A nonconvex variational approach for receptive field estimation - Inria - Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique Accéder directement au contenu
Rapport (Rapport De Recherche) Année : 2016

A nonconvex variational approach for receptive field estimation

Une approche variationelle non-convexe pour l’estimation des champs recepteurs

Résumé

Determining the receptive field of a visual sensory neuron is a first but crucial step to- wards the characterization of neurons response to local spatio-temporal stimuli. Existing methods are based on convex optimization methods neglecting biophysical constraints of neurons (bounded firing rate), and they are relatively poor in terms of accuracy and running time. We propose a new method to estimate receptive fields by a nonconvex variational approach, thus relaxing the simplifying and unrealistic assumption of convexity made by standard approaches. The method consists in studying a relaxed discrete energy minimized by a proximal alternating minimization algorithm. We compare our approach with the classical spike-triggered-average technique on sim- ulated data, considering a typical retinal ganglion cell. Results show a high improvement in term of accuracy and convergence with respect to the duration of the experiment.
Déterminer le champ récepteur d’un neurone sensoriel visuel est une première mais cruciale étape pour caractériser la réponse neuronale à des stimuli spatio-temporels locaux. Les méthodes existantes sont basées sur des approches d’optimisation convexes négligeant les con- traintes biophysiques des neurones (taux de décharge borné), et elles sont relativement faibles en terme de précision et de temps de calcul. Nous proposons une nouvelle méthode pour estimer les champs récepteurs basée sur une approche variationnelle non convexe, relaxant ainsi l’hypothèse simplificatrice et irréaliste de convexité faite dans les approches standard. La méthode consiste à étudier une énergie discrète relaxée, minimisée par un algorithme proximal de minimisation alternée. Nous comparons notre approche avec la technique classique de spike triggered averaged sur des données simulées, en considérant une cellule ganglionnaire type de la rétine. Les résultats montrent une forte amélioration en terme de précision et de convergence par rapport à la durée de l’expérience.
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Dates et versions

hal-01279999 , version 1 (28-02-2016)
hal-01279999 , version 2 (10-05-2016)
hal-01279999 , version 3 (31-08-2016)

Identifiants

  • HAL Id : hal-01279999 , version 3

Citer

Audric Drogoul, Gilles Aubert, Bruno Cessac, Pierre Kornprobst. A nonconvex variational approach for receptive field estimation. [Research Report] 8837, Inria Sophia Antipolis. 2016, pp.42. ⟨hal-01279999v3⟩
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