Models of computation in multi-regional circuits with thalamus in the middle
丘脑位于中部的多区域电路的计算模型
基本信息
- 批准号:10546516
- 负责人:
- 金额:$ 10.53万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-01-15 至 2026-12-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AlgorithmsAnatomyAreaAutomobile DrivingBasal GangliaBehaviorBehavior ControlBehavioralBiologicalCell NucleusCerebellumChoice BehaviorCognitionCognition DisordersCognitiveCollaborationsComaCommunicationComputer ModelsDecision MakingDimensionsDiseaseGenerationsGoalsHypersomniasLawsLearningLightLinkMaintenanceMapsMemoryMethodsMidbrain structureModelingMotorMovementNeocortexNeuronsPlayPopulationProsencephalonRecurrenceResearchRewardsRoleRouteSensoryShapesShort-Term MemoryStimulusStructureTestingThalamic NucleiThalamic structureTheoretical modelUpdatecell cortexcell typecognitive functionconnectome datadata modelingdriving behaviordynamic systemexcitatory neuronexperimental studyfrontal lobein vivo evaluationmotor behaviormotor controlmotor disorderneocorticalnetwork modelsneuralneural circuitneurophysiologypredictive modelingresponsetheories
项目摘要
Summary, Project 5 (Models of computation in multi-regional circuits with
thalamus in the middle)
In close interplay with experiments from Projects 1-4, this computational project aims to understand how the
dynamic interplay between cortex, thalamus and other subcortical structures underlies decision-making
behaviors that depend on short-term memory and reward-dependent learning. We develop a theoretical
framework for the multi-regional circuit mechanism underlying the generation and control of behavior-related
activity modes in frontal cortical areas. In our framework cortical activity modes, corresponding to subspaces of
neural population activity, are subject to control from thalamic nuclei (non-sensory, 'higher-order'), which in turn
receive driving input from subcortical inputs. Moreover, we will study how subcortical inputs to the thalamus,
such as from the midbrain and basal ganglia, interact in the thalamus to generate control strategies that organize
sequences of cortical activity modes driving the behaviors required to solve a task. We explore the roles of
cortical cell types that are activated by thalamocortical neurons in the generation and control of activity modes
that are relevant for short-term memory maintenance and motor execution. We further study value-based
decision making in a dynamic foraging task that leads to Herrnstein’s matching law of choice behavior. Our
circuit model will implement two candidate mechanisms for updating and maintenance of action values,
decision-making based on action values, as well as its transformation to behavioral choice and action. The
model implements multiple loops involving cortex, subcortex and thalamus in the middle, all based on
connectomic data (from Projects 1-3) and will guide multi-regional recordings (Projects 4). To conclude,
computational research will be carried out in close coordination with anatomical, behavioral and
neurophysiological experiments. Model predictions will be tested, and experimental results will shape the
models. This collaboration will lead to foundational advances in our understanding of computations in multi-
regional neural circuits.
摘要,项目5(多区域电路中的计算模型
中间的丘脑)
在与项目1-4的实验密切相互作用中,该计算项目旨在了解如何了解
皮质,丘脑和其他亚皮质结构之间的动态相互作用是决策的基础
取决于短期记忆和奖励依赖学习的行为。我们发展了一个理论
与行为相关的生成和控制的多区域电路机制的框架
额叶皮质区域的活动模式。在我们的框架皮层活动模式中,对应于
神经人口活动受到丘脑核的控制(非敏感性,“高阶”)
从皮层输入中接收驾驶输入。此外,我们将研究如何对丘脑的皮质下输入,
例如来自中脑和基底神经节,在丘脑中相互作用,以生成组织的控制策略
皮层活动模式的序列驱动解决任务所需的行为。我们探索
在活性模式的生成和控制中,由丘脑皮质神经元激活的皮质细胞类型
与短期内存维护和电动机执行有关。我们进一步研究基于价值的
在动态觅食任务中做出决策,从而导致赫恩斯坦的选择行为匹配定律。我们的
电路模型将实施两种候选机制,以更新和维护动作值,
基于行动价值的决策及其转换为行为选择和行动。
模型在中间实现了涉及皮质,亚皮层和丘脑的多个循环,所有这些都基于
连接数据(来自项目1-3),将指导多区域记录(项目4)。包括,
计算研究将与解剖学,行为和
神经生理实验。将测试模型预测,实验结果将塑造
型号。这项合作将导致我们对多数计算的理解的基本进步
区域神经回路。
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)
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Models of computation in multi-regional circuits with thalamus in the middle
丘脑位于中部的多区域电路的计算模型
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