仅凭结构即可支持果蝇视觉系统中的高效视觉计算

arXiv:2610.10023v1 公告类型：交叉收录 摘要：理解实测突触连接在多大程度上决定计算，仍是一项核心挑战。在此，我们将经过校对的成年黑腹果蝇连接组与忠实于其解剖结构的眼部模型相耦合。视觉信息输入眼部模型后，传递至连接组，最后由以 Kenyon 细胞为中心的线性解码器读出。由此构建了一个仅基于连接组的模型，其中解剖连接图和眼部几何结构保持固定，仅允许学习标量突触增益和神经元阈值。该模型支持多任务视觉，包括颜色辨别、形状分类，以及呈现近似数量感知所特有的比例依赖性标度规律的数量辨别。为检验在连接经济性约束下精确连接是否具有重要影响，我们将生物连接图与逐步保留更多生物突触约束的随机化网络集合进行比较。在连接成本相同的情况下，生物网络始终表现出更高的准确率；而约束较少的重连网络虽能超越其表现，却以连接成本增加为代价。这些发现表明，实测连接结构与眼部几何结构共同确立了视觉计算的高效工作点。