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Accès ouvert déclaré 2026 preprint

Dendritic Wave Recurrent Neural Networks

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Abstract Wave recurrent neural networks (wRNNs) are biologically inspired recurrent architectures that use traveling-wave dynamics to support sequence learning and memory. However, their input-to-hidden pathway remains relatively simple compared with biological neurons, where dendrites perform nonlinear input integration. In this study, we introduce the Dendritic Wave Recurrent Neural Network (DW-RNN), which augments the input pathway of the wRNN with nonlinear basal dendritic branches while preserving the original recurrent wave dynamics. We evaluate DW-RNN on a simple copy task, sequential MNIST (sMNIST), permuted sequential MNIST (psMNIST), and noisy sequential CIFAR-10 (nsCIFAR-10). On the copy task, DW-RNN shows learning behavior comparable to the standard wRNN, suggesting that dendritic input integration does not disrupt the recurrent wave-based memory mechanism. On the three sequential image-classification benchmarks, DW-RNN outperforms the standard wRNN, improving accuracy from 97.27 ± 0.15% to 97.82 ± 0.12% on sMNIST, from 96.74 ± 0.17% to 96.92 ± 0.10% on psMNIST, and from 54.30 ± 0.79% to 55.65 ± 0.55% on nsCIFAR-10. In addition to improving mean accuracy, DW-RNN exhibits lower across-seed variability on all three classification benchmarks, suggesting that dendritic input integration may improve the stability of wRNN training. Hidden-activity visualizations further show that DW-RNN preserves the characteristic traveling-wave patterns of the original wRNN. These results suggest that dendritic computation and traveling-wave recurrent dynamics provide complementary mechanisms for biologically inspired sequence learning.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Dendritic Wave Recurrent Neural Networks
Date Crossref
09/07/2026
Éditeur
openRxiv
Type
posted-content

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude et ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Institutions déclarées

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Sujets associés

Neural dynamics and brain functionNeural Networks and Reservoir ComputingAdvanced Memory and Neural Computing

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