Reservoir computing in simulated neuronal cultures: Effect of network structure
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Le résumé fourni par la source
Biological neurons are emerging as attractive candidates for artificial intelligence and machine learning applications given their natural energy efficiency and self-repair capacity. However, they differ from their idealized artificial counterparts. Biological neurons have highly variable and noisy dynamics and display intrinsic spontaneous activity instead of purely input-driven dynamics. Moreover, biological neuronal networks have physically constrained and highly plastic connections, leading to a complex and ever evolving connectivity structure. Here, we investigate (numerically and with preliminary experimental data) the stability of the input responses of neuronal cultures using a reservoir computing framework. Utilizing a numerical model for the growth and activity of neuronal cultures, previously used to model experimental data, we investigate the effect of large-scale network topology, specifically homogeneous vs modular architectures, on fading memory, reservoir performance under increasingly noisy dynamics, and robustness to network rewiring. We find that modular networks exhibit longer fading memory time, sustain higher performance under noisy conditions, and are more robust to connectivity rewiring than homogeneous networks. Finally, we observe no relationship between some characteristics of the network adjacency matrix (specifically its spectral properties) and reservoir computing performance.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Reservoir computing in simulated neuronal cultures: Effect of network structure
- Date Crossref
- 01/02/2026
- Éditeur
- AIP Publishing
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Universitat de Barcelona pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Universitat Pompeu Fabra pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Departament de Física de la Matèria Condensada pays non établi dans la noticeInstitution
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Institut de Neurociències Departament de Biomedicina pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Department of Medicine and Life Sciences pays non établi dans la noticeInstitution
Universitat de Barcelona, Universitat Pompeu Fabra et Departament de Física de la Matèria Condensada, avec 2 autres affiliations.
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