Разреженное кодирование с избыточным набором базисных функций: стратегия первичной зрительной коры?

Пространственные рецептивные поля простых клеток зрительной коры млекопитающих достаточно хорошо изучены физиологически. Их можно охарактеризовать как локализованные, ориентированные и обладающие полосовой фильтрацией; по этим свойствам они напоминают базисные функции вейвлет-преобразований. Ранее мы показали, что такие свойства рецептивных полей можно объяснить стратегией, обеспечивающей разреженное распределение выходной активности в ответ на естественные изображения. Здесь мы подробнее излагаем эту работу и рассматриваем нейробиологические следствия разреженного кодирования. Особый интерес представляет случай избыточного кодирования, когда число элементов кода превышает эффективную размерность пространства входных данных. Поскольку базисные функции неортогональны и линейно зависимы, разрежение кода задействует только те из них, которые необходимы для представления данного входа; поэтому зависимость между входом и выходом отклоняется от строго линейной. Эти отклонения от линейности могут объяснить слабые проявления нелинейности в свойствах ответов простых клеток коры, а также позволяют предсказать взаимодействия между нейронными элементами в ответ на естественные стимулы.