손 인식 정보를 저장하는 세포 어셈블리 생성 메커니즘

초록

본 연구는 절차적 학습의 일종인 손 바라보기(hand regard) 시뮬레이션을 통해 세포 어셈블리가 어떻게 형성되고, 그 안에 어떤 정보가 저장되는지를 규명한다. 초기 학습 단계에서 손을 시야에 넣으려는 시도는 억제성 가중치의 급격한 증가를 초래하고, 이 억제성 연결을 기반으로 숨겨진 유닛들 사이에 강한 흥분성 연결이 형성돼 자가 조직화된 세포 어셈블리를 만든다. 이후 형성된 어셈블리의 출력은 손 관련 입력에 거의 전적으로 의존하며, 손을 시야 중앙으로 이동시키는 운동 명령을 생성한다. 따라서 영아는 손에 대한 감각 입력을 구분하고, 저장된 어셈블리 정보를 활용해 지속적인 손 바라보기를 수행할 수 있다.

상세 분석

본 논문은 절차적 학습 모델을 이용해 “손 바라보기”라는 행동을 구현하고, 그 과정에서 세포 어셈블리(cell assembly)가 어떻게 자가 조직화되는지를 정량적으로 분석한다. 모델은 2‑차원 공간에 배치된 시각·고유감각·복사본(corollary discharge) 입력을 238개의 입력 유닛으로, 48개의 숨은 유닛, 8개의 출력 유닛으로 구성한 3‑계층 신경망이며, 실시간 순환 학습(RTRL) 알고리즘을 통해 시간에 따라 변하는 입력‑출력을 학습한다. 초기 가중치는