CRCNS US-Israel Research Proposal: Multiscale analysis of brain-wide neuromodulation
CRCNS 美国-以色列研究提案:全脑神经调节的多尺度分析
基本信息
- 批准号:2207891
- 负责人:
- 金额:$ 60万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-09-15 至 2025-08-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Ongoing changes in motivation, mood, and alertness, play an important role in healthy brain function, and are disrupted in neurological and psychiatric disorders. The project will analyze neural circuitry that underpins these changes across behavioral states. It will do so by developing a new computational analysis method, validating this method on recordings of zebrafish brain activity, and using this method to analyze human brain activity. The project will also develop an online educational workshop on extraction of knowledge from big neural data. The workshop will provide a hands-on approach to analysis and modeling of large neuroscience datasets — from simulations to zebrafish to humans — and in this way will help train a new generation of computational neuroscientists.The project proposes a new computational framework for statistical inference of neuromodulation in functional imaging data across species and scales. It will validate and deploy this framework in three steps. First, it will validate this framework in simulations of neuronal network activity with known ground truth. Second, it will deploy this framework to zebrafish brain-wide cell-resolution calcium imaging data. This deployment will enable the discovery of neuromodulatory systems, and the benchmarking of these discoveries against existing anatomical knowledge. Third, it will translate this framework to analysis of human functional MRI data. This translation will facilitate noninvasive inference of neuromodulation in living humans across brain states. Collectively, completion of these steps will deliver an integrative statistical framework for inferring brain-wide neuromodulatory systems across species and spatial scales. In the short term, this completion will provide investigators with new ways to infer effects of neuromodulation from non-invasive imaging. In the long term, this completion will help facilitate detection of dysregulated neuromodulation across brain states. Collectively, these deliverables will accelerate discovery of foundational aspects of brain activity and function.This project is funded jointly by the Neural Systems Cluster in the Biological Sciences Directorate and the Division of Information and Intelligent Systems in the Computer and information Science and Engineering Directorate. A companion project is being funded by the US-Israel Binational Science Foundation (BSF).This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
动机,情绪和机敏性的持续变化在健康的大脑功能中起着重要作用,并且在神经病学和精神疾病中受到破坏。该项目将分析基于行为状态的这些变化的神经元电路。它将通过开发一种新的计算分析方法来做到这一点,从而在斑马鱼大脑活动的记录上验证了这种方法,并使用此方法来分析人类脑活动。该项目还将开发有关从大神经数据中提取知识的在线教育研讨会。研讨会将提供一种动手的方法来分析和建模大型神经科学数据集(从模拟到斑马鱼再到人类),通过这种方式,将有助于培训新一代的计算神经科学家。该项目提出了一个新的计算框架,用于跨物种和鳞片中神经化成像数据中神经化学统计推断的新计算框架。它将分三个步骤验证和部署此框架。首先,它将在模拟神经元网络活动的模拟中验证该框架。其次,它将将此框架部署到斑马鱼范围的细胞分辨率钙成像数据。这种部署将使神经调节系统的发现以及这些发现对现有的解剖学知识的基准测试。第三,它将将此框架转化为对人类功能MRI数据的分析。这种翻译将促进跨大脑状态的活着的人类神经调节的无创推断。总的来说,这些步骤的完成将提供一个集成的统计框架,用于在物种和空间尺度上推断大脑范围的神经调节系统。在短期内,该完成将为研究人员提供新的方法来推断非侵入性成像的神经调节作用。从长远来看,这一完成将有助于促进跨大脑状态的神经调节失调的检测。总的来说,这些可交付成果将加速发现大脑活动和功能的基本方面。该项目由生物科学局的神经系统集群共同资助,以及计算机,信息科学和工程局中信息和智能系统的信息和智能系统。一个伴侣项目由美国 - 以色列双原则科学基金会(BSF)资助。该奖项反映了NSF的法定任务,并通过使用基金会的知识分子优点和更广泛的影响评估标准通过评估来诚实地支持。
项目成果
期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Unbiased and efficient sampling of timeseries reveals redundancy of brain network and gradient structure
时间序列的无偏且高效采样揭示了大脑网络和梯度结构的冗余
- DOI:10.1016/j.neuroimage.2023.120110
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:5.7
- 作者:Nanda, Aditya;Rubinov, Mikail
- 通讯作者:Rubinov, Mikail
Time-resolved correlation of distributed brain activity tracks E-I balance and accounts for diverse scale-free phenomena.
- DOI:10.1016/j.celrep.2023.112254
- 发表时间:2023-04-25
- 期刊:
- 影响因子:8.8
- 作者:
- 通讯作者:
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