Multimodal, integrated analysis of neural activity and naturalistic social behavior in freely moving mice

自由活动小鼠的神经活动和自然社会行为的多模态综合分析

基本信息

  • 批准号:
    10226273
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 41.63万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-08-01 至 2025-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary/Abstract This proposal responds to an NIMH notice NOT-MH-18-036 aimed at the development and study of novel, computationally defined behavioral assays, and at applying theory and mathematical modeling to better capture the richness of complex, naturalistic behaviors. Specifically, we aim to develop novel computational tools for analyzing social behaviors in freely moving mice, and relating those identified behaviors to neural circuit activity in brain regions that govern the expression of those behaviors. Social behavior is affected in many human psychiatric disorders, such as autism, schizophrenia, and depression. We propose an interdisciplinary, collaborative approach to fill two major gaps that present a barrier to studies of social behavior: 1) the lack of quantitative and high-resolution descriptions of naturalistic social behaviors in freely moving animals, and 2) the difficulty of relating neural activity recorded in deep subcortical regions that govern such behaviors, such as the hypothalamus and extended amygdala, to animals' actions or to models of behavioral control. Our objective is to create a computational behavior analysis platform that integrates automated measurement of naturalistic social behavior, synchronous large-scale recording or imaging of neural activity, and apply these to a novel assay to investigate social behavioral decision-making. The central objective of this proposal is to extend our Mouse Action Recognition System (MARS) to create a platform that allows facile training of supervised and unsupervised behavior classifiers, quantitative correlation with simultaneously acquired neural recording or imaging data, and which can be flexibly adapted to additional behavior assays. The rationale for this approach is that fine-grained quantification of social behavior, and its correlation with neural recordings, is necessary to form and test theories of behavioral control by subcortical brain regions. While automated tracking and “pose” estimation software such as DeepLabCut have made tracking of animals' body positions more feasible, the identification of social behaviors from pose data is a non-trivial problem, requiring a separate computational approach that takes into account the relative movements of multiple animals over time. To achieve our objective, we will broaden the palette of social behaviors MARS can detect using machine learning and generative models (Aim 1), develop methods to relate those behaviors to neural activity (Aim 2), and extend MARS to additional assays to study neural correlates of social decision-making. This contribution is significant because it will create a resource that will transform our ability to study micro- and meso-scale subcortical circuits controlling social behavior. The contribution is innovative because it combines expertise from circuit neuroscience and computer vision/machine learning to create new tools for understanding the link between neural activity and behavior, in a context that is relevant to understanding dysfunctions of neural circuits that underlie human psychiatric disorders.
项目摘要/摘要 该提案对NIMH通知响应,而不是MH-18-036,旨在开发和研究新颖, 计算定义的行为分析,并应用理论和数学建模来更好地捕获 复杂,自然的行为的丰富性。具体而言,我们旨在开发新颖的计算工具 分析自由移动小鼠的社会行为,并将这些行为与神经电路活动联系起来 在控制这些行为表达的大脑区域中。社会行为受到许多人的影响 自闭症,精神分裂症和抑郁症等精神疾病。我们提出了一个跨学科, 填补两个主要空白的协作方法,这些空白是对社会行为研究障碍的障碍:1)缺乏 自由动物中自然主义社会行为的定量和高分辨率描述,2) 在控制此类行为的深层皮质下区域中记录的神经元活动的困难,例如 下丘脑并扩展了杏仁核,以动物的作用或行为控制模型。我们的目标 是创建一个计算行为分析平台,以整合自然主义的自动测量 社交行为,同步的大规模记录或神经活动的成像,并将其应用于新颖的测定法 调查社会行为决策。该提议的核心目的是扩展我们的鼠标 行动识别系统(MARS)创建一个平台,可轻松培训监督和 无监督的行为分类器,与简单获得的神经记录或 成像数据,并且可以柔韧地适应其他行为分析。这种方法的理由 是否需要细颗粒的社会行为及其与神经记录的相关性 通过皮层脑区域进行行为控制的理论和测试理论。而自动跟踪和“姿势” 诸如deeplabcut之类的估计软件使跟踪动物的身体位置更可行, 从姿势数据识别社交行为是一个非平凡的问题,需要单独的计算 考虑到随着时间的流逝,多种动物的相对运动的方法。为了实现我们的目标, 我们将扩大火星可以使用机器学习和通用模型检测的社会行为调色板 (目标1),开发将这些行为与神经活动联系起来的方法(AIM 2),并将火星扩展到附加 研究社会决策的神经相关性的测定。这种贡献很重要,因为它将创造 一种将改变我们研究微地皮质级的能力的资源 行为。该贡献具有创新性,因为它结合了电路神经科学和计算机的专业知识 视觉/机器学习创建新工具,以了解神经活动与行为之间的联系 与理解人类精神病基础的神经回路功能障碍有关的背景。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

David J Anderson其他文献

The N-terminal presequence from F1-ATPase β-subunit of Nicotiana plumbaginifolia efficiently targets green fluorescent fusion protein to the mitochondria in diverse commercial crops.
来自白花烟草 F1-ATPase β-亚基的 N 端前序列有效地将绿色荧光融合蛋白靶向多种经济作物的线粒体。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    A. Gnanasambandam;David J Anderson;M. P. Purnell;L. Nielsen;S. Brumbley
  • 通讯作者:
    S. Brumbley
Synthesis of Short-Chain-Length/Medium-Chain Length Polyhydroxyalkanoate (PHA) Copolymers in Peroxisomes of Transgenic Sugarcane Plants
转基因甘蔗植物过氧化物酶体中短链长度/中链长度聚羟基脂肪酸酯(PHA)共聚物的合成
  • DOI:
    10.1007/s12042-011-9080-7
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    David J Anderson;A. Gnanasambandam;E. Mills;M. O'Shea;L. Nielsen;S. Brumbley
  • 通讯作者:
    S. Brumbley
Short‐term effects of smoking marijuana on balance in patients with multiple sclerosis and normal volunteers
吸食大麻对多发性硬化症患者和正常志愿者平衡的短期影响
  • DOI:
    10.1038/clpt.1994.33
  • 发表时间:
    1994
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    H. Greenberg;S. Werness;J. Pugh;Robert O Andrus;David J Anderson;E. Domino
  • 通讯作者:
    E. Domino
Mild and moderate dyskaryosis: can women be selected for colposcopy on the basis of social criteria?
轻度和中度核异常:可以根据社会标准选择女性进行阴道镜检查吗?
  • DOI:
  • 发表时间:
    1992
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    David J Anderson;G. Flannelly;Henry C Kitchener;Peter M Fisher;Evelyn M Mann;Marion K Campbell;Allan Templeton;Harris Birthright;Research Centre;A. Infirmary;Foresterhill Aberdeen;J. AB92ZBDavid;M. Anderson;C. Flannelly;Kitchener
  • 通讯作者:
    Kitchener
NociceptorsSense Extracellular ATP and Are Putative Cutaneous Sensory Neurons Expressing the Mrgprd
伤害感受器感知细胞外 ATP,并且是表达 Mrgprd 的推定皮肤感觉神经元
  • DOI:
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    J. Zylka;David J Anderson;E. McCleskey;H. Lamotte;Xinzhong Dong;Qin Liu;Parul Sikand;Chao Ma;Zongxiang Tang;Liang Han;Zhe Li;Shuohao Sun;Leah A. Pogorzala;S. Mishra;M. Hoon;H. J. Solinski;T. Gudermann;A. Breit;Coupled Receptors
  • 通讯作者:
    Coupled Receptors

David J Anderson的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('David J Anderson', 18)}}的其他基金

Imaging neuromodulation in the brain
大脑神经调节成像
  • 批准号:
    10543730
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 41.63万
  • 项目类别:
Circuit basis of social behavior decision-making in a subcortical network
皮层下网络社会行为决策的电路基础
  • 批准号:
    10300937
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 41.63万
  • 项目类别:
Circuit basis of social behavior decision-making in a subcortical network
皮层下网络社会行为决策的电路基础
  • 批准号:
    10461937
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 41.63万
  • 项目类别:
Circuit basis of social behavior decision-making in a subcortical network
皮层下网络社会行为决策的电路基础
  • 批准号:
    10685483
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 41.63万
  • 项目类别:
Multimodal, integrated analysis of neural activity and naturalistic social behavior in freely moving mice
自由活动小鼠的神经活动和自然社会行为的多模态综合分析
  • 批准号:
    10037486
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 41.63万
  • 项目类别:
Multimodal, integrated analysis of neural activity and naturalistic social behavior in freely moving mice
自由活动小鼠的神经活动和自然社会行为的多模态综合分析
  • 批准号:
    10415149
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 41.63万
  • 项目类别:
Multimodal, integrated analysis of neural activity and naturalistic social behavior in freely moving mice
自由活动小鼠的神经活动和自然社会行为的多模态综合分析
  • 批准号:
    10629355
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 41.63万
  • 项目类别:
Multimodal and Supramodal processing of threatening emotional stimuli
威胁性情绪刺激的多模态和超模态处理
  • 批准号:
    10093134
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 41.63万
  • 项目类别:
Development of a scalable methodology for imaging neuropeptide release in the brain
开发一种可扩展的大脑神经肽释放成像方法
  • 批准号:
    9056190
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 41.63万
  • 项目类别:
Development of a scalable methodology for imaging neuropeptide release in the brain
开发一种可扩展的大脑神经肽释放成像方法
  • 批准号:
    9146349
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 41.63万
  • 项目类别:

相似国自然基金

采用新型视觉-电刺激配对范式长期、特异性改变成年期动物视觉系统功能可塑性
  • 批准号:
    32371047
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
破解老年人数字鸿沟:老年人采用数字技术的决策过程、客观障碍和应对策略
  • 批准号:
    72303205
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
通过抑制流体运动和采用双能谱方法来改进烧蚀速率测量的研究
  • 批准号:
    12305261
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
采用多种稀疏自注意力机制的Transformer隧道衬砌裂缝检测方法研究
  • 批准号:
    62301339
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
政策激励、信息传递与农户屋顶光伏技术采用提升机制研究
  • 批准号:
    72304103
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Efficacy and implementation of exercise-based smoking cessation treatment for adults with high anxiety sensitivity
以运动为基础的戒烟治疗对高焦虑敏感性成人的疗效和实施
  • 批准号:
    10660767
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 41.63万
  • 项目类别:
Team Support to Improve Glycemic Control Using CGM in Diverse Populations (TEAM CGM)
团队支持在不同人群中使用 CGM 改善血糖控制 (TEAM CGM)
  • 批准号:
    10659721
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 41.63万
  • 项目类别:
Screening strategies for sexually transmitted infections in a high HIV incidence setting in South Africa
南非艾滋病毒高发地区的性传播感染筛查策略
  • 批准号:
    10761853
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 41.63万
  • 项目类别:
Increasing initiation of evidence-based weight loss treatment
越来越多地开始开展循证减肥治疗
  • 批准号:
    10735201
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 41.63万
  • 项目类别:
The impact of Medicaid expansion on the rural mortality penalty in the United States
医疗补助扩大对美国农村死亡率的影响
  • 批准号:
    10726695
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 41.63万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了