Dopaminergic-cholinergic neuromodulation for rapid and democratic cortex-wide learning

多巴胺能胆碱能神经调节用于快速和民主的皮质范围学习

基本信息

  • 批准号:
    EP/Y027841/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 160.39万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2023 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Learning depends on behavioural feedback. In the brain this feedback is encoded by diffuse neuromodulators. These neuromodulators are believed to trigger learning by assigning credit to synapses throughout the cortex. However, recent theoretical findings show that such diffuse credit assignment leads to very slow learning, in sharp contrast with animal and human learning. This raises a fundamental question: how can the cortex learn efficiently using diffuse neuromodulation?\Here I propose that neuromodulators rely on excitatory-inhibitory circuits to assign credit efficiently to synapses throughout the cortex. Building on my expertise in developing computational models of cortical learning we will develop an integrative synapse-to-behaviour computational model of neuromodulated cortex- wide credit assignment. First, we will show that dopaminergic neuromodulation of excitatory-inhibitory cortical cell-types enables rapid reward-based credit assignment. Next, leveraging on adaptive machine learning principles I propose that cholinergic neuromodulation cooperates with the dopaminergic system to facilitate and robustify learning through democratic modulation of excitatory-inhibitory cortical circuits. To ensure that the model remains biologically and functionally sound, it will be contrasted with recent experimental data in close collaboration with leading experimentalists and machine learning researchers.Finally, this dopaminergic-cholinergic model will generate testable predictions to the following questions: (i) what is the role of excitatory-inhibitory cell-types during goal-driven learning? (ii) how specific must neuromodulation be for rapid and robust goal-driven learning? and (iii) why is neuromodulatory malfunction commonly associated with cognitive decline in dementia and aging?Overall, the proposed integrative computational framework, will be critical for our understanding of cortex- wide behaviourally-relevant learning in both health and disease.
学习取决于行为反馈。在大脑中,这种反馈是由弥漫性神经调节剂编码的。据信,这些神经调节剂可以通过将信用分配给整个皮层的突触来触发学习。但是,最近的理论发现表明,这种分散的信用分配导致学习非常缓慢,与动物和人类学习形成鲜明对比。这提出了一个基本问题:如何使用弥漫性神经调节有效地学习皮层?在我在开发皮质学习计算模型方面的专业知识的基础上,我们将开发一个神经调节的皮质信用分配的综合性突触计算模型。首先,我们将证明兴奋性抑制性皮质细胞类型的多巴胺能神经调节可以快速基于奖励的信用分配。接下来,利用自适应机器学习原则,我建议胆碱能神经调节与多巴胺能系统合作,通过民主调节兴奋性抑制性皮质电路来促进和稳健学习。为了确保该模型在生物学和功能上保持合理,它将与最新的实验数据与领先的实验者和机器学习研究人员密切合作形成鲜明对比。在本文中,这种多巴胺能 - 胆碱能模型将对以下问题产生可测试的预测:(i)兴奋性抑制性抑制性抑制性细胞型的作用是什么? (ii)对于快速和强大的目标驱动学习,神经调节必须多具体? (iii)为什么神经调节性故障通常与痴呆症和衰老的认知能力下降相关?总的来说,提出的整合计算框架,对于我们对健康和疾病中的皮质广泛行为息息相关至关重要。

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 }}

Rui Ponte Costa其他文献

Rui Ponte Costa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('Rui Ponte Costa', 18)}}的其他基金

Cerebellum-inspired parallel deep learning
受小脑启发的并行深度学习
  • 批准号:
    EP/X029336/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 160.39万
  • 项目类别:
    Research Grant
AI-driven modelling for cortex-wide neuromodulated learning
用于全皮层神经调节学习的人工智能驱动建模
  • 批准号:
    BB/X013340/1
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 160.39万
  • 项目类别:
    Research Grant
AI-driven brain modelling for personalised cognitive enhancement
人工智能驱动的大脑建模,用于个性化认知增强
  • 批准号:
    MR/X006107/1
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 160.39万
  • 项目类别:
    Research Grant

相似国自然基金

胆碱能/ILC3s/IL-22神经免疫调节在电针治疗炎症性肠病中的作用机制
  • 批准号:
    82205280
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
背侧纹状体胆碱能神经元放电模式新机制在小鼠饮酒行为中神经环路调节作用的研究
  • 批准号:
    81971246
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:
    面上项目
胆碱能抗炎通路调节小胶质细胞极化对子痫抽搐中神经血管单元损伤的调控机制研究
  • 批准号:
    81871181
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    57.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
α7nAChR介导的胆碱能抗炎通路在迷走神经调节心房颤动发生中的机制
  • 批准号:
    81670303
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    57.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于Cajal细胞传递胆碱能信号的针刺双向调节逼尿肌兴奋性的效应研究
  • 批准号:
    81674090
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    59.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Accelerated Neuromodulation of Prefrontal Circuitry during Clozapine Treatment
氯氮平治疗期间前额叶回路的加速神经调节
  • 批准号:
    10726660
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 160.39万
  • 项目类别:
Neuromodulation in visual cortex
视觉皮层的神经调节
  • 批准号:
    10648936
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 160.39万
  • 项目类别:
Neuromodulation of inflammation and endothelial function to treat elderly patients with systolic heart failure.
炎症和内皮功能的神经调节治疗老年收缩性心力衰竭患者。
  • 批准号:
    10576358
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 160.39万
  • 项目类别:
The Spatial and Temporal Scale of Neuromodulation in Mouse Sensory Cortex
小鼠感觉皮层神经调节的时空尺度
  • 批准号:
    10524638
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 160.39万
  • 项目类别:
CAREER: The control of learning rate through multi-timescale cholinergic neuromodulation
职业:通过多时间尺度胆碱能神经调节控制学习率
  • 批准号:
    2145247
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 160.39万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了