫生顾问,护理,新泽西州卫生部,传染病服务部 Suzanne Willard,罗格斯大学护理学院副院长,第 3 小组委员会主席 Gary Paul Wright,非裔美国人同性恋关注办公室执行主任,第 2 小组委员会主席 Eric Wuethrich,LGBTQ 健康中心经理,新泽西中部罗格斯公共卫生学院学生访问护士协会 Kezia Boban Arpun Shah 新泽西州卫生部工作人员 Chelsea Betlow,新泽西州卫生部 HIV、STD 和 TB 服务部主任 Dawn Costello,新泽西州卫生部 HIV、STD 和 TB 服务部执行助理 Gabrielle Ferrigno,新泽西州卫生部 HIV、STD 和 TB 服务部项目专家HIV、STD 和 TB 服务,特约作者 Kulpreet Kaur,新泽西州卫生部 HIV、STD 和 TB 服务司项目专家