To understand sensory coding, we must ask not only how much information neurons encode, but also what that information is about. This requires decomposing mutual information into contributions from individual stimuli and stimulus features: a fundamentally ill-posed problem with infinitely many possible solutions. We address this by introducing three core axioms, additivity, positivity, and locality that any meaningful stimulus-wise decomposition should satisfy. We then derive a decomposition that meets all three criteria and remains tractable for high-dimensional stimuli. Our decomposition can be efficiently estimated using diffusion models, allowing for scaling up to complex, structured and naturalistic stimuli. Applied to a model of visual neurons, our method quantifies how specific stimuli and features contribute to encoded information. Our approach provides a scalable, interpretable tool for probing representations in both biological and artificial neural systems.


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《计算机信息》杂志发表高质量的论文,扩大了运筹学和计算的范围,寻求有关理论、方法、实验、系统和应用方面的原创研究论文、新颖的调查和教程论文,以及描述新的和有用的软件工具的论文。官网链接:https://pubsonline.informs.org/journal/ijoc
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