Artigo em revista científica Q1
Learning low-dimensional semantics for music and language via multi-subject fMRI
Francisco Afonso Raposo (Raposo, F.); David Martins de Matos (De Matos, D.); Ricardo Ribeiro (Ribeiro, R.);
Título Revista
Neuroinformatics
Ano (publicação definitiva)
2022
Língua
Inglês
País
Estados Unidos da América
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Abstract/Resumo
Embodied Cognition (EC) states that semantics is encoded in the brain as firing patterns of neural circuits, which are learned according to the statistical structure of human multimodal experience. However, each human brain is idiosyncratically biased, according to its subjective experience, making this biological semantic machinery noisy with respect to semantics inherent to media, such as music and language. We propose to represent media semantics using low-dimensional vector embeddings by jointly modeling the functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) activity of several brains via Generalized Canonical Correlation Analysis (GCCA). We evaluate the semantic richness of the resulting latent space in appropriate semantic classification tasks: music genres and language topics. We show that the resulting unsupervised representations outperform the original high-dimensional fMRI voxel spaces in these downstream tasks while being more computationally efficient. Furthermore, we show that joint modeling of several subjects increases the semantic richness of the learned latent vector spaces as the number of subjects increases. Quantitative results and corresponding statistical significance testing demonstrate the instantiation of music and language semantics in the brain, thereby providing further evidence for multimodal embodied cognition as well as a method for extraction of media semantics from multi-subject brain dynamics.
Agradecimentos/Acknowledgements
--
Palavras-chave
Semantics,Embodied cognition,fMRI,Music,Natural language,Machine learning
  • Ciências da Computação e da Informação - Ciências Naturais
  • Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e Informática - Engenharia e Tecnologia
Registos de financiamentos
Referência de financiamento Entidade Financiadora
SFRH/BD/135659/2018 Fundação para a Ciência e a Tecnologia
UIDB/50021/2020 Fundação para a Ciência e a Tecnologia

Com o objetivo de aumentar a investigação direcionada para o cumprimento dos Objetivos do Desenvolvimento Sustentável para 2030 das Nações Unidas, é disponibilizada no Ciência-IUL a possibilidade de associação, quando aplicável, dos artigos científicos aos Objetivos do Desenvolvimento Sustentável. Estes são os Objetivos do Desenvolvimento Sustentável identificados pelo(s) autor(es) para esta publicação. Para uma informação detalhada dos Objetivos do Desenvolvimento Sustentável, clique aqui.